Đường kính cọc soilcrete tạo ra bởi Jet Grouting: Các yếu tố ảnh hưởng và phương pháp xác định

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 41
ĐƯỜNG KÍNH CỌC SOILCRETE TẠO RA BỞI JET GROUTING: 
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 
TRẦN NGUYỄN HOÀNG HÙNG* 
HÀ HOAN HỶ ** 
Diameters of soilcrete columns created by Jet Grouting: affected factors 
and determination methods 
Abstract: Jet Grouting is a ground improvement and reinforcement 
technology and has contributed to solve difficult problems in Geotechnical 
Engineering for construction, but remains uncertainty in prediction of 
soilcrete column diameters. Diameters of soilcrete columns created by Jet 
Grouting are influenced by several factors and the existing Equations have 
not included all factors. The paper investigated factors affecting soilcrete 
diameters and examined an appropriate Equation computing soilcrete 
diameters. The result indicates that the Equations (10a) and (10 b) can 
relevantly analyze soilcrete diameters. 
Keywords: Jet Grouting, soilcrete, deep mixing method, soilcrete 
diameters, soft ground improvement. 
1. GIỚI THIỆU CHUNG* 
Jet Grouting thường được áp dụng để tăng 
cường độ và giảm thấm cho nhiều công trình 
xây dựng như gia cường nền đất yếu, tăng sức 
chịu tải móng, và làm tường chống thấm bằng 
cách tạo ra các cọc đất trộn xi măng có đường 
kính và chiều sâu thiết kế được bố trí theo một 
cách nhất định tùy theo mục đích ứng dụng 
[26, 14]. Các cọc đất xi măng hay soilcrete 
được tạo ra bằng các tia cao áp (20-60 MPa) 
vữa, hay nước, hay khí làm nhiệm vụ cắt xói 
đất và trộn với vữa xi măng thay cho cánh trộn 
kim loại [25]. Vì vậy, Jet Grouting có nhiều ưu 
điểm như gọn nhẹ, không phá huỷ lớp mặt, 
không gây chấn động, và có thể thi công trong 
* Giảng viên, Khoa Kỹ thuật Xây dựng (KTXD), 
 Trường Đại học Bách Khoa - 
 ĐHQG TP. HCM (HCMUT), 
 Email: tnhhung@hcmut.edu.vn 
** Nghiên cứu sinh, KTXD, HCMUT, 
 Email: hhh24081981@yahoo.com.vn 
không gian chật hẹp. Jet grouting thích hợp cho 
đất dính có cường độ chịu cắt không thoát 
nước Su nhỏ hơn 30 kN/m² [23]. Theo [19] cho 
rằng Su bằng 40 kPa và giới hạn chảy, WL = 
40% là giới hạn cho mọi loại Jet Grouting. 
Theo [8], cọc soilcrete không thể bố trí hiệu 
quả trong đất bụi sét có NSPT từ 6 ÷ 7 và Su từ 
48 ÷ 52 kN/m², ngay cả với hệ thống Phun ba. 
Phù hợp với quan sát [1]: giới hạn áp dụng Jet 
Grouting là Su từ 50 ÷ 60 kPa. Nhiều tác giả 
xác định phạm vi sử dụng Jet Grouting theo chỉ 
số NSPT: (i) Phun đơn sử dụng không hiệu quả 
ở đất rời có chỉ số NSPT > 20 và đất dính có 
NSPT > 5 theo đánh giá [19]. Giới hạn theo [11], 
[23] thì thấp hơn ở đất cát: NSPT < 15, và đất 
dính NSPT < 5 ÷ 10; (ii) Phun đôi với đất dính 
có chỉ số NSPT ≤ 5 và đất hạt rời có NSPT ≤ 50 
theo [23]. Theo [19], Jet Grouting Phun đôi 
thường không dùng cho đất dính có NSPT > 20; 
và (iii) Phun ba theo [23] với đất dính có chỉ số 
NSPT ≤ 5, đất rời NSPT ≤ 50. 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 42
Kích thước (đường kính và chiều sâu), hình 
dạng (độ tròn và đồng đều), và chất lượng 
(cường độ, độ cứng, và hệ số thấm) bị ảnh 
hưởng bởi nhiều yếu tố như thông số vận hành 
thiết bị Jet Grouting (áp lực vữa, lưu lượng vữa, 
áp lực nước, lưu lượng nước, áp lực khí, lưu 
lượng khí, tốc độ nâng hạ cần, tốc độ xoay cần, 
số lần lặp lại, kích thước và số lượng vòi phun, 
và tỷ lệ nước : xi măng), loại đất, trạng thái và 
đặc trưng cơ-lý-hoá của đất xung quanh cọc 
soilcrete [25]. Chất lượng sản phẩm soilcrete tạo 
ra từ Jet Grouting thường được tập trung vào 
đường kính, độ đồng đều, và cường độ [25]. 
Hiện nay, hai cách xác định đường kính 
soilcrete là đào lộ đầu cọc để đo trực tiếp sau 
khi thi công hay dự kiến đường kính bằng các 
thông số đầu vào và các công thức lý thuyết. 
