DỊCH VỤ THI CÔNG KHOAN NGẦM VƯỢT SÔNG, VƯỢT ĐƯỜNG QUỐC LỘ

CÔNG NGHỆ KHOAN NGẦM ĐỊNH HƯỚNG (HDD) TRONG THI CÔNG ĐẶT CÁP ĐIỆN, CÁP THÔNG TIN VÀ ỐNG DẪN NƯỚC QUA ĐƯỜNG

Trong những năm gần đây, công nghệ khoan ngầm định hướng (Horizontal Directional Drilling – HDD) đã trở thành một giải pháp then chốt trong thi công ngầm tại Việt Nam, đặc biệt trong bối cảnh hạ tầng đô thị đang được ngầm hóa mạnh mẽ. Công nghệ HDD cho phép đặt các tuyến cáp điện, cáp thông tin, ống dẫn nước, thoát nước hay ống dẫn khí đốt dưới các chướng ngại vật như đường giao thông, kênh mương, công viên, nền công trình hay khu dân cư đông đúc mà không cần đào mở mặt đường. Đây là một bước tiến vượt bậc so với phương pháp đào hào truyền thống.

Công nghệ khoan ngang định hướng sử dụng mũi khoan có gắn bộ phát tín hiệu, truyền sóng về hệ thống định vị trên mặt đất. Thiết bị thu nhận tín hiệu phân tích độ sâu, hướng khoan và độ nghiêng của đầu khoan, từ đó người vận hành có thể điều khiển mũi khoan theo đúng hướng tuyến đã thiết kế. Với khả năng điều hướng linh hoạt, công nghệ này cho phép thi công dưới đường sá đông đúc, dưới nền công trình lớn hoặc qua những khu vực không thể đào mở.

Việc ngầm hóa các mạng lưới kỹ thuật tại Việt Nam, bao gồm điện lực, viễn thông, cấp – thoát nước, đang trở thành xu thế chủ đạo tại các khu vực đô thị hóa nhanh. Do đó, nhu cầu ứng dụng HDD ngày càng tăng, tạo điều kiện để công nghệ này phát triển mạnh mẽ cả về thiết bị lẫn trình độ thi công.

2. Ứng dụng của công nghệ khoan ngầm không đào

Công nghệ không đào (No-Dig Technology) là một hệ thống các phương pháp thi công tiên tiến, trong đó HDD là kỹ thuật phổ biến nhất. Công nghệ này được sử dụng cho nhiều hạng mục:

·        Lắp đặt đường ống cấp nước sạch và đường ống thoát nước.

·        Đặt tuyến ống dẫn khí đốt hoặc các đường ống áp lực khác.

·        Thi công các tuyến cáp điện trung thế, hạ thế và cáp thông tin liên lạc.

·        Kéo cáp quang và hệ thống tín hiệu điều khiển giao thông.

·        Thay thế các tuyến ống kỹ thuật đã hư hỏng mà không cần đào phá lớn.

·        Thi công vượt sông, vượt kênh, vượt đường sắt, nơi không thể dừng giao thông.

·        Thi công dưới công viên, khuôn viên công trình văn hóa – thể thao, khu dân cư lớn.

·        Lắp đặt đường ống thoát nước tự chảy, đường ống cao áp hoặc ống dẫn công nghiệp.

Các thiết bị công nghệ khoan hiện nay cho phép đặt ống có đường kính lên tới 1.600 mm, chiều dài đạt 500 m tùy loại máy, đáp ứng nhu cầu thi công đa dạng trong đô thị.

3. Ưu điểm vượt trội so với phương pháp đào mở

So với kỹ thuật đào hào truyền thống, công nghệ khoan ngầm HDD có nhiều ưu điểm:

1.    Không phải cắt đường, đào đường hoặc rào chắn giao thông.

2.    Giảm thiểu tối đa nguy cơ gây hư hại các công trình ngầm hiện có.

3.    Không gây tiếng ồn, bụi đất hoặc cản trở giao thông trong khu dân cư đông đúc.

4.    Đảm bảo an toàn trong thi công, hạn chế rủi ro sụt lún hoặc thiệt hại tài sản.

