Khoan ngầm HDD bằng robot phương pháp khoan ngầm được ưa chuộng nhất hiện nay

Ngày đăng: 04/03/2021

1942 Lượt xem

0 Đánh giá

Hãy liên hệ với Minh Phương Corp để có thêm thông tin về Khoan robot- Phương pháp khoan ngầm được ưa chuộng nhất hiện nay và phương pháp khoan ngầm phù hợp nhất với yêu cầu của bạn.

Trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng kỹ thuật hiện đại, công nghệ khoan ngầm HDD bằng robot đang trở thành phương pháp thi công ngầm được ưa chuộng nhất hiện nay nhờ khả năng thi công không đào mở, độ chính xác cao, phạm vi ứng dụng rộng và mức độ an toàn vượt trội. Khi nhu cầu phát triển đô thị, mở rộng hệ thống giao thông, nâng cấp hạ tầng điện – nước – viễn thông ngày càng tăng, yêu cầu đặt ra là phải thi công các tuyến ống và tuyến cáp ngầm mà không phá vỡ bề mặt, không ảnh hưởng đến giao thông và không gây tác động tiêu cực đến môi trường. Trong bối cảnh đó, khoan ngầm HDD kết hợp công nghệ robot điều khiển tự động đã trở thành lựa chọn hàng đầu của các chủ đầu tư, nhà thầu và cơ quan quản lý.

Khoan ngầm HDD truyền thống vốn đã rất hiệu quả trong việc thi công các tuyến ống ngang qua đường, qua sông hoặc dưới khu dân cư. Tuy nhiên, khi ứng dụng công nghệ robot, phương pháp này được nâng tầm lên mức độ chính xác gần như tuyệt đối. Robot khoan được tích hợp hệ thống cảm biến định vị, đầu dò địa từ, camera chịu nước, cảm biến áp lực và hệ thống truyền dữ liệu thời gian thực. Điều này cho phép mũi khoan hoạt động theo đúng quỹ đạo thiết kế, tự động điều chỉnh góc, giảm thiểu sai số, đồng thời giúp kỹ sư vận hành theo dõi trạng thái khoan trong mọi điều kiện địa chất. Việc kết hợp công nghệ tự động hóa với phương pháp khoan định hướng ngang (HDD) mang đến khả năng thi công linh hoạt nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cao, điều mà các phương pháp đào mở hoặc khoan thủ công không thể đạt được.

Một trong những đặc điểm làm cho HDD bằng robot trở thành phương pháp được ưa chuộng nhất hiện nay là khả năng thi công trong điều kiện đô thị phức tạp. Nhiều thành phố lớn có hệ thống công trình ngầm dày đặc như cáp điện, cáp viễn thông, ống cấp nước, ống thoát nước, hệ thống đèn tín hiệu giao thông và các công trình phụ trợ khác. Nếu đào mở sẽ gây gián đoạn nghiêm trọng và làm tăng nguy cơ va chạm với công trình hiện hữu. Khoan ngầm bằng robot cho phép thi công tuyến ống ngầm bên dưới tất cả các hệ thống này mà không cần can thiệp trực tiếp vào chúng. Robot khoan đưa ra dữ liệu đo đạc liên tục – như độ sâu, hướng, vị trí và lực tác động – giúp mũi khoan dễ dàng tránh các chướng ngại vật ngầm. Nhờ đó, các dự án tại khu vực trung tâm, đường quốc lộ, đường cao tốc hoặc khu công nghiệp đều có thể hoàn thành nhanh chóng mà không làm gián đoạn hoạt động trên mặt đất.

