6 kỹ thuật khoan ngầm bạn nên biết

6 kỹ thuật khoan ngầm bạn nên biết

CÁC KỸ THUẬT THI CÔNG NGẦM TRONG LẮP ĐẶT CÁP ĐIỆN, VIỄN THÔNG, CÁP QUANG VÀ ĐƯỜNG ỐNG BAO GỒM ĐÀO CẮT HỞ, KÍCH ỐNG, HDD VÀ DOA KHOAN CÓ DẪN HƯỚNG

Sự phát triển mạnh mẽ của đô thị, công nghiệp và hạ tầng viễn thông đòi hỏi ngày càng nhiều tuyến cáp điện lực, cáp quang, cáp viễn thông và đường ống cần được lắp đặt ngầm dưới lòng đất nhằm đảm bảo an toàn, mỹ quan và khả năng vận hành lâu dài. Những dự án này thường xuyên phải thi công trong điều kiện phức tạp: giao thông đông đúc, khu dân cư chật hẹp, hạ tầng ngầm chằng chịt, địa chất không ổn định hoặc yêu cầu vượt qua đường bộ, đường sắt, sông – kênh.

Do đó, các kỹ thuật lắp đặt ngầm cần được lựa chọn một cách linh hoạt, trong đó bao gồm:

• Phương pháp đào cắt hở (Open-cut trenching) – truyền thống nhưng nhiều hạn chế.
• Kích ống (Pipe Jacking) – lắp đặt ống đường kính lớn, yêu cầu độ chính xác cao.
• Khoan định hướng ngang HDD (Horizontal Directional Drilling) – ưu tiên cho cáp quang, cáp điện và ống.
• Doa khoan có dẫn hướng (Guided Auger Boring) – chính xác cao cho cống, ống thép.
• Đường hầm cáp ngầm (Cable Tunnels) – dùng cho hệ thống điện truyền tải hoặc mạng cáp viễn thông dung lượng lớn.

Bài nghiên cứu này phân tích toàn diện ưu – nhược điểm, đặc tính kỹ thuật và phạm vi áp dụng của các phương pháp trên, với trọng tâm là công nghệ HDD – giải pháp thi công ngầm hiện đại, hiệu quả và đang được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam.

 Phương pháp đào cắt hở (Open-Cut)

2.1 Nguyên lý

Đào cắt hở là phương pháp truyền thống: đào một rãnh dài, đặt ống hoặc cáp xuống rãnh, sau đó lấp trả lại. Đây là phương pháp rẻ nhất về mặt thiết bị nhưng đòi hỏi mặt bằng lớn và ảnh hưởng mạnh đến giao thông.

2.2 Ưu điểm

• Dễ thi công, không cần thiết bị phức tạp.
• Kiểm soát chất lượng ống/cáp dễ dàng vì rãnh mở.
• Chi phí ban đầu thấp.

2.3 Nhược điểm

• Ảnh hưởng giao thông, kinh doanh và đời sống dân cư.
• Không phù hợp với khu đô thị đông đúc.
• Không thể vượt qua đường quốc lộ, đường sắt, sông.
• Gây nguy cơ mất ổn định đất nền, sụt lún, nứt móng nhà dân.

2.4 Phạm vi áp dụng

• Khu vực ngoại thành, ít giao thông.
• Dự án cấp nước – thoát nước nhỏ.
• Tuyến cáp quang nhỏ ở vùng nông thôn.

 Phương pháp kích ống (Pipe Jacking)

3.1 Nguyên lý

Pipe Jacking sử dụng máy kích thủy lực đặt trong giếng kích để đẩy từng đoạn ống bê tông cốt thép (RCP) hoặc ống thép vào lòng đất. Phía trước ống có đầu cắt giúp phá đất.

3.2 Ưu điểm

• Độ chính xác cao, phù hợp lắp đặt cống lớn (D800–D3000).
• Không cần đào mở toàn tuyến.
• Chịu lực đất rất tốt nhờ sử dụng ống RCP.
• Thích hợp thi công trong khu dân cư và khu vực có giao thông lớn.

