Nghiên cứu ứng xử của cọc ống bê tông gia cố nền đất yếu dưới nền đường đắp bằng phân tích PTHH

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 3 
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA CỌC ỐNG BÊ TÔNG GIA CỐ 
NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP BẰNG PHÂN TÍCH PTHH 
PHAN HUY ĐÔNG* 
Study on the behaviours of Large Diameter Cast-in-place Concrete Pipe 
Pile for piled embankment reinforcement by FEM 
Abstract: This paper presents a three-dimensional (3D) numerical 
analysis of a case study of a piled embankment project using the “Large 
diameter cast in-place concrete pipe pile (PCC pile). At this site, PCC pile 
with diameter of 1m, length of 16m were installed to support the design 
load of 150 kPa, which are generated by embankment height in range of 
3m to 6m and train load. In 3D analysis, the actual shape of PCCs and 
their installation pattern with the in-situ soil parameters were simulated. 
Therefore, the behaviours of Pile under the embankment were analysed 
with different Pile spacing, Pile length and with or without Pile cap. The 
3D analysis found that the differential settlement between piles and soil 
can be controlled by both pile spacing and pile length. In addition, 
selection of length of PCC pile should consider its characteristic since 
PCC pile is non-reinforcement. 
1. GIỚI THIỆU* 
Bài toán gia cố nền đất yếu dưới nền đường 
đắp bằng cọc là một trong những giải pháp tin 
cậy và hiệu quả nhất khi áp dụng xử lý nền đất 
yếu dưới nền đường đắp cao, ví dụ như đường 
dẫn đầu cầu, đường cao tốc, đường sắt,. 
Trong đó, giải pháp cọc bê tông ống đường kính 
lớn đổ tại chỗ, gọi tắt là cọc PCC đã được áp 
dụng ở Việt Nam trong những năm gần đây 
(Dong PH, 2016; Phan Huy Đông 2017). Với ưu 
điểm chính là dạng cọc ống, thành mỏng, chỉ 
dùng bê tông mà không dùng cốt thép, đường 
kính lớn, cọc PCC được phát triển riêng cho gia 
cố nền đất yếu. Cọc PCC được chế tạo tại chỗ 
trong ống vách gồm hai ống thép được hàn nối 
đồng trục, phía dưới mũi giữa hai ống thép được 
cấu tạo bản lề bịt để bảo vệ ngăn không cho đất 
xâm nhập vào trong ống vách trong khi hạ. Ống 
vách được rung và hạ liên tục xuống độ sâu thiết 
* Bộ môn Cơ học đất-Nền móng, Đại học Xây dựng 
 E-mail: dongph@nuce.edu.vn 
kế bằng búa rung đến độ sâu thiết kế. Trong quá 
trình rung và hạ ống vách, do mũi cọc dạng hình 
nêm làm cho đất xung quanh thành cọc bị nén 
chặt để tạo khoảng rỗng đúng bằng chiều dày 
thành cọc. Sau đó, tiến hành đổ bê tông vào 
thành rỗng giữa hai ống thép và vừa rung ống 
vừa rút ống vách lên, bê tông dưới trọng lượng 
bản thân được đổ toàn vẹn bên trong ống vách, 
lực rung của máy có tác dụng đầm chặt bê tông 
cọc đảm bảo chất lượng cọc đồng thời cũng đầm 
chặt đất xung quanh cọc. 
