Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-------------------

ĐOÀN QUỐC TUẤN
ĐỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ
RỘNG ĐÁY DƯỚI CÔNG TRÌNH CẦU LỚN TRÊN
NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG

Chuyên ngành : Cầu, Tuynen và các công trình xây dựng khác trên
đường ô tô và đường sắt.
Mã số ngành : 2.15.10

LUẬN VĂN THẠC SĨ

T.P HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2004


LỜ I CẢ M ƠN
Trướ c hế t em xin châ n thà nh cả m ơn q Thầ y Cô đã tậ n tình truyề n đạ t cho
em nhữ ng kiế n thứ c q bá u trong suố t khó a họ c.
Xin châ n thà nh bà y tỏ lò ng biế t ơn sâ u sắ c đế n thầ y Giá o Sư Tiế n Só Khoa Họ c
LÊ BÁ LƯƠNG và Thầ y Tiế n Só LÊ BÁ VINH đã hướ ng dẫ n và giú p đỡ em rấ t tậ n
tình trong suố t quá trình thự c hiệ n và hoà n thà nh luậ n vă n nà y.
Xin tỏ lò ng biế t ơn đế n lã nh đạo và tậ p thể cá c thầ y cô Phò ng Đà o Tạ o Sau
Đạ i Họ c Trườ ng Đạ i Họ c Bá ch Khoa Thà nh Phố Hồ Chí Minh đã tạ o mọi thuậ n lợ i
trong suố t khó a họ c tạ i trườ ng.
Xin châ n thà nh cả m ơn bạ n bè và đồ ng nghiệ p đã tạ o mọ i điề u kiệ n thuậ n lợ i
và hỗ trợ tô i trong quá trình thự c hiệ n luậ n vă n này.

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY DƯỚI

CÔNG TRÌNH CẦU LỚN TRÊN NỀN ĐẤT YẾU Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG.
II

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1.NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy dưới công trình cầu lớn
trên nền đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.
2.NỘI DUNG:
PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
Chương 1 : Nghiên cứu tổng quan về cọc khoan nhồi mở rộng đáy
PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN
Chương 2 : Nghiên cứu về đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long có liên quan đến đề tài
Chương 3 : Nghiên cứu giải pháp cấu tạo và thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy
Chương 4 : Nghiên cứu giải pháp hợp lý tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi mở rộng đáy.
Chương 5 : Nghiên cứu phương pháp đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi
Chương 6 : Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy cho một công trình cụ thể và
so sánh hiệu quả kinh tế- kỹ thuật giữa cọc mở rộng đáy và cọc thẳng cùng
đường kính
PHẦN III : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Chương 7 : Các nhận xét, kết luận và kiến nghị.

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1

GS.TSKH. LÊ BÁ LƯƠNG

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Do nhu cầu phát triển của nền kinh tế nước ta trong thời kỳ đổi mới đã tạo đà
cho ngành xây dựng cơ bản phát triển mạnh. Hàng loạt các đường cao tốc, các
trung tâm kinh tế thương mại mọc lên với qui mô ngày càng lớn và hiện đại. Do đó,
việc lựa chọn và thiết kế phương án móng hợp lý nó có ý nghóa rất quan trọng
không chỉ giải quyết những vấn đề về kỹ thuật mà còn có ý nghóa rất lớn về mặt xã
hội.
Một trong những giải pháp móng sử dụng có hiệu quả đó là việc ứng dụng
móng cọc khoan nhồi và đặc biệt là móng cọc khoan nhồi mở rộng đáy. Do điều
kiện địa chất ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long có chiều dày lớp đất yếu khá
lớn nên việc ứng dụng móng cọc khoan nhồi mở rộng đáy nhằm tăng cường khả
năng chịu tải ở mũi cọc là rất có ý nghóa, và có thể nói đó là giải pháp móng hợp lý
cho cầu lớn khi thi công trong điều kiện này.
Do đó, việc ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy được thực hiện, nó có ý
nghóa rất to lớn về mặt khoa học và thực tiễn.
Phương pháp tính toán, cấu tạo cọc và giải pháp thi công cũng như phương
pháp kiểm tra chất lượng cọc đã được quan tâm nghiên cứu. Đồng thời những yếu
tố ảnh hưởng gây nên khuyết tật cho cọc trong quá trình thi công được phân tích
đánh giá và các giải pháp hợp lý phòng ngừa và khắc phục sự cố khuyết tật thân
cọc cũng được đề cập trong luận văn này.