Một số tác giả xây dựng phương pháp xác định 
đường kính cọc bằng cách phân tích cấu tạo tia 
phụt và tương tác giữa tia phụt và đất nguyên 
dạng [8, 17]. Đặc trưng cấu tạo và năng lượng 
của tia phụt đã được làm rõ qua nhiều nghiên 
cứu nhưng cơ chế cắt xói còn chưa được hiểu 
đầy đủ, phân tích chủ yếu còn dựa trên nhiều giả 
thiết [8, 17]. Quan sát trực tiếp cho thấy trục của 
cọc soilcrete có thể lệch đáng kể từ vị trí được 
bố trí [11]. Hơn nữa, soilcrete hình thành không 
đồng nhất và phần đất tự nhiên không được xử 
lý có thể tồn tại trong cọc, đặc biệt với đất hạt 
mịn [20]. Bài báo này tập trung nghiên cứu các 
yếu tố ảnh hưởng và phương pháp xác định 
đường kính soilcrete tin cậy. 
2. CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ CHẤT 
LƯỢNG SOILCRETE 
Chất lượng sản phẩm Jet Grouting gồm: (i) 
kích thước cọc Soilcrete được đánh giá qua 
thông số về hình dạng và độ đồng đều; và (ii) 
tính chất Soilcrete liên quan đến nhiều thông số 
phức tạp hơn là cường độ, mô đun biến dạng, và 
hệ số thấm [8]. Ngoài ra chất lượng Soilcrete 
còn được đánh giá theo những thông số phù hợp 
với mục đích ứng dụng: (a) mô đun biến dạng 
nếu để giảm độ lún; (b) cường độ trong ổn định 
và chống trượt; và (c) tính thấm khi cần khống 
chế nước trong đất hoặc chất ô nhiễm [2]. 
3. YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG KÍCH THƯỚC 
(ĐƯỜNG KÍNH) SOILCRETE 
3.1. Cơ chế làm việc tia phụt áp lực cao 
Ba yếu tố ảnh hưởng hiệu quả Jet Grouting 
gồm: (a) cấu tạo tia phụt; (b) năng lượng phụt; 
(c) cơ chế cắt xói [8]. Quá trình cắt xói làm đất 
xung quanh bị phá huỷ hoàn toàn một phần tia 
phụt vẫn thấm vào lỗ rỗng và một phần thay thế 
đất do dòng bùn chảy lên mặt đất qua khoảng 
trống giữa thành lỗ khoan và cần phụt. Phần trào 
ngược (vữa và đất) tăng khi cỡ hạt giảm từ 0% ÷ 
80% [15, 17]. Đất dễ thấm như sỏi thô dòng trào 
ngược thường không đáng kể vì hầu hết dòng 
vữa phụt có thể thấm dễ dàng vào lỗ rỗng theo 
phương bán kính mà không làm xáo trộn. Nền 
được cải thiện chủ yếu theo cơ chế phụt vữa 
thấm nhập [12]. 
Khi cỡ hạt mịn hơn (cát hay sét), khe rỗng 
các hạt nhỏ hơn, tính thấm giảm đáng kể. Tia 
phụt có xu hướng phản xạ và phá vỡ cấu trúc 
đất nên nền được cải thiện theo cơ chế cắt xói 
và trộn đất [8, 17]. Nhiều tác giả giả định trong 
nền cát tia phụt thấm vào sau bề mặt một 
khoảng cách hạn chế, làm tăng đáng kể áp lực lỗ 
rỗng, do đó giảm lực tiếp xúc giữa các hạt. Hạt 
dễ dàng bị dời khỏi vị trí ban đầu do tác động tia 
chất lỏng [17]. 
Trong nền sét, khe rỗng rất nhỏ nên tia phụt 
không thể thấm vào, tia phụt được xem như một 
khối cứng xuyên vào đất dưới tải trọng tỷ lệ 
thuận với động lượng, gây ra ứng suất. Đất bị 
cắt xói khi ứng suất cắt vượt cường độ chịu cắt 
đất. Sự phá hoại theo cơ chế cắt không thoát 
nước nên khả năng chịu cắt xói nền liên quan 
chủ yếu Su, [8, 17]. 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 43
3.2. Các đặc trưng và trạng thái đất nền 
Đặc trưng đất nền ảnh hưởng đến cơ chế cắt 
xói gồm: (i) thành phần hạt; (ii) độ chặt tương 
đối (NSPT), và (iii) cường độ cắt nhanh không 
thoát nước Su [11]. Theo Keller Group, Jet 
Grouting có thể xử lý cho hầu hết các loại đất 
từ đất yếu, đất rời, đất sét trừ sỏi cuội hạt lớn. 
Jet grouting còn có thể gia cố cho các vị trí có 
cấu tạo địa chất thay đổi và cả đất lẫn hữu cơ 
(Keller Group). 
Đường kính cọc soilcrete giảm khi cỡ hạt 
giảm [11, 21]. Đất hạt rời có lỗ rỗng lớn hơn, 
lực dính nhỏ hơn nên lực tiếp xúc giữa các hạt 
giảm nhiều hơn, kết cấu dễ bị phá hủy [8, 12]. 
Theo [1], phụt vữa trong đất cát sẽ tạo đường 
kính cọc lớn, do đất cát sẽ cần ít năng lượng 
hơn do tính rời rạc, ngoài ra lượng vữa dư dễ 
trồi lên mặt do tính lưu động cao của vữa. Khả 
năng cắt xói giảm đáng kể ngay cả khi đất có 
lực dính nhỏ [1]. [8] cho thấy lực dính đất càng 
tăng, đường kính càng giảm nếu không thay 
đổi áp lực và vận tốc cần phụt. [18] chỉ ra rằng 
giảm 25% đường kính cọc khi xuyên qua từ đất 
rời sang đất rất chặt, tất cả các thông số khác là 
như nhau. 
