Hàn và Lắp đặt Ống Ngầm bằng Kỹ thuật Khoan Ngang Định hướng (HDD) 

 
Bài báo này nghiên cứu quy trình được thực hiện để đánh giá và nâng cao chất lượng của một dịch vụ liên quan đến một dự án quy mô lớn. Phạm vi bài báo bao gồm việc hàn và lắp đặt ống ngầm bằng kỹ thuật Khoan Ngang Định hướng (HDD). Bài báo làm nổi bật các công cụ kiểm soát chất lượng khác nhau được sử dụng trong việc đánh giá chất lượng, chẳng hạn như biểu đồ nguyên nhân và kết quả, phân tích Pareto, và sơ đồ quy trình. Nghiên cứu tiếp tục với một nghiên cứu về Kiểm soát Quy trình Thống kê (SPC), tập trung vào việc tạo ra các biểu đồ kiểm soát và xác định khả năng quy trình. Sau khi xác định vấn đề, các hành động khắc phục và phòng ngừa được đề xuất và được giải thích rõ ràng như hai danh mục chính của cải tiến liên tục. Cuối cùng, bài báo được kết luận với phân tích chi phí chất lượng, các cân nhắc về sức khỏe và an toàn lao động, cũng như một bản tóm tắt ngắn gọn bao gồm kế hoạch thực hiện được đề xuất.

1. Giới thiệu

Dự án dịch vụ do nhà thầu phụ Heliopolis Electric Co. thực hiện nhằm hàn và sau đó lắp đặt các ống Polyethylene mật độ cao (HDPE) ngầm có chiều dài 470m và đường kính ngoài 280mm tại một khu vực cụ thể bên dưới một kênh nước giữa Bahia và Saadiyat ở Abu Dhabi. Những ống ngầm này có các đặc tính vật lý và hóa học để bảo vệ cáp điện cao thế sẽ được kéo vào sau khi lắp đặt ống. Thời gian đã được thỏa thuận cho dự án là 72 ngày kể từ ngày bắt đầu. Tuy nhiên, công việc đã kéo dài hơn 200 ngày do các vấn đề phát sinh về chất lượng và an toàn.  

Để tránh làm xáo trộn kênh nước bằng công việc đào đất cho lắp đặt ống, công nghệ Khoan Ngang Định hướng (HDD) tiên tiến đã được sử dụng thay thế. HDD là một phương pháp không đào rãnh có khả năng điều khiển hướng, dùng để lắp đặt các ống và cáp ngầm theo một cung nông dọc theo một đường khoan định trước bằng cách sử dụng một giàn khoan khởi động từ bề mặt. Phương pháp này loại bỏ nhu cầu cắt đường, giảm thời gian và chi phí thi công, đồng thời thân thiện với môi trường hơn so với các phương pháp đào rãnh truyền thống.  

Một hoạt động HDD được lập kế hoạch tốt bao gồm khảo sát sơ bộ khu vực đường khoan liên quan đến các đường ống hiện có và điều kiện đất. Việc lựa chọn thiết bị khoan phụ thuộc vào chiều dài lỗ khoan, đường kính của ống được lắp đặt và chất lượng đất.  

Hoạt động tại hiện trường bắt đầu bằng việc khoan một lỗ dẫn từ bề mặt ở một bên của chướng ngại vật cần vượt qua, trong trường hợp này là kênh nước. Sau đó, việc khoan tiếp tục dọc theo một đường cong được thiết kế bên dưới và vượt qua chướng ngại vật để thoát ra ở bề mặt bên kia.  

Một lỗ dẫn được khởi động từ bề mặt với góc từ 6 đến 15 độ so với phương ngang và chuyển sang phương ngang khi đạt đến độ sâu yêu cầu. Một đường khoan với độ cong rất nhẹ hoặc gần như thẳng thường được tuân theo để giảm ma sát, từ đó giảm nguy cơ dây ống bị mắc kẹt trong đất hoặc bị hư hỏng.  

2. Quy trình Khoan và Lắp đặt

Giai đoạn mở rộng lỗ khoan (Reaming):

Giai đoạn tiếp theo trong quy trình là mở rộng lỗ dẫn đến đường kính đủ lớn để chứa được ống dẫn. Việc này được thực hiện bằng cách kéo ngược các dụng cụ mở rộng (reamers) hoặc các đầu mở rộng đường kính từ hố thoát về hố vào. Có thể cần thực hiện nhiều lần mở rộng để đạt được kích thước lỗ khoan phù hợp.  

