Thi công khoan ngầm lắp đặt mạng lưới ống thoát nước thải ngầm

Thi công khoan ngầm HDD lắp đặt mạng lưới ống thoát nước thải đường kính lớn (D1000–D1500 mm)

Bối cảnh đô thị và yêu cầu phát triển hạ tầng thoát nước ngầm

TP.HCM là đô thị lớn nhất Việt Nam, với mật độ dân cư, hạ tầng kỹ thuật và tốc độ đô thị hóa cao. Trong nhiều năm, đô thị phải đối mặt với tình trạng:

• Quá tải hệ thống thoát nước cũ kỹ, nhỏ hẹp
• Ngập úng nội đô khi mưa lớn hoặc triều cường
• Ô nhiễm nước mặt – nước ngầm
• Mạng lưới cống cũ xuống cấp, không thể đào mở để thay thế

Chính vì vậy, dự án TA-9205 của ADB đề xuất phương án xây dựng – thay thế – cải tạo nhiều tuyến cống thoát nước thải đường kính lớn (Ø1000–1500 mm) bằng công nghệ khoan ngầm HDD, một trong các phương pháp thi công tiên tiến nhất hiện nay.

Việc sử dụng HDD giúp TP.HCM:

• Không phải đào phá các tuyến đường huyết mạch
• Giảm thời gian thi công
• Hạn chế tác động đến người dân
• Đảm bảo lưu thông giao thông liên tục
• Tiến đến mô hình đô thị bền vững và hạ tầng ngầm hiện đại

Đặc thù kỹ thuật của tuyến ống thoát nước thải đường kính lớn

Mạng lưới cống thoát nước thải theo tiêu chuẩn đô thị hiện đại phải đáp ứng:

• Đường kính lớn: D1000 – D1500 mm
• Lưu lượng cao: phục vụ các lưu vực lớn của TP.HCM
• Độ bền 50–100 năm
• Chịu ăn mòn sinh học, hóa học
• Chịu áp lực đất – tải trọng giao thông – tải trọng động

Vật liệu ống được khuyến nghị bởi tư vấn ADB:

• HDPE SHP (super high performance)
• Ống GRP chống ăn mòn
• Ống thép bọc lớp chống ăn mòn
• Ống bê tông cốt thép dự ứng lực có lớp lót chống ăn mòn

Đối với thi công khoan HDD, HDPE D1000–1500 mm là phù hợp nhất vì:

• Linh hoạt cao
• Chịu lực kéo lớn
• Không bị nứt vỡ trong quá trình kéo
• Khả năng chống ăn mòn rất tốt

Lý do ADB lựa chọn công nghệ HDD cho mạng lưới cống lớn TP.HCM

3.1. Hạn chế tối đa đào mở – phù hợp đô thị đông đặc

TP.HCM có hàng trăm tuyến đường nhỏ, hẹp, đông dân cư.

Việc đào mở sẽ:

• Gây kẹt xe nghiêm trọng
• Ảnh hưởng kinh doanh, đời sống
• Rủi ro va chạm hệ thống dây – cáp – ống hiện hữu
• Tăng chi phí tái lập mặt đường

Khoan HDD giúp thi công trọn tuyến dưới lòng đất, gần như không phá hủy bề mặt.

3.2. Chiều dài tuyến lớn – đoạn cong linh hoạt

HDD có thể khoan xuyên:

• Chiều dài 200–800 m
• Góc cong R ≥ 300 m
• Các địa chất phức tạp (sét mềm, bùn, cát pha)

Rất phù hợp với địa chất TP.HCM.

3.3. Không làm gián đoạn hệ thống cống hiện hữu

Nhiều tuyến cống cũ vẫn đang hoạt động.
HDD tạo ra tuyến mới song song → sau đó chuyển dòng, không phải đóng tuyến.

3.4. Độ chính xác cao phù hợp địa hình đô thị

HDD có hệ thống định vị:

• Walk-over locator
• Gyro steering tool
• Pressure monitor

Đảm bảo sai số nhỏ, an toàn khi đi dưới:

• Đường sắt
• Metro
• Tuyến điện ngầm
• Tầng móng nhà dân

Quy trình thi công khoan ngầm HDD cho ống thoát nước thải D1000–1500 mm

Công tác HDD cho đường kính ống lớn đòi hỏi cấu trúc kỹ thuật chuẩn mực.
Quy trình tối ưu được đề xuất theo tiêu chuẩn ADB như sau:

Bước 1 – Khảo sát hiện trường & lập mô hình 3D

Bao gồm:

• Khảo sát địa chất (SPT, CPTu, borehole)
• Khảo sát địa hình – cao độ
• Xác định vị trí các công trình ngầm
• Phân tích khả năng sụt lún, chuyển vị đất
• Lập mô hình đất – tuyến ống 3D

ADB yêu cầu kiểm tra rủi ro tuyến khoan (Risk Mapping) trước khi chấp thuận.