Ảnh hưởng Su đến kích thước cọc, khi áp lực 
phụt còn nhỏ, khoảng cách cắt được không đáng 
kể (dưới 5 mm). Đến khi áp lực lớn hơn cường 
độ, qu (gấp 2 lần Su) thì khoảng cách cắt tăng 
nhanh theo áp lực [12]. Nguyên nhân do áp lực 
tia phụt đủ lớn mới làm đất bị phá hoại theo cơ 
chế cắt không thoát nước. Theo [8] (từ nguồn 
Welsh et al. 1986) với Su > 41 kPa, đường kính 
Soilcrete < 1,5 m. 
Đường kính cọc lớn nhất đạt được trong đất 
cấp phối rời rạc. Tuy nhiên, cấp phối ít có ảnh 
hưởng khi hệ số đồng nhất (Cu = D60/D10) cao 
[8]. Theo [8] (từ nguồn Miki 1985), đường 
kính cọc không chịu ảnh hưởng bởi sự phân bố 
cỡ hạt khi Cu > 10. Theo [8] (từ nguồn Welsh 
et al. 1986) khi Cu > 8, cấp phối có ảnh hưởng 
nhỏ đối với khả năng tia phụt xuyên phá cát 
hoặc bụi. 
Theo [18], quan hệ giữa đường kính soilcrete 
và giá trị NSPT với Phun ba tạo nên cọc có đướng 
kính lớn gấp 3 lần đường kính cọc thi công bởi 
Phun đơn nếu không xét đến loại đất và độ chặt 
đất. Chỉ số NSPT thể hiện rõ độ chặt của đất rời 
hơn sự phân bố cỡ hạt. NSPT còn thể hiện cường 
độ đất nên có quan hệ với đường kính cọc 
không chỉ ở đất rời mà còn ở đất dính. Tuy 
nhiên, ảnh hưởng NSPT không lớn bằng Su. 
Đường kính cọc giảm không nhiều khi NSPT tăng 
từ 4 ÷ 35 nhưng thay đổi rõ rệt khi từ lớp đất rời 
sang lớp đất dính [20]. 
Thực tế bán kính thực cọc giảm so với lý 
thuyết bởi ảnh hưởng độ ẩm do bùn dư gây ra 
[5]. Điều này đặc biệt đúng ở đất dính vì loại đất 
này phải mất năng lượng đáng kể để phá cấu 
trúc đất và áp lực tối thiểu phải dùng 40 MPa 
chỉ để xói đất có sức chống cắt bằng 0.04 MPa 
[5] nguồn Coomber (1985). Sự thay đổi đường 
kính cọc ít khi vượt quá 10% ngoại trừ trong đất 
hạt thô [5]. 
Áp lực phun cần xem xét đến loại và độ chặt 
đất, có như vậy sẽ đạt được kết quả tối ưu, áp 
lực thông thường vào khoảng 20 ÷ 60 MPa, tổn 
thất do ma sát giữa bơm và đầu phun có thể vào 
khoảng 5 ÷ 10% áp lực bơm [5]. Trong thí 
nghiệm [5] (từ nguồn Broid et al. 1981) với 
đường kính cọc lớn (từ 5,0 ÷ 7,0 m) và khối 
lượng vữa phụt ra lớn (120 ÷ 150 lít/phút) trong 
đất cát với áp lực thấp (7,0 MPa). 
[1] đề nghị rằng đối với các loại đất lẫn sỏi 
sạn thường dễ xử lý. Tuy nhiên, các loại cỡ hạt 
cấp phối không tốt với tính thấm cao có thể làm 
mất mát lượng vữa do quá trình thấm vữa ra 
vùng nền xung quanh, vì vậy làm giảm đường 
kính và làm thay đổi đặc tính. Nền chứa nhiều 
hạt cuội sỏi (trên 50%), sản phẩm có hình dạng 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 44
bất thường hơn, khối Soilcrete không đặc chắc 
do vữa bị thấm [16]. 
3.3. Ảnh hưởng hệ thống thiết bị 
Quá trình cắt xói đất thực chất là quá trình 
động năng tia vận tốc cao tác dụng vào đất, phá 
vỡ cấu trúc đất. Năng lượng cắt xói đất phụ 
thuộc: (i) Vận tốc tia phun, (ii) Áp lực phun, 
(iii) khối lượng riêng chất phun (vữa hay nước), 
lưu lượng (số lượng, kích cỡ, hiệu quả vòi), (iv) 
tốc độ quay và nâng hạ cần phun, (v) lớp đệm 
khí, (vi) độ nhớt vữa (độ nhớt càng thấp thì tia 
vữa càng dễ phân tán). Tia phun phân tán thì dù 
năng lượng cao cũng không tạo ra cọc kích 
thước lớn hơn [10]. Trong đó, áp lực, lưu lượng, 
và vận tốc phun được nhiều tác giả xem là 
những nhân tố quan trọng nhất [5]. 