LUẬN VĂN THẠC SĨ

ABSTRACT
Thanks to the development of our country’s economics, the capital
contructions has strongly developed. A number of highways and trading centers has
grown on a great scale. The choice and design of the foundation play an important

Các công trình ứng dụng cọc khoan nhồi và cọc khoan nhồi mở rộng đáy ở
nước ngoài và ở Việt Nam hiện nay. ......................................................................6
I.2.1

Ở nước ngoài: ........................................................................................6

I.2.2

Tại Việt Nam ........................................................................................7

II.

Những vấn đề tồn tại liên quan đến chất lượng cọc khoan nhồi.....................8

II.1

Một số công trình điển hình gặp sự cố ở cọc khoan nhồi ...........................9

II.2

Một số hư hỏng và khuyết tật điển hình. ...................................................11

II.3

Phân tích các sự cố xảy ra trong quá trình thi công cọc khoan nhồi ..........13

II.3.1

Sự cố trong quá trình khoan và nguyên nhân gây ra: .........................13


Cấu trúc địa chất ...............................................................................................18
I.1

Mặt bằng địa tầng ......................................................................................18

I.1.1

Tầng bồi tích trẻ hay gọi là trầm tích Haloxen:..................................18

I.1.2

Tầng bồi tích cổ hay trầm tích Pleitoxen: ...........................................19

I.2

Phân bố đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.........................................19

I.2.1

Khu vực I :...........................................................................................21

I.2.2

Khu vực II :..........................................................................................21

I.2.3

Khu vực III : ........................................................................................22

I.2.4

CHƯƠNG 3 : NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO VÀ THI
CÔNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY
I.

Cấu tạo cọc khoan nhồi mở rỘng đáy...............................................................30
I.1

Các dạng cọc khoan nhồi mở rộng đáy ......................................................30

I.2

Cấu tạo điển hình cọc khoan nhồi mở rộng đáy dạng hình chuông...........31

I.2.1

Cấu tạo lồng cốt thép :........................................................................31

I.2.2

Lắp đặt ống thăm dò để kiểm tra chất lượng cọc: ..............................34

I.2.3

Yêu cầu chất lượng bê tông: ...............................................................34

I.2.4
Xây dựng công thức tính toán xác định kích thước cọc khoan nhồi mở
rộng đáy dựa trên cơ sở lý thuyết tạo vòm. ......................................................35
I.2.5


II.1.6
II.2

Phương pháp thi công ở Đức (1972)....................................................46

Thiết bị thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy. .........................................46

II.2.1

Giới thiệu chung:.................................................................................46

II.2.2

Thiết bị thi công phần cọc thẳng.........................................................49


LUẬN VĂN THẠC SĨ

II.2.3

Thiết bị khoan mở rộng đáy ................................................................52

II.2.4

Các thiết bị hỗ trợ ...............................................................................57

II.3

III.



n định và làm sạch hố khoan............................................................75

III.2 Trong giai đoạn cấu tạo, gia công và hạ lồng thép....................................76
III.3 Giai đoạn đổ bê tông cọc. ..........................................................................77
IV.

Các khuyết tật thường gặp ở cọc khoan nhồi và giải pháp khắc phục ..........78

IV.1 Các khuyết tật thường gặp và nguyên nhân gây ra chúng: .......................78
IV.2 Một số giải pháp khắc phục sửa chữa khuyết tật của cọc khoan nhồi ......79

V.

IV.2.1

Vữa ......................................................................................................80

IV.2.2

p lực bơm và khối lượng vữa bơm....................................................81

IV.2.3

Thi công bơm vữa................................................................................82

Nhận Xét Về Nghiên Cứu Đi Sâu Và Phát Triển .........................................84


LUẬN VĂN THẠC SĨ


Tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu : TCXD 195 :1997 ......................115
Các yếu tố ảnh đến sức chịu tải của cọc khoan nhồi mở rộng đáy .............116

II.1

nh hưởng do hình dạng đầu cọc mở rộng ..............................................116

II.2

nh hưởng do quá trình thi công..............................................................117

II.2.1 nh hưởng do thời gian thi công và sự gia tăng độ ẩm của đất vách
xung quanh cọc................................................................................................117
II.2.2 nh hưởng do sự tơi xốp của đất và sự trầm tích của cặn lắng tại đáy
hố mở rộng. .....................................................................................................117
II.3

nh hưởng do hiện tượng ma sát âm .......................................................118

III.

Tính toán độ lún của cọc khoan nhồi mở rộng đáy .....................................120

IV.

