Phương pháp khoan đặt ống ngầm đường dây điện 220 Kv trong thành phố

Ngày đăng: 15/06/2021

3400 Lượt xem

0 Đánh giá

Tiến độ thi công khoan đặt ống ngầm đường dây điện 220 Kv trong thành phố Hà Nội được lập tính từ ngày Chủ đầu tư nhận được giấy phép chấp thuận thi công.

Thi công khoan ngầm HDD đặt ống ngầm tuyến cáp điện 220 kV trong thành phố Hà Nội

Thi công khoan ngầm định hướng (Horizontal Directional Drilling – HDD) để đặt tuyến ống ngầm phục vụ lắp đặt cáp điện 220 kV trong khu vực nội đô Hà Nội là một nhiệm vụ phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp của công nghệ khoan hiện đại, quản lý rủi ro đa tầng, kỹ thuật điều khiển chính xác và sự tuân thủ chặt chẽ các quy định của cơ quan quản lý đô thị. Dự án thường được lập tiến độ tính từ thời điểm Chủ đầu tư nhận đầy đủ giấy phép thi công, bao gồm cấp phép đào đường, cấp phép thi công công trình ngầm, giấy phép đấu nối và phê duyệt biện pháp đảm bảo an toàn giao thông.

Trong bối cảnh Hà Nội là đô thị có mật độ hệ thống hạ tầng ngầm rất dày, bao gồm cáp điện trung thế – hạ thế, hệ thống cấp nước – thoát nước, cáp viễn thông, đường ống gas, hào kỹ thuật và các tuyến metro đang thi công, công nghệ khoan HDD đóng vai trò then chốt giúp giảm thiểu đào mở, tránh phá vỡ kết cấu hạ tầng và bảo đảm giao thông thông suốt. Việc sử dụng ống HDPE hoặc ống thép bọc HDPE để làm ống bảo vệ cáp 220 kV yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật rất cao về độ dày thành ống, độ ổn định nhiệt, khả năng chịu nén và chống xâm thực.

Việc khảo sát trước khoan là bước mang tính quyết định. Hà Nội có đặc điểm địa chất phức tạp: lớp phủ bùn sét yếu, nền đất pha bùn hữu cơ, các lớp cát mịn xen kẹp, mực nước ngầm cao và biến động theo mùa. Khả năng sụt lún hoặc “thoát dung dịch khoan” (frac-out) là rủi ro cao khi thi công, đặc biệt tại các tuyến gần hồ ao, công trình di tích, nhà dân móng nông. Bởi vậy, trước khi thi công, đơn vị tư vấn và Nhà thầu phải thực hiện khảo sát địa vật lý bằng GPR, khảo sát định vị công trình ngầm bằng thiết bị từ trường, khảo sát địa hình – thủy văn và khoan khảo sát địa chất chi tiết. Tất cả dữ liệu phải được tích hợp thành bản đồ 3D để tối ưu tuyến khoan và tránh giao cắt nguy hiểm.

Khi tuyến khoan được xác lập, Nhà thầu tiến hành bố trí mặt bằng thi công. Trong hợp tác với chính quyền địa phương, Nhà thầu phải tổ chức rào chắn, phân luồng giao thông, bố trí biển báo ban đêm – ban ngày, xe tưới nước chống bụi và đội bảo vệ công trường. Khu vực đặt máy khoan phải có diện tích đủ để tiếp nhận cần khoan dài 3–6 m, bố trí bể chứa dung dịch khoan, bể lắng bùn, trạm trộn bentonite, máy phát điện và container kho thiết bị. Vì tuyến 220 kV yêu cầu kích thước ống lớn (từ D250–D400), hệ máy khoan sử dụng thường có lực kéo từ 40–80 tấn và yêu cầu nền đặt máy phải được gia cố bằng lớp thép tấm hoặc lớp bê tông tạm để chịu tải.