3.3 Nhược điểm

• Cần giếng kích và giếng thu → chi phí cao.
• Không phù hợp tuyến cong ngắn.
• Thiết bị kích và đầu cắt yêu cầu công suất lớn.

3.4 Ứng dụng

• Cống thoát nước lớn.
• Sơ tán nước mưa.
• Tuyến kỹ thuật đa năng.
• Đặt ống thép hoặc ống bê tông dưới đường sắt – đường cao tốc.

Khoan định hướng ngang HDD (Horizontal Directional Drilling)

Trong số các phương pháp thi công ngầm hiện đại, HDD nổi bật bởi sự linh hoạt và hiệu quả cao, đặc biệt cho hệ thống cáp điện lực, viễn thông và ống HDPE.

4.1 Nguyên lý

HDD bao gồm ba giai đoạn:

1. Khoan dẫn hướng (Pilot Bore) – điều hướng bằng robot, thiết bị định vị (sonde, gyro).
2. Mở rộng lỗ khoan (Reaming) – mở dần đến kích thước yêu cầu (150–1600 mm).
3. Kéo ống hoặc luồn cáp (Pullback) – lắp đặt ống HDPE, cáp điện, cáp quang.

4.2 Ưu điểm

• Không đào mở, không ảnh hưởng giao thông.
• Thi công dưới đường, dưới sông, dưới công trình ngầm.
• Độ chính xác cao (sai số 1–3%).
• Lắp đặt được tuyến dài 300–800 m liên tục.
• Phù hợp mọi loại cáp và ống:
  • Cáp truyền tải trung – cao thế (22–110 kV).
  • Cáp phân phối điện.
  • Cáp viễn thông ISP/OSP.
  • Cáp quang backbone.
  • Ống HDPE cấp nước, thoát nước, PCCC.

4.3 Nhược điểm

• Tốn chi phí bentonite – polymer.
• Phụ thuộc địa chất (cát rời dễ mất dung dịch).
• Kỹ thuật điều hướng yêu cầu trình độ cao.

4.4 Phạm vi ứng dụng

• Lắp đặt ống/cáp dưới đường quốc lộ, đường sắt, sân bay.
• Vượt sông nhỏ đến trung bình.
• Hạ tầng điện lực – viễn thông – nước đô thị.
• Tuyến kỹ thuật dưới khu dân cư đông đúc.

Doa khoan có dẫn hướng (Guided Auger Boring)

Một phương pháp trung gian giữa khoan kích và HDD.

5.1 Nguyên lý

• Sử dụng mũi khoan dạng vít tải (Auger).
• Hệ thống dẫn hướng laser đảm bảo độ chính xác cao.
• Một đường hầm nhỏ được tạo ra để đặt ống thép hoặc ống bê tông.

5.2 Ưu điểm

• Độ chính xác rất cao (sai số < 10 mm).
• Phù hợp lắp đặt ống nhỏ và trung bình (D200–D800).
• Không rung, không gây ồn → phù hợp khu dân cư.

5.3 Nhược điểm

• Không thi công được tuyến cong.
• Không phù hợp đất rời (dễ mất dung dịch).
• Không phù hợp chiều dài lớn > 120 m.

5.4 Ứng dụng

• Lắp đặt ống thép cấp nước.
• Lắp đặt ống dẫn cáp ngầm trung bình.
• Thi công chính xác tại đô thị.

Đường hầm cáp (Cable Tunnel)

6.1 Nguyên lý

Đào hầm bằng TBM hoặc đào thủ công, sau đó lắp ray, giá đỡ cáp và hệ thống thông gió – thoát nước.

6.2 Ưu điểm

• Tải trọng cáp rất lớn.
• Đảm bảo an toàn vận hành và dễ bảo trì.
• Không phụ thuộc tuyến cong.
• Khả năng chứa cáp điện 110–220–500 kV và cáp viễn thông dung lượng lớn.