5.    Thời gian chuẩn bị mặt bằng nhanh, không cần tổ chức giao thông phức tạp.

6.    Không phát sinh chi phí phục hồi mặt đường, vỉa hè hay các công trình cảnh quan.

7.    Có thể tiến hành trong điều kiện địa hình phức tạp, nơi đào hào là bất khả thi.

8.    Tốc độ thi công nhanh, một ca có thể hoàn thành 80–100 m đặt ống.

9.    Không phải di dời cây xanh, không ảnh hưởng đến cảnh quan đô thị.

10.Có thể thi công trực tiếp dưới các công trình mà không gây ảnh hưởng kết cấu.

11.Giảm đáng kể khối lượng lao động thủ công và nhân lực phải tham gia.

12.Rút ngắn thời gian thi công toàn bộ dự án, giảm chi phí tổng thể cho chủ đầu tư.

Những ưu điểm này giúp HDD trở thành giải pháp tối ưu trong các dự án ngầm hóa hạ tầng trong đô thị hiện đại.

4. Quy trình thi công công nghệ khoan ngang định hướng (HDD)

Thi công khoan ngầm theo công nghệ HDD gồm ba giai đoạn chính: khoan dẫn hướng, doa mở rộng và kéo ống.

Giai đoạn 1. Khoan lỗ khoan dẫn hướng

Khoan dẫn hướng là giai đoạn quyết định trong quy trình HDD. Độ chính xác của lỗ khoan mồi quyết định khả năng thành công của toàn bộ công tác kéo ống.

Mũi khoan được nối trực tiếp với chuỗi cần khoan và được dẫn hướng theo quỹ đạo định sẵn. Trong quá trình khoan, dung dịch khoan (thường là bentonite hoặc polymer) được bơm qua cần khoan tới mũi khoan. Dung dịch khoan có các tác dụng:

·        Làm mát và bôi trơn đầu khoan.

·        Hỗ trợ phá vỡ cấu trúc đất.

·        Vận chuyển mảnh vụn đất đá ra khỏi đường hầm.

·        Tạo lớp màng bảo vệ thành hầm, chống sụt lún.

Để kiểm soát vị trí của mũi khoan, một bộ phận cảm biến được gắn trong đầu khoan. Bộ phận thu tín hiệu phía trên mặt đất sẽ nhận và hiển thị thông tin về hướng khoan, độ sâu, độ nghiêng. Người vận hành sẽ điều chỉnh mũi khoan theo hướng phù hợp. Lỗ khoan dẫn hướng hoàn thành khi mũi khoan trồi lên tại vị trí thiết kế ở đầu bên kia tuyến.

Giai đoạn 2. Doa mở rộng lỗ khoan

Sau khi hoàn thành lỗ khoan dẫn hướng, giai đoạn tiếp theo là mở rộng đường hầm bằng đầu doa (reamer). Đầu doa được gắn vào chuỗi cần khoan và kéo ngược về phía máy khoan, đồng thời xoay để mở đường hầm theo đường kính lớn hơn.

Kích thước đầu doa được lựa chọn tùy theo:

·        Đường kính ống cần kéo.

·        Điều kiện địa chất.

·        Yêu cầu hệ số an toàn của tuyến hầm.

Thông thường đường kính lỗ khoan sau doa phải lớn hơn đường kính ống từ 25% đến 30% để đảm bảo quá trình kéo ống diễn ra thuận lợi, không bị kẹt, không gây biến dạng ống.

Quá trình doa có thể cần thực hiện nhiều lần với các đầu doa có kích thước tăng dần.

Giai đoạn 3. Kéo đường ống ngầm

Đây là giai đoạn cuối cùng. Ống cần kéo (ống nước, ống thoát nước, ống điện HDPE hoặc thép) được đặt sẵn tại cửa lỗ khoan đối diện máy khoan. Đuôi của đầu doa được nối với đầu ống bằng khớp xoay để tránh làm xoắn ống khi kéo.