Công đoạn khoan dẫn hướng là giai đoạn quan trọng nhất, quyết định độ chính xác của toàn bộ tuyến ống. Mũi khoan được điều khiển bằng hệ thống phát sóng tia từ (transmitter) và bộ thu định vị (tracking receiver), truyền dữ liệu về góc nghiêng, độ sâu, phương hướng theo thời gian thực. Đối với Hà Nội, độ sâu tuyến khoan thường từ 2,5–5,5 m tùy khu vực, phải đảm bảo cách đáy móng nhà dân tối thiểu 1,5 m để tránh ảnh hưởng kết cấu. Trong quá trình khoan, hệ thống phải duy trì áp lực khoan – dung dịch ổn định, tránh áp lực vượt ngưỡng gây “phun bùn” lên mặt đường hoặc chui vào cống thoát nước cũ.

Dung dịch khoan bằng bentonite có vai trò giữ ổn định thành lỗ, giảm ma sát và vận chuyển đất cắt ra. Khu vực nội đô Hà Nội thường có các lớp cát pha và bùn yếu nên áp lực bơm dung dịch phải được kiểm soát chặt chẽ, tránh phá vỡ lớp phủ. Tại các đoạn giao cắt với cống hộp lớn, tuyến metro hay đường dây điện 110 kV hiện hữu, Nhà thầu phải điều chỉnh góc khoan, hạ sâu tuyến hoặc thay đổi tốc độ khoan để tránh ảnh hưởng lan truyền rung động.

Khi khoan dẫn hướng hoàn tất, công đoạn mở rộng lỗ khoan được thực hiện bằng đầu phá ngược (reamer). Kích thước đầu phá được chọn lớn hơn đường kính ống bảo vệ từ 30–50% để giảm ma sát khi kéo ống. Tuyến điện 220 kV đòi hỏi ống bảo vệ lớn, thường từ OD315 đến OD400, do đó các đầu phá sử dụng có thể đạt đường kính 500–700 mm. Việc mở rộng phải diễn ra nhiều bước, từ mũi phá nhỏ đến mũi phá lớn, đồng thời phải liên tục bơm dung dịch bentonite để duy trì thành lỗ. Việc ngừng quá trình mở rộng trên 6–8 giờ có thể gây sập thành lỗ và buộc Nhà thầu phải khoan lại từ đầu.

Kéo ống là công đoạn đòi hỏi kỹ thuật cao nhất. Đối với tuyến ống bảo vệ cáp 220 kV, vật liệu ống thường là HDPE dày, SDR 11 hoặc SDR 13.6, có khả năng chịu lực kéo lớn. Toàn bộ chiều dài ống được hàn bằng máy hàn nhiệt tự động, đảm bảo mỗi mối hàn đều được ghi lại hồ sơ nhiệt độ, áp lực, thời gian hàn để chứng minh chất lượng. Trong nội đô, mặt bằng hạn chế khiến việc nối và hàn ống phải thực hiện theo phương pháp “cuộn – duỗi – hàn từng đoạn”, sau đó kéo liên tục theo một mạch.

Trong quá trình kéo, lực kéo được kiểm soát bằng load-cell. Giá trị tải không được vượt quá 70% lực kéo cho phép của ống HDPE để tránh biến dạng. Dung dịch khoan phải luôn được tuần hoàn liên tục để giảm ma sát và tránh kẹt ống. Khi ống đã vào đúng vị trí, Nhà thầu tiến hành cố định đầu ống vào tủ điện, hố kỹ thuật hoặc hào kỹ thuật theo thiết kế.

Sau khi hoàn thành thi công đặt ống, Nhà thầu phải thực hiện công tác kiểm tra nghiệm thu bằng các phương pháp nội soi ống, đo độ tròn, thử kín bằng khí nén và kiểm tra độ xuyên sáng nhằm đảm bảo ống không bị móp, biến dạng hoặc gấp nếp. Các công trình tạm như hố khoan, hố tiếp nhận, bể lắng bùn được tháo dỡ, bùn đất được thu gom và vận chuyển đến đơn vị xử lý chất thải được cấp phép theo Nghị định 08/2022/NĐ-CP và Thông tư 02/2022/BTNMT.

Công tác hoàn trả mặt bằng phải tuân thủ tiêu chuẩn của Sở Giao thông Hà Nội, bao gồm hoàn trả kết cấu áo đường, gạch block vỉa hè, bó vỉa, lớp bê tông móng và lớp nhựa nóng. Nhà thầu phải cam kết bảo hành mặt đường tối thiểu 12 tháng để phòng trường hợp lún sụt cục bộ do thi công ngầm.