6.3 Nhược điểm

• Chi phí đầu tư rất cao.
• Yêu cầu không gian ngầm rộng.

6.4 Ứng dụng

• Lưới điện truyền tải quốc gia.
• Mạng cáp quang trục backbone trong đô thị lớn.

Kỹ thuật khoan ngầm HDD chuyên sâu cho lắp đặt cáp điện – cáp quang – viễn thông – ống thoát nước

Dưới đây là phần nghiên cứu chuyên sâu, tập trung vào các kỹ thuật cốt lõi của HDD khi thi công hạ tầng cáp và ống.

 Khảo sát địa chất – nền tảng quan trọng nhất

Cần khảo sát:

• SPT, địa chất lớp trên – trung – sâu.
• Vị trí cáp điện, ống nước, viễn thông hiện hữu.
• Kết cấu đường, móng nhà dân.
• Mực nước ngầm, loại đất (sét, cát, sỏi, đá).

Dữ liệu này quyết định:

• Loại mũi khoan.
• Tốc độ khoan.
• Tỷ lệ bentonite.
• Bán kính cong và độ sâu tuyến.

Thiết kế tuyến HDD cho cáp và ống

Đối với cáp điện – viễn thông:

• Độ sâu ≥ 1,2 m dưới đáy đường.
• Bán kính cong ≥ 40 × OD ống luồn (thường 5–25 m).
• Tránh chồng lấn hạ tầng ngầm hiện hữu ≥ 1 m.
• Tránh móng công trình ≥ 2 m.

Đối với ống thoát nước:

• Độ dốc tối thiểu theo yêu cầu thoát trọng lực.
• Chọn tuyến thẳng nhất có thể để giảm rủi ro nhớt kéo.

 Khoan dẫn hướng (Pilot Hole)

Điều chỉnh bằng:

• Thiết bị sonde từ trường (walk-over).
• Thiết bị gyro (khi khoan dưới sông hoặc trong đá).

Kỹ thuật:

• Tốc độ khoan vừa phải.
• Duy trì áp lực bùn khoan ổn định.
• Điều chỉnh nhỏ để tránh lệch hướng.

 Mở rộng lỗ khoan (Reaming)

• Dùng reamer dạng cánh cho đất mềm.
• Dùng reamer răng carbide cho sỏi – đá.
• Mở rộng theo cấp 1,5–2,0 lần đường kính ống/cáp.

Ví dụ:

• Ống HDPE D110 → reaming 200–250 mm.
• Ống HDPE D225 → reaming 350–450 mm.
• Ống luồn cáp D250 → 400–500 mm.

 Kéo ống/cáp (Pullback)

Với cáp điện hoặc cáp quang:

• Luồn trong ống HDPE.
• Dùng chất bôi trơn để giảm ma sát.
• Đảm bảo không xoắn – không gập.

Với ống thoát nước:

• Phải kiểm tra độ kín bằng áp lực hoặc CCTV sau thi công.
• Độ nghiêng phải đều và ổn định.

 Quản lý dung dịch khoan (Bentonite/Polymer)

Dung dịch khoan cần đảm bảo:

• Độ nhớt Marsh 45–65 s.
• Trọng lượng 1.05–1.15 g/cm³.
• Hàm lượng cát < 6%.

Vai trò:

• Bôi trơn đường khoan.
• Giữ ổn định thành vách.
• Vận chuyển mùn khoan.

 Các rủi ro trong HDD và biện pháp xử lý

Rủi ro	Biện pháp
Mất dung dịch	Tăng polymer, giảm áp lực
Sập lỗ	Bentonite đặc hơn, khoan chậm
Gãy cần khoan	Giảm mô-men xoắn, tránh sỏi lớn
Lệch hướng	Điều chỉnh góc nhỏ ngay lập tức
Trồi bùn mặt đường	Giảm áp lực bơm, khoan chậm hơn

Ứng dụng HDD trong từng lĩnh vực

1. Cáp điện truyền tải & phân phối

• Cáp 22 kV, 35 kV, 110 kV.
• Dùng ống HDPE D160–D250.
• Khoan dưới đường quốc lộ, khu công nghiệp, khu dân cư.

