Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy dưới các công trình nhà 20 tầng trong điều kiện đất yếu ở tp hồ chí minh

TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY DƯỚI CÁC CÔNG TRÌNH NHÀ 20 TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU Ở TP.. NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy dưới c

KIỆN ĐẤT YẾU Ở TP HỒ CHÍ MINH

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31.10.02

LUẬN VĂN THẠC SĨ

T.P Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2003

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1: GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

Cán bộ hướng dẫn khoa học 2: TS TRẦN THỊ HỒNG

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC

SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày ………tháng ………năm 2003

-o0o -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : NGUYỄN NHẤT HƯNG Phái : Nam

Ngày tháng năm sinh: 06 - 11 - 1977 Nơi sinh : Tiền Giang

Chuyên ngành : Công Trình Trên Đất Yếu Mã số ngành : 31.10.02

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

TRÌNH NHÀ 20 TẦNG TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU Ở TP HỒ CHÍ MINH

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG

1 NHIỆM VỤ: Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy dưới các công trình nhà 20

tầng trong điều kiện đất yếu ở Tp Hồ Chí Minh

2 NỘI DUNG:

PHẦN I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương I: Tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy trong và

ngoài nước

Chương II: Nghiên cứu đặc điểm địa chất công trình ở khu vực Tp Hồ Chí Minh

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN Chương III: Nghiên cứu giải pháp hợp lý tính toán sức chịu tải cọc khoan nhồi mở rộng đáy Chương IV: Nghiên cứu giải pháp cấu tạo và thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy

Chương V : Các phương pháp kiểm định không phá hủy để đánh giá chất lượng cọc khoan nhồi Chương VI: Ứng dụng tính toán thiết kế cho một công trình cụ thể và so sánh hiệu quả kinh tế kỹ

thuật giữa loại cọc mở rộng đáy và cọc thẳng có cùng đường kính

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương VII: Kết luận và kiến nghị

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2 CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ

NGÀNH

GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TS TRẦN THỊ HỒNG GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG

Nội dung và đề cương luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

Ngày tháng năm 2003 PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH KHOA QUẢN LÝ NGÀNH

Lời cảm ơn

Trước hết em xin chân thành cảm ơn đến tất cả các quí Thầy Cô đã tận tình truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt hai năm học qua

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Giáo sư Tiến sĩ khoa học LÊ BÁ LƯƠNG và cô Tiến sĩ TRẦN THỊ HỒNG đã hướng dẫn giúp đỡ em rất tận tình trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này

Xin tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo và tập thể các thầy cô Phòng Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã tạo mọi thuận lợi trong suốt khóa học cao học tại trường

Xin chân thành cảm ơn bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và hỗ trợ động viên tôi trong suốt hai năm học qua

Con xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, những người thân đã không ngại những khó khăn vất vả để tạo mọi điều kiện thuận lợi cho con được ăn học và trưởng thành như ngày hôm nay Xin chân thành cảm ơn người bạn đã giúp đỡ và luôn động viên tôi để hoàn thành luận văn này

Tp Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 11 năm 2003

NGUYỄN NHẤT HƯNG

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 cao ốc, trung tâm kinh tế thương mại mọc lên với quy mô ngày càng lớn và hiện đại Một đặc điểm chung của thế giới và ngay ở Việt Nam là hầu hết các thành phố lớn, các khu công nghiệp thường được tập trung ở các vùng đồng bằng ven sông hoặc ven biển Những nơi này chủ yếu nằm trên vùng đất yếu Mặt khác trong quá trình xây dựng và phát triển đô thị thì vấn đề xây chen các công trình nhà cao tầng với tải trọng lớn bên cạnh các công trình cũ diễn ra rất phổ biến Do đó việc chọn lựa và thiết kế phương án móng hợp lý, nó có ý nghĩa rấât quan trọng không chỉ giải quyết những vấn đề về kỹ thuật mà còn có ý nghĩa 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 khu vực TP HCM có chiều dày lớp đất yếu khá lớn nên việc ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy nhằm tăng cường khả năng chịu tải ở mũi cọc làø rất có ý nghĩa, và có thể nói đó là giải pháp móng hợp lý cho nhà cao tầng khi thi công trong điều kiện này

Do đó, việc nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy được thực hiện, nó có ý nghĩa rất 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

ABSTRACT

Thanks to the development of our country’s economics, the capital construction has strongly developed A number of modern skyscrapers and trading centers has grown on a great scale

One of the general features of the whole world including Vietnam is that almost the big cities and industrial zones are situated on the areas near the rivers and seas The regions have the soft soil structures In addition, during the period of constructing and developing the cities, it is quite popular to build the new high - rise buildings of loading capacity and the old ones alternatively The choice and design of the foundation play an important part, which not only solves the technical problems but also very meaningful for the society

One of the effective solutions of foundation is the bored pile foundation, especially the enlarged bottom bored piles Due to the geological condition,

Ho Chi Minh City is a place of a weak stratum of large thickness Therefore, the application of enlarged - bottom piles to strengthen the bearing capacity of the pile bases is very meaningful and is a suitable foundation solution for the high- rise buildings

Thus, the study and application of enlarged bottom of bored piles have been carried out practically and scientifically

The calculating and constructing methods as well as the testing of piles’ quality have been taken into account Besides, the factors affecting the constructing that cause the faults of bored piles have been analyzed and assessed Also, some preventive measures and suitable solution to overcome these obstacles have been mentioned in my thesis

My thesis includes three main parts:

PART I: OVERVIEW

Chapter 1: General study about the research and application of the

enlarged bottom bored piles in Vietnam and abroad

Chapter 2: Study of geological features of the constructions in Ho Chi

Minh City

PART II: THE DETAILS

Chapter 3: Study of the suitable approach about the calculation of the

bearing capacity of enlarged bottom bored piles

Chapter 4: Study the suitable solution about the structure method and the

construction of the enlarged bottom bored piles

Chapter 5: The testing method Non-Destructive to assess the quality of

bored piles

Chapter 6: The application of the calculation and design of a construction;

and the comparison of the economic - technical effects between the enlarged bottom bored piles and bored piles of the same diameter

PART III: CONCLUSION AND RECOMMENDATION

Chapter 7: Conclusion and recommendation



PHẦN I: TỔNG QUAN

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC

KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.1 Khái niệm và phạm vi áp dụng 1

1.2 Phân loại cọc khoan nhồi theo đặc điểm chịu lực

3 1.2.1 Cọc ma sát 3

1.2.2 Cọc chống 3

1.2.3 Cọc vừa chịu ma sát vừa chống mũi 3

1.3 Các ưu khuyết điểm của cọc khoan nhồi 3

1.3.1 Những ưu điểm chính của cọc khoan nhồi 3

1.3.2 Những khuyết điểm chính của cọc khoan nhồi

4 II TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 5

2.1 Các nghiên cứu liên quan đến cọc khoan nhồi mở rộng đáy

5 2.2 Các công trình thực tế ứng dụng cọc khoan nhồi MRĐ trong và ngoài nước 6 2.2.1 Ở trong nước 6