Nhằm đánh giá ứng sử của cọc PCC dưới 
nền đường đắp một cách chính xác hơn, khảo 
sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả làm 
việc của cọc (chiều sâu cọc, khoảng cách cọc, 
chiều cao lớp đất đắp), bài báo này trình bày 
các phân tích ứng suất và biến dạng của bài 
toán cọc PCC gia cố nền đất yếu dưới nền 
đường sắt có đắp cao bằng phương pháp 
PTHH, sử dụng mô hình 3D qua phần mềm 
Plaxis 3D. Qua đó, đề xuất phương pháp thiết 
kế phù hợp với loại cọc này. 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 4 
2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ ỨNG 
DỤNG PHƯƠNG PHÁP PTHH PHÂN 
TÍCH BÀI TOÁN CỌC GIA CỐ NỀN 
Nhìn chung, thiết kế cọc dưới nền đắp 
thường theo hai phương pháp: 
1) Coi nền sau khi gia cố cọc làm việc như 
một nền “tương đương”: Phương pháp này 
thường chỉ áp dụng cho trường hợp khi vật liệu 
cọc có độ cứng không quá lớn so với nền đất (ví 
dụ: trụ đất xi măng, cọc đá,). Khi đó, nền đất 
sau khi gia cố sẽ được qui đổi về một nền tương 
đương với các chỉ tiêu cơ lý được tính đổi trung 
bình có trọng số theo mật độ gia cố (tỷ diện tích 
thay thế); 
2). Coi nền gia cố cọc làm một nền “liên 
hợp” làm việc đồng thời giữa cọc và đất: Theo 
phương pháp này, tải trọng từ nền đất đắp sẽ 
phân phối một phần vào cọc và phần còn lại vào 
nền đất giữa các cọc. Tỷ lệ phân phối sẽ phụ 
thuộc vào độ cứng của cọc, độ cứng của nền, 
khoảng cách cọc, chiều cao nền đắp bên trên. 
Để nâng cao hiệu quả làm việc của cọc, phát 
huy hiệu ứng tập trung ứng suất của nền đắp vào 
đầu cọc (hiệu ứng vòm), người ta còn bố trí một 
tầng đệm trên đầu cọc, tầng đệm được cấu tạo 
thông thường là các lớp vải địa kỹ thuật xen kẹp 
lớp cát đệm hoặc lưới địa kỹ thuật xen kẹp trong 
lớp đá dăm (Hình 1). Do cọc có độ cứng lớn, lại 
được hạ sâu vào các lớp bên dưới, khi thiết kế 
cần phát huy tối đa khả năng làm việc của cọc 
gia cố (JGJ/T 213- 2010). 
Hình 1. Nguyên lý làm việc của giải pháp gia 
cọc gia cố nền đất yếu dưới nền đắp. 
Phương pháp PTHH là đang được ứng dụng 
rộng rãi trong tính toán thiết kế các bài toán về 
Địa kỹ thuật (David and Zdravkovic-2001). 
Trong đó, các phân tích tính toán hiện nay chủ 
yếu áp dụng bài toán phẳng (2D). Khi đó cọc 
được mô hình hóa là các phần tử tấm (plate) 
hoặc phần tử neo ("node to node”). Theo cách 
mô tả này có một số tồn tại sau: 
- Phần tử dạng neo "node to node": Cọc 
được mô tả bằng phần tử dạng neo với hai điểm 
đầu và cuối cố định, cọc chỉ chịu kéo hoặc nén, 
phần tử không xét đến tương tác giữa cọc và đất 
xung quanh. Do đó đất có thể chảy tự do giữa 
các cọc. Điều này cũng hạn chế và không phản 
ánh đúng sự làm việc của các cọc. 
- Sử dụng phần tử tấm (Hình 2): Các phần 
tử tấm với các thuộc tính về độ cứng kháng 
uốn, kháng nén và cả phần tử bề mặt được qui 
đổi tương đương từ hàng cọc theo một đơn vị 
chiều dài tính. Tuy nhiên, cách phân tích này 
không cho phép đất chuyển dịch qua khe của 
các cọc, không phản ánh đúng sự làm việc của 
nền. Do đó, kết quả phân tích cũng sẽ có nhiều 
hạn chế, đặc biệt là khi khảo sát bài toán ổn 
định trượt của nền đắp khi xét đến khả năng 
chống chuyển vị ngang của cọc do cọc có 
đường kính lớn hoặc khoảng cách cọc giữa các 
phương là khác nhau. 
a.