Quá trình kéo được thực hiện đồng bộ giữa lực kéo của máy và áp lực dung dịch khoan nhằm giảm ma sát, tránh biến dạng ống và đảm bảo đưa ống về vị trí cuối một cách trơn tru.

Quá trình kéo hoàn thành khi ống được kéo về tới vị trí máy khoan. Sau đó ống được căn chỉnh cao độ, bịt đầu ống và tiến hành nghiệm thu.

 Các điều kiện địa kỹ thuật ảnh hưởng đến hiệu quả thi công HDD

Hiệu quả thi công bằng HDD phụ thuộc nhiều vào đặc tính địa chất:

·        Đất sét, đất bùn và cát pha phù hợp cho HDD.

·        Sỏi, cuội lớn hoặc đá phong hóa gây khó khăn khi doa và kéo ống.

·        Mực nước ngầm cao yêu cầu kiểm soát dung dịch khoan tốt để tránh mất nước.

·        Địa chất tầng yếu cần tăng cường bentonite để giữ ổn định thành hầm.

Việc khảo sát địa chất, lập báo cáo địa kỹ thuật và phân tích rủi ro trước thi công luôn là yêu cầu bắt buộc đối với các dự án ngầm hóa tại đô thị.

 An toàn và kiểm soát rủi ro trong thi công HDD

Thi công khoan ngầm yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt để tránh:

·        Mất dung dịch khoan làm sụt lún mặt đường.

·        Gãy cần khoan hoặc kẹt ống.

·        Lệch hướng khoan dẫn đến xung đột hạ tầng ngầm hiện hữu.

·        Trào dung dịch khoan lên mặt đất.

Các biện pháp kiểm soát bao gồm:

·        Theo dõi áp lực dung dịch khoan liên tục.

·        Đo độ lệch hướng và độ sâu theo từng bước.

·        Giám sát rung chấn và áp lực tại nền đường.

·        Lắp đặt cảm biến cảnh báo sớm.

Những biện pháp này đặc biệt quan trọng khi thi công gần công trình dân dụng, cầu đường hoặc khu dân cư đông đúc.

Công nghệ khoan ngầm định hướng HDD đang đóng vai trò ngày càng quan trọng trong phát triển hạ tầng kỹ thuật đô thị tại Việt Nam. Với khả năng thi công dưới đường sá mà không cần đào mở, công nghệ này giúp giảm thiểu tác động xã hội, rút ngắn thời gian thi công và nâng cao chất lượng lắp đặt các tuyến kỹ thuật.

Trong bối cảnh ngầm hóa đồng bộ các hệ thống điện lực, viễn thông và cấp nước tại các đô thị lớn, HDD tiếp tục được coi là công nghệ chủ lực, mang lại hiệu quả kinh tế – kỹ thuật cao và đảm bảo an toàn. Việc làm chủ công nghệ, nâng cao năng lực thiết bị và nhân lực sẽ giúp các nhà thầu Việt Nam đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe của các dự án hạ tầng hiện đại.

hiện nay công nghệ khoan ngầm ngang qua đường cũng không còn quá mới mẻ và xa lạ với Việt Nam cũng như các nước trên thế giới. Tại Việt Nam công nghệ khoan ngầm hiện nay cũng đạt đến một trình độ khá cao nhất là khi Nhà nước đang thực hiện công tác ngầm hóa các tuyến viễn thông và điện lực tại các vùng đô thị trung tâm. Có cung ắt có cầu và khi có nhu cầu thì công nghệ khoan cũng được nhập vào Việt Nam và phát triển cùng tốc độ ngầm hóa công trình.

