Nghiên cứu ảnh hưởng của ma sát âm lên cọc trong công trình xây dựng trên khu vực nền đất yếu

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 37 
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT 
ÂM LÊN CỌC TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỰNG 
TRÊN KHU VỰC NỀN ĐẤT YẾU 
PHAN HUY ĐÔNG* 
Study on the influence of negative skin friction on pile supported the 
buildings found the soft soil area 
Abstract: The incident of cracks generated by large settlement at a 
building constructed on a thick soft soil layer is analysed in this paper. 
The building is founded on strip footing reinforced by concrete pipes. 
Based on monitoring data of settlement during the construction and 
analysis of geology condition, loading sequence, influences of negative 
skin friction acting on piles wall is proved. In addition, the performance of 
the bitum coating on pile method to tackle negative skin friction is 
analysed since a significant reduction of settlement was observed after 
treatement. The FEM analyses for project conditions reveal that the depth 
as well as value of negative skin friction will develop with time of 
consolidation of ground. The data also noted that the elevation of neutral 
plane would increase with the increase of consolidation progression. 
Therefore, the bitum coating depth on pile should be extended beyond the 
neutral plane a given length. 
1. GIỚI THIỆU* 
Sự cố công trình sử dụng móng cọc xây dựng 
trong khu vực có nền địa chất yếu dày đang xuất 
hiện ngày càng nhiều tại Việt Nam, đặc biệt là 
tại các dự án hạ tầng, đô thị mới. Một trong 
những nguyên nhân chính là do quá trình thiết 
kế và thi công chưa kể hết đến ảnh hưởng của 
của ma sát âm dọc thân cọc. Sự cố của móng 
cọc do ma sát âm gây ra đã được ghi nhận ở 
nhiều nước trên thế giới (Braja, 2007; FHWA 
2006;). Ở Việt Nam, hiện tượng ma sát âm 
trên cọc có thể là nguyên nhân chính dẫn đến sự 
cố nền móng của một số công trình xây dựng 
(Trịnh Việt Cường, 2005; Đậu Văn Ngọ, 
2009,) và gần đây nhiều sự cố đã được nêu 
trên các phương tiện thông tin khác nhau như: 
* Bộ môn Cơ học đất-Nền móng, Đại học Xây dựng 
 E-mail: dongph@nuce.edu.vn 
trụ sở Quận ủy, HĐND, UBND quận Hoàng 
Mai (Hà Nội) xây dựng trên nền đất yếu chưa cố 
kết dẫn đến lún sụt nền công trình; Liền kề 
LK22 - Khu đô thị mới Vân Canh (Hà Nội), 
Công trình nhà ở xã hội chung cư CT1 15 tầng 
(không có tầng hầm) Kim Thi, thành phố Vinh 
(Nghệ An), 
Ma sát âm hình thành khi nền đất xung quanh 
cọc chuyển vị lớn hơn so với chuyển vị của cọc, 
chủ yếu do một số nguyên nhân: 
(1) Khi nền đất khu vực xây dựng có một 
lớp san lấp tạo cao độ thi công với chiều dày đủ 
lớn. Dưới ảnh hưởng của lớp đất san lấp, nền 
đất sẽ bị lún xuống trong khi cọc lại được thiết 
kế hạ vào lớp đất tốt dưới sâu. 
(2) Khi khu vực xây dựng có hoạt động hạ 
thấp mực nước ngầm. Khi đó ứng suất hữu hiệu 
trong nền đất sẽ gia tăng làm phát sinh độ lún 
trong nền gây ảnh hưởng đến khả năng làm việc 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 38 
của cọc hoặc chênh lún giữa các kết cấu nằm 
trên cọc với các kết cấu không nằm trên cọc. 
(3) Khi xây dựng công trình mới cạnh công 
trình cũ. Dưới ảnh hưởng của tải trọng công 
trình lân cận làm nền đất xung quanh lún nhiều 
hơn so với kết cấu nằm trên cọc của công trình 
hiện hữu, gây ra lún, nứt công trình, 
Bài báo này sẽ phân tích chỉ ra nguyên nhân 
sự cố lún, nứt của một công trình nhà thấp tầng 
trên nền móng cọc xây dựng trong khu vực nền 
đất yếu có đắp san nền. Kết quả phân tích sẽ chỉ 
rõ ảnh hưởng của ma sát âm lên cọc cũng như 
hiệu quả của giải pháp làm giảm ma sát âm 
bằng cách làm trơn cọc trong phạm vi nền đất 
yếu. Ngoài ra, các phân tích ứng sử của ma sát 
âm lên cọc bằng PTHH với các mô hình nền 
khác nhau tại dự án sẽ đánh giá ứng sử của ma 
sát âm và các ghi chú cần thiết khi thiết kế cọc 
trong nền đất yếu. 
2. PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ NGUYÊN 
NHÂN SỰ CỐ DO ẢNH HƯỞNG CỦA MA 
SÁT ÂM LÊN CỌC 
2.1. Giới thiệu dự án 
Dự án thuộc khu vực nhà ở chia lô liền kề 
thấp tầng tại Hà Nội. Các khu nhà đều có kết 
cấu khung sàn bê tông cốt thép toàn khối 3 tầng 
và 1 tầng tum. Áp lực trung bình tại mức đáy 
móng theo thiết kế là p = 60 kPa. Hình 1 mô tả 
kết cấu móng theo thiết kế ban đầu. Theo đó, 
phương án móng gồm hệ đài cọc và giằng bê 
tông cốt thép toàn khối trên cọc ly tâm đường 
kính D350, cọc dài xấp xỉ 40 m. Mỗi đài gồm 
01 đến 02 cọc. Cọc được thi công bằng phương 
pháp ép, lực ép quan sát khi hạ cọc đến hết 
chiều sâu thiết kế đều đảm bảo với sức chịu tải 
cho phép của 1 cọc theo thiết kế là 50T. 
Hình 1. Giải pháp móng cọc ban đầu. 
Nếu không kể đến ảnh hưởng của ma sát âm, 
với kích thước nhà là 5mx15m, việc bố trí cọc là 
đảm bảo yêu cầu sức chịu tải. Cụ thể, gần đúng 
ta có: 
- Tổng tải trọng của mỗi căn là: Q = pxF= 
60x5x15 = 4500 kN=450 T. 
- Tải trọng phân phối mỗi cọc (xem như 
móng cứng tuyệt đối, mỗi căn có 12 cọc D350) 
là: 450/12 = 37,5 T <50 T. 
Địa chất khu vực xây dựng tương đối yếu, 
chiều dày lớp đất yếu gần 40 m. Toàn bộ khu 
vực được san lấp bằng cát hạt mịn với chiều dày 
2,2 m. Chiều sâu chôn móng (cao độ đỉnh cọc) 
tại vị trí - 1m so với cao độ san lấp. Bảng 1 tổng 
hợp các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất từ khảo sát 
địa chất tại dự án. Có thể thấy nền đất yếu phân 
bố đến độ sâu xấp xỉ 20m. 
Bảng 1. Tổng hợp một số chỉ tiêu cơ lý cơ bản của nền 
STT Mô tả 
Độ sâu 
(m) 
 
kN/m3 
(0) 
c 
(kPa) 
N qc (kPa) Cc Cs 
1 Cát san nền 2,2 17 31 - 4 - - - 
2 Sét, dẻo cứng 5,2 15 14 31 5 12 - 20 0,098 0,012 
3 Sét pha, dẻo chảy 16,2 12,3 6 5 3-4 4 - 8 0,466 0,057 
4 Sét pha, dẻo mềm 20,4 15 8 9 3-5 6 - 12 0,093 0,011 
5 Cát bụi, Rời đến chặt vừa 27,8 17 15 4 14-15 38 - 140 - - 
6 Sét pha, dẻo mềm 37,8 15 12 23 10-13 15 - 19 0,249 0,030 
7 Cát pha, dẻo 43,6 16 30 3 16-17 40 - 160 0,103 0,013 
8 
Cuội sỏi, lẫn cát, chặt 
đến rất chặt 
50,6 17 35 - > 45 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 39 
2.2. Mô tả sự cố và đánh giá nguyên nhân 
gây lún 
Công tác thi công cọc và móng bắt đầu sau 
1 năm thi công san lấp. Độ lún trung bình của 
nền trong thời gian đợi nền ổn định tính từ khi 
san lấp xong khoảng từ 3cm đến 5cm. Trong 
quá trình thi công ép cọc và xây dựng tầng 1, 
sự cố lún nứt diễn ra rất rõ ràng. Mặc dù tải 
trọng gia tăng là không nhiều. Hình 2 mô tả sự 
cố lún nứt công trình, trong đó các vết nứt 
hình thành theo hướng xiên góc, thể hiện rõ 
nguyên nhân là do chênh lún giữa các vị trí trụ 
cột khác nhau. 
