Khoan kéo đường ống ngầm, phương pháp và công nghệ khoan ngầm định hướng kéo ống ngầm qua đường.

Ngày đăng: 19/01/2022

2593 Lượt xem

0 Đánh giá

Nếu việc lắp đặt đường ống ngầm dưới lòng đất được thực hiện trong một phân đoạn nhỏ, ví bên dưới vỉa hè, bạn có thể làm tất cả các công việc mà không cần thiết bị đặc biệt. Khoan kéo đường ống ngầm, phương pháp và công nghệ khoan ngầm định hướng kéo ống ngầm qua đường.

CÔNG NGHỆ KHOAN NGẦM ĐỊNH HƯỚNG (HDD) Ứng dụng trong thi công đường ống điện – nước – khí gas qua đường, qua sông và trong khu đô thị đông dân

Tổng quan công nghệ khoan ngầm định hướng (HDD) trong hạ tầng ngầm hiện đại

Khoan ngầm định hướng (Horizontal Directional Drilling – HDD) là kỹ thuật xây dựng không đào rãnh (Trenchless Technology), cho phép thi công các tuyến ống kỹ thuật – điện lực – viễn thông – cấp thoát nước – khí đốt – hạ tầng ngầm… mà không cần phá vỡ bề mặt đường, không cản trở giao thông và không gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.

Ngày nay, HDD trở thành giải pháp bắt buộc trong:

Thi công ống điện trung – cao thế qua các đại lộ
Lắp đặt ống nước sạch HDPE qua sông, kênh rạch
Tuyến ống khí gas, xăng dầu xuyên qua khu dân cư
Các dự án khu đô thị, khu công nghiệp, hạ tầng thông minh

Công nghệ HDD mang lại độ chính xác cao (ứng dụng định vị từ trường, GPS, radar dò tìm ngầm), đảm bảo an toàn cho các tuyến hạ tầng hiện hữu, đặc biệt trong môi trường phức tạp như đường sá đông đúc, rừng cáp ngầm dày đặc, đất yếu hoặc khu vực ven sông.

Ưu điểm kỹ thuật khi sử dụng HDD trong các tuyến ống kỹ thuật quan trọng

1. Không gián đoạn giao thông – phù hợp khu đô thị đông người

Khi thi công đường ống điện, nước, khí qua:

Quốc lộ đông xe
Đường nội thị trung tâm
Khu dân cư mật độ cao
Trung tâm thương mại, bệnh viện, trường học

Việc đào rãnh là bất khả thi. HDD giúp thi công hoàn toàn dưới lòng đất, không ảnh hưởng đến giao thông, không phải xin giấy phép phong tỏa đường lớn → rút ngắn thời gian và chi phí.

2. An toàn tuyệt đối với hệ thống hạ tầng hiện hữu

Tại khu đô thị, bên dưới mặt đường thường có:

Ống cấp nước
Ống thoát nước
Tuyến điện ngầm 110kV
Tuyến điện chiếu sáng
Cáp viễn thông nhiều lớp
Cáp truyền dữ liệu

Hệ thống dẫn hướng HDD (sonde locator) cho phép tránh tất cả các công trình này với độ chính xác cao ±10 cm.

3. Thi công tốt dưới sông – kênh – vùng đất yếu

HDD là giải pháp tối ưu để kéo ống qua:

Sông lớn (sông Sài Gòn, sông Đồng Nai…)
Kênh rạch đô thị
Bãi bồi, đất trũng, đất yếu

Độ sâu khoan 8–25m dưới đáy sông đảm bảo:

Không xói lở
Không bị dòng chảy tác động
Không ảnh hưởng giao thông thủy

4. Phù hợp cho đường ống áp lực cao: Gas – Dầu – Điện lực

Ống gas/dầu yêu cầu:

Cường độ kéo cao
Không biến dạng
Mối hàn tuyệt đối kín
Hướng tuyến không gấp khúc

HDD đảm bảo tuyến ống cong đều, không tạo điểm gãy, phù hợp thi công ống API 5L, PE100, thép hàn xoắn, áp suất vận hành 8–25 bar.

5. Thi công trong mọi điều kiện thời tiết

Do hoạt động dưới lòng đất → HDD không bị ảnh hưởng bởi:

Mưa lớn
Ngập úng
Nắng nóng
Gió bão
Đất đông cứng

Giúp đảm bảo tiến độ trong các dự án hạ tầng lớn.