2.2.2 Ở nước ngoài 7

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

2.3.1 Các hiện tượng sự cố cọc khoan nhồi xảy ra do quá trình thi công 8 2.3.2 Phân tích các nguyên nhân gây ra sự cố cọc khoan nhồi 12 2.3.3 Các vấn đề liên quan đến tính toán sức chịu tải của cọc khoan

Chương 2: NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Ở KHU

VỰC TP HỒ CHÍ MINH

1.2.3 Địa hình tích tụ 21

1.5 Các mặt cắt địa chất công trình tiêu biểu

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT 33 III PHÂN VÙNG ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC TP HCM 37

IV ĐẤT YẾU VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ LÝ CỦA ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC

V NHẬN XÉT CHUNG VỀ ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC

PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU VÀ PHÁT TRIỂN

Chương 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HỢP LÝ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI

CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY

I DỰ TÍNH KHẢ NĂNG CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC KHOAN NHỒI 44 1.1 Dự tính sức chịu tải (SCT) của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 44

1.1.2 Dự tính SCT của cọc khoan nhồi theo tiêu chuẩn Việt Nam 48

1.3 Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo kết quả kiểm chứng

II CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI

2.2.1 Ảnh hưởng do thời gian thi công và sự gia tăng độ ẩm của đất vách

2.2.2 Ảnh hưởng do sự tơi xốp của đất và trầm tích của cặn lắng tại

III TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN CỦA CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY 66

Chương 4: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP CẤU TẠO VÀ THI CÔNG CỌC KHOAN

NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY

1.2 Lắp đặt ống thăm dò để kiểm tra chất lượng cọc 73

1.4.1 Lựa chọn chiều dài và đường kính thân cọc 74 1.4.2 Xác định kích thườc và hình dáng đáy cọc mở rộng 74

II GIẢI PHÁP THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY(MRĐ) 79 2.1 Sơ lược lịch sử phát triển các phương pháp thi công cọc nhồi MRĐ 79 2.2 Thiết bị và công nghệ thi công cọc khoan nhồi MRĐ 81 2.2.1 Thiết bị thi công cọc khoan nhồi mở rộng đáy 81 2.2.1.1 Thiết bị khoan cọc thẳng (có đường kính d) 81

2.2.2 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi MRĐ 90 2.2.2.1 Điều kiện lựa chọn phương án thi công 90 2.2.2.2 Các phương pháp thi công cọc khoan nhồi MRĐ 91 2.2.2.3 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi MRĐ 94 III PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC NHỮNG VẤN

ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH THI CÔNG CỌC KHOAN NHỒI 104

3.3 Ổn định và làm sạch hố khoan 105

IV PHÂN TÍCH VÀ THẢO LUẬN GIẢI PHÁP KHẮC SỰ CỐ CỌC KHOAN NHỒI109 4.1 Những vấn đề liên quan gây nên khuyết tật cọc khoan nhồi trong quá

4.2 Những giải pháp khắc phục sửa chữa khuyết tật cọc khoan nhồi 110

Chương 5: CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÔNG PHÁ HỦY ĐÁNH GIÁ CHẤT

LƯỢNG CỌC KHOAN NHỒI

I CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ ĐỘ NGUYÊN VẸN KẾT CẤU CỌC 116

II CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC

KHOAN NHỒI

2.2 Phương pháp thử động biến dạng lớn (PDA) 127 2.3 Phương pháp thử tải tĩnh bằng hộp tải trọng Osterberg 128

Chương 6: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO MỘT CÔNG TRÌNH CỤ THỂ

VÀ SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT GIỮA LOẠI

CỌC MRĐ VÀ CỌC THẲNG CÓ CÙNG ĐƯỜNG KÍNH

II SO SÁNH HIỆU QUẢ KINH TẾ - KỸ THUẬT GIỮA CỌC MRĐ VÀ CỌC

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

chương 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY TRONG VÀ

NGOÀI NƯỚC

I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CỌC KHOAN NHỒI

1.1 Khái niệm và phạm vi áp dụng

Cọc khoan nhồi là loại cọc đúc tại chỗ trong đất nền, được thi công nhờ vào thiết bị khoan tạo lỗ sâu trong đất đến cao trình thiết kế, sau đó đổ bê tông cốt thép lấp đầy lỗ tạo cọc ngay tại vị trí thiết kế

Hình 1-1: Các dạng cọc khoan nhồi và dạng đáy mở rộng



Việc tạo lỗ cọc nhồi có nhiều cách khác nhau: đơn giản có thể đào thủ công, hoặc đóng ống vách làm khuôn, hoặc khoan bằng các tổ hợp máy khoan chuyên dụng hiện đại Thông thường hình dạng và kích thước cọc khoan nhồi phụ thuộc vào công nghệ thi công và tùy theo chức năng truyền tải trọng công trình Phổ biến hiện nay là cọc có tiết diện tròn hoặc chữ nhật (cọc Barrette cũng là loại cọc khoan nhồi), tuy nhiên để tận dụng khả năng chịu tải mà cọc khoan nhồi có thể được mở rộng ở đáy cọc hoặc tại một số vị trí trên phạm vi thân cọc

Đặc điểm của cọc khoan nhồi mở rộng đáy là chịu tải trọng cao, lún ít, chịu được tải trọng thẳng đứng, tải trọng ngang, chống được lực nhổ rất tốt, lực chấn động do máy móc, xe cộ gây ra v.v Do đó, móng cọc khoan nhồi mở rộng đáy có thể thích dụng với những công trình có đặc điểm như sau:

 Công trình có tải trọng tập trung lớn

 Công trình nhà cao tầng, công trình cầu cần thiết có độ ổn định với tải trọng ngang

 Công trình rất nhạy với độ lún, đặc biệt là lún lệch

 Công trình có tầng hầm và việc đào hố móng sâu dễ gây ảnh hưởng bất lợi đến công trình lân cận

 Thích hợp cho các công trình xây chen ở những khu đô thị có mật độ nhà có sẵn dày đặc như ở các thành phố lớn

 Thích hợp cho những khu vực có điều kiện địa chất phức tạp khi phải dùng nền đất thiên nhiên mà độ lún lại quá lớn, hoặc đối với những kiến trúc trọng yếu không cho phép độ lún lớn thì giải pháp móng cọc khoan nhồi là rất hợp lý

 Trong trường hợp đất nền có tầng đất yếu khá dày, tầng đất chịu lực tương đối sâu, thì việc ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy (trong tầng đất tốt) nhằm tăng cường khả năng chịu tải ở mũi cọc là giải pháp móng hợp lý cho công trình nhà cao tầng khi phải xây dựng trong điều kiện này

1.2 Phân loại cọc khoan nhồi theo đặc điểm chịu lực

1.2.1 Cọc ma sát (Không thích hợp để lựa chọn sử dụng)

Cọc ma sát là loại cọc chịu lực chủ yếu nhờ vào lực ma sát giữa cọc và đất nền xung quanh cọc Xem khả năng chịu tải mũi không đáng kể

1.2.2 Cọc chống (Thích hợp để lựa chọn sử dụng)

Cọc chống là loại cọc chịu lực chủ yếu nhờ vào sức kháng ở mũi cọc (xem sức kháng hông là nhỏ) Mũi cọc có thể tựa hoặc ngàm vào lớp đất cứng hoặc đá cứng

