LA-Pile: Cọc tựa đá và ngàm đá theo TCVN 10304:2025 – R_c, RQD, chiều sâu ngàm và vì sao không kể ma sát
Cọc khoan nhồi D1000 tựa vào đá phiến phong hóa có R_c = 10 MPa: sức kháng mũi tăng từ 2 424 kN khi tựa mặt đá lên 5 332 kN khi ngàm 3 m. RQD từ 60 lên 90 làm R_k tăng 2,3 lần. Bài giải thích công thức (7), (8), hệ số K_s theo RQD, quy định bỏ ma sát thân với cọc chống và khi nào bắt buộc thử tĩnh.
Các bài trong Module Địa kỹ thuật
Mục lục bài viết
Khi mũi cọc đặt vào đá, cọc làm việc như cọc chống: phần lớn tải truyền xuống mũi. TCVN 10304:2025 (mục 7.2.1) có cách tính riêng cho trường hợp này, khác hẳn cọc ma sát trong đất. Điểm quan trọng nhất là: cùng một lớp "đá phong hóa", khai báo là đá hay khai báo là đất rất chặt cho kết quả rất khác nhau.
1. Công thức#
Cọc chống: R_k = γ_c·q_b·A, γ_c = 1, không kể ma sát thân.
Mũi tựa trên mặt đá không phong hóa (chiều sâu ngàm L_d < 0,5 m):
q_b = R_m = R_c,m,n / γ_g, với γ_g = 1,4 (công thức 7)
Sơ bộ, cường độ khối đá lấy từ cường độ nén một trục của mẫu đá R_c nhân hệ số K_s theo chỉ tiêu chất lượng đá RQD (Bảng 1):
| RQD (%) | K_s |
|---|---|
| > 90 | 1,0 |
| 75 – 90 | 0,6 – 1,0 |
| 50 – 75 | 0,32 – 0,6 |
| 25 – 50 | 0,22 – 0,32 |
| < 25 | 0,22 |
Mũi ngàm vào đá L_d ≥ 0,5 m (công thức 8):
q_b = R_m·(1 + 0,4·L_d/d_f), hệ số (1 + 0,4·L_d/d_f) ≤ 3,0
trong đó d_f là đường kính phần ngàm. Mọi trường hợp q_b ≤ 20 000 kPa.
2. Ví dụ: cọc D1000 tựa đá phiến phong hóa vừa#
Địa chất theo hố khoan HK2.3 Tuyên Sơn (Đà Nẵng); lớp 7 (đá phiến) được khai báo là đá với R_c = 10 MPa, RQD = 60 %. Đầu cọc −12,0 m, mặt đá −29,8 m.
| Bước | Giá trị |
|---|---|
| K_s (RQD = 60, nội suy 0,32 – 0,6) | 0,32 + (60 − 50)/25 × 0,28 = 0,432 |
| R_m = R_c·K_s/γ_g = 10 000 × 0,432 / 1,4 | 3 086 kPa |
| Chiều sâu ngàm L_d | Hệ số (1 + 0,4·L_d/d) | q_b (kPa) | R_k = q_b·A (kN) | R_d (kN) |
|---|---|---|---|---|
| 0 (tựa mặt đá) | 1,0 | 3 086 | 2 424 | 1 731 |
| 0,5 m | 1,2 | 3 703 | 2 908 | 2 077 |
| 1,5 m | 1,6 | 4 937 | 3 878 | 2 770 |
| 3,0 m | 2,2 | 6 789 | 5 332 | 3 808 |
| 5,0 m trở lên | 3,0 (giới hạn) | 9 257 | 7 271 | 5 193 |
Mỗi mét ngàm thêm tăng q_b 40 % của R_m (với d = 1 m), đến giới hạn hệ số 3,0 tại L_d = 5d.
Ảnh hưởng của chất lượng đá#
| Ngàm 1,5 m | R_c (MPa) | RQD | q_b (kPa) | R_k (kN) |
|---|---|---|---|---|
| Cơ sở | 10 | 60 | 4 937 | 3 878 |
| Đá ít nứt nẻ | 10 | 90 | 11 429 | 8 976 |
| Đá cứng hơn | 25 | 60 | 12 343 | 9 694 |
RQD tăng từ 60 lên 90 làm R_k tăng 2,3 lần: chất lượng khối đá (mức độ nứt nẻ) quan trọng không kém cường độ mẫu. Cần có RQD từ hố khoan lấy mẫu liên tục, không suy từ mô tả định tính.
3. Đá hay đất rất chặt?#
Cùng cọc ngàm 1,5 m, cùng hố khoan, khai báo lớp 7 theo hai cách:
| Cách khai báo lớp 7 | Phương pháp | R_k (kN) | Ma sát thân |
|---|---|---|---|
| Đá: R_c = 10 MPa, RQD = 60 | Cọc chống (7.2.1) | 3 878 | Không kể |
| Đất rời rất chặt (N > 50) | Bảng tra (7.2.3) | 4 687 | 1 878 kN |
| Đất rời rất chặt (N > 50) | SPT (Phụ lục D) | 8 623 | 3 911 kN |
Khai báo là đá cho R_k nhỏ nhất vì bỏ toàn bộ ma sát thân trong các lớp đất phía trên (1 878 kN theo bảng tra). Đây là quy định của tiêu chuẩn cho cọc chống: khi mũi tựa trên vật liệu rất cứng, chuyển vị của cọc quá nhỏ để huy động ma sát trong đất mềm hơn phía trên.
Lựa chọn khai báo phải dựa trên mô tả địa chất: đá phong hóa mạnh thành đất (lấy mẫu bằng ống mẫu đất, có N SPT) nên khai báo là đất; đá phong hóa vừa đến nhẹ (khoan lấy lõi, có R_c, RQD) khai báo là đá.
4. Lưu ý thi công#
- Mũi cọc tựa đá đòi hỏi vệ sinh đáy lỗ khoan tốt: lớp mùn khoan dày vài cm dưới mũi làm mất phần lớn sức kháng mũi (cọc phải lún để nén chặt lớp mùn).
- Chiều sâu ngàm thực tế phải xác nhận bằng mẫu lõi khi khoan tạo lỗ, vì mặt đá thường lượn sóng: chênh 1–2 m giữa các cọc gần nhau là bình thường.
- Khi đá nằm dưới lớp đất yếu dày, cọc có thể chịu ma sát âm do đất yếu lún; trường hợp này cần tính riêng.