Cọc gia
cố
b. 
Hình 2. Sơ đồ tính cho bài toán cọc gia cố nền: 
a) Sơ đồ thực tế; b) Mô hình tính trong 
 bài toán biến dạng phẳng 2D. 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 5 
Nhằm khắc phục các hạn chế của bài toán 
2D, bài báo này các phân tích khảo sát sự làm 
việc của cọc dưới các điều kiện biên thay đổi 
được thực hiện bằng bài toán 3 chiều (3D), sử 
dụng phần mềm Plaxis 3D foundation. Toàn bộ 
các phân tích ứng suất, biến dạng của nền trong 
suốt quá trình gia tải sẽ được mô phỏng theo sơ 
đồ 3 chiều. 
3. ỨNG SỬ CỦA CỌC PCC GIA CỐ 
NỀN ĐẤT YẾU DƯỚI NỀN ĐƯỜNG ĐẮP 
3.1. Giới thiệu dự án 
Cọc PCC đã được áp dụng cho một dự án 
xây dựng đường sắt đô thị tại Hà Nội. Trong đó 
cọc PCC được sử dụng để gia cố nền đất yếu 
dưới nền đường đắp cao. Bên trên là kết cấu 
đường sắt. Điều kiện địa chất và giải pháp thiết 
kế cọc tại khu vực khảo sát mô tả trên Hình 3. 
Trong đó, nền đất với nhiều lớp xen kẹp, chiều 
dày lớp đất mềm và yếu thay đổi từ 20 m đến 
25m, trong đó có lẫn lớp thấu kính cát mỏng 
xen kẹp. Với yêu cầu chịu tải không quá lớn, 
cọc PCC được thiết kế theo mô hình cọc ma sát. 
Các thông số chính về tải trọng, giải pháp thiết 
kế cọc và độ lún cho phép được tổng hợp trên 
Bảng 1. 
Bảng 1. Các thông số kỹ thuật 
của cọc PCC gia cố nền 
STT Thông số 
Đơn 
vị 
Giá trị 
1 Sức chịu tải yêu cầu của nền gia cố 
(tại mặt lớp gia cố cọc) 
kPa 150 
2 Chiều cao lớp đắp m 36 
3 Đường kính cọc m 1,0 
4 Chiều dày thành cọc m 0,12 
5 Chiều dài cọc m 1618 
6 Khoảng cách cọc (lưới ô vuông) m×m 3,0 4,0 
7 Độ lún dư yêu cầu của nền đắp cm 30 
2F
2.30
2a
4.50
3a
7.00
3b
10.80
5a
15.60
6d
17.30
8b
19.70
8e
23.40
2
0
0
3
4
3
12
4
12
14
1
8 
m
Hình 3. Điều kiện địa chất và giải pháp 
 thiết kế cọc PCC
a. Hạ ống vách và đổ bê tông 
b. Vệ sinh đầu cọc; 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 6 
c. Đổ mũ cọc; 
d. San lấp làm phẳng bề mặt 
e. Thi công tầng đệm đá dăm và lưới ĐKT 
f. Thi công đắp nền và kết cấu đường 
Hình 4. Một số hình ảnh thi công cọc PCC tại dự án đường sắt đô thị (Dong PH., 2016) 
3.2. Thiết lập sơ đồ tính 
Với mục đích nhằm đánh giá sức chịu tải 
giới hạn của nền gia cố cọc PCC và tìm hiểu 
thêm về ứng xử của nền gia cố cọc trong bài 
toán gia tải vào nền liên hợp cọc đất. Sơ đồ 
làm việc của cọc và nền trong quá trình gia tải 
đắp được mô tả bằng phần mềm Plaxis 3D 
foundation (Plaxis tutorial Manual). Nội dung 
phân tích bằng Plaxis 3D foundation bao gồm 
các bước sau: 
Bước 1. Lập sơ đồ tính: Dựa trên mặt cắt 
thiết kế điển hình của nền đường Hình 5.a, sơ 
đồ tính toán được lập trên Hình 5.b. Do bài 
toán đối xứng qua trục tâm của đường, để 
giảm bớt khối lượng phân tích, các sơ đồ phân 
tích chỉ xét một nửa của đường. Các lớp đất 
dời và dính được phân tích theo các dạng mô 
hình nền khác nhau. Bảng 2 tổng hợp các chỉ 
tiêu cơ lý của các lớp đất (mô tả trên hình 3) 
được xác định dựa vào báo cáo khảo sát địa 
chất tại dự án. 