1.2.3 Cọc vừa chịu ma sát vừa chống mũi (Thích hợp để lựa chọn sử dụng)

Là loại cọc chịu tác dụng của tải trong công trình nhờ vào sự kết hợp giữa sức kháng mũi và ma sát bên giữa thân cọc và đất nền xung quanh cọc

1.3 Các ưu khuyết điểm của cọc khoan nhồi

1.3.1 Những ưu điểm chính của cọc khoan nhồi

 Cọc khoan nhồi thường tận dụng hết khả năng chịu lực theo vật liệu, nên có khả năng mang tải lớn Vì vậy, một vài cọc nhồi đường kính lớn có thể thay thế cả nhóm cọc đóng, tạo điều kiện cho việc thi công được tập trung thuận lợi, giảm thời gian, giảm vật liệu

 Khi thi công cọc không gây ra ảnh hưởng chấn động đối với các công trình chung quanh, thích hợp với việc xây chen ở các khu đô thị lớn, khắc phục được nhược điểm của các loại cọc đóng khi thi công trong điều kiện này

 Trong cùng điều kiện đất nền, tải trọng công trình như nhau, cọc khoan nhồi có tiết diện lớn thì khả năng chịu tải trọng ngang của cọc cao hơn nhiều so với cọc bê tông cốt thép đúc sẵn và tính năng chống động đất cũng khá tốt

 Có thể bằng trực quan kiểm tra các lớp địa chất được lấy lên từ hố đào Nếu cần có thể tiến hành thí nghiệm trực tiếp tại hiện trường, đánh giá khả năng chịu lực của nền đất dưới đáy hố khoan trước khi quyết định đổ bê tông tạo cọc

 Trong quá trình thi công cọc, ta dễ dàng thay đổi các thông số của cọc (chiều dài, đường kính cọc) để đáp ứng điều kiện cụ thể của đất nền

 Đầu cọc có thể chọn ở cao độ tùy ý cho phù hợp với kết cấu công trình và quy hoạch kiến trúc mặt bằng

 Tiết diện cọc nhồi có thể chọn dạng chữ nhật (tường trong đất), cọc barrette để vừa tận dụng khả năng chịu lực, vừa làm kết cấu tầng hầm cho nhà cao tầng

 Cọc khoan nhồi có khả năng sử dụng trong mọi loại địa tầng khác nhau, có thể vượt qua mọi chướng ngại vật Về nguyên tắc có thể đặt chân cọc ở bất cứ độ sâu nào kể cả khoan sâu vào đá gốc và có thể mở rộng đường kính ở phần thân và đáy cọc để tăng cường khả năng chịu lực

Đặc điểm của cọc khoan nhồi mở rộng đáy:

 Cùng điều kiện đất nền, cọc mở rộng đáy có sức chịu tải lớn (gấp 2 lần

so với cọc thẳng), nên có thể bố trí một cột một cọc, do đó cọc khoan nhồi có đáy mở rộng là một trong những phương án móng rất hợp lý cho nhà cao tầng

 Trong cùng điều kiện chịu lực, sử dụng cọc mở rộng đáy có thể tiết kiệm đáng kể đến 50% lượng bê tông cho cọc và số lượng đất cần khoan đào nếu so với cọc thẳng

 Rút ngắn thời gian thi công và giảm giá thành xây dựng

 Chịu được lực nhổ rất tốt

1.3.2 Những khuyết điểm chính của cọc khoan nhồi

 Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao, để tránh các hiện tượng phân tầng khi thi công đổ bê tông dưới nước có áp, có dòng thấm lớn hoặc đi qua các lớp đất yếu có chiều dày lớn

 Khó kiểm tra chất lượng lỗ cọc và thân cọc sau khi đổ bê tông, cũng như sự tiếp xúc xấu của mũi cọc với lớp đất chịu lực nếu không có chương trình quản lý chất lượng tốt và thiết bị kiểm tra không đạt được độ chính xác yêu cầu

 Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ

 Rất dễ xảy ra các khuyết tật, ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng mang tải của cọc nếu không tuân thủ đầy đủ các quy trình khảo sát thiết kế, cũng như giải pháp thi công tạo cọc

 Đòi hỏi phải có mặt bằng thi công lớn và đôi khi kém sạch sẽ, khô ráo

II TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG CỌC KHOAN NHỒI MỞ RỘNG ĐÁY TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.1 Các nghiên cứu liên quan đến cọc khoan nhồi mở rộng đáy

Tác giả đã tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu trên mô hình cọc có đáy mở rộng, nhằm mục đích chứng minh tính ưu việt của loại cọc này về khả năng chịu lực và tính kinh tế của nó

Tác giả đã thiết kế và xây dựng quy trình công nghệ thi công cọc nhồi mở rộng nhiều tầng trên thân cọc Trong nghiên cứu này tác giả đã đề cập đến ứng xử của cọc với hai tầng mở rộng trở lên, và từ các kết quả so sánh khả năng chịu lực giữa cọc thẳng và cọc mở rộng nhiều tầng tác giả đã khẳng định tính kinh tế của loại cọc này Đồng thời xác định được khoảng cách hợp lý giữa các tầng mở rộng và khả năng thay thế đối với loại cọc có đường kính lớn

Dựa trên cơ sở cọc mở rộng đáy tác giả đã nghiên cứu thiết kế loại cọc mới (cọc ép nhiều hướng - multi-direction-jammed piles), với phần đáy mở rộng trên thân cọc còn có các phần nhô ra như các vấu bám vào đất, phân bố đều theo chu vi cọc Tác giả đã tìm ra công thức tính áp lực đầu cọc và dựa vào kết quả thí nghiệm tác giả đã kết luận: khả năng chịu tải của cọc tăng lên ít nhất 3 lần, nếu cùng khả năng chịu tải thì tiết kiệm vật liệu làm cọc được hơn 30%, độ lún của cọc nhỏ hơn cọc bình thường, có sức chống nhổ tốt và là loại cọc chịu động đất tốt, đồng thời tác giả cũng xác định được

khoảng cách hợp lý giữa các đoạn mở rộng và số phần nhô ra tốt nhất trên mỗi đoạn mở rộng

 SLIWINSKI Z.J, (1979):

Tác giả đã nghiên cứu các thông số làm việc của thiết bị, các thông số thi công có tác dụng ảnh hưởng đến khả năng mang tải của cọc nhồi mở rộng đáy và trên cơ sở đó tác giả đã đưa ra các giải pháp đề phòng, khắc phục nhằm đảm bảo tốt sự làm việc của cọc

Dựa trên sự so sánh tỷ lệ giữa sức chống cắt của đất trước và sau khi đào, các tác giả đã nghiên cứu phân tích vùng đất bị ảnh hưởng và giảm yếu của đất xung quanh hố khoan cọc nhồi

Tác giả đã nghiên cứu khảo sát các ứng xử của đất xung quanh hố đào mở rộng cho trường hợp đáy mở rộng dạng chuông và dạng vòm Trên cơ sở kết quả thu được tác giả đã xác định được góc mở giới hạn hợp lý, dạng đáy mở rộng hợp lý, đồng thời tác giả đã tiến hành thí nghiệm trên mô hình cọc thẳng và cọc mở rộng đáy, nhằm mục đích khẳng định tính ưu việt của loại cọc mở rộng đáy về khả năng chịu lực và tính hợp lý về mặt kinh tế Ngoài ra tác giả còn thiết lập được mối quan hệ giữa công suất máy đào và đường kính đáy mở rộng