HDD bằng robot đặc biệt hữu dụng trong các công trình thi công qua đường ô tô. Việc đào rãnh để đặt đường ống tại các tuyến đường có lưu lượng giao thông lớn không chỉ gây tắc nghẽn mà còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn. Trong khi đó, phương pháp khoan robot chỉ cần đào hai hố khoan tại hai điểm đầu – cuối, toàn bộ quá trình khoan diễn ra bên dưới mặt đường. Không có rung chấn mạnh, không tạo hố sụt, không phá vỡ kết cấu mặt đường và không ảnh hưởng đến móng đường. Điều này giúp các dự án hạ tầng củng cố khu trung tâm đô thị hay tuyến quốc lộ lớn được triển khai liên tục mà không cần đóng đường hoặc hạn chế giao thông.

Ngoài ưu điểm về không gian thi công, công nghệ khoan ngầm HDD bằng robot còn được ưa chuộng vì khả năng thích ứng với nhiều loại địa chất. Mũi khoan robot có thể hoạt động hiệu quả trong đất mềm, đất pha sét, đất cát, nền đá phong hóa hoặc thậm chí tầng đá mềm. Các cảm biến thông minh cho phép hệ thống xác định độ cứng của vật liệu và tự điều chỉnh tốc độ quay cũng như lực đẩy để phù hợp với điều kiện thực tế. Điều này giúp tuyến khoan luôn ổn định, hạn chế tối đa rủi ro lệch hướng hoặc kẹt mũi khoan. Trong khi đó, các phương pháp khoan thông thường thường gặp khó khăn khi chuyển tiếp giữa các tầng địa chất khác nhau, đặc biệt là khi gặp tụ điểm đá hoặc lớp đất sét có độ dính cao.

Một yếu tố quan trọng khác làm HDD bằng robot trở thành phương pháp thi công ưa chuộng là khả năng kéo được đa dạng loại ống ngầm. Các loại ống thường được kéo bằng HDD bao gồm ống HDPE, ống PVC áp lực, ống thép dẫn khí – dẫn dầu, ống FBE chống ăn mòn, ống bọc cáp quang, cáp điện trung thế và cao thế. Những loại ống này khác nhau về vật liệu, độ cứng và yêu cầu kỹ thuật, nhưng nhờ lực kéo được kiểm soát chính xác bởi robot, quá trình kéo diễn ra ổn định, không làm biến dạng ống. Đối với các tuyến cáp điện lực hoặc cáp quang, robot đảm bảo quỹ đạo cong của tuyến ống phù hợp với bán kính cong cho phép của dây dẫn, từ đó hạn chế hư hỏng trong quá trình vận hành.

Việc kiểm soát lực kéo trong HDD bằng robot mang lại lợi ích rất lớn. Hệ thống cảm biến lực kéo đo đạc liên tục và điều chỉnh sao cho lực kéo không vượt quá giới hạn cho phép. Điều này đặc biệt quan trọng với ống HDPE – loại ống có đặc tính đàn hồi và dễ bị giãn dài nếu lực kéo quá lớn. Đối với đường ống thép áp lực, lực kéo quá mạnh có thể gây biến dạng, ảnh hưởng đến khả năng chịu áp lực sau này. Nhờ điều khiển robot, mọi thông số đều được duy trì trong giới hạn an toàn.

Bùn khoan (bentonite) đóng vai trò trung tâm trong công nghệ HDD. Bộ phận điều khiển robot cho phép giám sát áp suất bùn khoan tại mũi khoan – điều mà máy khoan thủ công khó kiểm soát chính xác. Bùn khoan có nhiệm vụ ổn định thành vách, làm mát mũi khoan, giảm ma sát khi kéo ống và vận chuyển đất thải ra ngoài. Nếu áp lực bùn quá thấp, vách khoan có thể bị sập; ngược lại, áp lực quá cao có thể gây phun bùn lên mặt đường. Với robot dẫn hướng, áp lực bùn được duy trì ở mức tối ưu, giúp quá trình khoan an toàn ngay cả dưới các khu vực nhạy cảm như nền đường bê tông, gần móng nhà cao tầng hoặc cạnh đường ống cấp nước lớn.

