TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 18-02/2016

41

ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ JET GROUTING PHUN ĐƠN TRONG
XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾUỞ VIỆT NAM
THE APPLICATION OFJET
GROUTINGTECHNOLOGYTOIMPROVE SOFT SOIL IN VIET
NAM
1,2

ThS. Nguyễn Anh Tuấn1, Bùi Nhật Kin2
Khoa Công trình Giao thông, ĐH GTVT Tp.HCM, Việt Nam

Tóm tắt: Khoan phụt vữa cao áp (Jet Grouting) là công nghệ kết hợp nguyên lý phụt vữa và
nguyên lý trộn đất sâu với vữa xi măng. Quá trình Jet Grouting cải thiện đất bằng cách dùng tia phụt
vận tốc cao xới tơi đất hoặc đá yếu, thay thế một phần và trộn tại chỗ đất đá vụn còn lại với chất kết
dính (thường là vữa xi măng) tạo thành cột hoặc bản đất - xi măng (Soilcrete). Hiện nay, phương pháp
này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi tại Việt Nam vì thiết bị này khá mới mẻ và giá thành còn cao so
với mặt bằng chung. Vì vậy, giải pháp đưa ra là việc tìm hiểu, nghiên cứu việc áp dụng công nghệ Jet
Grouting phun đơn trong xử lý nền đất yếu với các ưu điểm: thiết bị đơn giản, vận hành dễ; thích hợp
với thi công chống thấm đứng, áp dụng cho các loại đất rời.
Từ khóa: Jet Grouting, Soilcrete, đất - xi măng.
Abstract:Jet Grouting is the technology combines the principle of grout mixing and deep soil with
cement mortar. Jet Grouting process improves soil using high velocity thrust rays soil erosion soil or
weak rock, to replace a part and the topical ground rock mixed with the binder (usually cement
mortar) form the column or a soil-cement (Soilcrete). Currently, this approach has not been widely
applied in Vietnam because the device is still pretty new, and the price is still high compared to
another one. So, the solution is to study and to research the application of Jet Grouting technology in
a single injection for treatment of soft soil with the advantages such as: simpleequipment, easy
operation; suitable for vertical waterproofing, applied for the type of sand.

Có hai nguyên nhân chủ yếu dẫn đến việc
này. Thứ nhất là chúng ta vẫn chưa có một
bộ tiêu chuẩn làm cơ sở và hai là giá thành
thiết bị vẫn còn khá cao. Vì vậy, vấn đề đặt
ra ở đây làm sao có thể chủ động được về
công nghệ và hạ giá thành sản phẩm nhằm
giải quyết bài toán nền đất yếu. Nội dung bài
báo này nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ
Jet Grouting phun đơn trong xử lý nền đất
yếu ở Việt Nam.
2. Nội dung
2.1. Tổng quan về công nghệ Jet
Grouting
Khoan phụt vữa cao áp (Jet Grouting) là
công nghệ kết hợp nguyên lý phụt vữa và
nguyên lý trộn đất sâu với vữa xi măng. Quá
trình Jet Grouting cải thiện đất bằng cách


42

Journal of Transportation Science and Technology, Vol 18, Feb 2016

dùng tia phụt vận tốc cao làm tơi đất hoặc đá
yếu, thay thế một phần và trộn tại chỗ đất đá
vụn còn lại với chất kết dính (thường là vữa
xi măng) tạo thành cột hoặc bản đất - xi
măng (Soilcrete). Jet Grouting được sử dụng
với nhiều mục đích khác nhau và có những
ưu điểm nổi bật, đặc biệt là khả năng thi công

hệ thống theo dõi số liệu.
Với trạm trộn vữa, máy bơm thường
được cố định để tiết kiệm thời gian, giảm chi
phí bố trí, lắp đặt nên được gọi là phần cố
định. Giàn khoan và giàn phụt Jet Grouting
có thể di động để bố trí cột soilcrete nên
được gọi là phần di động. Phần di động được
phần cố định cung cấp vật liệu qua các ống
dẫn áp lực lớn.
Thiết bị khoan là tạo ra lỗ khoan có kích
thước đủ lớn và ổn định, thông suốt. Nguyên
nhân do lỗ khoan vừa là đường tiếp cận cho

