Công nghệ cọc vữa xi măng (Deep soil mixing with lime and cement) được bắt đầu thi công đại trà ở Thụy Điển và Nhật Bản từ những năm 70 của thế kỷ trước. Tiền thân của của công nghệ này là phương pháp gia cố đất bằng vôi được phát minh bởi giáo sư Richard Handy (Iowa State University) từ năm 1967. Phương pháp gia cố đất bằng vôi sau khi phát minh đã được ứng dụng khá rộng rãi trong việc gia cố mái dốc tại vùng Midwest (Mỹ) trong suốt thập kỷ 70 và 80. Nguyên lý cơ bản của phương pháp gia cố đất bằng vôi được dựa trên hiện tượng ion Ca++ trong vôi "chiếm chỗ" các phân tử nước trên bề mặt hạt sét. Tiến sỹ Nathaniel Fox, một trong những học trò của giáo sư Handy, thậm chí đã ứng dụng phương pháp này để thi công nền cho một số sân bay dã chiến của Mỹ tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long trong thời kỳ chiến tranh Việt Nam.

Thi công cọc vữa xi măng nói chung khá đơn giản, song cần phải có thiết bị thi công chuyên dụng. Các bước thi công gồm:

1. Khoan tới độ sâu thiết kế bằng hệ thống khoan guồng xoắn có thân rỗng;
2. Khi tới độ sâu thiết kế, hỗn hợp vôi+ximăng (hoặc chỉ một trong hai) được bơm xuống đầu mũi khoan bằng bơm khí nén;
3. Hỗn hợp vôi và xi măng, sau khi xuống tới đầu mũi khoan, sẽ được trộn với đất để tạo thành thân cọc khi lưỡi khoan xoay ngược để rút lên;
4. Hỗn hợp vôi+xi măng có thể được đưa xuống hố khoan ở hai dạng khô và ướt (slurry). Phương pháp thi công "ướt" chủ yếu được ứng dụng tại Nhật Bản.

Mục đích chính của việc thi công cọc vữa xi măng là để tăng module biến dạng của đất từ đó dẫn tới giảm lún của công trình trong quá trình làm việc sau này. Phương pháp này được xem là khá lý tưởng trong việc gia cố những lớp đất yếu nằm dưới sâu. Ngoài ra, cọc vữa xi măng còn được ứng dụng rộng rãi trong việc gia cố phần đường dẫn cho đường cao tốc (highway embankments).

Nhược điểm cơ bản của cọc vữa xi măng là tính không đồng nhất của vật liệu dọc theo thân cọc (cho dù quá trình thi công có cẩn thận đến đâu đi chăng nữa). Điều này dẫn tới việc phải sử dụng hệ số an toàn cao trong thiết kế. Cọc vữa xi măng có thể được thiết kế thành cọc chịu tải đầu mũi hoặc cọc ma sát dựa trên cấu tạo nền đất.

Nghiên cứu về cọc vữa xi măng đã được phát triển từ rất lâu trên thế giới cả trên phương diện thi công lẫn tính toán. Về mặt thi công, hiện nay Nhật Bản đã có thiết bị có thể thi công đồng loạt 8 cọc cùng một lúc. Về mặt tính toán, cọc vừa xi măng đã được mô hình hóa bằng phần tử hữu hạn. Các công thức tính toán cũng như bảng biểu dùng trong thiết kế đã được chuẩn hóa một cách tương đối.

Ở Việt Nam, cọc vữa xi măng đã được phòng Địa Kỹ Thuật của IBST quan tâm nghiên cứu từ khá lâu (từ những năm một nghìn chín trăm... hồi trước ). Cách đây 2-3 năm, Hercules - một công ty chuyên thi công cọc vữa xi măng của Thụy Điển - đã đổ bộ vào Việt Nam tìm kiếm thị trường thông qua đại diện là công ty COFEC. Tuy nhiên việc làm ăn hình như cũng bí bét. Năm ngoái tôi có dịp gặp tay giám đốc Hercules tại Mỹ thấy hắn than phiền về chuyện làm ăn ở VN và đang có ý định tạm thời chuyển đại bản doanh của Hercules ở vùng ĐNA sang Singapore. Nếu bác cần biết thêm chi tiết về ứng dụng của cọc vữa xi măng có thể liên hệ với TS. Nguyễn Anh Dũng (công ty C&E) hoặc TS. Nguyễn Trường Tiến (công ty AA) để hỏi thêm chi tiết.

Coc vua Xi mang

Gửi bác Đức Cường,
Cảm ơn bác Cường đã quan tâm tới đề tài này.
Tài liệu Hố Móng Sâu của Ts.Nguyễn Bá Kế chỉ trình bày sơ lược về công nghệ cọc vữa xi măng thôi bác ạ , phương pháp tính và các vấn đề liên quan tới cọc vữa xi măng trong tài liệu này chỉ giới thiệu để biết thôi. Mặt khác , tác giả chỉ quan tâm đến tác dụng làm tường chắn chứ không nêu về tác dụng giảm độ lún và giúp ổn định tổng thể nền đường. Rất cảm ơn bác Cường.
Phạm VĂn Đại.