HDD bằng robot được đánh giá là phương pháp thân thiện môi trường bởi nó không gây xáo trộn bề mặt đất và không tạo ra lượng lớn đất thải như phương pháp đào mở. Toàn bộ quá trình khoan diễn ra trong lòng đất, lượng đất đào được hút ra qua hệ thống tuần hoàn bùn khoan và được xử lý tập trung. Điều này giảm thiểu tối đa tác động đến hệ sinh thái và chất lượng đất. Đồng thời, tiếng ồn và độ rung phát sinh trong quá trình thi công thấp hơn rất nhiều so với các phương pháp truyền thống, tạo điều kiện thi công gần khu dân cư mà không gây ảnh hưởng lớn đến đời sống người dân.

Sự kết hợp giữa robot và HDD còn cho phép thi công các tuyến ống dài lên đến hàng trăm mét, thậm chí hàng kilomet trong những dự án đặc biệt. Việc thi công liên tục mà không cần mở hố trung gian, không cần dựng cầu tạm hoặc tuyến tránh là lợi thế lớn đối với các công trình băng qua sông, băng qua đường sắt hoặc đường cao tốc. Khoan robot có thể định hướng dưới đáy sông ở độ sâu an toàn, tránh xáo trộn dòng chảy và duy trì bề mặt sông hoàn toàn nguyên vẹn trong suốt thời gian thi công.

Nhìn tổng thể, khoan ngầm HDD bằng robot trở thành phương pháp được ưa chuộng nhất hiện nay bởi nó đáp ứng đồng thời bốn yếu tố quan trọng của ngành xây dựng hạ tầng: độ an toàn cao, tốc độ thi công nhanh, độ chính xác vượt trội và tính thân thiện với môi trường. Công nghệ này là lời giải cho bài toán phát triển đô thị thông minh, nơi hệ thống hạ tầng ngầm phải được xây dựng bền vững, tránh xung đột với các công trình hiện hữu và đảm bảo tuổi thọ lâu dài cho tuyến ống – tuyến cáp.

Khoan ngầm - một kỹ thuật có nhiều ứng dụng

Khoan ngầm là một hoạt động mà con người đã sử dụng từ rất lâu đời. Chúng ta biết rằng người Ai Cập đã khoan đá vào khoảng 5.000 năm trước. Người Trung Quốc đã khoan dầu vào năm 300 sau Công nguyên.

Để tạo ra các lỗ thẳng, sâu và ổn định trên đất và đá, kỹ thuật khoan khá rõ ràng là kỹ thuật tốt nhất. Bạn có thể sử dụng một số phương pháp khoan để đào dưới lòng đất - và Minh Phương Corp cung cấp dịch vụ cho hầu hết các phương pháp này.

Khoan vào đá được thực hiện để khai thác dầu, nhiệt, nước và các vật liệu tự nhiên khác ở sâu dưới lòng đất, nhưng bạn cũng có thể khoan lỗ để xây dựng đường hầm hoặc đặt đường ống và dây cáp. Vì những cấu trúc này có thể sâu và dài vài km tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng, việc khoan mang lại cơ hội lớn.

Khoan ngầm là một giải pháp thay thế đặc biệt cho việc đặt đường ống và dây cáp ở các thành phố và khu vực đông dân cư, nơi đào rãnh, đào và nổ đất đá sẽ quá tốn kém, ồn ào và rộng lớn. Không tạo ra những xáo trộn lớn, hoạt động khoan có thể được thực hiện từ cùng một lỗ bắt đầu và kết thúc bằng cách khoan xuống đất.

Robot khoan để khoan đường ống ngầm trong các thành phố

Các kỹ sư Việt Nam đã tìm kiếm nguồn cảm hứng từ những con lửng để tạo ra một robot có khả năng điều hướng tự động qua nền của các thành phố, đào đường hầm của riêng họ theo cách có kế hoạch.

Với quá trình đô thị hóa, các đường dây điện và thông tin liên lạc, đường ống cấp nước và khí đốt, việc thu gom và vận chuyển nước thải đang di chuyển từ bề mặt xuống lòng đất.

