Thuyết minh biện pháp thi công tuyến ống HDPE bằng phương pháp khoan kéo ngầm định hướng HDD

THI CÔNG TUYẾN ỐNG HDPE BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHOAN KÉO NGẦM HƯỚNG (HDD)**

Thi công tuyến ống HDPE bằng công nghệ khoan kéo ngầm định hướng (HDD – Horizontal Directional Drilling) hiện đang được xem là giải pháp tiên tiến nhất cho việc lắp đặt hệ thống ống ngầm đô thị, công nghiệp, cấp nước, thoát nước và ống kỹ thuật qua các đoạn sông, đường giao thông lớn, đường sắt, khu dân cư hay các vùng có mật độ công trình ngầm phức tạp. Không cần đào mở mặt đất, HDD vừa đảm bảo tiến độ nhanh, vừa hạn chế tối đa xung đột hạ tầng, giảm chi phí giải phóng mặt bằng, đồng thời giữ nguyên hiện trạng cảnh quan và hệ thống giao thông. Đây là công nghệ phù hợp với xu hướng phát triển hạ tầng bền vững, đặc biệt trong bối cảnh đô thị hoá và yêu cầu bảo vệ môi trường ngày càng cao.

Nguyên lý của HDD dựa trên khả năng điều khiển hướng của đầu khoan, cho phép thiết bị hoạt động theo một biên dạng không gian được thiết kế trước, bao gồm đoạn cong vào đất, đoạn khoan ngang và đoạn kéo lên tại hố tiếp nhận. Quá trình khoan được giám sát liên tục bằng thiết bị định vị điện tử, sử dụng tín hiệu từ bộ phát sóng đặt trong đầu khoan. Nhờ đó, thiết bị thi công có khả năng né tránh các công trình ngầm, duy trì độ sâu an toàn, đồng thời đảm bảo tuyến ống đáp ứng đầy đủ cao độ thiết kế.

Quá trình thi công HDD tuyến ống HDPE bắt đầu bằng khảo sát, đây là khâu đặc biệt quan trọng, quyết định toàn bộ khả năng thi công thành công. Khảo sát bao gồm đo đạc địa hình, định vị công trình ngầm bằng máy GPR, đào thử (test pit) tại các vị trí giao cắt quan trọng, khoan địa chất để xác định tầng sét, cát, bùn, conglomerate hoặc đá phong hóa. Từ kết quả khảo sát, đơn vị thi công xác lập biên dạng tuyến khoan đảm bảo bán kính uốn cho phép của ống HDPE, đồng thời lựa chọn loại mũi khoan, dung dịch khoan, công suất máy khoan và tổ hợp cần khoan phù hợp. Tuyến khoan được trình bày trong hồ sơ biện pháp thi công và được Chủ đầu tư phê duyệt trước khi triển khai.

Sau công tác khảo sát, việc bố trí mặt bằng thi công được triển khai. Mặt bằng thi công HDD gồm hố đặt máy khoan, hố tiếp nhận, khu vực hàn nối ống, khu vực đặt hệ thống trộn dung dịch khoan, kho chứa bentonite, nước sạch và bãi tập kết thiết bị. Hố đặt máy khoan và hố tiếp nhận phải được đào bằng máy, gia cố bằng cừ thép hoặc bê tông đúc để đảm bảo an toàn, tránh sạt lở trong suốt thời gian thi công. Việc bố trí hố khoan phải tuân thủ quy định về hành lang an toàn giao thông, an toàn lưới điện và khu vực có công trình ngầm hiện hữu. Tùy từng yêu cầu, độ sâu hố khoan có thể từ 2–4m để đảm bảo góc khoan đầu vào phù hợp với biên dạng thiết kế.

Công đoạn khoan dẫn hướng là trung tâm của toàn bộ quá trình HDD. Đầu khoan được gắn mũi cắt chuyên dụng (TriHawk hoặc tương tự), phía trong chứa bộ phát sóng định vị. Kỹ sư định vị sử dụng thiết bị thu để liên tục đo đạc hướng đi, độ sâu, sự lệch hướng và độ nghiêng. Điều khiển hướng dựa vào nguyên tắc “12 giờ – 6 giờ”, tức là xoay đầu khoan đến góc mong muốn trước khi đẩy, tạo ra chuyển động có điều hướng. Quá trình khoan dẫn hướng phải được duy trì liên tục, sử dụng dung dịch khoan bentonite hoặc polymer để làm mát mũi khoan, ổn định thành lỗ khoan và vận chuyển đất đá ra khỏi hố khoan. Mọi thay đổi bất thường về lực kéo, mô-men, độ sâu hay hướng đi đều phải được điều chỉnh ngay để tránh khoan lệch, khoan chạm công trình hoặc gây sập lỗ khoan.