a. 
b.
Active pore pressures 
30m 6m 8m 
Mô hình 3D 
Hình 5. a. Sơ đồ tính; b. Lưới phần tử trong 
 mô hình phân tích bằng Plaxis 3D 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 7 
Bước 2. Xác lập các điều kiện ban đầu: 
Cũng giống như sử dụng các phần mềm mô 
phỏng bài toán phẳng 2D, khi phân tích 
trạng thái ứng suất biến dạng trong bài toán 
3D, trước hết cần thiết lập các điều kiên ban 
đầu về ứng suất ban đầu (do trọng lượng 
bản thân) và áp lực nước lỗ rỗng thủy tĩnh 
của nền. Ứng suất ban đầu được xác định ở 
trạng thái cố kết thường (trạng thái k0) và 
áp lực nước lỗ rỗng được xác đinh theo áp 
lực thủy tĩnh. 
Bước 3. Thiết lập thi công cọc: Các cọc 
PCC dạng ống có thể mô phỏng bằng phần tử 
dạng ống (tube) với các thông số vật liệu được 
gán bằng của bê tông sử dụng tại dự án (Cấp 
độ bền B22.5). 
Bước 4. Thiết lập thi công nền đắp: Nền đất 
đắp là cát. 
Bảng 2. Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất 
Lớp đất 
2F 2a 3a 3b 5a 6d 8b Thông 
 số 
Đơn vị 
MH MH CH, CL ML 
MH, 
MO 
CL-
ML&ML ML 
Chiều dày 2,3 2,2 2.5 3,8 4,8 1.7 6,1 
Mô hình nền HS HS HS HS HS MC HS 
 kN/m3 17,5 16,7 15,1 16,3 16,1 18 17,5 
c (kPa) 9 11,53 8,55 11,02 14,49 17,02 7,5 
  độ 18 18°16′ 18°28′ 23°82′ 23°90′ 21°12′ 26° 
e 1,184 1,43 2,044 1,531 1,57 1,56 1,178 
Cc 0,04 0,048 0,095 0,06 0,057 0,038 0,039 
Cs 0,057 0,06 0,105 0,06 0,064 0,039 0,044 
E50 kPa 3300 3300 2100 3200 2600 4900 7400 
Eoed kPa 3450 4800 3000 4913,612 4000 3710,79 7410,79 
Eur kPa 9000 9500 6000 9500 8312 12000 15900 
3.3. Phân tích hiệu quả của cọc PCC gia 
cố nền 
Nhằm đánh giá vai trò của cọc PCC trong gia 
cố nền, bài báo tiến hành khảo sát các trạng thái 
ứng suất và biến dạng của nền trong trường hợp 
có bố trí cọc và không bố trí cọc với các chiều 
cao đắp tăng dần (thông số thiết kế được mô tả 
trong Bảng 1). 
Nền tự nhiên
H đắp = 5m
a. Chuyển vị của nền không có cọc 
Cọc 3mx3m, , dài 16m
H đắp = 5m
b. Chuyển vị của nền có cọc 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 8 
c. Mô tả chuyển vị ngang của cọc 
-25
-20
-15
-10
-5
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
C
h
iề
u
 s
â
u
 (
m
)
Chuyển vị nghang (m)
Hđắp=3m Hđắp =3m
Hđắp=4m Hđắp=4m
Hđắp=5m Hđắp=5m
Có cọc Không có cọc
d. Chuyển vị ngang của nền tại vị trí 
chân mái dốc trong trường hợp có cọc 
 và không có cọc 
Hình 6. Kết quả phân tích chuyển vị của nền trong các trường hợp có cọc và không có cọc. 
