Jet grouting hai chất lỏng là một công nghệ xử lý dưới bề mặt tiên tiến kết hợp xói mòn có kiểm soát với việc tiêm vữa đồng thời để cải thiện tính chất đất và tạo ra các rào cản kỹ thuật trong các cấu trúc đất và đá. Trong bối cảnh kỹ thuật nền móng sâu, kỹ thuật này hoạt động như một giải pháp khắc phục và phòng ngừa quan trọng cho việc ổn định các vùng yếu, giảm tính thấm, và tạo ra các rào cản kỹ thuật trong các điều kiện mặt đất khó khăn. Các hệ thống hai chất lỏng đặc biệt phù hợp cho các dự án nền móng sâu nơi mà việc jet grouting bằng một chất lỏng thông thường không đủ do độ sâu cực lớn, đá nứt nẻ hoặc các cấu trúc có tính thấm thấp yêu cầu áp suất duy trì và sự kết hợp kỹ lưỡng. Công nghệ này hoạt động dựa trên nguyên tắc tiêm hai pha: nước có áp suất hoặc không khí nén (chất lỏng chính) được phun qua một thiết bị giám sát để xói mòn và làm lỏng khối đất, trong khi đồng thời một công thức vữa dựa trên xi măng hoặc vữa chuyên dụng được tiêm vào cùng một khu vực. Tia xói mòn tạo ra một khoang và trộn đều vữa vào đất xung quanh, trong khi thành phần vữa thứ hai lấp đầy các khoảng trống và kết hợp cột đất đã được xử lý. Việc tiêm đồng thời này hiệu quả hơn nhiều so với các hoạt động tuần tự trong môi trường nứt nẻ hoặc hạt, vì nó ép vữa vào các đường dẫn mở rộng trong khi duy trì điều kiện trộn và áp suất đồng nhất. Quá trình này tạo ra một khối đất-cement gia cố với tỷ lệ khoảng trống giảm đáng kể và khả năng chịu tải được cải thiện. Các ứng dụng chính trong công việc nền móng sâu bao gồm xây dựng các rèm chắn dưới các đập và đê, niêm phong các vùng thấm xung quanh các khu vực khai thác và tường vách, tạo ra các rào cản trong việc phục hồi đất bị ô nhiễm, ổn định các khối đá xung quanh cọc secant và tangent, và xử lý các khoảng trống dưới các cấu trúc hiện có. Các hệ thống hai chất lỏng nổi bật trong các ứng dụng yêu cầu giảm tính thấm dưới 10⁻⁶ cm/s, gia cố nền trong các lớp đất sét và bùn, và ổn định các cấu trúc đá vôi và phấn bị nứt. Kỹ thuật này cũng rất quý giá cho việc xử lý các khoang, hố sụt, và các vùng lún trước khi lắp đặt nền móng sâu. Cấu hình thiết bị trong danh mục này thường bao gồm các thiết bị giám sát jet chuyên dụng với các bố trí vòi hai đầu, máy bơm thể tích dương áp suất cao (công suất vữa 50–200 lít/phút), các hệ thống nén không khí hoặc đơn vị tăng áp nước riêng biệt, các cơ chế nâng cột tự động để kiểm soát độ sâu điều trị, các thiết bị giám sát áp suất và lưu lượng tích hợp, và các bộ ống umbilical hoàn chỉnh được xếp hạng cho hoạt động hai pha. Các hệ thống hiện đại tích hợp ghi dữ liệu theo thời gian thực về các thông số tiêm và kiểm soát độ sâu để đảm bảo điều trị đồng nhất trên cột đã được tiêm. Việc lựa chọn thiết bị jet grouting hai chất lỏng phụ thuộc vào một số yếu tố kỹ thuật: độ sâu điều trị (chiều cao cột), loại đất và đá cũng như tính thấm, tính thấm cuối cùng yêu cầu của khu vực đã được xử lý, khả năng tiếp cận cho việc đặt giàn, bán kính tiêm yêu cầu