Nhận xét về nghiên cứu đi sâu và phát triển ..............................................121


LUẬN VĂN THẠC SĨ

I.2

Chỉ dẫn đặt ống ........................................................................................134

I.2.1

Dạng ống và đường kính ống ............................................................135

I.2.2

Nối ống..............................................................................................135

I.2.3

Nút .....................................................................................................135

I.2.4

Định vị ống thép vào lồng cốt thép...................................................136

I.2.5

Chiều dài ống chôn sâu.....................................................................136

I.2.6

Bố trí các ống đặt sẵn .......................................................................136

I.3



LUẬN VĂN THẠC SĨ

II.1.3

Qui trình thí nghiệm (phương pháp thử duy trì chậm) ......................142

II.1.4

Ưu điểm và khuyết điểm của phương pháp ......................................143

II.1.5

Một số công trình thực tế: .................................................................143

II.2

II.2.1

Nguyên lý của phương pháp .............................................................144

II.2.2

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo....................................................................145

II.2.3

Xây dựng biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị đầu cọc ................146

II.2.4


Nhóm các phương pháp đánh giá sức chịu tải cọc khoan nhồi: ..................151


LUẬN VĂN THẠC SĨ

CHƯƠNG 6 :NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ
RỘNG ĐÁY CHO MỘT CÔNG TRÌNH CỤ THỂ VÀ
SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT GIỮA
CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY VÀ CỌC
THẲNG CÓ CÙNG ĐƯỜNG KÍNH
I.

ng Dụng Tính Toán Thực Tế: .......................................................................153
I.1

Điều kiện bài toán ....................................................................................153

I.1.1

Điều kiện địa hình và vị trí địa lý .....................................................153

I.1.2

Điều kiện thủy văn............................................................................153

I.1.3

Điều kiện địa chất:............................................................................154


cùng đường kính .....................................................................................................167

PHẦN III : CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CHƯƠNG 7 : CÁC NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
I.

Các Nhận Xét Và Kết Luận.........................................................................169

II.

Các Vấn Đề Cần Nghiên Cứu Tiếp Theo ...................................................176


PHẦN I
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN


PHẦN II
NGHIÊN CỨU
ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN


PHẦN III
CÁC NHẬN XÉT,
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


PHẦN PHỤ LỤC



TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Những năm gần nay, tốc độ đầu tư và xây dựng cơ sở hạ tầng của nước ta diễn

ra rất nhanh. Số vốn đầu tư (theo số liệu tổng kết) đã chiếm 40 đến 45% ngân sách
của Nhà nước. Điều đó nói lên sự quan tâm của Nhà nứơc đối với ngành xây dựng
cơ bản, đồng thời cũng đề ra trách nhiệm nặng nề đối với những người làm công
tác thiết kế và thi công xây dựng các loại công trình nói chung và xây dựng cầu
đường nói riêng.
Một trong những khâu quan trọng, đồng thời cũng là sự vướng mắc khó khăn
trong công tác thiết kế và thi công là việc chọn biện pháp xử lý nền móng các loại
công trình trên các vùng đất yếu ở Đồng Bằng Sông Cửu Long. Với ngành Cầu
đường, các công trình chịu tải trọng lớn được xây dựng trên những vùng có đất yếu
có chiều dày lớn thì việc nghiên cứu các giải pháp này càng có ý nghóa.
Những lớp đất yếu mà chúng ta thường gặp ở Đồng Bằng Sông Cửu Long là các
loại đất cát nhỏ cát bụi ở trạng thái bão hoà nước hoặc các dạng bùn
nhão,v.v…Chiều dày lớp đất yếu thay đổi tuỳ theo vùng địa lý, chỗ ít nhất cũng 10
– 20m, chỗ nhiều nhất là 35 – 40m.
Đặc điểm chung của các loại đất yếu này là sức chịu tải thấp và biến dạng lớn
dưới tác dụng của tải trọng công trình, dễ gây trượt, phình trồi và lún nứt cho các
công trình đặt trực tiếp lên lớp đất này mà không xử lý.
Đối với các công trình xây dựng trên nền đất yếu, đặc biệt là các công trình cầu
lớn, sự lựa chọn giải pháp móng cho công trình là một trong những yếu tố quan
trọng nhất trong việc thiết kế, thi công và sự khai thác sau này của công trình.
Thông thường từ trước đến nay, với nền đất yếu, giải pháp móng của công trình cầu
là móng cọc như cocï đóng, cọc ép, cọc ống,v.v…Nhưng những năm gần đây, do sự
phát triển mạnh của việc tính toán thiết kế và công nghệ thi công cọc, loại cọc có
đường kính lớn thi công theo phương pháp khoan nhồi được áp dụng rộng rãi ở
nước ta.



3. Thiết lập công thức xác định góc mở rộng đáy và đường kính giới hạn của
phần đáy mở rộng phù hợp với điều kiện địa chất ở Đồng Bằng Sông Cửu
Long.
4. Xác định phương pháp hợp lý tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi mở rộng
đáy ứng với điều kiện địa chất ở Đồng Bằng Sông Cửu Long.