Cho đến nay, hầu hết cơ sở hạ tầng này được để lại cho các thiết bị của riêng nó và sự hao mòn của nó chỉ được nhận thấy là quá muộn - ví dụ như khi nước chảy xiết hoặc hố ga bị nổ do rò rỉ khí gas.

Nhưng mục tiêu của Dự án Badger lớn hơn là chỉ đơn giản là kiểm tra những gì đã được thực hiện.

Robot khoan ngầm

Mục tiêu là tạo ra các robot có thể được sử dụng để hướng dẫn hoặc thực hiện các cuộc khai quật một mình để lắp đặt cơ sở hạ tầng mới, làm cho các lỗ tự động - một con lửng robot.

Điều này đòi hỏi sự phát triển của các công nghệ mới, vì điều hướng dưới mặt đất rất khác với điều hướng của robot đi bộ hoặc lăn trên bề mặt - ví dụ như xe không người lái, loại điều hướng robot tiên tiến nhất hiện đang được phát triển.

"Việc sử dụng các kỹ thuật tiên tiến về vị trí, lập bản đồ và điều hướng, cùng với cảm biến và đường địa lý, sẽ cho phép robot thích nghi với các địa hình khác nhau và giúp phân tích môi trường làm việc và ra quyết định để đạt được các mục tiêu", giáo sư Carlos Balaguer, từ Đại học Carlos III của Madrid.

Tất cả các cảm biến, hệ thống gen và máy tính cần thiết này để xử lý tín hiệu và hỗ trợ việc ra quyết định đang được tích hợp vào chính robot lửng, để nó có thể trở nên thực sự tự chủ.

Họ dự định rằng phiên bản tương lai của robot lửng của họ sẽ có thể khoan đất với sự hỗ trợ của kỹ thuật siêu âm.

Cuối cùng, một máy in 3D quay được lắp đặt trên chính robot sẽ cho phép nó gia cố đường hầm ngay sau khi nó hoàn thành việc khoan, để mọi thứ sẵn sàng cho việc đi qua các ống và dây cáp.

Balaguer cho biết: “Nó sẽ [cho phép] các hoạt động tìm kiếm và cứu nạn trong các vụ sạt lở đất, hoạt động khai thác mỏ, các ứng dụng dân dụng, chẳng hạn như ống dẫn nước, khí đốt và cáp quang, kỹ thuật thăm dò, lập bản đồ, v.v.”.

Dự án châu Âu BADGER: robot đào đường hầm và in 3D tường của chúng

Hệ thống khoan robot BADGER sáng tạo sẽ có thể điều hướng lòng đất đô thị và đồng thời in 3D các bức tường của đường hầm

Mục tiêu của dự án là phát triển một hệ thống rô bốt tự động (được định nghĩa với từ viết tắt BADGER) có thể khoan, thực hiện các thao tác, lập bản đồ và điều hướng trong không gian dưới lòng đất mà không cần phải tạo rãnh hoặc đào hố lộ thiên và trong đồng thời sẽ được trang bị các công cụ để xây dựng mạng lưới ngang và dọc của đường hầm và ống dẫn ổn định.

Nó không chỉ hoặc đơn giản là khoan mà đồng thời in các bức tường 3D trong khi nó di chuyển và đồng thời, xác định các cấu trúc hiện diện trong lòng đất hoặc để lập bản đồ hoàn chỉnh về chúng hoặc để tránh va vào chúng trong quá trình khoan.

Dự án robot khoan BADGER hiện liên quan đến bảy tổ chức khác nhau từ năm quốc gia châu Âu. Nó được điều phối bởi Giáo sư Carlos Balaguer, Santiago Martínez de la Casa và Carme de Andrés Sanchis của RoboticsLab thuộc Đại học Carlos III của Madrid. Dự án bắt đầu vào tháng 1 năm ngoái với khoản vay 3,7 triệu euro sẽ được sử dụng trong ba năm tới.