2.2 Các công trình thực tế ứng dụng cọc khoan nhồi có đáy mở rộng trong và ngoài nước

2.2.1 Ở Việt Nam

Trong những năm gần đây, móng cọc khoan nhồi đã được sử dụng khá rộng rãi trong các công trình nhà cao tầng, công trình cầu và các công trình thủy lợi Với những thành công đạt được rất đáng khích lệ, tiêu biểu có thể kể đến những công trình sau:

gian

Đường kính (mm)

Độ sâu (m)

2 Sas Royal Hotel, Hà Nội 1993 800-1000 42-43

4 24 Tràng Tiền, Hà Nội 1995 1200 45

Và đến nay móng cọc khoan nhồi vẫn được ứng dụng khá phổ biến và có xu hướng phát triển mạnh, xuất hiện ở khắp các công trình lớn trên cả nước Tuy nhiên, do những điều kiện khách quan, loại cọc khoan nhồi mở rộng đáy chưa được quan tâm đầu tư và ứng dụng tại Việt Nam

2.2.2 Ở nước ngoài

Các công trình tiêu biểu có thể kể đến như sau:

 Ở Mỹ:

Đập Fontelle nằm ở phía Tây Nam Wyoming trên sông Green đã được thi công và sửa chữa năm 1985-1986 Đập đất này được tăng cường thêm 2 tường chịu lực dạng console ở hai bên bờ tả và hữu Mỗi tường dày 0,65 m và sâu 55 m Tương tự như việc sửa chữa đập đất Navaja trên sông San -Juan ở phía Tây Bắc tiểu bang New Mexico cũng được cũng cố bằng tường chịu lực dày 0,65 (m) sâu 120 (m) với tổng chiều dài là 140 (m)

 Ở Pháp:

Cửa hông của đường hầm xuyên biển Manche tại Sangale (Pháp) được thi công năm 1987 và cửa ga này được bao bọc bởi một tường dài 482m sâu 61,5m (cao độ đáy ga là 45m) dày 0.6m Móng của một kho chứa thiết bị ở quận Elsau, Tây Nam Stasburg tựa trên những cọc có đường kính 0,62÷0,92m với chiều dài từ 9÷13m Có khả năng chịu tải của 1 cọc từ 2500

÷ 4000KN có độ lún từ 1,5÷ 3cm theo kết quả thử tải tĩnh ngày 20.11.1985

Tương tự, cung văn hoá thể thao Aquaboulevrd nằm ở quận 15 thủ đô Paris tựa trên móng gồm 1600 cọc Starsol có đường kính 0,42 – 1,02m (1988) Nhà cao tầng ở Marcel tựa trên 36 cột, mỗi trụ chịu 2000T tựa trên 3 cọc khoan nhồi mở rộng đáy, có đường kính thân cọc d = 1500mm và đường kính đáy mở rộng D = 3000mm, v.v…

 Ở Nhật Bản:

Nhà ga ở thành phố Kamata Nằm trên những cọc khoan nhồi có đường kính 1,1m dài 22m với tải trọng lên đến 500 tấn ở độ lún 1,5cm Cầu nối Honshu – Shikoku, móng mố trụ cầu tựa trên hệ thống cọc khoan nhồi có đường kính từ 2 ÷3m dài 40 ÷70m sức chịu tải lớn nhất lên đến 40MN, v.v…

 Trung Quốc:

Các công trình tiêu biểu sử dụng móng cọc khoan nhồi mở rộng đáy có thể kể đến như sau: Trung tâm mậu dịch quốc tế Thẩm Quyến (53 tầng) sử dụng cọc khoan nhồi có đường kính thân cọc d = 1.4 - 3m, đường kính đáy mở rộng D = 2.1 - 4.5m; Thư viện Bắc Kinh (d = 1.0m, D = 1.6m); Trung tâm truyền hình Bắc Kinh (d = 0.8m, D = 1.2 - 2.2m; Kinh thành đại hạ Thẩm Quyến 27 tầng (d = 1.4 - 2.8m, D = 3.1 - 4.5m)

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

Trong những năm gần đây, cọc khoan nhồi đã được phát triển rất mạnh trong các ngành xây dựng cơ bản ở nhiều nước, nhất là ở các nước đang phát triển Vì thế công nghệ và thiết bị thi công cọc khoan nhồi ngày càng được phát triển hoàn thiện: với những tổ hợp thiết bị, công nghệ thi công đồng bộ có thể thi công được những cọc với đường kính lớn, có khả năng mang tải đến vài nghìn tấn Bên cạnh những thành quả đã đạt được, vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề liên quan làm ảnh hưởng đến chất lượng của cọc Trong đó phải nói đến vấn đề tính toán, lựa chọn giải pháp thi công hợp lý là vấn đề khá

quan trọng cần được quan tâm xem xét

2.3.1 Các hiện tượng sự cố cọc khoan nhồi xảy ra do quá trình thi công

Do quá trình thi công cọc khoan nhồi trải qua nhiều giai đoạn phức tạp, kinh nghiệm thi công, sự am hiểu về điều kiện đất nền còn hạn chế nên các sự cố kỹ thuật gây nên các khuyết tật cho cọc khoan nhồi vẫn thường xuyên

xảy ra Khuyết tật của cọc do nhiều nguyên nhân và khá đa dạng, có thể tổng hợp và phân tích một số sự cố chính như sau:

a Sự cố khuyết tật ở đầu cọc

Bê tông ở đoạn đầu cọc bị xốp, khả năng bám dính cốt thép kém do lẫn tạp chất, bùn khoan, nước vữa xi măng trồi lên trên đầu cọc không được gạt bỏ khi kết thúc quá trình đổ bê tông tạo cọc

b Sự cố khuyết tật ở thân cọc

 Đất vách hố khoan bị sập mạnh thất thường, gây ảnh hưởng đến tiến độ dự kiến thi công (khối lượng bê tông đổ vào đạt thấp hơn mức dự kiến), các khối đất bị sập lẫn dung dịch bentonite xâm nhập vào bê tông hình thành nên những thể vùi gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng thân cọc

 Thân cọc bị nham nhở, rỗ tổ ong, đứt đoạn bê tông trong cọc, cọc bị co thắt theo độ sâu v.v gây ảnh hưởng đáng kể đến khả năng mang tải của cọc theo vật liệu cấu tạo cọc

1 Khuyết tật do lệch lồng

cốt thép và bê tông đầu

Hình 1-2: Các sự cố khuyết tật đầu cọc khoan nhồi

 Thân cọc thu nhỏ tiết diện do tác dụng của áp lực đất, lở mất khối bê tông bảo vệ do rút ống vách khi bê tông đã bắt đầu ninh kết làm một phần bê tông bị ma sát với ống vách đi lên

 Thân cọc bị biến dạng khi thi công trong điều kiện tầng đất yếu khá dày làm cho thân cọc bị phình ra hoặc co thắt lại