trong mỗi lỗ khoan, và các thông số hợp đồng cho tài liệu và đảm bảo chất lượng. Việc lựa chọn thiết bị cũng xem xét độ nhớt của vữa và yêu cầu về cường độ nén, điều kiện nhiệt độ môi trường ảnh hưởng đến quá trình hydrat hóa, và các tiêu chuẩn quy định hoặc dự án cụ thể cho áp suất tiêm, lưu lượng và khoảng cách của các vị trí điều trị. Kỹ thuật này được điều chỉnh bởi EN 12716 (Thực hiện công việc địa kỹ thuật đặc biệt – Jet grouting), cung cấp phân loại các hệ thống jet grouting, các giao thức đảm bảo chất lượng, và tiêu chí chấp nhận. Các tiêu chuẩn liên quan khác bao gồm ISO 21503 (Kiểm tra tại chỗ các nền móng sâu) để xác minh các thuộc tính khu vực đã được xử lý, DIN 4093 (hướng dẫn của Đức về việc tiêm), và các yêu cầu cụ thể của dự án dựa trên các mã thiết kế nền móng sâu và địa kỹ thuật.
Giàn khoan chất lỏng kép đại diện cho thiết bị chuyên dụng được thiết kế để thực hiện bơm vữa jet chất lỏng kép, một kỹ thuật cải thiện đất sử dụng hai dòng chất lỏng khác biệt để tạo ra các cấu trúc ngầm ổn định và các rào cản thấm nước. Những giàn khoan này là rất quan trọng trong việc xây dựng các tường vách, rèm cắt, tường cọc secant và các yếu tố nền móng sâu khác yêu cầu ổn định đất chính xác và niêm phong. Công nghệ này đóng vai trò là một yếu tố quan trọng cho các nhà thầu nền móng sâu làm việc trong các điều kiện đất ngập nước, ô nhiễm hoặc không ổn định, nơi các phương pháp truyền thống không đủ hoặc không kinh tế. Các hệ thống bơm vữa jet chất lỏng kép hoạt động dựa trên nguyên tắc tiêm đồng thời một dòng vữa chính và một chất lỏng thứ cấp để xói mòn/vận chuyển, thường là nước hoặc các hỗn hợp nước-khí, thông qua các vòi phun được thiết kế đặc biệt đặt trong lỗ khoan. Chất lỏng thứ cấp có tốc độ cao xói mòn ma trận đất xung quanh trong khi vữa lấp đầy khoảng trống đã tạo ra và đạt được độ cứng trong đất đã được nới lỏng. Cách tiếp cận dòng kép này cho phép các nhà thầu đạt được đường kính cột lớn hơn, độ đồng nhất cải thiện và kiểm soát chất lượng tốt hơn so với các hệ thống chất lỏng đơn. Các vòi phun được triển khai từ trên xuống dưới, hoặc trong một ứng dụng tĩnh để hình thành các tường thẳng đứng hoặc theo một mẫu xoay để tạo ra các cột hình trụ phục vụ như các rào cản cắt khớp nhau hoặc các yếu tố chịu tải. Các ứng dụng trải dài qua nhiều kịch bản nền móng sâu. Trong các rèm cắt nước ngầm, các giàn khoan chất lỏng kép tạo ra các cột bơm vữa jet liên tục hoặc chồng chéo giúp giảm thiểu sự thấm nước qua các tầng nước ngầm và khu vực ô nhiễm. Đối với việc xây dựng tường vách, các cột bơm vữa jet sơ bộ cải thiện độ bền của đất và giảm sự xâm nhập của nước ngầm trong quá trình khai thác các panel tường vách tiếp theo. Trong các tường cọc secant, các yếu tố được bơm vữa jet phục vụ như các cọc chính cung cấp cả hỗ trợ cấu trúc và kiểm soát tính thấm. Những giàn khoan này cũng giải quyết việc ổn định đất dưới các cấu trúc hiện có, giảm thiểu rủi ro lún và sụt lún trong các môi trường đô thị. Cấu hình