Quy trình thi công HDD chuyên sâu cho đường ống điện – nước – khí

1. Khảo sát hạ tầng ngầm & lập hồ sơ kỹ thuật

Bao gồm:

Khảo sát địa chất (SPT, CPT, hố khoan)
Dò tìm công trình ngầm (Cable locator, GPR)
Mô phỏng hướng tuyến 3D
Tính toán bán kính cong tối thiểu

Đối với điện lực & khí gas, yêu cầu nghiêm ngặt về khoảng cách tối thiểu so với công trình khác theo tiêu chuẩn:

TCVN 8611:2010 – đường ống dẫn khí
QCVN 07-1:2020 – hạ tầng kỹ thuật
IEC/IEEE đối với cáp điện

2. Khoan lỗ dẫn hướng (Pilot Bore)

Mũi khoan kết hợp:

Đầu dò từ trường
Thiết bị định vị mặt đất
Hệ thống GPS tăng cường

Cho phép điều chỉnh chính xác theo thiết kế, tránh chướng ngại.

3. Khoan mở rộng (Reaming) với nhiều cấp đường kính

Tùy đường kính ống:

Ống điện ngầm: D63 – D160
Ống nước sạch/PN10: D110 – D225 – D400
Ống khí gas: PE100 D160–D315 hoặc thép D219–D406

Máy reamer mở rộng theo cấp: 12” → 16” → 24” → 32”.
Bentonite được bơm liên tục để:

Giữ ổn định vách khoan
Giảm ma sát khi kéo ống
Tránh sập hố

4. Hàn và kiểm tra ống trước khi kéo

Đặc biệt quan trọng với:

Ống HDPE cấp nước (hàn nhiệt đối đầu – Butt Fusion)
Ống khí gas (kiểm tra mối hàn bằng siêu âm UT)
Ống điện lực (kiểm tra độ kín)

Dãy ống được kéo trên bãi lắp dựng đủ chiều dài.

5. Kéo ống vào lỗ khoan (Pullback)

Dòng ống được kéo ngược lại qua lỗ khoan, với lực kéo được kiểm soát theo:

Tính toán Drag Force
Bán kính cong tối thiểu
Độ sâu chôn lấp

Đối với ống điện lực và ống gas → lực kéo tối đa phải nhỏ hơn 60–70% cường độ kéo của vật liệu.

Phân tích chuyên sâu theo từng loại đường ống

Khoan ngầm HDD cho tuyến ống điện lực

a. Yêu cầu kỹ thuật

Bán kính cong tối thiểu lớn để không làm hư cáp
Độ sâu ≥ 1,2–2,5m tùy cấp điện
Khoảng cách an toàn khỏi ống nước, cáp viễn thông, cáp chiếu sáng
Lớp vỏ bảo vệ HDPE hoặc PVC-C

b. Cấu hình thi công phổ biến

D63 – D90: điện hạ thế
D110 – D160: điện trung thế 22–35kV
D225 – D315: điện cao thế 110kV

c. Rủi ro & biện pháp

Nhiệt độ cáp → cần chọn ống chịu nhiệt
Tránh giao cắt tuyến ống gas
Kiểm tra điện trở tiếp địa sau thi công

HDD cho tuyến ống nước sạch & thoát nước

a. Yêu cầu kỹ thuật

Chất lượng mối hàn đối đầu tuyệt đối kín
Đảm bảo áp lực vận hành PN6–PN16
Tránh giao cắt với ống thoát nước bẩn
Độ sâu chôn từ 1–4m

b. Ứng dụng

Kéo ống HDPE qua đường
Cấp nước khu đô thị
Nâng cấp mạng lưới cũ không đào phá

c. Ưu điểm

Không làm gián đoạn cấp nước hiện hữu
Không gây bể ống do tải trọng xe

3. HDD cho tuyến ống khí gas – áp lực cao

Đây là lĩnh vực yêu cầu độ an toàn cao nhất.

a. Yêu cầu bắt buộc

Theo tiêu chuẩn ASME B31.8
Độ sâu ≥ 2–6m
Không giao cắt trực tiếp với điện, nước
Lực kéo phải được kiểm soát nghiêm ngặt

b. Vật liệu ống

Ống thép API 5L
HDPE PE100 áp lực PN16–PN20

c. Thi công qua sông – yêu cầu đặc biệt

Chôn sâu 8–25m dưới đáy sông
Reaming nhiều cấp để tránh ma sát
Dùng bentonite độ nhớt cao

Thi công HDD qua đường, qua sông và khu đô thị đông người – phân tích chuyên sâu

1. Kéo ống qua đường lớn (quốc lộ, cao tốc)

Yêu cầu:

Không ảnh hưởng giao thông
Độ sâu ≥ 3m
Thiết kế hướng tuyến song song mặt đường, tránh biến dạng