Kết quả phân tích chuyển vị (lún và chuyển 
vị ngang) của nền gia cố cọc, cũng như ứng sử 
của cọc được mô tả trên Hình 6 và Hình 7. Cụ 
thể như sau: 
Chuyển vị thẳng đứng (Độ lún): 
Trường hợp nền tự nhiên (Hình 6.a và Hình 
7.a): Chuyển vị đứng chủ yếu chỉ tập trung vào 
các lớp đất bên trên, phạm vi phân phối cho thấy 
vùng ảnh hưởng xấp xỉ bằng kích thước bề rộng 
của nền gia tải. Độ lún của nền là khá lớn, khi 
chiều cao đắp đến trên 4m, nền có dấu hiệu bị 
trượt trồi, khi chuyển vị đứng của một số điểm 
gần chân mái đắp có xu thế chuyển vị lên trên. 
Trường hợp có cọc (Hình 6.b và Hình 7.b): 
Phạm vi ảnh hưởng xuống sâu hơn, có thể thấy 
đến hết chiều dài cọc, điều này là do cọc tiếp 
nhận tải trọng và phân phối dọc theo thân cọc. 
Độ lún của nền khi gia cố cọc giảm đáng kể. Có 
thể thấy, ở chiều cao thiết kế (5m) chuyển vị 
của nền xấp xỉ12 cm, đáp ứng yêu cầu về độ lún 
theo thiết kế. 
Chuyển vị ngang của nền: 
Trường hợp không có cọc (Hình 6.a và 6.d): 
Chuyển vị ngang chủ yếu chỉ tập trung ở vị trí 
chân mái dốc. Khi chiều cao đắp trên 5m, 
chuyển vị ngang lớn và tăng mạnh. Chân mái 
dốc bị đẩy trồi. 
a.
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Đ
Ộ
 L
Ú
N
 (
m
)
KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)
H đắp = 1m
H đắp = 2m
H đắp = 3m
H đắp = 4m
H đắp = 5m
H đắp = 6m 
b.
-1
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Đ
Ộ
 L
Ú
N
 (
m
)
KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)
H đắp = 1m
H đắp = 2m
H đắp = 3m
H đắp = 4m
H đắp = 5m
H đắp = 6m
Hình 7. Độ lún của nền đất yếu theo các chiều 
cao đắp (H đắp) khác nhau:a. Nền tự nhiên; 
b. Nền gia cố cọc (3mx3m) 
Trường hợp có cọc (Hình 6.c và 6.d): 
Chuyển vị ngang phân bố đều hơn và vùng ảnh 
hưởng xa hơn về phía ngoài nền đắp. Kết quả 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 9 
khảo sát chuyển vị ngang của cọc cho thấy các 
cọc ở biên chịu chuyển vị ngang nhiều hơn so 
với các cọc ở tim đường. Khi chiều cao đắp 5m, 
chuyển vị ngang lớn nhất ở đỉnh cọc biên là xấp 
xỉ 5,67 cm. 