3.3.1. Ảnh hưởng áp lực phun 
Xói đất với áp lực cao khoảng cách xói sẽ 
tăng tối đa khi áp lực phun vượt quá cường độ 
nén nở hông đất [12]. Quan hệ giữa khoảng 
cách xói và áp lực phun: (1) với cát khi áp lực 
phun 0 ÷ 100 kPa thì khoảng cách xói tăng 
chậm, nhưng khi tăng áp lực lên trên 100 kPa 
thì khoảng cách xói tăng nhanh; (2) với đất sét 
với cấp áp lực 0 ÷ 180 kPa thì khoảng cách xói 
tăng rất chậm và nhỏ hơn so với cát, nhưng khi 
tăng áp lực này lên trên 180 kPa thì khoảng cách 
xói bắt đầu tăng nhanh hơn. Nguyên nhân được 
cho là cường độ nén có nở hông đất sét cao hơn. 
Phun vữa bên dưới mực nước ngầm, sự tiêu 
hao năng lượng tia nước là vấn đề cần xem xét 
[7]. [7] đã chứng minh rằng việc bổ sung đệm 
khí sẽ làm gia tăng hiệu quả cắt tia nước. Với 
khí màn che bên ngoài, tia vữa có thể gia tăng 
khoảng cách xói tia nước lên 5 lần so phụt trong 
nước (Hình 1). Ngoài ra, đệm khí còn đẩy hỗn 
hợp bùn dư lên phía trên bề mặt giảm giúp áp 
suất môi trường xung quanh tia phun [12]. 
Hình 1: Quan hệ khoảng cách phun và áp lực vữa [24] (từ nguồn Miki và Nakanishi 1984) 
Áp lực có ảnh hưởng lớn vì quan hệ chặt chẽ 
với vận tốc tia phun quyết định động năng tia 
phụt. Nếu áp lực không đủ lớn, tia phụt sẽ 
không đạt được vận tốc thích hợp để cắt xói đất 
[10]. 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% ÷ 20% áp lực bơm [5, 11]. 
Áp lực miệng vòi lớn phải dùng bơm có áp lực 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 45
lớn có thể giảm an toàn. Theo [8], áp suất bơm 
ít khi cao hơn 50 MPa. 
3.3.2. Ảnh hưởng lưu lượng phun 
Động năng tia phun không chỉ phụ thuộc vào 
vận tốc hay áp lực phun mà còn phụ thuộc vào 
khối lượng riêng chất phun. Động lượng tia phn 
(tích vận tốc & khối lượng riêng tia phun) có 
ảnh hưởng đối với kích thước cọc. Thông số 
quan trọng nhất ảnh hưởng hình thành Soilcrete 
là động lượng tia phụt [10]. Tăng kích thước cọc 
theo hướng tăng khối lượng riêng vữa phun 
bằng cách mở rộng kích thước lỗ phun (tăng lưu 
lượng) hoặc kéo dài thời gian phun. Biện pháp 
đầu tiên an toàn hơn dùng áp suất bơm lớn [7]. 
Tuy nhiên, với cùng một thể tích đất cắt xói 
được, biện pháp tăng khối lượng riêng vữa tạo 
ra lượng vữa trào ngược nhiều hơn và tốn nhiều 
thời gian thi công hơn [10, 12]. 
Hai cách để nâng cao động lượng tia phun: 
(1) tăng vận tốc bằng cách tăng áp lực phun và 
(2) tăng khối lượng bằng cách tăng lưu lượng 
phun [7]. [7] cho rằng tăng lưu lương phun làm 
tăng khả năng cắt và an toàn hơn vì tránh được 
những nguy hiểm khi làm việc với áp lực lớn. 
[10] cũng cho rằng phương pháp gia tăng lưu 
lượng phun sẽ hiệu quả hơn, nhưng nhược 
điểm là lãng phí và cần xử lý khối lượng lớn 
bùn trao ngược. 
3.3.3. Ảnh hưởng tốc độ xoay và rút cần 
Theo [5] (từ nguồn Kauschinger & Welsh 
1989), tốc độ xoay thanh cần từ 4 ÷ 6 vòng để 
đủ trộn đất với vữa và số lặp lớn hơn 5 ít làm 
tăng đường kính cọc (Hình 2). Mối quan hệ giữa 
tốc độ rút cần, thể tích đất xử lý, và áp lực phun 
thể hiện trên Hình 3. Tốc độ quay và rút cần 
chậm làm tăng năng lượng xói lên một đơn vị 
thể tích và khoảng cách xói sẽ tăng lên. Vận tốc 
rút cần càng giảm, thời gian phụt càng tăng, 
lượng vữa bơm vào đất và lượng đất được thay 
thế càng nhiều, hỗn hợp vữa – đất cũng được 
trộn nhiều hơn, cường độ sản phẩm tăng [8]. 
Thời gian phụt tăng làm tăng lượng vữa trào 
ngược, tăng lãng phí vật liệu, và công tác xử lý 
bùn thải [10]. 
Hình 2. Tốc độ xoay và chu kỳ lặp ảnh hưởng đường kính xói [12] 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 46
Hình 3. Quan hệ tốc độ rút cần và thể tích đất xử lý [24] từ nguồn ASCE (1987) 
Vận tốc quay cần được phối hợp với tốc 
độ rút cần để tia phụt có thời gian tác dụng 
phù hợp lên đất [16]. Cỡ hạt càng giảm hay 
lực dính càng tăng, vận tốc quay cần càng 
giảm [10]. Tuy nhiên, do một phần tia phụt 
phản xạ khi gặp đất. Tia phụt quay chậm đến 
một mức nào đó có thể bị giảm hiệu quả cắt 
xói do sự phản xạ trên [16]. Nếu tốc độ rút 
cần và quay cần không phối hợp hợp lý, tốc 
độ rút cần nhanh có thể tạo ra cọc ‘xoắn ốc”, 
không phù hợp với những tổ hợp cọc 
Soilcrete giao nhau [10] nguồn Coomber 
(1985). Tuy n ... ứt 
tạo ra sản phẩm cuối cùng không như kỳ vọng. 
