Trạm và thiết bị phun vữa cao áp (Jet Grouting)

Các nhà máy và đơn vị jet grouting là các hệ thống chuyên dụng được thiết kế để chuẩn bị, tạo áp lực và tiêm vữa xi măng hoặc hóa chất với tốc độ cực cao vào lòng đất nhằm tạo ra các cột đất-xi măng và các rào cản liên tục. Những hệ thống thiết bị này là cơ bản cho kỹ thuật nền móng sâu hiện đại, cho phép cải thiện đất, kiểm soát nước ngầm và nâng cao độ ổn định cấu trúc trong các điều kiện dưới lòng đất khó khăn. Các nhà máy jet grouting cấu thành lõi cơ học của quy trình jet grouting, biến đổi vữa thông thường thành một môi trường tiêm năng lượng cao có khả năng thay thế và trộn với đất tại chỗ ở độ sâu và áp suất vượt quá khả năng jet grouting thông thường. Trong các ứng dụng nền móng sâu, các nhà máy jet grouting được triển khai để tạo ra các màn chắn cắt ngăn chặn dòng chảy nước ngầm, ổn định đất ngập nước và ngăn chặn hiện tượng hóa lỏng trong các vùng động đất. Chúng được sử dụng rộng rãi để gia cố các nền móng hiện có, tạo ra các tường cọc secant và tangent, ổn định các sườn dốc, và cải thiện khả năng chịu tải của các lớp đất yếu. Trong việc xây dựng tường vách ngăn, các nhà máy jet grouting có thể hỗ trợ trong việc xử lý đất trước khi khai thác. Ngoài ra, chúng còn thực hiện các chức năng quan trọng trong công việc phục hồi, tăng cường đất xung quanh các tiện ích ngầm, và lấp đầy các khoảng trống dưới các cấu trúc cần phải điều chỉnh lại. Nguyên lý hoạt động của các nhà máy jet grouting tập trung vào việc tiêm vữa áp suất cao có kiểm soát. Vữa được chuẩn bị trong các đơn vị trộn được trang bị máy trộn cánh hoặc máy trộn keo đảm bảo độ đồng nhất của hỗn hợp. Các bơm thể tích dương tạo áp lực cho vữa đến các áp suất hoạt động thường dao động từ 200 đến 600 bar, mặc dù các hệ thống chuyên dụng có thể đạt áp suất cao hơn. Vữa áp suất được đưa đến các vòi tiêm — các công cụ tiêm định hướng được vận hành từ các giàn khoan — mà dẫn hướng chất lỏng qua các vòi có đường kính nhỏ, tạo ra một tia đồng nhất xói mòn các hạt đất và buộc vữa vào các khoảng trống được tạo ra bởi xói mòn tia. Vòi tiêm được rút dần khi cột phát triển, và người vận hành kiểm soát cẩn thận tốc độ quay và rút để đạt được hình dạng và độ đồng nhất cột mục tiêu. Cấu hình của các nhà máy jet grouting thay đổi theo yêu cầu hoạt động. Các hệ thống một chất lỏng tiêm vữa áp suất cao một mình và phù hợp với các loại đất kết dính. Các hệ thống hai chất lỏng kết hợp không khí nén với việc tiêm vữa, cải thiện việc truyền năng lượng và độ sâu thâm nhập, đặc biệt có lợi trong các loại đất hạt. Các hệ thống ba chất lỏng giới thiệu một tia nước riêng biệt, cung cấp kiểm soát hình dạng cột vượt trội và khả năng độ sâu. Các nhà máy trộn dao động từ các đơn vị gắn trên xe kéo di động phù hợp cho các địa điểm hạn chế đến các lắp đặt cố định có khả năng xử lý các dự án lớn. Các đơn vị bơm sử dụng bơm piston, bơm vít hoặc các tập hợp jet pack, mỗi loại cung cấp các đặc tính áp suất-thể tích khác nhau được điều chỉnh cho các điều kiện đất và quy mô dự án cụ thể. Việc lựa chọn các nhà máy jet grouting phù hợp phụ thuộc vào nhiều tiêu chí kỹ thuật: độ sâu và áp suất tiêm yêu cầu được xác định bởi địa tầng đất và thông số thiết kế; tính chất vật liệu vữa, đặc biệt là độ nhớt và đặc tính hydrat hóa; yêu cầu về đường kính cột; tỷ lệ sản xuất dự kiến; và khả năng tiếp cận địa điểm cho việc định vị thiết bị. Các nhà thầu phải xem xét phân bố kích thước hạt đất, độ thấm và trạng thái bão hòa khi xác định xem việc tiêm một, hai hay ba chất lỏng là tối ưu. Tính di động của thiết bị trở nên quan trọng trong các môi trường đô thị hoặc các dự án có ràng buộc về không gian. Các tiêu chuẩn ngành governing các hoạt động jet grouting bao gồm EN 12716, quy định các định nghĩa, nguyên tắc thiết kế và yêu cầu thực hiện cho jet grouting trong kỹ thuật đất. ISO 4465 cung cấp hướng dẫn về thuật ngữ và thực hành tiêm vữa. Các nhà cung cấp thiết bị tham khảo DIN 4125 cho các yêu cầu tiêm vữa áp suất và duy trì tuân thủ các thông số kỹ thuật của nhà sản xuất về áp suất hoạt động tối đa và giới hạn lưu biến của vữa. Việc thực hiện chuyên nghiệp yêu cầu chứng nhận cho người vận hành, các quy trình đảm bảo chất lượng, và xác minh tính toàn vẹn của cột một cách nghiêm ngặt thông qua các nhật ký khoan và phân tích phòng thí nghiệm của các mẫu thu hồi.