2. Cáp viễn thông – cáp quang (ISP/OSP)

• Tuyến backbone quốc gia.
• Mạng truyền dẫn đô thị.
• Lắp đặt ống luồn cáp OSP D32–D63 hàng loạt.

3. Ống thoát nước

• Tuyến HDPE D225–D500.
• Lắp đặt ngầm dưới đô thị, tránh đào mở.

So sánh các phương pháp thi công ngầm

Phương pháp	Độ chính xác	Chi phí	Ảnh hưởng giao thông	Phù hợp cho
Đào mở	Trung bình	Thấp	Cao	Tuyến nhỏ, ngoại thành
HDD	Cao	Trung bình	Rất thấp	Cáp điện, cáp quang, ống HDPE
Kích ống	Rất cao	Cao	Thấp	Cống lớn, ống RCP
Auger Boring	Rất cao	Trung bình	Thấp	Ống thép/cống D200–D800
Đường hầm cáp	Rất cao	Rất cao	Không ảnh hưởng	Cáp 110–500 kV

Các kỹ thuật thi công ngầm hiện đại như HDD, kích ống, doa khoan dẫn hướng và đường hầm cáp đã tạo ra bước tiến quan trọng trong hạ tầng điện lực, viễn thông, cáp quang và thoát nước. Trong đó, công nghệ HDD nổi bật nhờ:

• Khả năng vượt chướng ngại vật (đường, sông, công trình ngầm).
• Phù hợp cho nhiều loại cáp và ống.
• Độ chính xác cao và chi phí hợp lý.
• Hiệu quả vượt trội trong thi công tại khu dân cư, đô thị và khu công nghiệp.

Việc lựa chọn đúng phương pháp luôn dựa trên:

• Điều kiện địa chất.
• Loại công trình ngầm cần lắp đặt.
• Độ dài tuyến.
• Chi phí – tiến độ.

Khi áp dụng đúng kỹ thuật và quy trình, các công nghệ thi công ngầm giúp nâng cao chất lượng, đảm bảo an toàn và kéo dài tuổi thọ của hệ thống hạ tầng kỹ thuật quốc gia.

Chúng tôi lắp đặt cáp điện (cho cả truyền tải và phân phối điện), cáp phụ và phụ kiện, viễn thông (bao gồm cả công trình ISP và công trình OSP) và mạng cáp quang cũng như đường ống thoát nước bằng cách áp dụng các phương pháp như phương pháp đào cắt hở; hoặc các phương pháp khoan ngầm, cụ thể là lắp đặt đường hầm cáp, kích ống, khoan định hướng ngang và phương pháp doa khoan có dẫn hướng.

 

 

Phương pháp đào cắt mở

Đào cắt hở là việc sử dụng rãnh mở hoặc đào dọc theo tuyến đường ống cho quá trình lắp đặt. Chúng tôi áp dụng phương pháp đào rãnh hở nói chung cho các công trình lắp đặt cáp điện, các mạng viễn thông và cáp quang cách mặt đất khoảng một đến bốn mét. Các nhiệm vụ chính của chúng tôi bao gồm đào và đào rãnh, đặt các đường ống tiện ích, lắp đặt tấm bê tông và / hoặc sàn thép để gia cố kết cấu rãnh, lấp lại rãnh, lắp đặt cáp và kéo cáp.