Đồng thời, chuyển vị nền khi xảy ra hiện tượng 
Hydro-Fractureing có thể làm hư hỏng kết cấu 
công trình xung quanh [10]. Độ nâng nền sét 
mềm có thể hơn 1 m [5]. 
Để đảm bảo chất lượng soilcrete và hạn chế 
biến dạng nền, một trong những yêu cầu cơ bản 
Jet Grouting cần phải duy trì dòng vữa trào 
ngược liên tục trong suốt quá trình cắt xói [15]. 
Lỗ khoan có thể bị tắt nghẽn do đất rời rạc 
khiến thành lỗ khoan không ổn định. Tuy nhiên, 
với đất dính như sét dẻo thường chỉ vỡ thành 
từng tảng hoặc cục đất mà không dễ bị cắt xói 
thành những hạt nhỏ. Dòng bùn thải thường chỉ 
có thể mang theo các hạt lớn hơn cỡ hạt cát mịn 
(0,25 mm) lên mặt đất. Hậu quả các tảng hoặc 
cục đất dính thường chỉ lên đến lưng chừng lỗ 
khoan và có thể gây tắt nghẽn [4]. 
4. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 
ĐƯỜNG KÍNH CỌC SOILCRETE 
Đường kính cọc soilcrete không chỉ liên quan 
đến phương pháp phun vữa mà còn phụ thuộc 
lớn vào rất nhiều nhân tố như: loại đất, đặc 
trưng và trạng thái đất, mực nước ngầm, lượng 
xi măng, và năng lượng dùng làm cọc [24]. Vì 
vậy, việc xác định đường kính Jet Grouting 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 48
chính xác là vấn đề hết sức phức tạp. Nhiều 
nghiên cứu trong việc xác định đường kính 
soilcrete khi dùng phương pháp thi công Jet 
Grouting dựa vào các quan hệ sau: 
4.1. Khi điều kiện đất nền thay đổi thì bán 
kính soilcrete thay đổi theo, dựa vào đo đạc 
tỏa nhiệt và phân tích tỏa nhiệt bởi các sensor 
đặt tại các vị trí trong cọc, [3] đề nghị xác 
định: (a) bán kính soilcrete và (b) lượng xi 
măng trong soilcrete ảnh hưởng đến đặc trưng 
vật liệu. 
4.2. Với tốc độ rút vt, thể tích đất V, khả năng 
xói theo thời gian dV/dt = (πD²/4).vt, đường kính 
cọc soilcrete có thể xác định theo công thức, 
1 tD v và phù hợp [1]. 
4.3. Trong việc xác định đường kính cọc sau 
khi thi công bằng Jet Grouting, [15] đưa ra công 
thức xác định đường kính soilcretedựa trên mối 
quan hệ cân bằng khối lượng công thức (1): 
4
c
t
c
t
WD
H 
 (1) 
trong đó: H: chiều cao của cọc; ctW : trong 
lượng tích lũy tính toán từ sự cân bằng giữa đo 
đạt trọng lượng tại hiện trường, trọng lượng 
phun và đất bị trào ngược, 
c c c c c
t cement water soil airW W W W W ; 
c
t : trọng 
lượng đơn vị của cọc. ccementW , 
c
waterW , 
c
soilW , 
c
airW : 
trọng lương xi măng, nước, đất, khí trong cột 
tương ứng. 
4.4. Theo [9] dùng Phun đôi Jet Grouting 
giảm nguy hại địa kỹ thuật, công thức tính năng 
lượng phun đôi theo (2). Cọc đường kính 1,5 m, 
cách nhau 1,2 m, vữa /m cọc 1070 lít hoặc 667 
kg xi măng. Năng lượng cụ thể 373 MJ/m tạo ra 
cọc đường kính trung bình 1,5 m. 
( ³ / ) * ( )
( / )
g g
t
Q m phut P MPa
E
V phut m
 (2) 
trong đó: Pg: áp lực vữa (MPa), Qg lưu lượng 
vữa (m³/giờ). 
4.5. Theo [6], Jet Grouting dùng Phun ba phù 
hợp nhất để cải thiện đất sét nhằm: (1) thiết lập 
thông số Jet Grouting theo năng lượng phun 
trong đất cần xử lý; và (2) thiết lập thông số Jet 
grouting tương lai với đất tương tự. Đường kính 
1,6 m với khoảng chồng lên nhau 0,25 m. Pw = 
400 ÷ 405 bar; Qw = 130 ÷ 150 lít/phút; Rs = 5 ÷ 
10 vòng/phút; tốc độ nâng, vt = 10 ÷ 12 phút/m; 
Pg = 130 ÷ 150 bar; Qg = 100÷ 120 lít/phút; c/w 
= 1/1. Năng lượng phun vữa Ej được tính theo 
công thức (3). 
. .
[ / ]w w g gj
t
P Q P Q
E MJ m
V
 (3) 
trong đó: Pw, Pg: tương ứng áp lực nước và 
vữa (MPa). Qw, Qg tương ứng là lưu lượng nước 
và vữa (m³/giờ). Năng lượng tối thiểu 75 MJ/m 
tạo nên cọc 1,6 m với Nspt = 2 ÷10, sét biển 
dùng Phun ba. Cường độ 600 kPa, độ cứng 150 
MPa. Etk = 8N (MPa). 