Kéo ống qua lỗ khoan:

Cuối cùng, ống HDPE được gắn vào đầu mở rộng bằng một thiết bị xoay – một dụng cụ giúp cách ly dây ống khỏi chuyển động xoay của giàn khoan HDD. Như minh họa trong Hình 1, ống được kéo phía sau đầu mở rộng cuối cùng qua đường khoan ngang (back reaming).  

HDD được thực hiện với sự hỗ trợ của một loại dung dịch nhớt được gọi là dung dịch khoan (drilling fluid). Đây là một hỗn hợp gồm nước và thường là bentonite, được bơm liên tục để loại bỏ mùn khoan, ổn định lỗ khoan, làm mát đầu khoan, và bôi trơn đường đi của ống dẫn. Dung dịch khoan giúp giữ các mùn khoan lơ lửng để ngăn chúng làm tắc lỗ khoan, vì tắc nghẽn sẽ gây áp lực ngược lên đầu khoan, làm chậm tiến độ thi công.  

3. Quy trình Hàn Ống

Một bước rất quan trọng trước khi kéo ống qua lỗ khoan là công đoạn hàn ống. Việc hàn được thực hiện qua nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn yêu cầu các tham số cụ thể:  

Chuẩn bị vùng hàn:

   - Vùng hàn phải được bảo vệ khỏi các điều kiện thời tiết không phù hợp.  
   - Các bề mặt cần nối phải không bị hư hại, sạch sẽ và không chứa các tạp chất hoặc hạt lỏng lẻo.  
   - Các ống phải được căn chỉnh sao cho bề mặt tiếp xúc song song khi kẹp vào thiết bị hàn.  

Cạo bề mặt:

- Dụng cụ cạo được đặt vào và bật nguồn, sau đó được điều chỉnh tốc độ phù hợp.  
- Dụng cụ chỉ được dừng lại khi dải HDPE liên tục bị bóc ra từ cả hai bề mặt; nếu không, sẽ có dấu cắt ở đầu và cần thực hiện lại giai đoạn cạo.

- Sau khi cạo xong, các ống cần được căn chỉnh lại và các mảnh vụn phải được làm sạch.  

Gia nhiệt và kết nối:

- Gương gia nhiệt (heating plate) được điều chỉnh đến nhiệt độ làm việc và các ống được ép vào gương.  
- Áp suất được tăng lên đến một giới hạn nhất định, sau đó giảm xuống trong một khoảng thời gian nhất định. Sau đó, gương được tháo ra và các ống được ép lại với nhau trong giai đoạn được gọi là **kết nối nóng chảy (fusion of surfaces).  
- Giai đoạn này phải được thực hiện nhanh chóng, vì có một giới hạn thời gian từ khi gỡ gương đến khi ép ống.  

Làm mát:

   - Mối hàn cần để yên trong khoảng thời gian làm mát, trong thời gian này áp suất kết nối phải được duy trì.  
   - Quá trình kết nối được hoàn tất khi mối nối nguội xuống dưới nhiệt độ nóng chảy của vật liệu, tạo thành một mối liên kết chắc chắn.  
 
Khoan Ngang Định hướng (HDD) là một công nghệ tiên tiến và hiệu quả trong việc lắp đặt các đường ống ngầm, đặc biệt trong các dự án yêu cầu tính chính xác và độ bền cao. Việc hàn ống HDPE đảm bảo rằng hệ thống ống ngầm sẽ đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cần thiết. Các quy trình này, nếu được thực hiện đúng, có thể giảm thời gian thi công, tối ưu hóa chi phí và đảm bảo tính bền vững trong dài hạn.  

2. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ VÀ XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ

Vấn đề chính xảy ra sau khi hoàn thành quá trình mở rộng lỗ khoan (reaming) và trong giai đoạn kéo ống qua lỗ khoan. Khi ống chưa đến hố thoát, người vận hành HDD phát hiện mất tải đột ngột (nghĩa là có sự cố gãy trong ống hoặc phụ kiện kéo). Để xác định vị trí ống bị gãy, cần đào một hố sâu 7 mét. Sau khi điều tra, nguyên nhân được xác định là do các mối hàn ống không tuân thủ đúng quy trình hàn ống tiêu chuẩn. Vấn đề này, cùng với các yếu tố khác, đã dẫn đến việc dự án không đáp ứng được yêu cầu hợp đồng.