 Sự cố thân cọc bị nghiêng, lồng cốt thép không đạt yêu cầu do thao tác thi công, lồng cốt thép không đạt đúng độ sâu thiết kế

Các hình ảnh về khuyết tật thân cọc:

1 Đứt đoạn bê tông trong cọc 2 Cọc bị rổ do bê tông quá

khô

3 Cọc bị biến hình trong tầng đất yếu

4 Khuyết tật do không làm

sạch đáy hố khoan

5 Khuyết tật do sập vách

trong quá trình khoan

6 Khuyết tật do công nghệ đổ bê tông và rút ống vách không phù hợp

c Sự cố khuyết tật ở mũi cọc

Khuyết tật ở mũi cọc là nguyên nhân ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng làm việc của cọc, nhất là đối với loại cọc có đáy mở rộng tận dụng khả năng chịu mũi Thông thường khuyết tật này có thể thấy như sau:

7 Khuyết tật do bê tông

có độ sụt quá thấp

8 Khuyết tật do mật độ cốt thép quá dày

9 Khuyết tật do rút ống vách không đều

10 Mẫu khoan cho thấy bê tông cọc

bị đứt gãy do lẫn bùn khoan

11 Mẫu khoan cho thấy bê tông

bị phân tầng trong cọc

Hình 1 -3: Các sự cố khuyết tật ở thân cọc khoan nhồi

 Chất lượng bê tông mũi cọc rất kém Bê tông mũi cọc xốp hoặc mất đoạn bê tông ở mũi cọc do công tác thau đáy hố khoan không sạch, lượng bùn khoan, cặn lắng quá mức cho phép

 Dung dịch bentonite lắng đọng ở đáy hố khoan, làm cho đất ở đáy hố khoan bị nhão hóa do bentonite hấp phụ, gây ảnh hưởng đáng kể đến khả năng mang tải của cọc do lún

 Do sự xáo động đất nền xung quanh đáy hố khoan do ảnh hưởng của thiết bị khoan, tạo nên lớp đất xốp ở đáy hố khoan dẫn đến làm giảm khả năng chịu tải mũi của cọc

2.3.2 Phân tích các nguyên nhân gây ra sự cố cọc khoan nhồi

a Sự cố sạt lở thành vách hố khoan

Sự cố sạt lở thành vách hố khoan có thể do các nguyên nhân chính sau đây:

 Do chọn giải pháp thi công và dung dịch bentonite để giữ thành vách hố khoan không phù hợp với điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn ở khu vực xây dựng gây nên sạt lở vách hố khoan, đặc biệt đối với vách hố khoan mở rộng

 Khi khoan tạo lỗ qua tầng đất cát có nước ngầm cần phải sử dụng dung dịch bùn khoan có chất lượng phù hợp, nếu nồng độ quá thấp hoặc ống chống vách chôn vào lớp đất tốt quá nông, thao tác nối ống vách không cẩn thận để rò rỉ nước, rò rỉ vữa làm cho cao độ mực vữa bentonite trong lỗ khoan giảm thấp đột ngột đều là những nguyên nhân gây nên sạt lở thành vách

 Sau khi thổi rửa vách hố khoan, mật độ bám dính của dung dịch bentonite giảm xuống, làm giảm áp lực thủy tĩnh gây nên mất ổn định đối với thành vách hố khoan

 Khi thi công tạo lỗ, cần khoan không thẳng va đập vào thành vách hố khoan, thao tác nâng hạ cần khoan không thích hợp làm cho thành vách bị sạt lở

 Do việc lựa chọn các thông số của thiết bị khoan và thao tác thi công không phù hợp Khi khoan qua lớp cát rời, sỏi sạn, tốc độ khoan của

gầu khoan quá nhanh, thời gian khoan không tải dừng một chỗ quá lâu, ống đảo cặn lắng bị nghiêng va đập vào thành vách và khi thao tác nâng hạ gầu khoan quá nhanh gây nên hiệu ứng vòm dẫn đến sập thành vách hố khoan

 Khi hạ lồng cốt thép vào lỗ khoan, lồng cốt thép va đập vào thành vách hoặc thời gian ngừng sau khi hình thành lỗ khoan quá lâu, không kịp thời đổ bê tông dẫn đến sạt lở thành vách

b Sự cố chất lượng bê tông thân cọc không đạt yêu cầu

Sự cố này thường gặp là: tắc nghẽn bê tông trong ống khi đổ bê tông, bê tông thân cọc bị phân tầng, rỗ tổ ong, đứt đoạn trong thân cọc, lẫn tạp chất Sự cố này có thể do các nguyên nhân sau:

 Do sử dụng nguyên liệu cho bê tông không phù hợp, cấp phối không đạt yêu cầu, xi măng bị vón cục cường độ thấp, hàm lượng bụi sét trong cốt liệu quá lớn, không khống chế chặt chẽ lượng nước và phụ gia

 Bê tông không đạt yêu cầu về độ dẻo, độ sụt quá thấp, tính lưu động kém, đường kính cốt liệu lớn, bê tông trộn không đều, bị phân tầng nghiêm trọng trong quá trình vận chuyển

 Do việc đổ bê tông không đảm bảo liên tục, tắc nghẽn, hoặc do thao tác rút ống đổ bê tông quá cao làm cho độ ngập sâu của ống dẫn trong bê tông không đạt yêu cầu, thời gian tháo lắp ống quá lâu, bê tông bị gián đoạn tạo ra những điểm dừng đổ làm cho thân cọc kẹp bùn, đứt đoạn thân cọc

 Do sự lưu thông của nước ngầm có áp làm trôi vữa xi măng, phụ gia của bê tông quá nhiều hoặc trong nước ngầm có chất xâm thực làm cho bê tông không thể đông cứng mà tạo thành lớp bê tông rỗng xốp

 Do sự cố sập thành vách trong quá trình đổ bê tông làm cho đất vách lẫn vào bê tông tạo nên các thấu kính đất trong thân cọc

 Do công tác thau đáy không sạch, cặn lắng của bùn khoan, đất vách sập lắng đọng ở đáy hố khoan khá nhiều tạo nên mũi cọc xốp làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng chịu tại của cọc, nhất là đối với cọc mở rộng đáy v.v…

Các hình ảnh về những nguyên nhân gây nên sự cố thân cọc:

1 Ống đổ bê tông bị nghẽn do bê

tông phân tầng

2 Ống đổ bê tông bị nghẽn do bê tông đông kết nhanh

Hình 1 -4: Các hiện tượng tắc nghẽn ống đổ bê tông

Đất

yếu

Ống vách

bị thắt do áp lực ngoài

Ống vách bị cong do vật cản

Do áp lực đất tác động

Hình thành lỗ rỗng do hiệu ứng vòm

Nước

Nước thấm do bê tông

bị phân tầng

Đất sét cứng

3 Ống vách bị thắt tại

phần giữa của ống do

áp lực ngoài tác

c Sự cố lồng cốt thép không đạt yêu cầu

 Do trong quá trình gia công, cẩu nhất, vận chuyển làm cho lồng cốt thép bị biến dạng, vặn cong không hạ được vào lỗ khoan

 Cặn lắng dưới đáy lỗ khoan quá dày làm cho việc hạ lồng cốt thép không đạt được độ sâu thiết kế