Công nghệ khoan ngang định hướng cho phép đặt đường cáp điện, cáp thông tin và ống dẫn nước ở chiều sâu lớn dưới các chướng ngại như , mương, đường sá, trong các điều kiện dân cư đông đúc.
Công nghệ lắp đặt mạng lưới kỹ thuật không dao là một phương pháp tiên tiến đột phá rất phù hợp để thay thế phương pháp đào hào lộ thiên đặt đường ống thường sử dụng lâu nay. Hiện nay công nghệ không đào được sử dụng cho những công việc sau đây:

Đặt mạng cấp nước, thoát nước, ống dẫn khí đốt;

Đặt cáp cấp điện, đường thông tin liên lạc và tín hiệu;

Thay thế mới đường kỹ thuật bị hư hỏng khi vượt qua sông;

Thi công dưới đường sắt dày đặc và đường ô tô không được phép đào và dừng giao thông;

Đặt đường cáp dưới các công viên, vườn hoa, công trình văn hóa và các công trình khác mà công tác phục hồi, tái lập hiện trạng các công trình đó đòi hỏi chi phí cao và công nghệ đặc biệt;

Đặt đường ống cao áp, tự chảy, thoát nước....

Hiện nay thiết bị công nghệ mới nhất cho phép tiến hành các công việc đặt mạng lưới không đào đường kính đến 1600 mm, chiều dài đến 50m .

Ưu điểm:

      So với các phương pháp đặt mạng công trinh theo phương pháp truyền thống, phương pháp khoan ngang định hướng có nhiều ưu điểm:

Hoàn toàn không cần đến kỹ thuật cắt, xẻ và đào đường

Giảm thiểu sự hư hỏng các công trình kỹ thuật hiện có;

Không cần phải đào bới đất gây khó chịu cho người đi bộ và xe cộ, đặc biệt trong các điều kiện dân cư đông đúc;

An toàn trong thi công;

Thời gian cho công tác chuẩn bị được giảm nhiều;

Không phải chi phí cho công việc phục hồi, tái lập hiện trạng các công trình bị hư hỏng;

Có thể tiến hành các công việc mà nếu tiến hành công việc bằng cách đào hào rất vất vả hoặc không thực hiện được;

Tốc độ thi công đặt mạng lưới bằng phương pháp không đào rất cao (có thể đến 100 m trong một ca);

Có thể đặt các thiết bị không phải chặt đốn cây cối,

Có thể đặt dưới các khu nhà và công trình;

Giảm tihểu số lượng lao động nặng nhọc và nhân lực;

Rút ngắn thời gian thi công.

QUÁ TRÌNH THI CÔNG KHOAN NGẦM VƯỢT SÔNG, VƯỢT ĐƯỜNG QUỐC LỘ

Giai đoạn 1: Khoan lỗ khoan dẫn hướng

Khoan lỗ khoan dẫn hướng là giai đoạn quyết định chính trong việc khoan ngang định hướng, nó ảnh hưởng nhiều đến kết quả cuối cùng. Mũi khoan nối trực tiếp thân nối với cần khoan , cho phép điều khiển quá trình thi công lỗ khoan dẫn hướng và tránh các chướng ngại. Dung dịch khoan đặc biệt được bơm vào qua cần khoan đến mũi khoan. Dung dịch khoan có nhiều tác dụng, trong đó có tác dụng mang đất đá đã bị phá hủy ra ngoài lỗ khoan. Kiểm soát vị trí của mũi khoan nhờ có một bộ phận thu của máy định vị, nó thu nhận và xử lý tín hiệu của bộ phận cảm biến đặt trong mũi khoan. Thông tin này giúp thợ khoan có thể điều khiển thiết bị khoan đi theo quỹ đạo khoan thiết kế. Thi công lỗ khoan dẫn hướng hoàn thành khi đầu mũi khoan nhô ra tại điểm thiết kế định trước.

Giai đoạn 2:  Doa rộng lỗ khoan
Doa rộng lỗ khoan thực hiện sau khi hoàn thành việc khoan dẫn hướng. Khi đó mũi khoan được tháo ra khỏi cột cần khoan và thay vào đó là đầu doa - bộ mở rộng tác dụng ngược. Nhờ tác dụng kéo với đồng thời chuyển động xoay doa mở rộng lỗ khoan về hướng thiết bị khoan theo quỹ đạo của lỗ khoan dẫn hướng. Quá trình doa rộng lỗ khoan tiếp tục đến đạt đường kính cần thiết để luồn ống dẫn.
Để bảo đảm kéo đường ống trôi chảy qua lỗ khoan đã doa rộng thì đường kính của lỗ khoan cần lớn hơn 25-30% đường kính ống cần kéo qua.