Dùng cho:

Ống cấp nước thành phố
Ống điện 22kV, 110kV
Ống HDPE D160–D400

2. Kéo ống qua sông/kênh rạch

Độ phức tạp cao nhất:

Dòng chảy
Địa chất yếu
Mực nước thay đổi

HDD đảm bảo:

Lỗ khoan ổn định
Độ sâu chôn đủ lớn
Không ảnh hưởng giao thông thủy

3. Kéo ống trong khu đô thị đông người

Thích hợp cho:

Khu trung tâm
Khu thương mại – bệnh viện – trường học
Khu dân cư mới có nhiều hạ tầng ngầm

Ưu điểm:

Thi công ban đêm không gây ồn
Độ rung gần như bằng 0
Không ảnh hưởng sinh hoạt người dân

Công nghệ khoan ngầm định hướng HDD mang lại lợi thế vượt trội trong:

An toàn
Tiến độ
Kinh tế
Độ chính xác
Thân thiện môi trường

Đặc biệt phù hợp trong các dự án yêu cầu cao:

Tuyến ống điện lực qua khu đông dân
Tuyến ống nước sạch xuyên đường lớn
Tuyến ống gas/dầu đi dưới sông
Tuyến ống kỹ thuật hỗn hợp trong đô thị

HDD hiện là xu hướng tất yếu, đóng vai trò quan trọng trong phát triển đô thị thông minh, nâng cấp hạ tầng kỹ thuật, và giảm thiểu tác động đến môi trường – đúng định hướng bền vững của các thành phố hiện đại.

Đường ống ngầm: phương pháp và công nghệ làm việc

Đường ống ngầm là một phương pháp cho phép bạn gắn kết thông tin liên lạc đường ống mà không cần mở sàn. Nhờ khả năng đặt này, sự xuất hiện của địa điểm, tính toàn vẹn của đường nhựa, sự phá hủy của cây cối, v.v. bị loại bỏ. Ngày nay, phương pháp này bao gồm một số tùy chọn thực hiện có thể.

Nội dung

1 Ưu điểm của đường ống ngầm

2 phương pháp đặt ngầm

3 Sửa chữa và đặt đường ống với sự trợ giúp của phục hồi chức năng

4 Lắp đặt đường ống

5 Lắp đặt đường ống

6 Đặt ống với phương pháp HDD

Ưu điểm của đường ống ngầm

Phương pháp phổ biến nhất để đặt cấu trúc đường ống được coi là rãnh. Tuy nhiên, tùy chọn cài đặt này có những nhược điểm sau:

khai quật đất dẫn đến vi phạm lớp màu mỡ;
loại bỏ cây và các loại cây trồng khác;
chi phí lắp đặt cao;
giai đoạn chuẩn bị dài.

Xin lưu ý! Nếu kênh cho đường ống chạy qua mặt đường, không thể tránh được việc phá hủy nhựa đường, vì vậy con đường phải được xây dựng lại sau khi công trình. Ngoài ra, nếu đây là một đoạn đường khá bận rộn, có thể khó chặn nó. Trong những trường hợp như vậy, cài đặt giao tiếp ngầm (đóng) giúp ích.

Quá trình ngầm có những lợi thế sau:

cần ít nguồn lực vật chất hơn cho công việc.
tốc độ lắp đặt cao;
số lượng nhân viên tối thiểu;
thân thiện với môi trường;
khả năng đặt đường ống quanh năm (việc lắp đặt đường ống trên đường mở vào mùa đông rất khó khăn do mặt đất đóng băng);
An toàn lao động.

Nếu việc lắp đặt đường ống ngầm dưới lòng đất được thực hiện trong một phân đoạn nhỏ, ví bên dưới vỉa hè, bạn có thể làm tất cả các công việc mà không cần thiết bị đặc biệt. Cách gọi cáp như vậy khá đơn giản. Nó đòi hỏi một hình trụ với đường kính mong muốn và một thanh có thể xếp chồng lên nhau. Nhờ thiết bị này, có thể loại bỏ trái đất bằng tay. Tuy nhiên, trước đó, công việc sẽ được thực hiện để đào các hố nhỏ ở cả hai bên đường. Máy móc và lắp ráp đặc biệt được sử dụng để lắp đặt khép kín trong các khu vực rộng lớn.

Phương pháp đặt ngầm

Phương pháp đóng cửa thay thế đường ống được sử dụng để truyền thông khác nhau. Chúng bao gồm:

cáp thông tin liên lạc;
lắp đặt các đường ống khác nhau (dầu, khí đốt, sưởi ấm);
cáp kết cấu cống và hệ thống cấp nước (cấp nước lạnh và nóng);
sửa chữa và thay thế đường ống.