 

Phương pháp khoan ngầm

Khi áp dụng phương pháp khoan ngầm, nhu cầu đào đất cho tuyến đường ống dẫn điện ngầm nói chung sẽ được giảm thiểu. Thông thường, chúng tôi áp dụng phương pháp khoan ngầm, tùy thuộc vào hoàn cảnh của địa điểm làm việc, cho các công trình lắp đặt cáp điện, mạng viễn thông và cáp quang hoặc đường ống thoát nước cách mặt đất khoảng bốn mét trở lên.

Phương pháp lắp đặt đường hầm cáp

Chúng tôi lắp đặt cáp điện cao thế dọc theo các đoạn đường hầm, nơi phần lớn các đoạn đường hầm như vậy được chôn sâu dưới mặt đất khoảng 60 mét. Nhiệm vụ chính của chúng tôi liên quan đến một dự án lắp đặt đường hầm cáp điển hình không chỉ bao gồm lắp đặt cáp điện cao thế mà còn lắp đặt các bộ phận hỗ trợ cho cáp điện.

Sơ đồ sau đây minh họa quy trình lắp đặt cáp điện (i) từ khi luồn cáp từ mặt đất đến khi kéo cáp điện đó đi vào hầm ngầm; (ii) từ việc kéo cáp theo phương thẳng đứng từ lối vào đường hầm đến đoạn đường hầm ngầm được chỉ định dài khoảng 60 mét dưới lòng đất.

Phương pháp khoan định hướng ngang

Đối với các công trình lắp đặt cáp điện, mạng viễn thông và cáp quang cách mặt đất khoảng bốn mét trở lên, chúng tôi thường áp dụng phương pháp khoan định hướng ngang. Như được minh họa trong sơ đồ sau, phương pháp HDD của chúng tôi là một cách để tránh các vật thể tự nhiên và nhân tạo như vỉa hè và lòng đường khi kết nối các tiện ích chính:

 

Phương pháp kích ống

Kích ống bao gồm việc khoan một đường hầm để lắp đặt đường ống, bằng một tấm chắn đào hầm (nói chung là bằng máy đào hầm cơ giới hóa hoàn toàn tự động bên trong một tấm chắn cầm tay) từ một trục phóng ở một đầu hướng tới trục tiếp nhận ở một đầu khác. Tấm chắn được kích về phía trước tăng dần bằng các kích thủy lực ở trục phóng. Khi tấm chắn tiến lên, các ống kích được đưa vào phía sau tấm chắn lần lượt và toàn bộ dây được kích về phía trước. Khi tấm chắn đường hầm đến trục tiếp nhận ở một đầu khác, nó được tháo ra và việc lắp đặt đường ống hoàn tất.

Phương pháp khoan lỗ có hướng dẫn

Tương tự như phương pháp kích ống, phương pháp doa khoan có dẫn hướng thường bao gồm việc khoét một lỗ khoan có kích thước vừa đủ để đẩy hoặc kéo qua các đường ống để lắp đặt. Các dây cáp được đẩy hoặc kéo vào lỗ khoan đồng thời khi doa lỗ khoan.

Sơ đồ dưới đây mô tả các quy trình của việc kích ống và doa máy khoan:

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

ĐT: (08) 35146426 - (028) 22142126  – Fax: (028) 39118579 - Hotline: 0903 649 782

Địa chỉ trụ sở chính: 28B Mai Thị Lựu - Khu phố 7, Phường Tân Định. TP.HCM 

Địa chỉ văn phòng đại diện: Chung cư B1- Số 2 Đường Trường Sa, Phường Gia Định. TP.HCM

Website: www.khoanngam.net;  www.lapduan.com; www.minhphuongcorp.net;

Email: nguyenthanhmp156@gmail.com ; thanhnv93@yahoo.com.vn

 

CÔNG TY CP TƯ VẤN ĐẦU TƯ & THIẾT KẾ XÂY DỰNG MINH PHƯƠNG

Địa chỉ: Số 28B Mai Thị Lựu, Phường Đa Kao, Q.1, TPHCM

Hotline:  0903649782 - (028) 3514 6426

Email: nguyenthanhmp156@gmail.com