thiết bị thay đổi tùy theo yêu cầu hoạt động. Các giàn khoan chất lỏng kép tiêu chuẩn bao gồm các đơn vị bơm áp suất cao (thường là 20–40 MPa cho các đường ống vữa và 10–20 MPa cho các đường ống nước), các hệ thống phân phối chất lỏng kép với đo lường độc lập, các đầu khoan xoay với vòi phun jet tích hợp, và máy nâng/vị trí. Một số hệ thống tích hợp khả năng ba chất lỏng, giới thiệu không khí nén như một dòng thứ ba để tăng cường xói mòn và tối ưu hóa đường kính cột. Các tiến bộ bao gồm các hệ thống kiểm soát độ sâu tự động, giám sát áp suất và lưu lượng theo thời gian thực, và xác minh chồng lấp cột hỗ trợ máy tính để đảm bảo hình thành rào cản liên tục. Các tiêu chí lựa chọn tập trung vào một số tham số kỹ thuật. Áp suất hoạt động tối đa xác định đường kính cột và độ sâu thâm nhập có thể đạt được; áp suất cao hơn cho phép các cột lớn hơn nhưng yêu cầu thiết kế cấu trúc vững chắc. Lưu lượng vữa phải cân bằng giữa tốc độ tiêm và khả năng của thiết bị cũng như điều kiện ngầm. Tốc độ xoay và độ chính xác vị trí ảnh hưởng đến hình dạng cột, đặc biệt quan trọng cho các ứng dụng tường chồng lấp. Phân loại hồ sơ đất—bao gồm loại đất, độ bền nén không bị giới hạn và điều kiện nước ngầm—ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn vòi phun, các hỗn hợp chất lỏng và các tham số hoạt động. Các ràng buộc về môi trường, chẳng hạn như giới hạn độ rung và quy định về âm thanh trong các khu đô thị, ưu tiên các hệ thống chất lỏng kép yên tĩnh hơn so với các lựa chọn dựa trên không khí. Các tiêu chuẩn ngành governing bơm vữa jet chất lỏng kép bao gồm DIN EN 12716 (Thực hiện công việc địa kỹ thuật đặc biệt), quy định các yêu cầu thiết kế, thực hiện và đảm bảo chất lượng, và ISO 15702-1 đề cập đến thuật ngữ và phân loại bơm vữa jet. Hướng dẫn bổ sung xuất phát từ các tiêu chuẩn quốc gia (Pháp NF P94-155, hướng dẫn DGGT của Đức) và các khuyến nghị kỹ thuật chuyên biệt từ ICOLD và các tổ chức chuyên nghiệp. Các thông số hợp đồng thường yêu cầu các cột thử nghiệm, kiểm tra độ bền và tài liệu hình ảnh về vị trí cột để xác minh tính liên tục của rào cản và độ đủ của cấu trúc.
Máy nén khí cho các hoạt động jet grouting hai chất lỏng đại diện cho thiết bị công nghiệp chuyên biệt được thiết kế để cung cấp không khí nén áp suất cao có kiểm soát như một môi trường jet chính trong các ứng dụng nền sâu và cải thiện đất. Trong hệ thống hai chất lỏng, luồng không khí hoạt động song song với luồng vữa, gặp nhau ở độ sâu để tạo ra một cột đất-xi măng đồng nhất, đồng nhất. Máy nén khí hình thành lõi của hệ thống cung cấp khí nén này và là yếu tố cơ bản để đạt được năng lượng trộn và hình dạng cột cần thiết cho hiệu suất cấu trúc. Là một thành phần quan trọng trong bộ công nghệ Tường Đất và Bức Màn Cắt, những máy nén này cho phép thực hiện các bức màn cắt jet-grouted, tường diaphragm, và các cột đất-xi măng sâu được sử dụng trong thiết kế nền sâu, kiểm soát nước ngầm, và ổn định độ dốc. Nguyên tắc hoạt động của các hệ thống hai