Ngày nay, có nhiều phương pháp đặt ống ngầm khác nhau, một số có phương pháp thực hiện khác nhau. Công nghệ đặt ống ngầm khác nhau ở các tùy chọn sau:

thay thế ống cũ bằng ống mới (vệ sinh);
xuyên đất;
Nổ sàn;
khoan theo hướng ngang (HDD).

Phục hồi chức năng diễn ra khi việc sửa chữa một đường ống hiện có hoặc thay thế nó là cần thiết. Trong các trường hợp khác, hệ thống dây điện trực tiếp của cấu trúc đường ống diễn ra. Đặt ống cáp ngầm dưới lòng đất được sử dụng rộng rãi và việc sử dụng nó tránh được nhiều vấn đề đặc trưng cho một lựa chọn đặt mở.

Sửa chữa và đặt đường ống với sự trợ giúp của phục hồi chức năng

Việc cải tạo là một phương pháp đường ống khép kín và được thực hiện bằng cách thay thế giao tiếp cũ bằng một phương pháp mới. Nó được chia thành 2 lựa chọn làm việc:

Gạch chân.
Cải tạo.

Trong trường hợp đầu tiên, thông tin liên lạc cũ được bảo tồn và phục vụ như một viên nang cho đường ống mới. Trước khi đặt, đường ống cũ được làm sạch bụi bẩn và vật lạ. Tiếp theo, một đường mới với đường kính nhỏ hơn được kéo vào. Đường ống làm bằng vật liệu hiện đại có đặc tính kỹ thuật tuyệt vời, và bảo vệ bổ sung từ một thiết kế cũ làm giảm khả năng xảy ra trường hợp khẩn cấp trong hệ thống.

Có nhiều cách để thực hiện công việc gạch chân. Điều này bao gồm rút lại các đường ống, được thực hiện từ cuối thông tin liên lạc cũ và đẩy từ đầu đường ống. Khi một phần cụ thể của đường dây được sửa chữa, nó sẽ bị ngắt kết nối với hệ thống. Sau đó, một thiết kế mới làm bằng vật liệu hiện đại được đưa vào phân khúc cũ này. Quá trình này có thể được thực hiện với sự phá hủy một phần của đường ống cũ.

Thông tin hữu ích! Trong thời gian sửa chữa, đường ống tạm thời thường được lắp đặt để thay thế phân đoạn sửa chữa của cấu trúc. Sau khi hoàn thành công việc lót, các đường ống tạm thời được loại bỏ và phần sửa chữa của đường ống được kết nối với hệ thống.

Nếu lớp lót thực sự là một sửa chữa của giao tiếp cũ với các vật liệu mới, việc cải tạo là một bản cập nhật của đường dây, có thể xảy ra nếu đường kính đường ống thay đổi. Trong quá trình cải tạo, cấu trúc cũ bị phá hủy bằng cách giới thiệu một dòng mới. Trong trường hợp này, các mảnh ống vẫn còn dưới lòng đất và tạo thành một vỏ niêm phong cho thông tin liên lạc mới.

Phương pháp phục hồi chức năng cho phép trao đổi thông tin liên lạc từ bất kỳ vật liệu nào: gốm sứ, bê tông, kim loại, v.v.

Lắp đặt đường ống

Đất nơi đường ống thường bị xuyên thủng là đất sét. Phương pháp khoan kích ngầm này cho phép các đường ống có mặt cắt ngang lên tới 600 mm. Khoảng cách mà cấu trúc có thể được đặt với tùy chọn này là 60 m. Thông qua hệ thống dây điện như vậy, mặt đất được nén theo hướng tròn xung quanh đường ống. Lực cần thiết cho thủng tương ứng với một chỉ số từ 150 đến 3000 kN. Nỗ lực này được thực hiện nhờ một kỹ thuật đặc biệt. Tùy chọn phổ biến nhất cho sự cố với xi lanh thủy lực.

Trong hầu hết các trường hợp, để giảm ma sát và sức đề kháng trong lòng đất, một đầu hình nón được áp dụng cho đường ống, cơ sở nhô ra khoảng 2 cm so với chính đường ống. Nếu đường ống có mặt cắt ngang nhỏ, việc sử dụng một mẹo như vậy là tùy chọn. Trong trường hợp này, lỗ thủng được cung cấp thông qua chính đường ống.