Hình 2. Hình ảnh lún sụt và nứt vỡ tại dự án. 
Giải pháp xử lý: Sau khi sự cố lún nứt công 
trình diễn ra, người ta tiến hành ép thêm bổ 
sung các cọc vuông đặc kích thước 
200x200mm, chiều dài cọc từ 24-25m, mỗi 
cọc chia thành các đoạn 5m. Trong đó lưu ý, 
các ở 3 đốt đầu tiên (đến độ sâu khoảng 20m 
từ mặt đất) cọc được bôi quét bitum với mục 
đích làm trơn cọc, giảm ma sát giữa đất với 
cọc, dẫn đến làm giảm ảnh hưởng của ma sát 
âm. Sau khi ép cọc bổ sung và thi công đài 
cọc mở rộng, các cọc D350 đã được cắt để 
tách ra khỏi đài cọc cũ. Giải pháp xử lý móng 
trình bày trên Hình 3. 
Hình 3. Giải pháp móng khi xử lý thay thế 
bằng cọc vuông 200x200 mm. 
0
5
10
15
20
25
30
35
2/22/2008 7/6/2009 11/18/2010 4/1/2012 8/14/2013 12/27/2014 5/10/2016
Đ
ộ 
lú
n
 (
c
m
)
Thời gian
Điểm 1
Điểm 9
Điểm 24
Điểm 29
Điểm 31
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2/22/2008 7/6/2009 11/18/2010 4/1/2012 8/14/2013 12/27/2014 5/10/2016
T
ả
i t
r
ọn
g
 (
k
P
a
)
Thời gian
Bắt đầu thi
công móng
Thi công xong cột, 
tường tầng 1
9
8
6
7
5
4
3
2
1
Bắt đầu xử lý thay thế
bằng cọc 200x200
Hoàn thiện thay thế cọc, bắt
đầu xây tiếp các tầng tiếp theo
(2)
Thi công o kế cấu
tầng 1
Thi công xong các tầng
nhà còn lại
Ép xong cọc D350, thi
công kết cấu tầng 1
(1) (3) (4) (5)
Hình 4. Mô tả quá trình thi công và độ lún 
quan trắc được tại dự án. 
Kết quả quan trắc độ lún tại một số điểm mốc 
(điểm 1, 9, 24, 29 và 31) gắn trên kết cấu nhà 
theo các mốc thời gian thi công và xử lý cọc 
được tổng hợp trên Hình 4. Cụ thể từng giai 
đoạn như sau: 
 (1). Từ ngày 01/05/2009 đến ngày 01/08/2010 
thi công xong ép cọc D350, đài và giằng móng 
tổng độ lún trung bình là 7,35 cm. Tải trọng tác 
dụng xuống nền đất được xác định bằng áp lực do 
lớp san lấp gây ra, xấp xỉ 40 kPa. Nguyên nhân 
gây lún có thể là do hoạt động của máy móc thi 
công, đồng thời khi ép hạ cọc tạo đường dẫn tiêu 
tán áp lực nước lỗ rỗng gây ra lún cố kết. 
(2). Từ ngày 01/08/2010 đến ngày 
01/12/2011 thi công xong tầng 1, và bắt đầu 
tầng 2 tổng độ lún trung bình là 11,5 cm. Giai 
đoạn này kết cấu công trình đã nằm trên cọc 
D350. Do đó, nguyên nhân gây lún được xác 
định là do lún cố kết của nền đã làm ảnh hưởng 
đến kết cấu cọc làm cọc cũng bị chuyển vị theo. 
(3). Từ ngày 02/12/2011 đến ngày 
15/05/2012 không thi công thêm, tổng độ lún 
trung bình là 16,47cm. Đến thời điểm này một 
số căn nhà đã xuất hiện lún sụt, gây nứt, gãy 
tường như mô tả trên Hình 3. Tốc độ lún trong 
giai đoạn này duy trì từ 1 đến 2 mm/ngày mặc 
dù công trình không tăng tải trọng thi công. 
(4). Từ tháng 5/2012 đến tháng 12/2012 đã 
tiến hành xử lý móng bằng cách cắt cọc D350 
khỏi đài cọc và ép bổ sung các cọc vuông 
200x200. Khi quan sát thấy độ lún không tăng, 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 40 
tiến hành sửa chữa các phần nứt vỡ và thi công 
các tầng tiếp theo. 
(5) Đến tháng 8/2013 hoàn thành thi công 
phần thô, quan trắc tiếp thấy độ lún không phát 
triển thêm đáng kể. 
Đánh giá nguyên nhân gây lún nứt công 
trình: Dưới ảnh hưởng của lớp cát san nền (2,2 
m) trên toàn bộ mặt bằng và lớp cát tôn nền bên 
trong nhà (0,7 m), độ lún cố kết của nền đất xác 
định theo kết quả thí nghiệm nén cố kết là xấp 
xỉ 1,5m. Trong khi đó, cọc đã thi công có đường 
kính D350 mm sâu 40 m, hạ vào lớp 7 là lớp cát 
pha dẻo, do đó cọc làm việc theo mô hình cọc 
ma sát. Khi các lớp đất yếu xung quanh cọc 
chuyển vị xuống dưới nhiều hơn so với chuyển 
vị của cọc, ma sát âm đã hình thành và kéo cọc 
chuyển dịch theo, cọc sẽ bị giảm sức chịu tải, 
đồng thời chênh lệch lún giữa các vị trí đài cọc 
dẫn đến nứt vỡ công trình. 
Bảng 2 tổng hợp kết quả phân tích sức 
chịu tải của cọc D350 theo các phương pháp 
dự báo khác nhau cho hai trường hợp có kể 
đến và không kể đến ảnh hưởng của ma sát 
âm. Trong đó, khi tính toán theo tiêu chuẩn 
thiết kế cọc TCVN 1034:2013, sức chịu tải 
của cọc được dự báo theo chỉ tiêu kháng cắt 
giữa cọc. Khi tính toán theo FHWA (Cơ quan 
Quản trị Đường bộ Liên Bang - Bộ giao 
thông Mỹ, 2006), sức chịu tải của cọc được 
xác định theo phương pháp cho nền đất 
dính. Kết quả cho thấy, trường hợp khi kể 
đến ảnh hưởng của ma sát âm, sức chịu tải 
của cọc giảm đi đáng kể, thậm chí chỉ còn 
khoảng 1/3 giá trị sức chịu tải của cọc nếu 
không kể đến ảnh hưởng của ma sát âm. Như 
vậy, nếu kể đến ảnh hưởng của ma sát âm, 
cọc không đủ sức chịu tải để chịu tải trọng 
của công trình. 
Bảng 2. Sức chịu tải cho phép của cọc dự ứng lực D350 khi xét tới ma sát âm lên cọc 
Khi kể đến ma sát âm Khi không kể đến ma sát âm 
Phương pháp 
tính toán 
Sức chịu 
tải theo 
thiết kế (T) 
Sức chịu 
tải của cọc 
(T) 
Chênh lệch 
so với thiết 
kế (%) 
Sức chịu tải 
của cọc (T) 
Chênh lệch so 
với thiết kế (%) 
Theo TCVN 
10304:2014 
50 27,325 -45,349 55,290 +10,581 
FWHA (2006) 50 17,799 -64,402 66,221 +32,443 
Theo Braja Das 
(2007) 
50 22,369 -55,263 55,421 +10,841 
Hiệu quả của giải pháp xử lý: Việc sử dụng 
cọc BTCT tiết diện 200x200mm đưa xuống lớp 5 
(cát pha xen kẹp cát mịn) huy động sức kháng 
bên và sức kháng mũi cọc, kết hợp với biện pháp 
làm giảm tác động của ma sát âm tác dụng lên hệ 
cọc trong tầng đất yếu (độ sâu khoảng 20m) đã 
đem lại hiệu quả tương đối rõ rệt khi độ lún quan 
trắc được trong các giải đoạn tiếp theo (Hình 4) 
gần như phát triển rất ít. Sức chịu tải của cọc đơn 
khi đó chỉ tính với 15 T. Như vậy, tải trọng trung 
bình phân phối về mỗi cọc là 450/46 = 9,78 T < 
15 T, số lượng cọc bố trí là an toàn. 
3. PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MA 
SÁT ÂM LÊN CỌC 
3.1. Mô tả bài toán 
Để hiệu rõ quá trình phát triển ma sát âm 
theo tốc độ cố kết của nền và khảo sát chiều sâu 
xử lý bôi trơn làm giảm ma sát âm trong phạm 
vi lớp đất yếu, bài báo đã phân tích mô hình làm 
việc của một cọc đơn cho trường hợp cọc đặc 
kích thước 200x200mm, dài 25m, bằng phần tử 
hữu hạn (PTHH), sử dụng phần mềm plaxis 2D. 
Hình 5 mô tả sơ đồ tính của một cọc đơn theo sơ 
đồ đối xứng trục (qui thành cọc tròn D200). Các 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 41 
phần tử cọc là vật liệu đàn hồi, các lớp đất được 
mô tả theo mô hình vật liệu “soft soil” (SSM) và 
Mohr-Coulomb (MC). Các thông số mô hình 
nền đất của từng lớp đất được xác đinh theo kết 
quả khảo sát (Bảng 1) với các lưu ý về chỉ số 
nén và chỉ số nở của vật liệu cho mô hình SSM 
được xác định như sau: 
*
02.3x(1 )
cC
e
 (1) 
*
0
2
2.3x(1 )
sC
e
 (2) 
Phần 
tử cọc
Hình 5. Sơ đồ tính phân tích sức kháng 
ma sát cọc D350 
Các bước phân tích trong Plaxis 2D bao gồm: 
- Bước 1: Tạo sơ đồ hình học và gán các 
thông số vật liệu cho cọc và đất; 
- Bước 2: Xác lập các thông số áp lực nước 
và ứng suất do trọng lượng bản thân, xem như 
nền đã cố kết. Mực nước ngầm được xem như ở 
trên mặt lớp đất yếu; 
- Bước 3: Thiết lập thi công lớp cát san lấp; 
- Bước 4: Thiết lập thi công cọc và gia tải lên 
cọc (tải trọng tác dụng lên mỗi cọc bằng tải 
trọng công trình sau khi hoàn thiện tác dụng lên 
mỗi cọc, xấp xỉ 9,78 T); 
- Bước 5: Phân tích cố kết đến khi áp lực 
nước lỗ rỗng dư tiêu tán gần hết. Các phân tích 
trong bài báo này lấy theo điều kiện mặc định 
trong trong phần mềm Plaxis, khi đó thời điểm 
nền được coi là cố kết hoàn toàn khi trị số áp 
lực nước dư lớn nhất nhỏ hơn 1 kPa. Lưu ý, ở 
các bước phân tích, phần sức kháng ma sát của 
đất xung quanh thành cọc sẽ được lấy theo ứng 
suất cắt dọc theo mặt cắt sát với thành cọc, phần 
sức kháng mũi cọc sẽ là tổng ứng suất pháp 
tuyến tại vị trí mũi cọc. 
3.2. Khảo sát vị trí mặt trung hòa 
Kết quả phân tích chuyển vị của cọc và 
chuyển vị của nền ứng với hai mô hình nền khác 
nhau cho các lớp đất được trình bày trên Hình 6. 
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
0 20 40 60 80
Độ lún (cm)
Lún của 
cọc theo 
SSM
Lún của 
nền theo 
SSM
Lún của 
cọc theo 
MC
Lún của 
nền theo 
MC
C
h
iề
u
sầ
u
 (
m
)
Vị trí mặt phẳng trung hòa 
theo MC (tại -16.333m)
Vị trí mặt phẳng trung hòa 
theo SSM (tại -16.000m)
Hình 6. Chuyển vị của cọc và nền đất 
phân tích từ Plaxis 2D. 
Kết quả cho thấy, chuyển vị/độ lún của cọc 
hầu hết không thay đổi đáng kể theo độ sâu do 
cọc có độ cứng lớn, trong khi đó chuyển vị của 
nền giảm dần theo độ sâu. Vị trí trục trung hòa 
được xác định tại độ sâu khi chuyển vị của cọc 
bằng với chuyển vị của nền. Bảng 3 tổng hợp kết 
quả phân tích vị trí trục trung hòa theo lời giải 
giải tích và kết quả phân tích bằng PTHH. Kết 
quả phân tích bằng PTHH nhỏ hơn kết quả tính 
toán bằng giải tích (TCVN 10304:2014) xấp xỉ 
15%. Kết quả này được cho là khá phù hợp vì 
thực tế nền đất trong phân tích bằng PTHH chưa 
thực sự cố kết hoàn toàn. Tuy nhiên, kết quả 
phân tích còn phụ thuộc vào các yếu tố: mức độ 
chính xác của các thông số mô hình nền, giá trị 
hệ số Rinter, thời gian cố kết kết của nền, 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 42 
Bảng 3. Vị trí trục trung hòa 
Phương pháp 
tính 
Độ sâu mặt 
phẳng trung 
hòa (m) 
Chênh lệch 
so với lời 
giải giải tích 
(%) 
Theo TCVN 
10304: 2014 
18,983 0,0% 
Plaxis 2D – 
MC 
16,333 -14,0% 
Plaxis 2D - 
SSM 
16,000 -15,7% 
3.3. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian 
cố kết 
Chuyển vị của cả đất và cọc sẽ phụ thuộc vào 
yếu tố thời gian, do đó giá trị ma sát âm cũng 
như phạm vi xuất hiện ma sát âm (mặt trung 
hòa) sẽ hình thành và phát triển theo thời gian 
kể từ khi gia tải lớp đất san lấp. Hình 7 trình bày 
giá trị áp lực nước lỗ rỗng dư theo độ sâu và 
thời gian cố kết khác nhau từ lời giải của PTHH 
cho sơ đồ bài toán trong Hình 5. Nền đất được 
mô hình hóa theo cả hai dạng mô hình nền SSM 
và MC. 
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-60 -40 -20 0 20
Áp lực nước dư (kN/m2)
1 Ngày
5 Ngày
15 Ngày
30 Ngày
120 Ngày
210 Ngày
450 Ngày
C
hi
ều
sâ
u
 (
m
)
Mô hình SSM
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-60 -40 -20 0 20
Áp lực nước dư (kN/m2)
1 Ngày
5 Ngày
15 Ngày
30 Ngày
120 Ngày
210 Ngày
450 Ngày
C
h
iề
u
sâ
u
 (
m
)
Mô hình MC
Hình 7. Áp lực nước lỗ rỗng dư tiêu tán 
trong quá trình cố kết 
Có thể thấy, áp lực nước lỗ rỗng dư trong các 
lớp đất dính hình thành ngay khi đắp gia tải và 
tiêu tán dần theo thời gian. Như vậy tốc độ phát 
triển ma sát âm cũng sẽ tương ứng với tốc độ 
tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng như kết quả trình 
bày trên Hình 8. Trị số ma sát âm lên cọc lớn 
nhất xuất hiện ở lớp đất số 2 (sét dẻo cứng). Đây 
là điều hợp lý khi lớp 2 là lớp đất tương đối tốt 
lại nằm trên mặt 3 có độ lún lớn nhất, kéo theo 
dịch chuyển theo phương đứng của lớp 2. 
-25
-20
-15
-10
-5
0
-100 -50 0 50
Ma sát (kN/m2)
1 Ngày 15 ngày
120 Ngày 210 Ngày
C
h
iề
u
sâ
u
 (
m
)
-25
-20
-15
-10
-5
0
-150 -100 -50 0 50
Ma sát (kN/m2)
1 Ngày 15 Ngày
120 Ngày 210 Ngày
C
h
iề
u
sâ
u
 (
m
)
Hình 8. Sự phát triển của ma sát âm lên cọc 
theo quá trình cố kết của nền. 
3.4. Ảnh hưởng của mô hình nền đất 
Các kết quả phân tích trên cho thấy, nhìn 
chung ảnh hưởng của loại mô hình nền đất 
(SSM hay MC) đến kết quả phân tích là 
không đáng kể. Một chút khác biệt về kết quả 
biến dạng là do mô hình SSM được phát triển 
dựa trên mô hình Cam-Clay, phù hợp hơn khi 
sử dụng để phân tích với đất yếu có tính nén 
lún lớn. 