 Ống vách bị lún do treo lồng cốt thép, do sạt lở thành vách làm cho lồng cốt thép ngập sâu trong đất

 Lồng cốt thép bị đẩy trồi lên trong quá trình đổ bê tông, do thao tác vận hành ống tremie không phù hợp (ống ngập quá sâu trong bê tông), bê tông ninh kết quá nhanh

d Sự cố thân cọc bị nghiêng

 Do cần khoan cong hoặc nối tiếp không tốt, làm cho trục của mũi khoan và cần khoan không thẳng khiến cho lỗ khoan bị nghiêng

 Nền thi công không được san ủi bằng phẳng khi lắp đặt máy khoan làm cho mâm quay, đế máy không cân bằng

 Khi thi công khoan lỗ gặp chướng ngại vật hoặc đá mồ côi, nơi tiếp giáp giữa lớp đất cứng và mềm hoặc nơi vỉa đá nghiêng, đầu mũi khoan gặp trở ngại không đều nên bị chuyển dịch làm cho lỗ cọc bị nghiêng

 Khuyết tật do rút ống chống vách không đều làm cho thân cọc bị nghiêng lệch

2.3.3 Các vấn đề liên quan đến tính toán sức chịu tải của cọc mở rộng đáy

 Trong quan điểm thiết kế hiện nay thì sức mang tải cực hạn của cọc chỉ đạt được khi bắt đầu xuất hiện phá hoại cắt tại bề mặt tiếp giáp giữa đất và cọc, cũng như dưới mũi cọc Điều này làm cho việc sử dụng các công thức tính toán hiện nay là chưa hợp lý với các cọc có kích thước lớn, cũng như cọc mở rộng đáy Bởi vì các số liệu thí nghiệm thực tế cho thấy rằng sức kháng mũi cực hạn của cọc chỉ được huy động khi độ lún mũi cọc đã đạt giá trị khá lớn (s/D  100%)

 Sự ảnh hưởng của phương pháp thi công (do sự hấp phụ của dung dịch bentonite vào đất nền xung quanh cọc, sự tơi xốp và xáo động của đất nền xung quanh đáy hố khoan, v.v… ) vẫn chưa được quan tâm xem xét cụ thể Do đó việc tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo các tiêu chuẩn hiện nay thường cho kết quả rất lớn so với thực tế

 Hiện nay TCXD của Việt Nam vẫn chưa có hướng dẫn rõ ràng về cách xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi mở rộng đáy

III XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Nhằm nâng cao hiệu quả ứng dụng cọc khoan nhồi, đặc biệt là cọc khoan nhồi có đáy mở rộng cho các công trình nhà cao tầng để phục vụ cho sự nghiệp phát triển đô thị ở nước ta trong tương lai, cũng như khắc phục được phần nào các sự cố nêu trên Vì thế, luận án tốt nghiệp với đề tài:

“Nghiên cứu ứng dụng cọc khoan nhồi mở rộng đáy dưới các công trình nhà 20 tầng trong điều kiện đất yếu ở Tp Hồ Chí Minh” đã được thực hiện

Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài:

1 Tìm hiểu chung về cọc khoan nhồi (cọc khoan nhồi có đáy mở rộng) và điều kiện địa chất khu vực TP Hồ Chí Minh

2 Thiết lập công thức xác định góc mở rộng đáy và đường kính giới hạn của phần đáy mở rộng

3 Xác định phương pháp hợp lý tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi mở rộng đáy

4 Giải pháp thi công cọc khoan nhồi có đáy mở rộng và phương pháp khắc phục các vấn đề liên quan ảnh hưởng đến chất lượng cọc khoan nhồi

5 So sánh hiệu quả kinh tế kỹ thuật của cọc khoan nhồi giữa loại cọc thẳng và loại cọc có đáy mở rộng có cùng đường kính

6 Nghiên cứu ứng dụng các phương pháp kiểm định không phá hủy để kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi

 

Chương 2

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Ở

KHU VỰC TP HỒ CHÍ MINH

I ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH KHU VỰC TP HỒ CHÍ MINH

Đặc điểm địa chất công trình (ĐCCT) khu vực Tp Hồ Chí Minh phụ thuộc vào các yếu tố chính sau đây: đặc điểm cấu trúc địa chất, địa hình - địa mạo, tính chất cơ lý của đất đá, yếu tố địa chất thủy văn, các quá trình địa chất ngoại sinh và địa chất động lực

1.1 Đặc điểm cấu trúc địa chất

Trong vùng nghiên cứu có các mặt cắt địa tầng từ Mezozoi đến Kainozoi Thuộc Mezozoi có các trầm tích Jura giữa điệp La ngà (J2 ln), trầm tích phun trào Jura trên muộn - Kreta dưới điệp Long bình (J3 -K1 lb) Thuộc Kainozoi có các trầm tích Neogen, Pleixtoxen, Holoxen Trên quan điểm ĐCCT có thể phân biệt ba tầng cấu trúc trong mặt cắt chung của toàn lãnh thổ thành phố

1.1.1 Tầng cấu trúc dưới

Được cấu thành bởi các loại đá trầm tích lục nguyên - phun trào tuổi Jura - Kreta, đều có kết cấu rắn chắc, nứt nẻ trung bình đến mạnh Chiều dày chung từ 250 - 300m Tầng cấu trúc này khá bền vững cho các loại móng công trình Tuy nhiên, trừ những vùng lộ đá gốc ra với dện tích nhỏ (tại Nui Yai - Thủ Đức và Giòng Chùa - Duyên Hải, các vùng khác đều bị các trầm tích trẻ phủ lên rất dày, nên nền móng công trình không trực tiếp đặt trên mặt tầng cấu trúc này, do đó ít chịu tác động bởi nền móng công trình

1.1.2 Tầng cấu trúc giữa

Trong tầng cấu trúc này cấu tạo bởi các lớp đất đá bở rời và bở rời gắn kết yếu có nguồn gốc sông và sông biển hổn hợp Có thể phân thành hai phụ tầng cấu trúc sau:

 Phụ tầng cấu trúc dưới Neogen (N 2 ): bao gồm các trầm tích Plioxen phần

dưới (N2a) và phần trên (N2b) thuộc hệ tầng Bình Trưng (N2 bt), Nhà Bè (N21 nb) và Bà Miêu (N22bm) Tất cả các trầm tích đều không xuất lộ trên bề mặt lãnh thổ thành phố mà nằm lót dưới đới chịu tải chung cho các loại công trình xây dựng và phát triển liên tục đều khắp trên toàn diện lãnh thổ Thành phần cấu tạo chủ yếu là cát, sạn sỏi, cát pha, sét pha, sét Chúng sắp xếp xen lẫn nhau và thể hiện cấu trúc dạng nhịp lục địa Phần dưới của nhịp là các lớp cát thô, sạn sỏi chuyển dần lên là cát mịn Phần trên cùng của nhịp là các lớp bột, sét Chiều dày mỗi nhịp khoảng 40 - 70m và tổng chiều dày đạt tới 250m Bề mặt trên cùng của các trầm tích này là lớp sét pha - sét dày 5 - 30m bị laterite hóa, nằm ở độ sâu 25 - 30m