Khi đầu khoan thông sang hố tiếp nhận, giai đoạn khoan mở rộng được triển khai. Đầu khoan được tháo ra, thay bằng mũi phá ngược (reamer). Việc mở rộng kích thước lỗ khoan tuân theo nguyên tắc từ nhỏ đến lớn: mở lần 1, lần 2, và có thể lần 3 nếu đường kính ống HDPE lớn. Đối với ống HDPE D355 – D1200, đường kính đầu phá thường lớn hơn 1,3–1,5 lần đường kính ống. Kích thước này đảm bảo tồn tại một lớp dung dịch khoan bao quanh để giảm ma sát và tạo đường hầm ổn định. Dung dịch khoan phải đạt độ nhớt, tỉ trọng và hàm lượng chất rắn theo tiêu chuẩn, được kiểm tra bằng Marsh funnel và balance scale. Chất lượng dung dịch khoan quyết định gần như toàn bộ sự thành công của quá trình kéo ống.

Giai đoạn kéo ống (pullback) là bước quan trọng nhất, yêu cầu chính xác và liên tục. Ống HDPE được hàn bằng máy hàn nhiệt (butt fusion) theo từng đoạn, tạo thành tuyến ống liên tục. Mối hàn phải đạt chuẩn ISO 21307 và kiểm tra bằng siêu âm hoặc kiểm tra ngoại quan. Ống được đặt thẳng trên con lăn, tránh bị uốn gấp. Khi bắt đầu kéo, đầu kéo được gắn vào mũi phá ngược qua khớp xoay chịu lực, giúp giảm mô-men xoắn truyền vào ống. Quá trình kéo phải diễn ra liên tục, không được dừng quá 20–30 phút vì dung dịch khoan có thể mất áp, gây co đường hầm và kẹt ống. Tốc độ kéo phụ thuộc vào địa chất, lực kéo cho phép và khả năng bơm dung dịch khoan.

Lực kéo được giám sát liên tục bằng cảm biến hydraulic. Nếu lực kéo tăng bất thường, tổ thi công phải điều chỉnh dung dịch khoan, giảm tốc độ hoặc ngừng kéo tạm thời để ổn định đường hầm. Với các tuyến dài hơn 300–800m hoặc qua khu vực địa chất phức tạp, kỹ sư phải dự báo các rủi ro như bó ống, sụp thành, mất dung dịch khoan, kẹt đầu khoan và có biện pháp xử lý trước. Ống sau khi kéo hoàn toàn qua sông, qua đường hoặc đoạn ngầm phải được bịt đầu, kiểm tra độ thông bằng bi thép, kiểm tra độ sâu bằng thiết bị định vị và hoàn thiện công tác vệ sinh hố khoan, hố tiếp nhận.

Toàn bộ quá trình thi công khoan ngầm phải tuân thủ quy định về an toàn – môi trường, đặc biệt tại các khu vực nhạy cảm như đường giao thông chính, khu dân cư, đường điện, khu công nghiệp hoặc công trình quốc phòng. Hệ thống rào chắn, biển báo, đèn cảnh báo phải bố trí đầy đủ. Tất cả công nhân trực tiếp thi công phải được đào tạo và có chứng chỉ an toàn điện, an toàn máy khoan, an toàn hàn ống HDPE và an toàn làm việc trong khu vực giao thông. Dung dịch khoan sau quá trình thi công phải thu gom, lọc tách và xử lý theo tiêu chuẩn môi trường, tránh thải trực tiếp ra môi trường.

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp HDD thi công tuyến ống HDPE là giảm thiểu tối đa ảnh hưởng bề mặt. Các công trình quan trọng như đường quốc lộ, tỉnh lộ, đường sắt, kênh rạch, sông ngòi hoặc các khu vực có mật độ dân cư cao đều có thể thi công mà không phá vỡ kết cấu hạ tầng. Tuổi thọ tuyến ống HDPE thi công bằng HDD rất cao, do ống không chịu tác động cơ học trực tiếp từ giao thông và môi trường. Ống được đặt sâu dưới đất giúp hạn chế biến dạng, ngăn nước xâm nhập, giảm rủi ro va chạm với công trình ngầm khác.

Công nghệ HDD còn cho phép thi công tại các khu vực mà phương pháp đào mở hoàn toàn không thể thực hiện được, ví dụ như vượt sông lớn, khu vực đầm lầy, nền đất yếu hoặc vùng có yêu cầu bảo vệ cảnh quan. Đối với ngành cấp nước, thoát nước, điện lực, viễn thông và khí đốt, HDD không chỉ là giải pháp kỹ thuật mà còn là một bước tiến chiến lược trong quá trình hiện đại hóa hạ tầng ngầm của Việt Nam. Việc áp dụng HDD tuyến ống HDPE giúp tối ưu chi phí đầu tư dài hạn, nâng cao độ bền kết cấu và giảm đáng kể chi phí vận hành – bảo trì.