2.1 Biểu đồ Nguyên nhân - Kết quả (Xương cá):

Thời gian là yếu tố quan trọng trong việc hoàn thành hầu hết các dịch vụ và được coi là một trong những khía cạnh chính của chất lượng trong các tổ chức dịch vụ. Dự án hàn và lắp đặt ống này dự kiến kéo dài 72 ngày nhưng thực tế đã kéo dài khoảng 7 tháng, đặt ra nghi vấn về chất lượng dịch vụ, làm cho dự án không tuân thủ hợp đồng.

Để tìm ra nguyên nhân của sự chậm trễ, cần động não và liệt kê tất cả các yếu tố tiềm năng gây ra chất lượng kém. Điều này có thể được hỗ trợ bởi biểu đồ nguyên nhân - kết quả, một công cụ giúp liệt kê và phân tích các nguyên nhân có thể gây ra vấn đề cụ thể. Do hình dạng đặc trưng, biểu đồ này thường được gọi là biểu đồ xương cá.  

Trong Hình 2, biểu đồ xương cá của dự án hàn và lắp đặt ống cho thấy vấn đề chất lượng là việc dự án không đáp ứng hợp đồng (đầu cá). Các danh mục liên quan đến vấn đề này bao gồm: Nguyên vật liệu (Materials), Máy móc (Machines), Tự nhiên (Mother Nature), Nhân lực (Men), Phương pháp (Methods), và Quản lý (Management) – gọi chung là 6 Ms.

2.2 Phân tích Pareto:

Phân tích Pareto là một kỹ thuật kiểm soát chất lượng được sử dụng để xác định các vấn đề theo mức độ quan trọng của chúng. Nguyên lý của phân tích Pareto dựa trên quy tắc 80-20, nghĩa là khoảng 80% hiệu quả thường đến từ 20% nguyên nhân. Trong quản lý chất lượng, điều này có nghĩa là phần lớn các vấn đề chất lượng xuất phát từ một số ít nguyên nhân. Nhiệm vụ chính là xác định những nguyên nhân này.

Một cách để sử dụng phân tích Pareto là lập biểu đồ xếp hạng các nguyên nhân của một vấn đề chất lượng theo thứ tự giảm dần về mức độ nghiêm trọng. Sau khi phân tích biểu đồ xương cá, 7 vấn đề đã được xác định là ảnh hưởng đến việc dự án tuân thủ hợp đồng:  

1. Hỏng mối hàn ống: Gây ra khi kéo ống dưới lòng đất, yêu cầu phải đào hố sâu 7 mét để định vị và sửa chữa ống gãy. Vấn đề này chiếm  50 ngày chậm trễ .
2. Rò rỉ dung dịch bentonite: Gây ra 12 ngày chậm trễ.  
3. Quản lý kém: Gây ra 12 ngày chậm trễ.  
4. Các yếu tố khác: Bao gồm cung cấp nguyên vật liệu, vận chuyển đến đảo Saadiyat, các vấn đề an toàn, và lỗi con người.  

Các vấn đề trên được liệt kê trong Bảng 1 kèm theo số ngày chậm trễ và tỷ lệ phần trăm. Giá trị cộng dồn cũng được liệt kê để xây dựng biểu đồ Pareto hoàn chỉnh. Từ bảng này, có thể dễ dàng nhận thấy vấn đề hỏng mối hàn ống là nguyên nhân nghiêm trọng nhất, chiếm hơn 50% tổng thời gian chậm trễ. Tiếp theo là rò rỉ bentonite và quản lý kém , mỗi vấn đề chiếm khoảng 13% thời gian chậm trễ.  

Để trực quan hóa rõ ràng hơn mức độ tương thích của các giá trị trong bảng với nguyên lý Pareto hoặc quy tắc 80-20, một biểu đồ Pareto là cần thiết.
>>> XEM THÊM: Bảng báo giá dịch vụ khoan ngầm tại công ty Minh Phương

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