Giai đoạn 3: Kéo đường ống ngầm
Phía lỗ khoan đối diện với thiết bị khoan bố trí sẵn đường ống dẫn. Đường ống dẫn được nối phía sau của đầu doa. Mũi doa sẽ đi trước mở rộng lỗ khoan và kéo theo sau là đường ống dẫn. Quá trình kéo hoàn thành khi đường ống dẫn đã được kéo về đến thiết bị khoan.

GROUND PENETRATING RADAR (GPR)

Công nghệ Georadar hay còn gọi là Rađa xuyên đất (Ground Penetrating Radar = GPR) là một cụm từ ứng dụng trong kỹ thuật vô tuyên, ở dải tần số 1-1000 MHz, để nghiên cứu cấu trúc và các đặc tính của vật chất bên dưới mặt đất (có thể do con người tạo ra). Trước đây Rada xuyên đất được dùng chủ yếu để lập bản đồ cấu trúc trong đất, gần đây nó được sử dụng để kiểm tra những cấu trúc địa chất không cần đào bới.

Trong những năm gần đây, công việc khảo sát bằng phương pháp Rada xuyên đất đã được tiến hành ở rất nhiều nước trên thế giới. Kể từ năm 1988 đến nay, cứ hai năm lại có một Hội nghị quốc tế chuyên về GPR. Các báo cáo khoa học cùng với những kết quả ứng dụng của phương pháp Rada đã tăng lên rất nhiều cả về số lượng và chất lượng. Điều đó chứng tỏ phương pháp mới này cùng với  thiết bị hiện đại của nó đã được các nhà khoa học trong lĩnh vực Địa Vật Lý khẳng định vai trò không thể thiếu được của chúng trong nghiên cứu triển khai Địa Vật Lý kỹ thuật và Địa Vật Lý Môi Trường.

    Xử lý số liệu GPR bằng việc sử dụng các thuật toán lọc, trong đó có lọc nhiễu gây bởi khách quan và chủ quan. Mặt cắt Rada là một bức tranh tổng hợp phản ánh cấu trúc địa chất chi tiết tại khu vực khảo sát.Thiết bị GPR đã được sử dụng trong nghiên cứu khảo sát địa kỹ thuật và môi trường phục vụ điều tra cơ bả, thăm dò địa chất…. cụ thể là:
  - Khảo sát công trình nền móng xây dựng đường sá, cầu cống, sân bay, bến cảng v.v….
  - Phát hiện các dị vật, ranh giới cấu trúc địa chất, vị trí ẩn họa liên quan đến trượt lở đất
  - Khảo sát nước dưới đất, đánh giá độ ô nhiễm và xác định các tầng nước
  - Thăm dò tìm kiếm khoáng sản, độ sâu của đá gốc và các vỉa quặng trong mỏ
  - Ứng dụng trong khảo cổ học
  - Xác định các loại đường ống dẫn ngầm, cáp ngầm, các dị vật trong những bãi phế thải đã bị vùi lấp từ trước
  - Xác định vị trí các lỗ hỗng, khuyết tật trong than đập, thân đê

Liên hệ tư vấn:  www.khoanngam.com

CÔNG TY CP TV ĐẦU TƯ VÀ THIẾT KẾ XÂY DỰNG MINH PHƯƠNG

Địa chỉ: Số158  Nguyễn Văn Thủ, P Đa Kao, Q 1, TPHCM Chi nhánh: 2.14 Chung cư B1,số 2 Trường Sa, P 17, Q Bình Thạnh, TPHCM ĐT: (08) 35146426 - (08) 22142126  – Fax: (08) 39118579 - Hotline 090 3649782 Web: www.khoanngam.com  Email: minhphuongpmc@yahoo.com.vn ; thanhnv93@yahoo.com.vn