4.6. Theo [20] ghi lại thời gian dao động khi 
tia vữa của Jet Grouting đạt đến khoảng cách 
đặt sensors cho việc tìm kiếm mối quan hệ giữa 
năng lượng và khả năng xói. Ghi lại thời gian 
làm xói mòn đất của tia vữa để đạt được một 
điểm cố định để đánh giá các đặc tính làm xói 
mòn trong đất dùng các cảm biến rung. Quan hệ 
của khoảng cách và thời gian xói được đưa ra 
theo công thức (4). 
2.21 1.72 1.8931.2. . .T L P Q (4) 
trong đó: T: thời gian phun (giây); L: khoảng 
cách từ vòi đến điểm đo đạt (cm); P: áp lực của 
vòi phun nước (MPa); Q: lưu lượng vòi nước 
(lít/phút). 
4.7. [11] đưa ra quan hệ đường kính cọc, 
năng lượng xử lý và thông số đất đơn giản (kích 
thước hạt, NSPT, Su) là thực nghiệm đưa ra thông 
tin cho thiết kế, nhưng không đề cặp đặc tính cơ 
học. Đề nghị năng lượng nên xét tại vòi phun, 
En, vì có thể kể đến mất mát năng lượng và tại 
vòi phun và liên quan chiều dài cọc, L, và có 
thuận lợi là liên quan tỉ trọng vữa và đường kính 
vòi phun theo công thức (5). 
3
2 2 4
8. .
. . .
g
n
Q
E
M d
 
 (5) 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 49
trong đó: M: số lượng vòi phun, d: đường 
kính vòi,  : mức độ nâng cần, m: lượng vữa 
phun, n : vận tốc vữa tại vòi phun, g : tỉ trọng 
vữa, Q: lưu lượng vữa. 
4.8. [14] đưa ra mô hình để xác định khoảng 
cách xói của tia, cho rằng khả năng xói của tia 
đạt đến giới hạn tại vị trí áp lực tia cân bằng sức 
kháng đất theo công thức (6). Điều kiện kiểm 
soát phá hoại đất, do đó khả năng xói tia phụ 
thuộc tỉ trọng vữa hoặc tỉ trọng môi trường xung 
quanh. Việc lựa chọn áp lực phun phụ thuộc chủ 
yếu vào loại địa chất ở hiện trường. 
( )
6.25.j i s
n bu
l P P
d q
 (6) 
trong đó: dn: đường kính vòi phun; lj: khoảng 
cách xói của tia; Pi: áp lực trong vòi phun; Ps: 
áp lực thủy tĩnh tác dụng lên đầu ra vòi phun, Pi 
-Ps: sự khác nhau về áp lực tại vòi; qbu: khả 
năng chịu cắt của đất. 
4.9. Công thức xác định khoảng cách xói 
của tia theo [24], bán kính cọc được xác định 
theo loại đất, áp lực phun, lưu lượng phun,số 
lần lặp, và vận tốc quay vòi phun theo công 
thức (7): 
( . . . )K P Q NL
V
  
 (7) 
trong đó: L: bán kính cọc (m); K: hệ số cho 
từng loại đất, đối với đất cát lấy bằng 31,5; P: 
áp lực phun (MPa); Q: lưu lượng phun 
(m3/phút); N: số lần lặp ở chiều sâu thiết kế; V: 
vận tốc quay của vòi phun (m/s) = [d × π ×V 
(rpm)]/60; d: đường kính cần; D: đường kính 
bên ngoài của đầu phun (m); α = 1,003, β = 
1,186, γ = 0,135, δ = 0,198. 
4.10. Theo [22] việc phun vữa với vận tốc 
cao phun xói đất, tồn tại khoảng cách thâm nhập 
tạo ra trong đất, đường kính có thể dự báo từ 
khoảng cách thâm nhập theo: (a) lý thuyết dòng 
chuyển động hỗn loạn, và (b) lý thuyết xói đất. 
Nếu xem đường kính cần khoan, D0, khi đó bán 
kính cọc soilcrete, Rj, được xác định theo công 
thức (8 và 9) [22]. 
0 0
0
4.
2 2 . . /j L u atm
D D QR x
M d q p
 
 (8) 
 / b (9) 
trong đó: xL: khoảng cách thâm nhập, Q: lưu 
lượng vữa, M: số lượng vòi phun, b: thông số 
đất dựa trên kết quả đo đạt, b khác nhau cho 
nhiều loại đất, sét: b = 1,2 ÷ 2; bùn sét: b = 
0,75-1,4; cát b = 0,25-0,75. 
4.11. Xác định đường kính có xem xét đến 
loại đất (rời, hoặc dính), cường độ, năng lượng 
hệ thống Jet grouting, hoạt động vòi phun, theo 
[13], đường kính trung bình Da được xác định 
theo công thức (10a và 10b) tương ứng cho đất 
hạt mịn và đất rời. 

 
5.0
.
10*5.7
. '* cn
refa
qEDD (10a) 

 
10
.