Robot khoan BADGER tích hợp toàn bộ một loạt các công nghệ tiên tiến để cho phép các dự án xây dựng hiệu quả hơn, nhanh hơn và rẻ hơn và hơn thế nữa; trên thực tế, chúng bao gồm từ đào không rãnh (không có rãnh) đến lắp đặt hệ thống dây điện và đường ống, điều tra địa kỹ thuật, lắp đặt thủy lợi quy mô lớn cho đến các hoạt động tìm kiếm cứu nạn, thăm dò từ xa và các ứng dụng liên quan đến các hoạt động quân sự của quốc phòng.

Nhiều nhà máy đóng tàu đã sử dụng các giàn khoan quy mô lớn để đào và lắp đặt đường ống và dây cáp, nhưng chúng có xu hướng khá hạn chế về khả năng điều hướng. Đầu vào của con người là cần thiết để giữ cho máy hoạt động, một cỗ máy thường chỉ di chuyển trên những đường thẳng. Do đó, một máy khoan hoàn toàn tự động và có thể lập trình được với một loạt các chuyển động có thể có sẽ vô cùng hữu ích.

Robot khoan BADGER được tạo thành từ các phần tử mô-đun để các thành phần khác nhau có thể được thay đổi tùy thuộc vào loại hoạt động được yêu cầu. Ý tưởng chung là robot được lập trình để đào dưới lòng đất, nó thực hiện chuyển động theo nhu động giống như chuyển động của "con sâu", để tạo ra các mạng lưới đường hầm ngang và dọc cho các mục đích xây dựng khác nhau. Nó có một đầu khoan đặc biệt để nghiền đá trước mặt nó, sau đó được hút vào và thải ra từ phía sau của robot. Laser và các loại cảm biến điều hướng điện tử khác được sử dụng để theo dõi đường đi của robot khoan BADGER và giữ nó tránh xa mọi chướng ngại vật.

Việc tích hợp công nghệ in 3D sẽ giúp hỗ trợ và ổn định đường hầm ngay từ những giây phút đầu tiên của giai đoạn khoan robot BADGER. Mô-đun máy in 3D sẽ nhanh chóng tạo ra các bức tường khi robot di chuyển, do đó giữ cho ống dẫn luôn mở và có thể tiếp cận các công cụ hoặc thiết bị khác có thể cần sử dụng.

Robot sẽ sử dụng các khái niệm cơ điện tử sáng tạo cùng với các đột lỗ công nghiệp chắc chắn, để cung cấp khả năng cơ động và khả năng chuyển động tiên tiến. Nó cũng sẽ tích hợp các kỹ thuật nhận thức, bản địa hóa và lập bản đồ để nâng cao nhận thức, lập bản đồ và diễn giải môi trường ngầm xung quanh. Phần mềm của hệ thống sẽ kết hợp dữ liệu thu thập được trong quá trình khoan với bản đồ kỹ thuật số hiện có để lập kế hoạch và giám sát chuyển động của robot đồng thời tôn trọng các điểm tham chiếu.

Đối với các hành động và phản ứng của hệ thống robot, chúng sẽ được điều chỉnh bởi một bộ phận nhận thức được thiết kế đặc biệt, bộ phận này đưa ra quyết định về việc thực hiện các hoạt động, lên kế hoạch đường đi và kế hoạch di chuyển. Cuối cùng, hệ thống robot sẽ có thể quản lý và kết hợp một cách thông minh dữ liệu khổng lồ được thu thập trong quá trình hoạt động ngầm để liên tục cải thiện khả năng nhận thức và nhận thức của nó, cung cấp cho người dùng "con người" phương tiện để ghi nhớ, xử lý và phân tích dữ liệu này. Điều này sẽ đặc biệt hữu ích để cải thiện quản lý thời gian và lập kế hoạch nhiệm vụ.

Xem thêm video để biết thêm về dịch vụ khoan ngầm của chúng tôi