chất lỏng dựa vào hai luồng jet khác nhau: một luồng không khí tốc độ cao (thường được cung cấp bởi máy nén với áp suất từ 15–40 bar) và một luồng vữa tốc độ thấp (được cung cấp bởi các máy bơm vữa xi măng). Luồng không khí hoạt động như môi trường xói mòn chính, đồng thời phá vỡ cấu trúc đất và vận chuyển vật liệu khai thác lên bề mặt. Luồng vữa di chuyển chậm hơn theo đường đi của luồng không khí và lấp đầy vật liệu kết dính vào khoảng trống đã tạo ra, dẫn đến một cột ổn định. Máy nén phải duy trì hoạt động liên tục hoặc gián đoạn trong các chu kỳ bơm kéo dài, thường ở áp suất cao để bù đắp cho tải trọng thủy tĩnh ở độ sâu và duy trì động lượng đủ qua các lớp đất dày hoặc kết dính. Các hệ thống jet grouting hai chất lỏng sử dụng máy nén vít có độ dịch chuyển cố định hoặc máy nén piston hồi chuyển như các loại thiết bị chính. Máy nén vít chiếm ưu thế trong các hoạt động lớn hơn do khả năng cung cấp dòng chảy ổn định ở áp suất ổn định và yêu cầu bảo trì thấp hơn; máy nén piston được chọn cho các hoạt động có công suất thấp hơn hoặc nơi mà nguồn điện bị hạn chế. Việc lựa chọn máy nén phụ thuộc vào một số thông số kỹ thuật: áp suất xả yêu cầu (thường từ 25–40 bar tuyệt đối cho jet grouting ở độ sâu đến 30 mét), lưu lượng thể tích (dao động từ 4 đến 12 m³/phút cho mỗi cột jet, tùy thuộc vào đường kính cột và độ sâu điều trị), chu kỳ làm việc (cung cấp liên tục hoặc gián đoạn), và khả năng cung cấp nguồn điện (động cơ điện, động cơ diesel, hoặc dẫn động hybrid). Các yếu tố bổ sung bao gồm việc làm khô không khí và loại bỏ độ ẩm, vì hơi nước trong không khí nén có thể làm giảm hóa học vữa và ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của cột. Các tiêu chuẩn quốc tế liên quan đến thiết kế và hiệu suất máy nén khí bao gồm ISO 1217 (phân loại hiệu suất năng lượng không khí nén), EN 60204-1 (an toàn của máy móc—thiết bị điện), và ISO 4413 (năng lượng thủy lực—quy tắc chung và an toàn). Hệ thống hai chất lỏng tự nó được tham chiếu trong DIN 4093 (cải thiện đất bằng cách trộn sâu) và các tiêu chuẩn ISO đang nổi lên cho vật liệu có sức mạnh thấp có kiểm soát (CLSM) và các yếu tố jet-grouted. Việc lựa chọn thiết bị của các nhà thầu cũng phải xem xét các quy định môi trường địa phương liên quan đến khí thải máy nén, mức độ tiếng ồn (thường bị giới hạn từ 85–95 dBA), và kiểm soát bụi bay trong các khu vực đông dân cư.
Thiết bị tiêm chất lỏng kép đại diện cho một công nghệ bơm vữa tiên tiến sử dụng hai dòng chất lỏng riêng biệt được giữ độc lập cho đến điểm tiêm, phân biệt nó với các hệ thống bơm vữa đơn chất lỏng thông thường. Loại thiết bị này được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng nền móng sâu yêu cầu kiểm soát chính xác các đặc tính trộn chất lỏng, động học phản ứng và hành vi thâm nhập. Trong xây dựng tường đất và rèm cắt, công nghệ tiêm chất lỏng kép chủ yếu được áp dụng cho các hoạt động bơm vữa jet để tạo ra các cột đất-xi măng, xây dựng các rào cản cắt không thấm, ổn định các