10*5.7
. '* SPTn
refa
NEDD (10b) 
Công thức 10a và10b, Dref, có ý nghĩa vật lý 
để tìm ra được đường kính với Jet Grouting tùy 
theo α bằng 1 hoặc 6 tương ứng cho phun đơn 
hoặc Phun đôi và Phun ba, E’n = 10 MJ/m và qc 
= 0,5 MPa hoặc NSPT = 10 phụ thuộc loại đất. 
trong đó: đường kính tham chiếu, Dref, phụ 
thuộc đặc tính đất, cùng với 2 số mũ β và δ, đã 
được hiệu chuẩn trên dữ liệu thí nghiệm. Động 
năng cụ thể tại vòi E’n tỉ lệ xi/nước theo trọng 
lượng w bằng 1 (Λ*ref ~= 7,5) và năng lượng cụ 
thể tại vòi phun E’n,ref = 10 MJ/m. Sức kháng 
đất xác định bởi NSPT và qc tương ứng cho đất 
rời và đất dính. Giá trị tham chiếu cho NSPT,ref = 
10) và qc,ref = 0,5 MPa. 
5. THẢO LUẬN 
Việc đưa ra công thức xác định đường kính 
soilcrete cần phải phản ảnh đầy đủ toàn bộ quá 
trình hình tạo thành cọc trong đất nền gồm 4 
bước: (1) đầu tiên là phân loại đất (rời, dính) mà 
xác định cường độ (Nspt và Su); (2) cơ chế cắt 
xói khác nhau theo loại đất nền (sét, cát, sỏi); 
(3) dựa vào đường kính yêu cầu thiết kế sẽ chọn 
hệ thống Jet Grouting thích hợp theo cơ chế xói 
và năng lượng yêu cầu; và (4) chọn thông số 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 50
vận hành tương ứng với hệ thống và đường kính 
yêu cầu. Vì vậy, việc chọn được công thức xác 
định đường kính phải phản ảnh được toàn bộ 4 
bước trên thì công việc ứng dụng Jet Grouting 
sẽ có được kết quả tối ưu. Tổng hợp các công 
thức xác định đường kính Soilcrete của Jet 
grouting có thể tổng hợp về mức độ thỏa mãn 
toàn bộ các yêu cầu hình thành cọc theo Bảng 1. 
Theo kết quả thống kê trong bảng thì chỉ Công 
thức 11 hợp lý nhất và đáp ứng toàn bộ yêu cầu 
của việc dự báo đường kính soilcrete của Jet 
Grouting. 
Bảng 1. Các công thức xác định đường kính Soilcrete tạo ra bởi Jet Grouting 
TT 
Theo loại đất 
(rời: NSPT, dính 
Su) 
Cơ chế xói 
(rời hoặc 
dính) 
Hệ thống-
Năng lượng 
(vữa, nước, 
khí) 
Thông số vận 
hành 
(tùy theo hệ 
thống) 
Khác 
1 Sensor tỏa 
nhiệt xi 
2 Vận tốc rút 
3 Trọng lượng 
xi, nước, đất, 
và khí 
4 Năng lượng 
Phun đôi 
Ap lực, lưu 
lượng, vận tốc 
nâng 
5 Năng lượng 
Phun đôi 
Ap lực, lưu 
lượng, vận tốc 
nâng 
6 Ap lực, lưu 
lượng, thời gian 
phun 
Sensor đo đao 
động 
7 Năng lượng Đầy đủ thông số 
vận hành 
8 Khả năng chịu cắt 
của đất (không 
phân loại) 
 Áp lực phun, Áp lực môi 
trường 
9 Đầy đủ thông số 
vận hành 
10 Xem xét loại đất, 
cường độ qu 
 Lưu lượng, số vòi 
11 Rời: NSPT, dính Su Cơ chế khác 
khau, Dref khác 
nhau 
Năng lượng 
khác nhau, xét 
tại vòi 
Thông số vận 
hành qui thành 
năng lượng 
Độ nhớt vữa 
theo Λ* 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 51
6. KÊT LUẬN 
Jet Grouting là công nghệ gia cố xử lý nền 
nhiều ưu điểm như cũng tồn tại khó khăn trong 
dự báo đường kính cọc Jet Grotunig. Đường 
kính trung bình Jet Grouting thay đổi theo đặc 
tính cơ học của đất và thông số vận hành Jet 
Grouting (hệ thống Phun, thành phần chất phun, 
năng lượng cụ thể tại vòi). Việc đưa ra công 
thức xác định đường kính phải phản ảnh đầy đủ 
toàn bộ quá trình hình tạo thành cọc trong đất 
nền gồm: (1) phân loại đất (rời, dính tương ứng 
NSPT và Su; (2) cơ chế cắt xói theo đất nền (sét, 
cát, và sỏi); (3) chọn hệ thống Jet Grouting thích 
hợp theo cơ chế xói và năng lượng yêu cầu; và 
(4) chọn thông số vận hành tương ứng với hệ 
thống. Vì vậy, công thức 11 hợp lý nhất trong 
việc xác định đường kính soilcrete của Jet 
Grouting và phản ảnh được toàn bộ các tính chất 
liên quan trong việc ứng dụng Jet Grouting đến 
thời điểm hiện tại. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. A.L. Bell. “Jet grouting,” Ground 
Improvement, M.P. Mosely ed., Glassgow: 
Chapman and Hall, pp.149-174, 1993. 
[2]. Bộ Khoa học và Công nghệ. Gia cố nền 
đất yếu – Phương pháp trụ đất xi măng. Hà Nội: 
TCVN 9403: 2012, 2012, 42 trang. 