đầu phun vừa là đường dẫn hỗn hợp vữa - đất
trào ngược lên bề mặt, giúp hạ áp lực môi
trường xung quanh tia phụt. Hai biện pháp
khoan thường dùng trong công nghệ Jet
Grouting là khoan xoay và khoan dộng xoay.
Khoan dộng xoay thường dùng ở đất hạt thô
hoặc chứa sỏi cuội, đá hộc, cần có giàn
khoan lớn để tạo lực va đập mạnh. Ở đất yếu
không lẫn đá, phương pháp khoan xoay có
hiệu quả hơn do chỉ cần giàn khoan kích
thước nhỏ. Thông thường, đầu phụt Jet
Grouting có kết hợp mũi khoan nên giàn phụt
Jet Grouting thường cũng là giàn khoan.
Giàn phụt Jet Grouting là phải quay và
tịnh tiến cần phụt ở vận tốc thiết kế. Thanh
cần cũng như ống dẫn phải có cấu tạo và vật
liệu phù hợp để làm việc an toàn dưới áp lực

 Đất dính có Su nhỏ hơn 40 kPa, chỉ số SPT
nhỏ hơn 5;
 Đất hạt rời có chỉ số SPT nhỏ hơn 15.
2.4. Lựa chọn thông số vận hành bộ
thiết bị Jet Grouting phun đơn
Quá trình cắt xói đất Jet Grouting thực
chất là vấn đề năng lượng: Động năng của tia
phụt vận tốc cao phá vỡ cấu trúc đất. Do đó,
đường kính cột phụ thuộc vào những thông
số vận hành ảnh hưởng đến động năng tia
phụt: Áp lực bơm, kích cỡ, số lượng vòi, tỷ lệ
nước/xi măng của vữa, và tốc độ chuyển
động cần phụt.
Áp lực vữa phụt là một trong những
nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến kích
thước cột. Áp lực, vận tốc ở miệng vòi và lưu
lượng của vữa có quan hệ với nhau. Áp lực
vữa trong cần càng cao, năng lượng cắt xói
của tia phụt càng lớn, đường kính cột càng
lớn. Công thức sau xây dựng trên cơ sở định
luật Bernoulli:
v2  m
Q  mA2

2  p1  p2 


2( p1  p1 )



A2: Diện tích mặt cắt lỗ phụt [m2];
d : Đường kính lỗ phụt [m];

43

g: Gia tốc trọng trường [m/s2].
Áp lực miệng vòi phụ thuộc chủ yếu vào
áp suất máy bơm. Độ mất mát do ma sát từ
bơm đến vòi có thể từ 5 đến 20% áp lực bơm.
Ảnh hưởng của áp lực, lưu lượng, và vận
tốc chuyển động cần đối với kích thước cột
được nhiều tác giả xem xét tổng hợp qua
quan hệ giữa đường kính D của cột đất – xi
măng và năng lượng xử lý trên một đơn vị
chiều dài lỗ khoan xác định theo công thức:
P.Q
Ep 
 P.Q.t (1-3)

Trong đó:
P: Áp suất trong cần phụt;
Q: Lưu lượng tia phụt;
v: Vận tốc nâng/hạ cần;
t: Thời gian phụt trên một đơn vị chiều dài
thành lỗ khoan.
2.5. Yêu cầu theo dõi quá trình vận
hành của thiết bị
Thông số vận hành phải được theo dõi
liên tục trong suốt quá trình thi công để điều
chỉnh kịp thời khi thay đổi khác giá trị dự