ở Thủ Đức, Củ Chi, Trung tâm thành phố; 50m ở Nhà Bè, Duyên Hải; cá biệt ở Tây Nam Bình Chánh sâu đến 70m

nguồn gốc sông và sông biển tuổi Pleixtoxen Chúng nằm bất chỉnh hợp bên trên các trầm tích Neogen phân bố không liên tục lộ ra trên bề mặt ở từng nơi ứng với độ cao tuyệt đối từ 5 - 20m hoặc hơn, bao gồm các hệ tầng Trảng Bom QItb, Thủ Đức QII-III tđ và Củ Chi QIII cc cùng với trầm tích Holoxen dưới - hệ tầng Bình Chánh tạo nên một phức hệ đất đá có nguồn gốc sông - sông biển hổn hợp Thành phần cấu tạo đất đá chủ yếu được phân thành hai tập sau:

Tập dưới: bao gồm các lớp cát, sạn sỏi lẫn cuội khá tròn cạnh với thành

phần phức tạp Đất đá có màu trắng, xám trắng hoặc nâu hồng lẫn ít sét kaolin đôi khi tạo thành những thấu kính hoặc lớp mỏng kaolin xen kẹp Phần trên của tập là lớp sạn sỏi bị laterit hóa mạnh, nhiều kết vón sắt cứng rắn, có lẫn cát sạn thạch anh Chiều dày của tập biến đổi từ 10m (Thủ Đức) đến 30m (Bình Chánh, Tân Bình)

Tập trên: gồm các lớp cát mịn, trung màu đỏ nâu nhạt, vàng nhạt, xám

trắng lẫn ít sạn thạch anh nhỏ Trong thành phần còn có lẫn ít sét với hàm lượng 8 - 15% Phần trên cùng bị phong hóa laterit tạo các kết vón hình hạt đậu

Nhìn chung các đất đá Pleixtoxen chủ yếu là trầm tích hạt thô, tuy nhiên về phía Nam (Cần Giờ, Hiệp Phước) và phía Tây (thung lũng Lê Minh Xuân)

đôi khi có xuất hiện các lớp sét trắng, vàng nhạt gắn kết chắc do ảnh hưởng các đợt biển tiến trong Pleixtoxen Các trầm tích Pleixtoxen chỉ lộ ra trên bề mặt địa hình trong phạm vi thềm bậc 1, 2 và 3 ở Thủ Đức, Củ Chi và trung tâm thành phố, có tổng chiều dày trung bình từ 10 - 30m Đây là đới chịu tải trọng quan trọng cho các loại công trình xây dựng kể cả các công trình ngầm

1.1.3 Tầng cấu trúc trên

Cấu tạo bởi các trầm tích Holoxen có nguồn gốc khác nhau (nguồn gốc biển - sông biển QIV1-2bc; đầm lầy biển, sông biển, sông, đầm lầy - sông, đầm lầy QIV2-3cg; QIV3) phủ trực tiếp bất chỉnh hợp trên các trầm tích già hơn của tầng cấu trúc giữa Diện phân bố chung trên toàn lãnh thổ là rất rộng rãi, có cao độ địa hình từ 0 - 2m

Thành phần vật chất cấu tạo nên tầng cấu trúc này bao gồm: bùn sét, sét pha, cát pha chứa than bùn và tàn tích thực vật phân hủy Chiều dày chung của tầng thay đổi trong một phạm vi rất rộng từ một vài mét đến trên dưới 20m, cá biệt có nơi lên đến 30m hoặc hơn Đây là tầng chịu tải chính cho các công trình xây dựng và có ảnh hưởng rất nhiều trong quá trình thi công xây dựng

1.2 Địa hình địa mạo

Tp Hồ Chí Minh là nơi chuyển tiếp giữa địa hình đồi núi của miền trung

du và địa hình trũng thấp của đồng bằng châu thổ Độ cao địa hình ở Bắc Thủ Đức 20 - 30m, khu vực Tây Bắc Củ Chi 10 - 15m, giảm xuống 5 - 10m ở trung tâm thành phố và 0 - 1m ở vùng Duyên Hải

Dựa vào đặc điểm nguồn gốc - hình thái, khu vực Tp Hồ Chí Minh được chia ra các dạng địa hình chính sau: địa hình bóc mòn, tích tụ - xâm thực và tích tụ

1.2.1 Địa hình bóc mòn

 Địa hình bóc mòn trên các đá cứng, rắn chắc Mezozoi: phát triển vách

- sườn đổ lở, phân bố xung quanh núi Châu Thới và sườn bóc mòn, phân bố ở phía Nam núi Châu Thới, khu vực đồi Long Bình Vách - sườn đổ lở phát sinh trên các đá trầm tích lục nguyên - cát, bột kết, còn trên các sườn bóc mòn lộ phần lớn đá phun trào Andezit, đá trầm tích

 Địa hình xâm thực - bóc mòn trên trầm tích Neogen: phân bố hẹp ở phía Nam Hóa An, bề mặt tương đối bằng phẳng, dốc từ 10 - 15o, cao

10 - 20m, hình thành trên trầm tích Neogen gồm cát, sét và dăm sạn laterite

 Địa hình xâm thực rửa trôi trên trầm tích Pleixtoxen: phân bố chủ yếu ở Tăng Nhơn Phú (Thủ Đức), tạo bề mặt sườn phẳng, thoải, dốc 5o, kéo dài dọc thung lũng rạch Gò Công, thành phần vật chất chủ yếu là cát sạn pha bột lẫn dăm tảng laterite

1.2.2 Địa hình tích tụ - xâm thực

Dạng địa hình này tập trung ở Thủ Đức - Long Bình (Tp HCM) và vùng phụ cận là Bình An (Sông Bé), Hóa An (Đồng Nai) bao gồm các dạng địa hình thềm sông - biển hỗn hợp và sông từ bậc III đến bậc II

1.2.3 Địa hình tích tụ

Dạng địa hình này chiếm diện tích khá lớn với sự hiện diện của các bậc thềm, đồng bằng cao, đồng bằng thấp và các bãi bồi Nguồn gốc tích tụ cũng rất đa dạng

 Thềm bậc II (5 - 15m) có nguồn gốc sông, sông - biển và biển:

Thềm nguồn gốc sông phổ biến từ Lái Thiêu (Sông Bé) đến Phước Long, Tăng Nhơn Phú Cấu tạo bởi cát bột, cát sạn, cuội sỏi chứa sét cao lanh dày 5 - 15m Bề mặt thềm bằng phẳng, nghiêng thoải 1 - 3o và bị chia cắt bởi hệ thống mương xói, rãnh xói khá phát triển

Thềm nguồn gốc sông - biển phân bố ở phía Tây Bắc Thành Phố, từ Tân Bình, Gò Vấp đến Hóc Môn, cao 5 - 15m, hơi nghiêng thoải 1 - 3o Thành phần cấu tạo là các trầm tích bở rời (cát bột chứa sạn nhỏ)

 Thềm bậc I cao 2 - 5m, được tạo thành bởi 3 nguồn gốc: sông, sông - biển và biển

 Đồng bằng và bãi bồi cao, cũng có 3 nguồn gốc khác nhau là: đồng bằng nguồn gốc sông, đồng bằng cao nguồn gốc sông - biển, đồng bằng cao nguồn gốc đầm lầy - sông