Xin lưu ý! Nếu bạn không sử dụng đầu hình nón, độ chính xác thủng cao hơn. Điều này là do khi đi vào mặt đất, nón có thể gặp phải những chướng ngại vật tự nhiên và đi chệch khỏi đường thủng.

Tốc độ thủng thường từ 4 đến 6 m / h. Điều này phụ thuộc vào đặc điểm của đất và thiết bị được sử dụng trong tùy chọn đặt ngầm này. Trong một số trường hợp, để tăng tốc độ ống, một rung động được sử dụng, cùng với sức mạnh jack, cho phép bạn di chuyển qua mặt đất với tốc độ 20 đến 40 m / h.

Ngoài ra, có một loại đường ống khác đặt với lốp xe phẳng, được sử dụng trong trường hợp đất dễ bị xói mòn bởi dòng nước. Phương pháp này được gọi là xỏ khuyên thủy lực. Việc lắp đặt này được thực hiện với một tia nước. Dòng sông định hướng phá hủy đất và tạo thành một cái giếng mà thông tin liên lạc được giới thiệu.

Kỹ thuật lắp đặt đường ống ngầm

Việc đặt đường ống ngầm cũng có thể được thực hiện bằng cách đấm. Trong hầu hết các trường hợp, ống thép có kích thước phần lên đến 2000 mm được hướng dẫn bằng phương pháp này. Đấm rất giống với một lỗ thủng, nhưng sự khác biệt là nó được thực hiện ở đầu mở của đường ống. Kết quả là, một đường ống được loại bỏ và một cột đất được loại bỏ khỏi nó.

Trong trường hợp này, xi lanh thủy lực được sử dụng để tạo ra đủ lực. Chúng được đặt đối xứng trên toàn bộ mặt cắt ngang đường ống. Đất mà công việc này có thể được thực hiện thuộc nhóm I - IV (đất sét, đất sét, cát, v.v.). Đường kính của các đường ống có thể được sử dụng với phương pháp này thay đổi từ 600 đến 1720 mm. Khoảng cách đặt thường không quá 100 m.

Đầu tiên, một cái hố được đào. Tiếp theo, một bức tường áp lực được cài đặt, trên đó giắc cắm sau đó được gắn. Kết nối đầu tiên của đường ống dẫn điện được kết nối với các ống lót nằm trên tấm. Điều này để lại phần cuối của đường ống miễn phí.

Các giắc cắm tạo ra một lực được chuyển đến đường ống và đầu mở xuyên qua mặt đất. Khi thâm nhập vào mặt đất, một cột đất tích tụ bên trong phần. Loại bỏ được thực hiện với xô (với tay cầm dài và ngắn) và các thiết bị tác động dựa trên khí nén.

Đặt ống bằng phương pháp HDD

Khoan định hướng ngang là một phương pháp mà việc đặt ống ngầm cũng được thực hiện. Một tính năng của phương pháp này là sử dụng các giàn khoan dầu. Có ba giai đoạn chính của lắp đặt ống ngầm bằng phương pháp HDD:

hệ thống dây điện tốt;
mở rộng đài phun nước;
đặt ống.

Khoan ngang định hướng ngầm được thực hiện với thiết bị khoan được trang bị một đầu đặc biệt. Một đầu như vậy phù hợp với một thanh linh hoạt, cho phép nó thay đổi hướng khi khoan. Điều này đặc biệt cần thiết để tránh va chạm với các chướng ngại vật tự nhiên trong lòng đất. Đầu có lỗ cần thiết để làm mát trong quá trình hoạt động. Ngoài ra, có một thiết bị điều hướng điều khiển và sửa đường khoan.

Việc mở rộng lỗ khoan được thực hiện bằng cách thay đổi mũi khoan định hướng thành bộ mở rộng. Để làm một cái giếng có đường kính lớn, việc mở rộng có thể được thực hiện nhiều lần.

Quan trọng! Đường kính của lỗ khoan phải có một chỉ báo lớn hơn 30% so với mặt cắt ngang của đường ống được đặt.

Trong giai đoạn cuối cùng, đường ống được rút ra. Các đường ống được vẽ theo cách này: trò chơi truyền thông được gắn vào một thanh đặc biệt, và sau đó máy khoan định hướng HDD kéo cấu trúc vào lỗ khoan. Để giảm chỉ số ma sát khi kéo đường ống qua kênh ngang, chất lỏng khoan được sử dụng.

Đặt ống ngầm cho các mạng khác nhau là một công nghệ hiện đại giúp tiết kiệm tài nguyên. Nhờ nhiều cách khác nhau để thực hiện một công nghệ như vậy, bạn có thể chọn tùy chọn tốt nhất cho từng tình huống.