Việc duy trì dòng bùn thải trào ngược
lên mặt đất giúp đảm bảo chất lượng sản
phẩm Jet Grouting .Đặc trưng của phương
pháp Jet Grouting là thường có dòng bùn thải
gồm vữa, nước, đất, v.v. Lượng bùn trào
ngược từ 0 đến 80% lượng vữa phụt. Dòng
bùn thải giúp hạ áp suất môi trường lỏng bao
quanh vòi (p2trong công thức 1 và 2) giúp tia
phụt đạt được vận tốc cao, năng lượng cắt xói
lớn .
Tia phụt không đạt được vận tốc lớn khi
khoảng trống giữa thành lỗ khoan và cần
phụt quá nhỏ hoặc bị tắt. Lượng vữa phụt vào
nền sẽ làm tăng áp lực hỗn hợp vữa – đất và
làm nền đất quanh lỗ khoan chuyển vị. Khi
chuyển vị vượt quá giới hạn, nền xuất hiện
vết nứt (hiện tượng Hydro-fracturing). Vữa
dưới áp lực cao sẽ di chuyển vào khe nứt, tạo
thành sản phẩm có hình dạng bất định mà
không phải dạng cột như kỳ vọng. Chuyển vị
nền có thể làm hư hại công trình xung quanh.
2.7. Phương pháp đánh giá cọc đất xi
măng tạo thành
Hai quan tâm chính đối với sản phẩm Jet
Grouting là: Kích thước phần tử đạt được và
tính chất vật liệu. Phương pháp thường dùng
nhất để xác định hình dạng kích thước là đào
lộ cột để đo trực tiếp đường kính. Đây là một
biện pháp có hiệu quả nhưng chỉ dùng được
với đoạn cột gần mặt đất. Với độ sâu lớn,

Khó xác định được hàm lượng xi măng
trong vật liệu Jet Grouting vì không xác định
được chính xác thể tích phần tử và tỷ lệ đất
còn lại. Tỷ lệ thay đất chỉ có thể xác định gần
đúng trong khoảng 30 - 60% và thường
khoảng 40%.
Tỷ lệ mô đun/cường độ thường tăng theo
cường độ, có giá trị 300 – 1000. Bảng 4 trình
bày tỷ lệ mô đun/cường độ theo một số tác
giả.

Bảng 1: Tổng hợp giá trị đường kính cột Jet Grouting phun đơn

Thông số
Đường kính cọc
Đất rời
Đất dính

Đơn vị
m
m
m

Kauschinger & Welsh
(1989, theo Bruce 1994)

Keller Group

Burke
(2004)

Lurnadi et al. (1986)


TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 18-02/2016

45

Bảng 3: Tổng hợp giá trị cường độ qu (MPa) của soilcrete tạo ra bằng Jet Grouting

Loại
đất
Sỏi
Cát
Bụi
Sét

JJGA
Keller
(theo Essler & Group
Yoshida 2004)
≤ 25
≥3
≤ 10
≥1

≤5

Nguồn
Bell
Miki

4–7
0.4 – 4

3. Kết luận
Trong các phương pháp Jet Grouting,
dạng Phun đơn là đơn giản nhất (Phun đơn,
Phun đôi, Phun ba) vì: Chỉ dùng tia vữa để
vừa cắt vừa trộn đất; bộ thiết bị không cần
máy nén khí, máy bơm nước riêng; chuỗi cần
phụt Phun đơn chỉ vận chuyển vữa. Tuy
nhiên, để áp dụng rộng rãi trong điều kiện địa
chất Việt Nam nói chung và Thành phố Hồ
Chí Minh nói riêng thì cần giảm chi phí thiết
bị bằng cách sử dụng hệ thống lắp ghép từ
các thiết bị nhập khẩu cũ và thiết bị sẵn có có
tính năng tương tự
Về chất lượng cọc xi măng đất được tạo
ra bởi công nghệ Jet Grouting Phun đơn,
cường độ qu có thể hơn 4 MPa ở lớp cát xốp,
hơn 1 MPa ở lớp đất dính. Mô đun biến dạng
E50 bằng 30 đến 100 cường độ nén nở hông
tự do qu.
Trong công nghệ Jet Grouting, khó dự
đoán và kiểm soát được hàm lượng xi măng
tại nơi thi công nên việc dự đoán cường độ
đất - xi măng hiện trường từ mẫu chế tạo
trong phòng khó khăn hơn phương pháp
CDM.
Vả lại dòng bùn thải trào ngược bị tắt
nghẽn, chất lượng cọc bị ảnh hưởng xấu, có

[7] . Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam (2010),
TCCS 05:2010/VKHTLVN “Hướng dẫn sử
dụng phương pháp Jet-grouting tạo cọc xi
măng đất để xử lý đất yếu, chống thấm nền
và thân công trình bằng đất”, Tiêu chuẩn cơ
sở
Ngày nhận bài: 01/02/2016
Ngày chấp nhận đăng: 15/02/1016
Phản biện: TS. Nguyễn Kế Tường