 Đồng bằng và bãi bồi thấp, cũng có 3 loại nguồn gốc khác nhau: loại có nguồn gốc sông và sông - biển, đồng bằng thấp nguồn gốc đầm lầy

- sông

Trong các kiểu địa hình được mô tả ở trên, các kiểu địa hình tích tụ chiếm diện tích rộng, nguồn gốc rất đa dạng, thành phần vật chất phức tạp nên đặc điểm ĐCCT của vùng nghiên cứu phụ thuộc vào phần lớn các kiểu dạng địa hình này Đặc biệt là dạng địa hình đồng bằng - bãi bồi cao và đồng bằng - bãi bồi thấp, chứa đựng nhiều yếu tố bất lợi về ĐCCT và được đánh giá là đất yếu, hoàn toàn không thuận lợi cho xây dựng công trình

1.3 Tính chất cơ lý của đất đá

Đất đá cấu tạo nên bề mặt địa hình lãnh thổ thành phố rất đa dạng cả về thành phần lẫn nguồn gốc Tiêu biểu có thể kể đến các lớp đất đá sau:

1.3.1 Lớp bùn sét, bùn sét pha (amb Q IV )

Đây là lớp trầm tích trẻ nằm ở phần trên cùng của mặt cắt Chúng chỉ bị che phủ bởi các vật liệu nhân tạo ở khu vực nội thành và các trầm tích biển

mQIV ở ven biển Cần Giờ Chiều dày của lớp biến đổi rất mạnh trung bình từ

15 - 20m, ở khu vực ven rìa nơi tiếp giáp với địa hình nổi cao thường từ 2 - 5m Vùng trũng thấp như ở: Phú Hòa Đông, khu vực Cầu Bông, Nhà Bè v.v chiều dày của lớp lên đến 30m hoặc hơn Cấu tạo chủ yếu bởi các lớp bùn sét, bùn sét pha màu xám xanh, xám đen có lẫn vật chất hữu cơ có nguồn gốc hổn hợp sông biển - đầm lầy Holoxen ambQIV có mặt khắp nơi trên địa bàn thành phố, tương ứng với địa hình trũng thấp, dọc theo sông Sài Gòn, Phú Mỹ Hưng, phía Tây và Nam huyện Thủ Đức, Bình Chánh, Nhà Bè và Duyên Hải

 Thành phần cơ học của đất:

Hàm lượng sét chiếm ưu thế trung bình từ 39 - 58%, ở khu vực gần biển giảm còn 10 - 29%, hàm lượng hạt bụi thường từ 27 - 45%, ở khu vực gần biển (Cần giờ) tăng lên 38 - 62% Hàm lượng hạt cát từ 10 - 19%, vùng ven biển 20.7 - 41% cá biệt có nơi giảm xuống còn 1 - 4%

 Các chỉ tiêu cơ lý:

Bảng 2 -1:

4 Tỷ trọng  g/cm 3 2.64 – 2.70

1.3.2 Lớp cát biển Holoxen (aQ IV )

Lớp này nằm phủ trực tiếp lên lớp bùn sét trầm tích sông (aQII), vát mỏng ra biển và ngược lại ở phía Bắc Duyên Hải Chiều dày biến đổi từ 4.5 - 16.0m trung bình là 7.5m Thành phần cấu tạo chủ yếu là cát hạt trung đến nhỏ khá đồng nhất màu xám vàng lẫn ít mảnh vỏ sò, vỏ ốc Cát từ ẩm đến bão hòa nước, trạng thái chặt vừa đến chặt phân bố thành một dải kéo dài từ Đông Hòa đến Cần Giờ

 Thành phần cơ học của đất:

Nhóm hạt sạn sỏi, trung bình là 1.4% đôi chỗ lên đến 4% thành phần là mảnh vỏ sò, vỏ ốc Nhóm hạt cát biển biến đổi từ 56 - 100% trung bình 88.9%, nhóm hạt bụi biến đổi từ 5 - 19% trung bình 10.6%, nhóm hạt sét hầu như không đáng kể 0.1%

 Các chỉ tiêu cơ lý:

Độ ẩm tự nhiên (phần trên mực nước biển) thay đổi từ 16.9 - 37% trung bình 27.9%; tỷ trọng từ 2.62 - 2.75 g/cm3 trung bình 2.69 (g/cm3); hệ số rỗng thay đổi từ 0.87 - 1.343%; góc ma sát nghỉ 32o58’ (trạng thái khô), 23o.09’ (trạng thái ướt); sức chịu tải Ro = 1.5 - 2.5 kg/cm2

1.3.3 Lớp sét pha trong trầm tích sông biển Holoxen (amQ IV )

Lớp này có chiều dày khá ổn định trung bình 2.0m, chỗ dày nhất 31m và mỏng nhất 0.5m Phân bố tập trung chủ yếu thành những dải hẹp không liên

tục từ Bình Chánh qua Hóc Môn lên đến phía Tây Củ Chi Chủ yếu tập trung

ở sườn thoải của địa hình xâm thực - tích tụ có cao độ địa hình từ 5 - 7m Lớp này nằm xen kẹp với lớp sét và sét pha trầm tích sông biển hổn hợp Pleixtoxen - giữa trên (amQII-III) và phủ trực tiếp lên trầm tích sông Pleixtoxen

- dưới (aQI)

 Thành phần cơ học:

Hàm lượng hạt sét từ 13 - 35% trung bình 27%, hàm lượng hạt bụi từ 5 - 16% trung bình 12.3%, hàm lượng hạt cát biến đổi từ 42 - 80% trung bình 58.8% theo quy luật tăng dần từ Bắc xuống Nam của thành phố

 Các chỉ tiêu cơ lý:

Bảng 2 -2:

1.3.4 Lớp sét trong trầm tích biển Pleixtoxen giữa trên (amQ II - III )

Chiều dày lớp thay đổi từ 1.5 - 5m trung bình 3m Thành phần cấu tạo chủ yếu: sét màu xám vàng, xám nâu đôi nơi xám trắng loang lổ, trạng thái cứng, đôi chỗ dẻo cứng Tập trung chủ yếu ở phía Bắc thành phố khu vực An Nhơn Tây, Tân An Hội Củ chi, lộ ra và cấu tạo nên các sườn và đỉnh phân

thủy của dạng địa hình xâm thực - tích tụ, chúng phủ trực tiếp lên lớp sét chứa sạn sỏi laterite (aQI)

 Thành phần cơ học:

Hàm lượng hạt sét từ 30 - 46% trung bình 37.2% tăng dần từ phía Nam lên phía Bắc thành phố, hàm lượng hạt bụi từ 13 - 33% trung bình 21.6%

 Các chỉ tiêu cơ lý:

Bảng 2 -3:

 Thành phần cơ học:

Hàm lượng hạt sét thay đổi từ 13 - 44% trung bình 24.2% tăng dần từ Bắc đến Nam, hàm lượng hạt bụi 6 - 36% trung bình 6.5%, phần phía Bắc đôi chỗ lẫn ít lượng sạn sỏi

 Các chỉ tiêu cơ lý: