Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng chiều dày lớp đất yếu tới chiều dài cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực cho công trình đường và kè ven sông qua việc tính toán bằng phần mềm phần tử hữu hạn plaxis 8.2

64 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 19, May 2016 
NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CHIỀU DÀY LỚP ĐẤT 
YẾU TỚI CHIỀU DÀI CỌC VÁN BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG 
LỰC CHO CÔNG TRÌNH ĐƯỜNG VÀ KÈ VEN SÔNG QUA VIỆC 
TÍNH TOÁN BẰNG PHẦN MỀM PHẦN TỬ HỮU HẠN PLAXIS 8.2 
STUDY INVESTIGATED THE EFFECT OF SOFT SOIL THICKNESS TO THE 
LENGTH OF PRESTRESSED CONCRETE SHEET PILES FOR ROAD WORKS 
AND RIVER EMBANKMENTS THROUGH SOFTWARE CALCULATED BY 
FINITE ELEMENT 8.2 PLAXIS 
Nguyễn Thành Đạt1, Nguyễn Hải Dương2 , Trần Giang Nam3 
1 Khoa Kỹ thuật xây dựng, ĐH GTVT TPHCM 
2 Đoàn thanh niên CSHCM, ĐH GTVT TPHCM 
3 Công Ty TNHH Tư Vấn – Thiết Kế - Xây Dựng Khánh Tường 
Tóm tắt: Hiện tượng sạt lở đã và đang diễn ra ở nhiều khu vực thuộc hệ thống sông Cửu Long, 
gây tổn thất về kinh tế và đe dọa đến sự phát triển của nhiều tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu Long. 
Do đó để giải quyết được vấn đề trên thì nhiều địa phương đã triển khai giải pháp xây dựng đường và 
kè ven sông. Tuy nhiên nhiều công trình đường và kè ven sông lại không đáp ứng được yêu cầu kỹ 
thuật đề ra do quá trình tính toán áp dụng tường cọc bản chưa được nghiên cứu kỹ. Vì vậy trong phạm 
vi nghiên cứu của bài báo, nhóm tác giả giới thiệu một công nghệ trong việc xây dựng công trình 
đường và kè ven sông đang được ứng dụng hiệu quả ở nhiều địa phương đó là cọc ván cừ bê tông cốt 
thép dự ứng lực, đồng thời nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng chiều dày lớp đất yếu tới chiều dài cọc ván 
bê tông cốt thép dự ứng lực cho công trình đường và kè ven sông nhằm giải quyết yêu cầu kỹ thuật đề 
ra mà quá trình ứng dụng tường cọc bản chưa đáp ứng được, đặc biệt tại các vùng đất yếu như khu 
vực Đồng bằng sông Cửu Long. 
Từ khóa: Cọc ván cừ bê tông cốt thép dự ứng lực, nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng chiều dày lớp 
đất yếu tới chiều dài cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực cho công trình đường và kè ven sông. 
Abstract: Avalanche phenomenon has been occurring in many areas of the Mekong River system, 
causing economic losses and threatening the development of several Mekong Delta provinces. So to 
solve the problem on the local multiple solutions implemented construction of roads and river 
embankments. But the many road works and river embankments did not meet the technical 
requirements set out because they calculated by the application of the pile has not been adequately 
studied, therefore within the scope of the study of the article. So that the authors introduce the 
technology in the application of road construction and river embankments are being applied 
effectively in some localities and this technology is “prestressed concrete sheet piles”. Research also 
investigated the effect of soft soil to the length of of prestressed concrete sheet piles for road works 
and river embankments to address the technical requirements set out which process the application 
pile not met, particularly weak areas such as the Mekong Delta. 
Keywords: Prestressed Concrete Sheet Piles, study investigated the effect of soft soil to the length 
of prestressed Concrete Sheet Piles for road works and river embankments. 
1. Giới thiệu 
Hiện tượng sạt lở trên hệ thống sông 
Cửu Long đã và đang là lực cản lớn đến sự 
nghiệp phát triển bền vững ở các tỉnh Đồng 
bằng sông Cửu Long. Sạt lở hàng năm đã gây 
nhiều thiệt hại đến mức báo động. Kinh phí 
đầu tư cho các công trình bảo vệ bờ dọc theo 
các khu vực xói lở ven sông là rất lớn. Tuy 
nhiên, các loại dạng công trình ấy đã mang 
lại hiệu quả đến đâu thì vẫn còn là một vấn 
đề cần được quan tâm. 
Nhiều công trình đường ven bờ, bảo vệ 
bờ đã xảy ra sự cố trong thi công do quá trình 
tính toán áp dụng tường cọc bản chưa được 
tính toán kỹ. Những nghiên cứu trước đây chỉ 
dừng lại ở mức tìm tòi, phân tích tính ưu việt 
của tường cọc ván và khả năng ứng dụng vào 
công trình bảo vệ kè ven sông. Trong khi đó 
TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 19 - 05/2016 
65 
cọc ván bê tông cốt thép đã được ứng dụng 
vào Việt Nam khá lâu nhưng khả năng áp 
dụng của nó chưa được suy tính một cách cẩn 
thận, đặc biệt tại các vùng đất yếu như khu 
vực Đồng bằng sông Cửu Long. 
Vì vậy, nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng 
chiều dày lớp đất yếu tới chiều dài cọc ván 
bê tông cốt thép dự ứng lực cho công trình 
đường và kè ven sông là vấn đề cấp thiết, có 
ý nghĩa thực tiễn. 
2. Giải quyết vấn đề 
2.1. Tổng quan về cọc ván bê tông cốt 
thép dự ứng lực ở Việt Nam 
Cọc ván cừ bê tông cốt thép đúc sẵn dự 
ứng lực, cọc ván PC được chế tạo lần đầu bởi 
công ty P.S. Mitsubishi (Nhật Bản) cách đây 
hơn 50 năm. Cọc được thiết kế với nhiều 
hình dạng mặt cắt khác nhau như dạng 
phẳng, dạng sóng, dạng mặt lõm 
Trong vòng 20 năm qua, kết cấu tường 
chắn sử dụng cọc ván PC đã được áp dụng 
khá nhiều ở Việt Nam tính từ năm 1999 tại 
cụm công trình Nhiệt điện Phú Mỹ ở các 
hạng mục hệ thống các kênh dẫn chính và 
các kênh nhánh với tổng chiều dài cừ 
42.149m, chiều rộng 45m, chiều sâu 8,7m 
đưa nước từ sông Thị Vải vào để giải nhiệt 
cho các Turbin khí. Hay một số các công 
trình khác như: Kè bờ và Cầu tàu Nha Trang 
– Khánh Hòa thực hiện năm 2003; Kè bờ bảo 
vệ thị trấn Năm Căn – Cà Mau thực hiện năm 
2010, Kè kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè (Thành 
phố Hồ Chí Minh 
Hình 1. Một số dạng công trình áp dụng cọc ván bê 
tông cốt thép dự ứng lực. 
2.2. Giới thiệu tổng quan về phần 
mềm phần tử hữu hạn Plaxis 8.2 
Phương pháp phần tử hữu hạn là phương 
pháp số để giải các bài toán được mô tả bởi 
các phương trình vi phân riêng phần cùng với 
các điều kiện biên cụ thể. 
Cơ sở của phương pháp này là làm rời 
rạc hóa các miền liên tục phức tạp của bài 
toán. Các miền liên tục được chia thành 
nhiều miền con (phần tử). Những miền này 
được liên kết với nhau tại các điểm nút. Trên 
miền con này, dạng biến phân tương đương 
với bài toán được giải xấp xỉ dựa trên các 
hàm xấp xỉ ở từng phần tử, thoả mãn điều 
kiện tại biên cùng với sự cân bằng và liên tục 
giữa các phần. 
Plaxis là phần mềm trên cơ sở phần tử 
hữu hạn, dùng để phân tích các bài toán địa 
kỹ thuật như: Chuyển vị, ổn định, dòng thấm. 
Plaxis được sử dụng rộng rãi trong tính toán 
các công trình thực tế vì nó sử dụng đơn 
giản, thân thiện với người dùng và kết quả 
đáng tin cậy. 
Hai mô hình đất nền trong Plaxis thường 
được sử dụng để tính toán cho cả đất dính và 
đất rời là mô hình Mohr-Coulomb (MC) và 
mô hình Hardening Soil (HS). Tuy nhiên 
việc lựa chọn mô hình còn phụ thuộc vào loại 
vật liệu, ứng xử của đất theo tải trọng và tác 
động, mục đích bài toán. Bên cạnh, các thông 
số đưa mô hình cần sự thí nghiệm chính xác 
và phù hợp. Hiện nay tại Việt Nam, do điều 
kiện thí nghiệm chưa được đầy đủ, các thông 
số đưa vào mô hình còn hạn chế. Những 
thông số đầu vào của mô hình MC dễ dàng 
tiến hành thí nghiệm trong điều kiện cho 
phép. Vì những lý do trên, tác giả chọn mô 
hình Mohr - Coulomb để thể hiện vật liệu 
trong phần mô phỏng bài và tính toán. 
2.3. Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng 
chiều dày lớp đất yếu tới chiều dài cọc ván 
Bê tông cốt thép DƯL 
2.3.1. Lựa chọn dự án nghiên cứu 
Hiện tượng sạt lở trên hệ thống sông 
Cửu Long nói chung và sông Tiền nói riêng 
đang diễn biến phức tạp gây ảnh hưởng lớn 
đến an toàn cho người và của tại khu vực ven 
sông, hơn thế còn ảnh hưởng lớn đến sự phát 
triển kinh tế khu vực mà Thành phố Mỹ Tho, 
66 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 19, May 2016 
tỉnh Tiền Giang là một trong những nơi quan 
trọng phát triển kinh tế khu vực đã và đang 
chịu ảnh hưởng của hiện tượng sạt lở. 
Thấy được thực trạng này, tháng 3/2009, 
Uỷ ban Nhân dân tỉnh Tiền Giang đã ban 
hành Quyết định số 718 về việc phê duyệt dự 
án đầu tư xây dựng công trình “Đường và kè 
sông Tiền khu vực Thành phố Mỹ Tho”. 
Công trình được thực hiện với qui mô như 
sau: Phần kè có chiều dài 2.625m, kết cấu kè 
mái đứng, tường cọc ván bê tông cốt thép dự 
ứng lực, điểm đầu giáp với bờ Đông cửa rạch 
Bình Đức (Phường 6) và điểm cuối giáp với 
cuối ranh khuôn viên phía Tây của Công ty 
TNHH Một thành viên Cấp nước Tiền Giang 
(Phường 1). 
Hình 2. Vị trí của Dự án. 
2.3.2. Lựa chọn mặt cắt nghiên cứu 
Hình 3. Mặt cắt tính toán. 
Công trình được tính toán, kiểm tra với 
bốn mặt cắt tính toán điển hình tương ứng 
với bốn vị trí công trình. Tuy nhiên trong 
điều kiện bài báo, tác giả chỉ chọn một mặt 
cắt điển hình để tính toán và tiến hành như 
sau: 
Mặt cắt ứng với đoạn kè 3G có cao trình 
đáy kè từ - 3m đến - 4.6m. Hoạt tải trên mặt 
kè là 5 kN/m2, hoạt tải trên nền đường là 5,78 
kN/m2. Kết cấu tường cọc ván DWL 
W740A. Tường cọc ván được neo vào trụ 
BTCT, như hình 3. 
2.3.3. Mô hình tính toán 
Ứng với mặt cắt tính toán, tác giả mô 
phỏng bài toán cho các trường hợp thay đổi 
chiều dài tường cọc ván (tính từ đỉnh tường) 
lần lượt là: 7m, 9m, 11m, 13m, 15m, 17m, 
19m, 21m, 23m, 25m. 
2.3.4. Các số liệu phục vụ tính toán 
Bảng 1. Số liệu địa chất cho tính toán. 
Bảng 2. Đặc trưng vật liệu kết cấu cọc, đài cọc cọc 
ván. 
Bảng 3. Các đặc trưng của neo. 
Tổng chiều dài của neo là 7,78m, có góc 
nghiêng 3,5 độ so với phương ngang. 
2.3.5. Mô hình hóa Plaxis 8.2 ta được 
kết quả tính toán 
Căn cứ vào kích thước mặt cắt ngang kè, 
kích thước mô hình được xác định dựa theo 
Briaud và Lim (1997) [3], chiều rộng mô 
hình là Be + We , Be = 3(He + D) với He là 
chiều cao tự do (He = 6,5m) và D là chiều 
dài của tường chôn trong lớp đất không thấm 
nước (D=13,5m). Vậy bề rộng của mô hình 
là 3 x (6,5 m + 13,5 m) + 20 m = 80 m. 
TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 19 - 05/2016 
67 
Chiều cao mô hình là 31,95m. Chiều dài theo 
phương dọc lớn nên sử dụng mô hình ứng 
suất phẳng. Hố đào được chống đỡ bằng 
tường neo cọc ván Bê tông cốt thép dự ứng 
lực. Neo bên trên ở cao độ +1,68m. Khoảng 
cách theo phương ngang giữa các neo là 
3,0m. 
Tại vị trí cọc ván đạt 20 m, ta có kết quả 
như sau: 
Hình 4. Mức độ chuyển vị giai đoạn hoàn thiện. 
Hình 5. Lưới biến dạng giai đoạn hoàn thiện. 
Bảng 4. Kết quả phân tích các trường hợp thay đổi 
tường cọc ván. 
Bảng 5. Số liệu quan trắc hiện trường chuyển vị đầu 
cừ các vị trí CV1, CV2, CV3, CV4, CV5, CV6, CV7 
cuối giai đoạn thi công mặt cắt tính toán. 
3. Kết luận: 
Kết quả tính toán cho thấy chuyển vị đầu 
cừ giảm dần khi chiều dài cọc tăng, chuyển 
vị đầu cừ giảm mạnh khi chiều dài cọc nằm 
trong đoạn từ 5,0m đến 13,0m (đạt 25,77%), 
dần ổn định ở chiều dài 15,0m đến 19,0m 
(đạt 4,2%) và thay đổi rất nhỏ (0,42%) khi 
chiều dài cọc đạt từ 20,0m trở đi. Hơn nữa ở 
đây chính là sự thay đổi góc chuyển hướng 
của đồ thị, nguyên nhân chính là do khi chiều 
dài cọc thay đổi, cọc sẽ đi qua các lớp đất 
khác nhau với các chỉ tiêu cơ lý khác nhau. 
Từ giai đoạn chiều dài cọc trong khoảng 
5,0m đến 13,0m, hệ số ổn định tăng nhanh 
(11,4%) theo sự biến thiên chiều dài cọc ván 
và trường hợp nhỏ nhất trong mặt cắt mô 
phỏng là 1,45. Từ chiều dài cọc 13,0 m trở 
đi, hệ số ổn định cọc vẫn tiếp tục tăng 
(1.99%) nhưng mức độ thì ngược lại không 
tăng mà giảm đi. Điều đó nói lên rằng mức 
độ tăng của hệ số ổn định công trình giảm 
dần hay nói cách khác, công trình đã đạt ổn 
định nhất định và sự thay đổi chiều dài cọc 
đã ảnh hưởng khá nhỏ tới sự ổn định này. 
Vì vậy phương pháp này giúp chúng ta 
xác định được chiều dài cọc cần thiết để đạt 
ổn định ứng với lớp địa chất của công trình, 
nhằm giải quyết yêu cầu kỹ thuật đề ra mà 
quá trình ứng dụng tường cọc bản chưa đáp 
ứng được, đặc biệt tại các vùng đất yếu như 
khu vực Đồng bằng sông Cửu Long và làm 
68 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 19, May 2016 
giảm chi phí đầu tư ban đầu nhưng vẫn mang 
lại hiệu quả như mong muốn. 
4. Khuyến nghị:
Trong phạm vi khuôn khổ đề tài chỉ 
nghiên cứu tính toán loại kè với mặt cắt thiết 
kế theo hồ sơ thiết kế dự án đường và kè 
sông Tiền khu vực Thành phố Mỹ Tho với 
địa chất tại khu vực này. Tuy nhiên, để quyết 
định tới việc chọn chiều dài tường cọc ván 
còn nhiều yếu tố khác cũng cần xem xét và 
tùy thuộc nhiều vào địa chất từng khu vực. 
Do đó, cần phải nghiên cứu tính toán và so 
sánh thêm: 
- Các mặt cắt thiết kế công trình. 
- Các địa chất khu vực Đồng bằng sông 
Cửu Long. 
- Các loại neo, góc neo, lực neo khác 
nhau. 
Các vấn đề này sẽ được giải quyết ở 
hướng nghiên cứu tiếp theo như sau: 
- Nghiên cứu bài toán Plaxis 3D; 
- Nghiên cứu bài toán dưới tác dụng của 
tải trọng động; 
- Nghiên cứu bài toán với các vùng địa 
chất có sự sói lở của dòng chảy  
Tài liệu tham khảo: 
[1] GS.TS. Phan Trường Phiệt (2001), Áp Lực Đất Và 
Tường Chắn Đất, Nhà Xuất Bản Xây Dựng. Hà 
Nội. 
[2] TS. Nguyễn Bảo Việt (2015), Cọc ván cừ bê tông 
cốt thép dự ứng lực, khả năng ứng dụng vào 
công trình kè trên nền đất yếu, Tạp chí KHCN 
Xây dựng - số 1/2015.[3] Phạm Văn Giáp, 
Nguyễn Hữu Đẩu, Nguyễn Ngọc Huệ(1998), 
Công Trình Bến Cảng, Nxb Xây Dựng. 
[4] TS Châu Ngọc Ẩn (2002), Nền Móng, Nhà Xuất 
bản Đại học Quốc gia TP.
[5] Đỗ Tấn Long (2012), Nghiên cứu sử dụng hợp lý 
cọc ván bê tông cốt thép dự ứng lực (lưu vực 
đồng bằng sông cửu long), Luận văn thạc sĩ, 
Khoa Xậy dựng, Trường Đại Học Bách Khoa 
TP. Hồ Chí Minh. 
[6] Tiêu chuẩn 14TCN 35-85, Hướng dẫn thiết kế 
tường chắn công trình thủy lợi HDTL.C4.76. 
[7] Chu Quốc Thắng (1997), Phương pháp phần tử 
hữu hạn, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà 
Nội. 
[8] Báo cáo kết quả khảo sát địa kỹ thuật xây dựng 
công trình dự án Đường và kè sông Tiền khu vực 
thành phố Mỹ Tho, Công ty cổ phần tư vấn xây 
dựng công trình Thủy-Bộ(SUDEWAT), 2009. 
[9] Hồ sơ thiết kế bản vẽ thi công dự án “Đường và kè 
sông Tiền khu vực thành phố Mỹ Tho”, Công ty 
cổ phần tư vấn xây dựng công trình Thủy-Bộ 
(SUDEWAT), 2010. 
[10] Cọc ván Bê tông dự ứng lực, chỉ dẫn kỹ thuật, 
Công ty Cổ phần Bê tông 6, 2014. 
[11] Tiêu chuẩn TCXD.57.73, Thiết kế tường chắn 
các công trình thủy công. 
[12] Luận văn cao học “Ứng dụng phương pháp phần 
tử hữu hạn khảo sát ảnh hưởng chiều dày lớp đất 
yếu tới chiều dài tường cọc ván cho công trình kè 
ven sông” của Trần Giang Nam - học viên 
trường Đại học GTVT TP.HCM. 
[13] Nhật ký theo dõi mốc chuyển vị đầu cừ , Công 
trình: Đường Và Kè Sông Tiền Khu Vực TP.Mỹ 
Tho, Liên danh công ty TNHH MTV ĐTXD Van 
Tường, Công ty cổ phần bê tông ly tâm Dung 
Quất, DNTN xây dựng Thuận Thành, Công ty 
TNHH bê tông đúc sẵn VINA-PSMC và DNTN 
Thương Mại Dịch Vụ Đồng Thắng. 
 Ngày nhận bài: 13/04/2016 
 Ngày hoàn thành sửa bài: 05/05/2016 
 Ngày chấp nhận đăng: 12/05/2016