3.5. Khảo sát chiều sâu xử lý bôi trơn cọc 
nhằm làm giảm ma sát âm hiệu quả 
Để khảo sát chiều sâu xử lý bôi trơn cọc 
làm giảm ma sát âm giữa cọc và đất, phần 
phân tích sẽ được thực hiện trên sơ đồ mô tả ở 
Hình 5. Khi phân tích bằng phần mềm Plaxis 
2D, sức kháng ma sát xung quanh thành cọc 
được khai báo thông qua hệ số tiếp xúc Rinter, 
là thông số giảm cường độ kháng cắt giữa đất 
và cọc. Trị số Rinter thay đổi từ 0,01 (sức 
kháng ma sát giữa đất và cọc chỉ bằng 1% sức 
kháng cắt của đất với đất) đến 1,0. Giá trị 
Rinter giữa đất và cọc trong phạm vi bôi trơn và 
dưới phạm vi bôi trơn được lấy theo giá trị 
cận dưới và cận trên tương ứng. 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 3 - 2019 43 
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
-100 -50 0 50 100 150
Phân bố ma sát (kN/m2)
Hxl = 19m
theo SSM
Hxl = 16m
theo SSM
Hxl = 13m
theo SSM
Hxl = 10m
theo SSM
Hxl = 7m
theo SSM
Hxl = 5.9m
theo SSM
Hxl = 2.9m
theo SSM
C
h
iề
u
sâ
u
 (
m
)
Hình 9. Phân bố sức kháng ma sát lên cọc theo 
độ sâu ở các độ sâu bôi trơn cọc khác nhau 
Hình 9 trình bày kết quả phân tích phân bố 
sức kháng ma sát của cọc theo độ sâu khi chiều 
sâu xử lý bôi trơn, Hxl, tăng dần. Nền được phân 
tích theo mô hình SSM. Kết quả phân tích cho 
thấy, phạm vi bôi trơn hiệu quả nhất là trong 
phạm vi lớp đất số 2 (nằm bên trên lớp đất yếu 
số 3), khi đó phần ma sát âm sẽ giảm đáng kể. 
Ngoài ra, khi chiều sâu xử lý bôi trơn càng tăng 
thì vị mặt trung hòa (tại vị trí bắt đầu có ma sát 
dương) có xu thế tăng theo, điều này là do 
chuyển vị của cọc xuống dưới sẽ bị giảm khi trị 
số ma sát âm tác động vào cọc giảm. 
4. KẾT LUẬN 
Qua trình bày về sự cố công trình móng cọc xây 
dựng trên nền đất yếu cũng như các phân tích khảo 
sát ứng sử của ma sát âm lên cọc bằng PTHH trong 
bài báo này dẫn đến một số kết luận sau: 
- Nếu trong quá trình thiết kế và thi công 
không xem xét một cách đầy đủ, ma sát âm tác 
dụng vào cọc là một trong những yếu tố chính 
gây sự cố lún nứt trong công trình móng cọc xây 
dựng trên nền đất yếu, đặc biệt là khi phạm vi 
xây dựng có lớp san lấp chiều dày lớn. Có nhiều 
giải pháp làm giảm ảnh hưởng của ma sát âm 
lên cọc. Trong đó, giải pháp bôi trơn cọc trong 
phạm vi lớp đất yếu cho thấy hiệu quả rõ ràng. 
- Các khảo sát trên mô hình cọc bằng 
PTHH sử dụng plaxis 2D cho thấy, giá trị và 
phạm vi hình thành ma sát âm phát triển theo 
thời gian cùng với tốc độ cố kết của nền. Trị số 
và ứng sử của ma sát âm đặc biệt phụ thuộc vào 
đặc tính phân bố của các lớp đất. Do đó chiều 
sâu xử lý ma sát âm cũng cần được đánh giá dựa 
trên yếu tố này. 
- Lời giải bằng phương pháp PTHH là khá 
trực quan có thể sử dụng trong công tác tính 
toán dự báo đặc biệt khi công trình có các điều 
kiện biên phức tạp. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. TCVN 10304-2014: Móng cọc - Tiêu 
chuẩn thiết kế. 
2. TCVN 205- 1998: Móng cọc - Tiêu chuẩn 
thiết kế. 
3. BRAJA M. DAS (2007), Principles of 
Foundation Engineering, Cengage Learning, 
The United Stated of America, pp. 613-617. 
4. Federal Highway Administration, FHWA 
(2006), Design and construction of driven pile 
foundations, Washington D.C. 
5. Trịnh Việt Cường (2005), “Ma sát âm trên 
cọc và ảnh hưởng của nó đối với công trình xây 
dựng”, Tuyển tập Báo cáo của Hội nghị Khoa 
học toàn quốc lần 3 về Sự cố hư hỏng công trình 
xây dựng, tr. 92-99. 
 6. Đậu Văn Ngọ (2009), “Nghiên cứu ảnh 
hưởng của ma sát âm đến công trình và các biện 
pháp làm giảm thiểu ma sát âm”, Tạp chí Khoa 
học và Phát triển Công nghệ, Đại học Bách Khoa 
Thành phố Hồ Chí Minh, 12 (6), tr. 96-103. 
Người phản biện: PGS.TS ĐÀO VĂN TOẠI