Bước 2 – Thiết kế tuyến khoan thích hợp

Các thông số phải được xác định:

• Độ sâu chôn ống ≥ 3,0 m (tùy điều kiện)
• Độ cong tối thiểu R ≥ 300–500 m của HDPE D1500
• Lực kéo tối đa < 70–80% khả năng chịu kéo của ống
• Vị trí hố khoan đầu vào – đầu ra không ảnh hưởng giao thông

Thiết kế phải phù hợp tiêu chuẩn:

• ASTM F1962
• AWWA M55 HDPE Manual
• API RP 2SIM/HDD Shore Approach
• Quy chuẩn 04:2021/BXD của Việt Nam

Bước 3 – Khoan dẫn hướng

Dùng cần khoan đường kính nhỏ để:

• Đi đúng tuyến thiết kế
• Tạo lỗ khoan ban đầu
• Ghi nhận số liệu địa chất thực tế
• Xác định áp lực dung dịch khoan

HDD cho ống lớn thường cần:

• Máy khoan ≥ 250–500 tấn lực kéo
• Bộ điều khiển định hướng gyro navigation
• Dung dịch bentonite polymer hóa

Bước 4 – Khoan mở rộng (Reaming) nhiều cấp

Đối với ống D1000–1500 mm, thường mở rộng theo nhiều cấp:

1. Ø300 mm
2. Ø600 mm
3. Ø900 mm
4. Ø1200–1600 mm (tùy D mục tiêu)

Mỗi cấp reaming đều yêu cầu:

• Bentonite có độ nhớt phù hợp
• Lưu lượng cao để vận chuyển mùn khoan
• Kiểm soát áp suất để tránh "frac-out" (vỡ bề mặt)
• Theo dõi mô-men xoắn để tránh kẹt cần

Bước 5 – Kéo ống vào lỗ khoan

Ống HDPE D1000–1500 mm được hàn đối đầu bằng máy hàn nhiệt đối lưu để tạo thành tuyến ống liền mạch.

Yêu cầu kỹ thuật:

• Kéo liên tục, không dừng quá 2–3 giờ
• Kiểm soát lực kéo không vượt giới hạn
• Bơm dung dịch bentonite để giảm ma sát
• Có con lăn đỡ ống dọc theo tuyến tập kết

ADB quy định:

• Kiểm soát lực kéo bằng load-cell
• Ghi dữ liệu tự động → phục vụ hậu kiểm

Bước 6 – Kiểm tra & nghiệm thu tuyến ống

Gồm:

• Kiểm tra độ cong tuyến
• Camera nội soi (CCTV) kiểm tra khuyết tật
• Thử áp (pressure test)
• Thử kín (leak test)
• Kiểm tra độ nổi (buoyancy control) trong các khu vực ngập nước

Sau đó hoàn trả mặt bằng và nghiệm thu theo chuẩn:

• TCVN 9113 – Ống HDPE
• Quy định của ADB về môi trường & an toàn (EHS Guidelines)

Vấn đề kỹ thuật – rủi ro chính và giải pháp kiểm soát theo mô hình ADB

5.1. Nguy cơ sụt lún mặt đường (ground settlement)

• Giải pháp: duy trì áp suất dung dịch khoan ổn định
• Bơm dung dịch polymer để gia cố vách
• Theo dõi bằng thiết bị đo lún theo thời gian thực

5.2. Nguy cơ frac-out

Là hiện tượng bùn bentonite tràn lên mặt đất hoặc kênh rạch.

• Giám sát áp suất khoan liên tục
• Hạn chế tốc độ reaming
• Bố trí rãnh thu gom và xử lý bùn theo quy định môi trường

5.3. Kẹt cần – kẹt ống

Do ma sát, địa chất không đồng nhất, bentonite không đủ.

• Tăng độ nhớt dung dịch khoan
• Giảm tốc độ kéo
• Mở thêm giếng trung gian nếu cần

5.4. Rủi ro giao cắt công trình ngầm khác

• Sử dụng radar xuyên đất
• Sử dụng định vị Gyro để tránh lệch tuyến
• Xây dựng bản đồ ngầm (Utility Mapping) chuẩn ADB

So sánh HDD với các phương pháp thay thế và lý do HDD được ADB ưu tiên

HDD đáp ứng tối ưu yêu cầu của TA-9205:

• Không ảnh hưởng giao thông
• Dễ kiểm soát rủi ro
• Phù hợp đô thị đông dân
• Linh hoạt với địa chất TP.HCM

Định hướng ADB và hàm ý cho TP.HCM

ADB đánh giá HDD và Robot Microtunneling là công nghệ chiến lược cho hệ thống thoát nước thải đô thị bởi:

• Tối ưu thời gian thi công
• Giảm chi phí xã hội (social cost)
• Đảm bảo an toàn và môi trường ESHS
• Hiệu quả cho nhà đầu tư – chủ dự án
• Giúp quản lý hạ tầng đô thị tốt hơn

TP.HCM nếu triển khai đồng bộ sẽ:

• Cắt giảm ngập úng lưu vực
• Giảm tải hệ thống cống cũ
• Tăng năng lực thoát nước dài hạn
• Giảm ô nhiễm toàn vùng Nhiêu Lộc – Thị Nghè – Tân Hóa – Lò Gốm
• Xây dựng hạ tầng ngầm bền vững 50–70 năm