Áp lực nước lỗ rỗng dư: 
Kết quả phân tích áp lực nước dư trong nền 
đất ngay sau khi thi công đắp được mô tả trong 
Hình 8. Trường hợp nền tự nhiên, tại thời điểm 
thi công đắp xong (tốc độ đắp trung bình lấy 
theo tốc độ đắp thực tế tại dự án, xấp xỉ 
0,5m/ngày), áp lực nước lỗ rỗng dư trong nền 
tăng cùng với khi tẳng tải trọng đắp. Toàn bộ áp 
lực đất đắp sẽ tác dụng vào nước trong lỗ rỗng 
và tiêu tán dần theo thời gian. Tuy nhiên trường 
hợp có cọc, phần lớn tải trọng đắp phân phối 
vào cọc, do đó áp lực nước dư tăng lên là không 
đáng kể. giá trị áp lực nước dư còn giảm khi 
tăng chiều cao đắp, điều này có thể giải thích là 
khi tăng chiều cao đắp, xuất hiện hiệu ứng vòm, 
tải trọng đắp sẽ phân phối vào cọc nhiều hơn và 
vào đất giữa các cọc ít hơn do đó áp lực nươc 
dư cũng giảm theo. 
d.
(*H)
Hình 8. Áp lực nước dư tại độ sâu xấp xỉ 5m 
(lớp đất số 3a) 
3.4. Phân tích ảnh hưởng của mật độ gia 
cố cọc 
Nhằm đánh giá ảnh hưởng của mật độ gia cố 
cọc và sự làm việc tương tác giữa cọc với đất 
nền giữa các cọc, các kết quả độ lún, chuyển vị 
ngang của nền cũng sẽ được khảo sát ở các 
khoảng cách cọc khác nhau 3mx3m, 4mx4m và 
5mx5m. Thông số khác về cọc vẫn được giữ 
nguyên như thông số thiết kế trong Bảng 1. 
-0.35
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0.15
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Đ
Ộ
 L
Ú
N
 (
m
)
KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)
Cọc 3mx3m
Cọc 5mx5m
Cọc 4mx4m
Hình 9. Độ lún của nền đất yếu tại vị trí giữa 
các cọc với các khoảng cách cọc khác nhau 
-25
-20
-15
-10
-5
0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
C
h
iề
u
 s
âu
 (
m
)
Chuyển vị ngang (m)
Cọc 3mx3m Cọc 3mx3m
Cọc 4mx4m Cọc 4mx4m
Cọc 5mx5m Cọc 5mx5m
Vị trí cọc Vị trí đất
Hình 10. Chuyển vị ngang tại vị trí cọc và vị trí 
của đất tại chân mái dốc với các khoảng cách 
cọc khác nhau 
Kết quả trên Hình 9 ứng với chiều cao đắp 
H = 5m cho thấy, độ lún của nền đất yếu tăng 
Chiều cao đắp 5m. 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 10 
đáng kể khi khoảng cách giữa các cọc tăng lên. 
Khi chiều khoảng cách cọc tăng lên 4mx4m 
chuyển vị của nền tại tim đường xấp xỉ 26,7 cm 
xấp xỉ với độ lún yêu cầu. Khi khoảng cách cọc 
5mx5m độ lún của nền đã vượt giá trị yêu cầu. 
Hình 10 biểu diễn chuyển vị ngang tại điểm ở 
chân ta luy đắp ở vị trí cọc và vị trí giữa các 
cọc. Như vậy, khi khoảng cách cọc chỉ là 
3mx3m, thì chuyển vị ngang tại vị trí của cọc và 
vị trí đất giữa các cọc là tương đối giống nhau. 
Tuy nhiên, khi khoảng cách cọc tăng thì sự khác 
biết trở lên rõ ràng hơn đặc biệt ở độ sâu đến 
5m. Điều này chứng tỏ rằng, đất giữa các cọc đã 
có xu thế chuyển dịch ngang nhiều hơn, nền vân 
có khả năng bị phá hoại trượt, không phải là ở vị 
trí cọc và là vị trí giữa các cọc. 