lớp đất yếu và hỗ trợ lắp đặt tường vách và cọc secant. Thiết bị cũng được sử dụng trong các hệ thống kiểm soát tính thấm cho các cấu trúc ngầm và trong các ứng dụng trộn đất-nước chuyên biệt, nơi việc tách biệt các thành phần chất lỏng cho đến khi tiêm là rất quan trọng đối với hiệu suất. Nguyên tắc hoạt động của tiêm chất lỏng kép liên quan đến việc duy trì hai hệ thống chất lỏng riêng biệt—thường là một vữa xi măng chính và một chất lỏng thứ cấp như nước, chất xúc tác hóa học hoặc các chất kết dính bổ sung—mỗi loại có bơm, đo lường và kiểm soát áp suất độc lập cho đến khi hội tụ tại điểm tiêm. Việc tách biệt này cho phép quản lý chính xác tỷ lệ trộn, động học hydrat hóa và đặc tính jet mà sẽ khó hoặc không thể đạt được với các hệ thống chất lỏng đơn đã được trộn sẵn. Hai chất lỏng có thể được tiêm ở các áp suất, lưu lượng và tốc độ khác nhau, cho phép các nhà thầu tối ưu hóa độ sâu thâm nhập, đường kính cột, phân phối vật liệu và phát triển độ bền cuối cùng cho các điều kiện đất cụ thể. Trong các ứng dụng bơm vữa jet, các hệ thống chất lỏng kép thường cung cấp bùn xi măng và nước thông qua các vòi phun đồng tâm hoặc lệch tâm, tạo ra một tác động và hiệu ứng xói mòn được kiểm soát, trộn đất với vật liệu kết dính trong khi duy trì bán kính ảnh hưởng chính xác. Cấu hình thiết bị trong loại này thường bao gồm các đơn vị tiêm chất lỏng kép bao gồm hai bơm thể tích dương độc lập với các hệ thống cung cấp riêng biệt, các cụm vòi phun được thiết kế cho việc trộn chất lỏng đồng trục hoặc tuần tự, các hệ thống ống dẫn cho việc điều chỉnh áp suất và lưu lượng độc lập, và các bảng điều khiển tích hợp để đồng bộ hóa các thông số tiêm. Các loại thiết bị phổ biến bao gồm các hệ thống tiêm chất lỏng kép dựa trên mũi khoan cho việc tiêm độ sâu có kiểm soát, các đơn vị khoan va đập-xoay thích ứng cho việc cung cấp dòng kép, và các giàn khoan giám sát chuyên dụng được trang bị khả năng tiêm kép cho việc hình thành cột đường kính lớn. Việc lựa chọn thiết bị tiêm chất lỏng kép phụ thuộc vào nhiều yếu tố kỹ thuật: phân loại đất và địa tầng, độ sâu điều trị và thông số đường kính cột yêu cầu, loại chất lỏng và các thông số độ nhớt, yêu cầu áp suất và lưu lượng, các ràng buộc về khả năng tiếp cận tại độ sâu tiêm, các mục tiêu sản xuất và sự tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng. Việc lựa chọn thiết bị cũng phải xem xét các ràng buộc cụ thể của địa điểm bao gồm giới hạn tiếng ồn, độ rung cho phép và yêu cầu bảo vệ môi trường cho các khu vực đô thị hoặc nhạy cảm. Các tiêu chuẩn liên quan bao gồm EN 14679 (Thực hiện công việc địa kỹ thuật đặc biệt—Bơm vữa jet), EN 12716 (Thực hiện công việc địa kỹ thuật đặc biệt—Bơm vữa), ASTM D6330, và các tiêu chuẩn DIN khu vực cho thiết bị và quy trình bơm vữa. Các thông số vật liệu thường tham khảo chuỗi EN 12350 cho độ đồng nhất và đặc tính lưu lượng của vữa và có thể bao gồm các yêu cầu đảm bảo chất lượng cụ thể cho dự án về phát triển độ bền và hiệu suất thấm nước.