Thi công khoan ngầm HDD lắp đặt ống thoát nước thải đường kính lớn D1000–1500 mm là giải pháp kỹ thuật tiên tiến phù hợp với đô thị đông dân như TP.HCM. Với định hướng của ADB TA-9205, phương pháp này đáp ứng đầy đủ:

• Yêu cầu kỹ thuật – an toàn – môi trường
• Khả năng đi dưới đường, dưới cầu, dưới sông
• Tốc độ thi công nhanh → rút ngắn tiến độ
• Không ảnh hưởng giao thông – kinh tế – xã hội
• Tuổi thọ tuyến ống dài, vận hành ổn định

HDD và Microtunneling sẽ là công nghệ chủ lực trong chiến lược hiện đại hóa hạ tầng thoát nước TP.HCM, tạo tiền đề cho phát triển đô thị thông minh, bền vững và thân thiện với môi trường.

I. Đặt vấn đề

Trong bối cảnh chuẩn bị dự án CRUS 1 và CRUS 2 tại Thành phố Hồ Chí Minh, ADB đang chuẩn bị một bản phân tích thị trường để mô tả rõ hơn về thị trường cơ sở hạ tầng ngành thoát nước và nước thải tại Việt Nam và tại Thành phố Hồ Chí Minh. Đây sẽ là cơ sở để chuẩn bị kế hoạch đấu thầu tổng thể của dự án.

Với cách tiếp cận vấn đề như vậy đòi hỏi phải xây dựng một cơ sở dữ liệu đủ mạnh vì phân tích dữ liệu sẽ là chìa khóa để chuẩn bị một nghiên cứu thị trường đầy đủ. Mặc dù một số dữ liệu đã được thu thập, chúng tôi vẫn cho rằng có thể thu thập thêm dữ liệu để củng cố hơn nữa cơ sở dữ liệu. Các thông tin dưới đây nói về các thông tin chung của dự án (phần 2) và bảng câu hỏi để củng cố phân tích này (phần 3).

2. Miêu tả chung về các dự  án

2.1.Giới thiệu các dự án

Các thông tin dưới đây được phát triển theo dự án của ADB mang số hiệu ADB TA-9205 nhằm chuẩn bị Nghiên cứu khả thi cho mạng lưới thoát nước và nước thải ở hai khu vực lưu vực của Thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM). Tổng thể dự án bao gồm các thành phần chính sau:

Dự án phục vụ đô thị thích ứng với biến đổi khi hậu CRUS 1 - tại lưu vực Tham Lương Bến Cát (TLBC):

• Xây dựng hai cống, mỗi cống ở cuối Kênh Tham Lương Bến Cát,
• Cải thiện mạng lưới thoát nước và nước thải trong lưu vực TLBC để cung cấp dòng chảy cho Nhà máy xử lý nước thải TLBC hiện có và giảm lũ lụt.

Dự án phục vụ đô thị thích ứng với biến đổi khi hậu CRUS 1 - ở lưu vực Tây Sài Gòn (WSCA): Cải thiện mạng lưới thoát nước và nước thải ở lưu vực Tây Sài Gòn.

Dự án sẽ bao gồm các hợp phần kỹ thuật chính sau:

• Mạng lưới thoát nước (từ đường kính 400 đến 3.000 mm)
• Các cống/giếng chặn dọc theo kênh, được xây dựng bằng công nghệ kích  ống (đường kính từ 1800 đến 2500 mm)
• Các cửa cống ngăn (chỉ dành cho dự án CRUS1)

2.2. Bản đồ phía dưới nêu ra vị trí của các Quận thuộc Tp. HCM nằm trong phạm vi của dự án – Hình vuông mầu đỏ

2.3 Bản đồ phía dưới nêu ra các vị trí và ranh giới của 2 khu vực lưu vực/ Kênh Tham Lương Bến cát đi qua các khu vực của mình sau đó có thể chia thành 2 tiểu lưu vực Bắc và Nam

2.4.Cả 2 lưu vực đều nằm trong khu vực nội đô HCM và chúng nằm ở phía Bắc của Sân bay.

3. Phân tích đầu tư/mua sắm

3.1.Để chuẩn bị tốt kế hoạch mua sắm của dự án, một chiến lược mua sắm tổng thể cần thực hiện. Điều này sẽ bao gồm: (i) phân tích cơ sở hạ tầng thoát nước/nước thải hiện có và các nhà thầu thi công hệ thống này ở Việt Nam và cụ thể hơn là ở Thành phố Hồ Chí Minh nếu có thể, (ii) Xác định các gói thầu thuộc dự án và quy trình đấu thầu dựa trên kết quả phân tích thị trường

3.2.Do đó, phân tích thị trường sẽ có tầm quan trọng chính để chuẩn bị một kế hoạch mua sắm đầy đủ. Phân tích thị trường sẽ bao gồm việc xem xét việc mua sắm tương tự trước đây ở Việt Nam và cũng như dựa trên bảng câu hỏi gửi cho các công ty xây dựng để đánh giá tốt hơn sự mong muốn của họ đối với thị trường.