3.7. Ảnh hưởng khi thay đổi chiều dài cọc 
Tiến hành thay đổi chiều dài cọc từ 12m, 
16m và 20 m. Các thông số khác của cọc và nền 
giữ nguyên theo thiết kế trong Bảng 1. 
a. Cọc dài 12m b. Cọc dài 16m c. Cọc dài 20m 
Hình 11. Hình ảnh mô tả vùng chuyển vị ngang của cọc 
Vùng huy động làm việc của cọc: 
Kết quả phân tích trên Hình 11 cho thấy, khi 
cọc có chiều dài ngắn, chuyển vị ngang của cọc 
phân bố tương đối đều suốt chiều dài cọc. Tuy 
nhiên khi chiều dài cọc tăng dần, phạm vi ở phía 
trên đầu cọc có xu thế chịu biến dạng ngang 
nhiều hơn so với phần phía dưới, cọc sẽ chịu 
uốn nhiều hơn. Do cọc PCC không có cốt thép, 
nền đây là ghi chú rất quan trọng cho các kỹ sư 
thiết kế khi quyết định chiều dài cọc. Ở trường 
hợp cọc dài 20m, ngàm vào lớp đất cứng, hình 
ảnh phân phối chuyển vị ngang của đầu cọc cho 
thấy rõ rệt là cọc chịu uốn nhiều hơn, chân cọc 
gần như không có biến dạng. 
Độ lún của nền: 
Kết quả phân tích độ lún của nền và của cọc 
tại vị trí mặt cắt đi qua đỉnh một hàng cọc biểu 
diễn trên Hình 12 cho thấy, khi giảm chiều dài 
cọc thì độ lún của nền và của cọc đều tăng. Tuy 
nhiên, Độ chênh lún giữa vị trí cọc và vị trí cọc 
phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách cọc mà ít 
chịu ảnh hưởng của chiều sâu cọc. 
-0.4
-0.35
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Đ
Ộ
 L
Ú
N
 (
m
)
KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)
Cọc dài 12m
Cọc dài 16m
Cọc dài 20m
a. Khoảng cách cọc 3mx3m 
-0.4
-0.35
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Đ
Ộ
 L
Ú
N
 (
m
)
KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)
Cọc dài 12m
Cọc dài 16m
b. Khoảng cách cọc 4mx4m 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 11 
-0.4
-0.35
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Đ
Ộ
 L
Ú
N
 (
m
)
KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)
Cọc dài 12m
Cọc dài 16m
c. Khoảng cách cọc 5mx5m 
Hình 12. Độ lún của nền tại mặt cắt đi qua 
vị trí đỉnh cọc với chiều cao đắp 5m. 
3.8. Ảnh hưởng của mũ cọc 
Nhằm đánh giá ảnh hưởng của mũ cọc 
trong khả năng phân phối tải trọng của nền 
đất đắp vào cọc để khai thác tối đa khả năng 
làm việc của cọc, bài báo đã tiến hành phân 
tích ảnh hưởng của mũ cọc trong bài toán với 
nền đắp cao 5m với các trường hợp không có 
mũ cọc và trường hợp mũ cọc mở rộng 
1,5mx1,5m. 
Hình 13 mô tả hình chiếu bằng vùng tập 
trung ứng suất tại vị trí đỉnh cọc cho hai 
trường hợp cọc không mở rộng mũ và cọc có 
mở rộng mũ trường hợp khoảng cách cọc là 
5mx5m. Khi có mũ cọc, ứng suất tập trung 
vào đầu cọc tăng lên đáng kể từ 509 kPa lên 
đến 630 kPa do ảnh hưởng của hiệu ứng vòm 
phân phối tải trọng vào cọc. Kết quả phân 
tích trên Hình 14 cho thấy, hiệu quả của việc 
mở rộng mũ cọc là không lớn nếu khoảng 
cách cọc nhỏ (trường hợp khoảng cách cọc 
3mx3m), khi độ lún tại vị trí cọc và vị trí nền 
đất giữa các cọc là không khác nhau nhiều. 