Quá trình thi công HDD cũng đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa Chủ đầu tư, Tư vấn giám sát và Nhà thầu thi công. Mọi công đoạn phải có biên bản nghiệm thu: nghiệm thu vật liệu ống HDPE, nghiệm thu thiết bị định vị, nghiệm thu biên dạng tuyến khoan, nghiệm thu kết quả kéo ống và nghiệm thu hoàn trả mặt bằng. Hồ sơ hoàn công phải thể hiện đầy đủ cao độ, tọa độ tuyến ống, nhật ký thiết bị và báo cáo dung dịch khoan sử dụng.

Tóm lại, thi công tuyến ống HDPE bằng công nghệ khoan ngầm HDD là phương pháp hiện đại, hiệu quả và bền vững. Đây là giải pháp được đánh giá cao trong ngành hạ tầng kỹ thuật bởi khả năng thi công chính xác, an toàn, không phá vỡ mặt đất và phù hợp với mọi loại địa hình phức tạp. Với sự phát triển mạnh của đô thị và nhu cầu ngầm hóa hạ tầng, HDD sẽ tiếp tục đóng vai trò chủ đạo trong các dự án xây dựng ống ngầm thời gian tới, góp phần tạo nên một hệ thống hạ tầng đồng bộ, an toàn và mang tính lâu dài cho các địa phương và khu công nghiệp trên cả nước.

Thi công tuyến ống HDPE bằng phương pháp khoan kéo ngầm định hướng (HDD) là một trong những công nghệ hiện đại và tiên tiến nhất hiện nay để lắp đặt các hệ thống ống ngầm mà không cần phải đào bới, phá vỡ bề mặt đất. Dưới đây là các bước cơ bản trong quy trình thi công này

1. Khảo sát và chuẩn bị

- Khảo sát hiện trường: Đánh giá địa hình, địa chất và các yếu tố khác để lập kế hoạch chi tiết.
- Thiết kế kỹ thuật: Xác định tuyến đường ống, chiều sâu, đường kính và các thông số kỹ thuật khác.
- Chuẩn bị mặt bằng: Bố trí khu vực thi công, chuẩn bị thiết bị và vật liệu cần thiết.

 2. Khoan dẫn đường

- Khoan dẫn hướng: Sử dụng thiết bị khoan dẫn hướng để khoan một lỗ dẫn từ điểm xuất phát đến điểm đích. Thiết bị khoan có hệ thống điều khiển hướng để đảm bảo đường khoan đúng theo thiết kế.

- Kiểm tra hướng khoan: Liên tục kiểm tra và điều chỉnh hướng khoan dựa trên các dữ liệu thu thập được từ thiết bị đo đạc.

3. Mở rộng lỗ khoan

- Mở rộng lỗ khoan: Sau khi hoàn thành lỗ khoan dẫn hướng, tiến hành mở rộng lỗ khoan bằng các dụng cụ mở rộng phù hợp với đường kính ống HDPE cần lắp đặt.

- Xử lý dung dịch khoan: Dung dịch khoan (thường là bùn bentonite) được sử dụng để làm mát và bôi trơn thiết bị khoan, cũng như duy trì ổn định lỗ khoan. Dung dịch này cần được xử lý và tuần hoàn liên tục.

4. Kéo ống HDPE

- Lắp ráp ống HDPE: Kết nối các đoạn ống HDPE với nhau thành một đoạn ống dài, đảm bảo các mối nối kín, không rò rỉ.
- Kéo ống: Đưa đoạn ống HDPE vào lỗ khoan đã mở rộng và sử dụng thiết bị kéo để kéo ống qua lỗ khoan từ điểm xuất phát đến điểm đích.

5. Hoàn thiện và kiểm tra

- Hoàn thiện: Lấp đầy lỗ khoan bằng dung dịch khoan hoặc các vật liệu lấp đầy khác để đảm bảo sự ổn định của đường ống.
- Kiểm tra: Thực hiện các kiểm tra áp lực, kiểm tra rò rỉ và các kiểm tra khác để đảm bảo đường ống hoạt động tốt.
- Phục hồi mặt bằng: Dọn dẹp và phục hồi hiện trường thi công về trạng thái ban đầu hoặc theo yêu cầu của dự án.

6. Bảo trì và vận hành

- Bảo trì định kỳ: Thực hiện các hoạt động bảo trì định kỳ để đảm bảo sự bền vững và hiệu quả của hệ thống ống.
- Vận hành: Đưa hệ thống ống vào hoạt động chính thức và giám sát vận hành để phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố (nếu có).

Phương pháp khoan kéo ngầm định hướng HDD không chỉ giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và xã hội, mà còn rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí so với các phương pháp truyền thống.

>>> XEM THÊM: Công nghệ khoan ngang định hướng đặt ống ngầm

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