[3]. C. Brandstatter, R. Lackkner, and H.A. 
Mang. “In situ temperature measurements 
provide new insight into the performance of jet 
grouting,” Ground Improvement, Vol. 9, No. 4, 
pp. 163-167, 2015. 
[4]. G.T. Brill, G.K. Burke, and A.R. Ringen. 
“A ten year perspective of Jet Grouting: 
advancements in applications and technology”, 
in Proceedings of Third International 
Conference of American Society of Civil 
Engineers, New Orleans, 2003, pp 218-235. 
[5]. D.A. Bruce. “Jet Grouting,” Ground 
Control and Improvement, edited by P.P. 
Xanthakos, L.W. Abramson, and D.A. Bruce, 
NY: John Willey & Sons, 1994, pp. 580-683. 
[6]. J.O. Carroll, R. Flanagan, N. 
Loganathan, and D. Ratty. “A correlation 
between Energy input and Quality for Jet 
grouting in marine Clay”, Tunnelling and 
Underground Space Technology, 2003 
[7]. R.F.Y Choi. “Review of the Jet Grouting 
method”, Bachelor thesis, University of 
Southern Queensland, Australia, 161 pp, 2005. 
[8]. E.H Chu. Turbulent fluid jet excavation 
in cohesive soil with particular application to 
Jet Grouting. Ph.D. thesis, Massachusetts 
Institute of Technology, 2005, 457 p. 
[9]. M. Chuaqui, F. Hu, N. Gurpersaud, 
and D Lees. “A case Study: Two-fluid jet 
grouting for Tunneling application – Soil 
Stabilization and permeability reduction,” in 
Proceedings of the 4th international 
conference on Grouting and Deep Mixing, 
2005, 12 pp. 
[10]. C.S. Covil and A.E. Skinner. “Jet 
grouting—a review of some of the operating 
parameters that form the basis of the jet 
grouting process,” Grouting in the Ground, 
edited by A. L. Bell, London: Thomas Telford, 
1994, pp. 605–629. 
[11]. P. Croce and A. Flora. “Analysis of 
single-fluid jet grouting,” Géotechnique, Vol. 
50(6), 2000, pp. 739-748. 
[12]. R. Essler and H. Yoshida. Jet Grouting 
in Ground improvement. M.P. Moseley and K. 
Kirsch Ed., NY: Spon Press, 2004, pp. 160-196. 
[13]. A. Flora, G. Modoni, S. Lirer, and P. 
Croce. “The diameter of single, double and 
triple fluid jet grouting columns: prediction 
method and field trial results,” Geotechnique, 
Vol. 63, No. 11, 2013, pp. 934-945. 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 2-2017 52
[14]. C.E. Ho. Turbulent Fluid Jet 
Excavation in Cohesive Soil with Particular 
Application to Jet Grouting. Ph.D. dissertation, 
Massachusetts Institute of Technology, June 
2005, 457 p. 
[15]. J.L. Kauschinger, E.B. Perry, and R. 
Hankour. “Jet grouting: state of the practice,” In 
Grouting, Soil Improvement and Geosynthetics, 
Geotechnical Special Publication, 30(1), ASCE, 
1992, pp. 169-181. 
[16]. P. Lurnadi. “Ground improvement by 
means of Jet Grouting,” Proceedings of the 
ICE-Ground improvement, Vol. 1, 1997, pp. 
65-85. 
[17]. G. Modoni, P. Croce, and L. 
Mongiovi. “Theoretical modelling of Jet 
Grouting,” Géotechnique, Vol. 56, No 5, 
2006, pp. 335-347. 
[18]. G. Miki and W. Nakanishi. “Technical 
progress of the jet grouting method and its 
newest type,” Proc. Int. Conf. on Insitu Soil and 
Rock Reinforcement, Paris, 1984, pp. 195-200. 
[19]. R.C.D. Oliveira. “Evaluating the 
performance of Jet Grouting for 
reinforcement of port structure”, 14th Pan-Am 
CGS Geotechnical Conference, Toronto, 
2011, 8 pp. 
[20]. M. Shibazaki, M. Yokoo, and H. 
Yoshida. “Development Oversized Jet 
Grouting,” American Society of Civil Engineers, 
2002, pp. 294-302. 
[21]. T.D. Stark, P. J. Axtell, R.J. Lewis, J.C. 
Dillon, W.B. Empson, J.E. Topi, and F.C. 
Walberg. “Soil Inclusion in Jet grout columns,” 
Deep Found. Inst. J., Vol. 3, No. 1, 2009, pp. 
44-55. 
[22]. Z.F. Wang, S.L. Shen, & J. Yang. 
“Estimation of the Diameter of Jet-Grouted 
Columns Based on Turbulent Kinematic Flow 
Theory,” In Grouting and Deep Mixing, 2012, 
pp. 2044-2051. 
[23]. J. Woodward. An introduction to 
geotechnical processes. London: Spon Press, 
2005, 432 pp. 
[24]. P.P. Xanthakos, L.W. Abramson, and 
D.A. Bruce. “Jet Grouting,” in Ground Control 
and Improvement, NJ: John Willey & Sons, 
1994, pp. 580-683. 
[25]. Trần Nguyễn Hoàng Hùng. Công nghệ 
Xói trộn vữa cao áp (Jet Grouting). TP. HCM: 
Đại học Quốc gia TP. HCM, 2016, 368 trang. 
Người phản biện: PGS.TS. ĐẶNG HỮU DIỆP