Tuy nhiên khi khoảng cách cọc lớn hơn, việc 
mở rộng mũ cọc sẽ tăng hiệu ứng vòm và 
phát huy khả năng phân phối tải trọng của 
nền đất đắp xuống mũ cọc. Như vậy mũ cọc 
có vai trò lớn trong việc tăng khả năng phân 
phối tải trọng về đầu cọc cũng như để hạn 
chế độ chênh lún giữa vị trí cọc và nền đất 
xung quanh. 
Giá trị sy max = 509 kPa
a. Trường hợp không mũ cọc 
Giá trị sy max = 630 kPa
b. Có mũ cọc 1,5mx1,5m 
Hình 13. Vùng phân phối ứng suất theo 
phương đứng tác động vào mũ cọc 
-0.4
-0.35
-0.3
-0.25
-0.2
-0.15
-0.1
-0.05
0
0.05
0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Đ
ộ
 l
ú
n
 c
ủ
a
 n
ề
n
 (
m
)
KHOẢNG CÁCH TỪ TIM ĐƯỜNG (m)
Không có mũ Không có mũ
Mũ cọc 1.5x1.5m Mũ cọc 1.5mx1.5m
Cọc 5mx5mCọc 3mx3m
Hình 14. Độ lún của cọc và nền trong trường 
hợp có mũ cọc và không có mũ cọc 
4. KẾT LUẬN 
Các kết quả phân tích trong bài báo này cho 
thấy, khi mô tả bài toán cọc gia cố nền đất yếu 
dưới nền đắp bằng mô hình 3D giúp mô tả được 
chính xác hơn điều kiện làm việc cũng như 
tương tác giữa cọc và nền. Các phân tích trong 
bài báo này đưa đến một số kết luận sau: 
- Việc phân tích bài toán bằng mô hình 3D 
giúp mô tả được chuyển vị ngang giữa đất và 
cọc, do đó sẽ mô tả chính xác hơn ổn định trượt 
của nền đắp. 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 12 
- Độ lún cũng như độ chênh lún của nền 
giữa vị trí có cọc và đất giữa các cọc tăng 
đáng kể khi khoảng cách cọc tăng. Để giảm 
độ lún chung của nền cũng như độ chênh lún 
giữa cọc và đất, có thể cấu tạo mở rộng mũ 
cọc để tăng khả năng phân phối tải trọng vào 
cọc. Khi khoảng cách cọc lớn, độ lún của 
nền đất giữa các cọc sẽ diễn ra theo thời 
gian do nền đất chịu nén, áp lực nước thặng 
dư tăng lên. 
- Lựa chọn chiều dài cọc khi gia cố: Cọc 
PCC là loại cọc ống, thành mỏng không dùng 
cốt thép, do đó khả năng chịu uốn kém. Khi 
gia cố nền đất yếu bằng cọc cần hết sức lưu ý 
lựa chọn chiều dài cọc hợp lý (hết phạm vi 
huy động được ma sát thành cọc) để cho phép 
cọc có thể chuyển vị cùng với nền đất. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Dong PH., Quynh VM., (2016), “Case 
history of applicability of Large Diameter Cast-in-
place Concrete Pipe Pile for foundation treatment 
in Vietnam”. Proceeding of the 2nd Conference 
on Transport Infrastructure with Sustainable 
Development. Construction Publishing House. 
2. Phan Huy Đông, (2017), “Giải pháp Cọc 
bê tông ống đường kính lớn đổ tại chỗ cho gia 
cố nền đất yếu”, Tạp chí địa kỹ thuật, 2017. 
3. JGJ/T 213 – 2010: Technical specification 
for composite foundation of cast-in-place 
concrete large-diameter pipe pile- China. 
4. Hồ Anh Tuấn và Trần Bình, “Phương 
pháp phần tử hữu hạn” 
5. Tài liệu hướng dẫn sử dụng Plaxis – 
Plaxis tutorial Manual. 
6. David M. Potts and L. Zdravkovic, 2001, 
“Ứng dụng PTHH trong địa kỹ thuật”. 
Người phản biện: PGS.TS. ĐOÀN THẾ TƯỜNG