Việc đưa công nghệ khoan HDD vào lắp đặt tuyến cáp điện 220 kV trong lòng Hà Nội không chỉ rút ngắn tiến độ thi công, giảm ảnh hưởng đến đời sống đô thị, mà còn nâng cao chất lượng và độ bền hệ thống truyền tải điện lực. Đặc biệt, công nghệ này cho phép vượt qua các tuyến đường lớn như Trần Duy Hưng, Đại lộ Thăng Long, Phạm Văn Đồng và các khu vực có hạ tầng phức tạp mà không cần đào mở, qua đó đảm bảo an toàn và giảm thiểu rủi ro cho hệ thống hạ tầng ngầm hiện hữu.

DỰ ÁN: E290 ĐƯỜNG DÂY 220KV LONG BIÊN – MAI ĐỘNG

ĐỊA ĐIỂM: THÀNH PHỐ HÀ NỘI

GIAI ĐOẠN: THI CÔNG

CÔNG TRÌNH TẠM PHỤC VỤ THI CÔNG

Minh Phương sẽ vận chuyển 01 container 10 ft có chứa các MMTB, dụng cụ phục vụ thi công và các Công trình khác đặt tại bãi tập kết trong khu vực thi công.
Văn phòng làm việc tại công trường:
Nhà ở của cán bộ/công nhân sẽ được thuê nhà dân các khu vực thi công khoảng 6 km.
Sử dụng máy phát điện 20kVA cung cấp điện để hàn ống lồng và ống dẫn khí Nguồn nước phụ vụ cho công tác khoan được cung cấp bằng xe bồn và các bồn nước di động

1. Tiến độ thi công khoan

Tiến độ thi công khoan đặt ống ngầm đường dây điện 220 Kv trong thành phố Hà Nội được lập tính từ ngày Chủ đầu tư nhận được giấy phép chấp thuận thi công.
Chi tiết tiến độ thi công xem tại tài liệu số .... và sẽ được hiệu chỉnh, cập nhật theo thực tế thi công.

2. Vật tư thi công

Danh mục vật tư chính thi công khoan đặt ống ngầm đường dây điện 220 Kv trong thành phố tại Long Biên – Mai Động bao gồm như sau:

Stt	Vật tư, thiết bị	Std	Facing	Sch	inch	ĐV	K.lượng
1	Ống HDPE D250	API 5L	BE	40	20’’	m	604

3. Chiều sâu, khoảng cách tới các công trình ngầm

Chiều sâu chôn ống khi băng qua đường kéo đường dây điện 220KV được xác đinh dựa trên tiêu chuẩn API RP 1102, thông số đầu vào là chiều dày thành ống, độ sâu chôn ống qua đường, các thông số của đường và xe vận hành. Kiểm tra ứng suất trong ống so với ứng suất cho phép và tính mỏi của mối hàn so với giới hạn mỏi của mối hàn để đảm bảo ống không bị hư hại hay phá hủy trong quá trình vận hành.

Chiều sâu chôn ống được xác định phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam: “Khoảng cách từ điểm cao nhất của vỏ ống bảo vệ bên ngoài (của đường ống cấp khí) đến mặt đường tối thiểu là 4m”.

4. Biện pháp thi công

4.1 Khảo sát

Khảo sát bố trí thi công

Đội thi công, Đội khảo sát bàn bạc tính toán trên thực tế đặc điểm nền đất, các trở ngại hiện hữu nếu có (đường dây, cáp ngầm, ống cống,…), xác định được vị trí đặt máy khoan, hàn tổ hợp ống 26”, mặt bằng chuẩn bị kéo, phương án thi công tập kết thiết bị, vật tư, các trở ngại có thể gặp và đề xuất giải pháp đẩy nhanh tiến độ (nếu cần thiết).

Như vậy có thể thấy khó khăn chủ yếu của phương pháp khoan đặt ống ngầm đường dây điện 220 Kv trong thành phố Hà Nội xuất phát từ điều kiện tự nhiên: mặt bằng, vị trí địa lý, thời tiết. Để khắc phục những khó khăn này và đẩy nhanh tiến độ nhà thầu xác định phải thực hiện theo các tiêu chí sau:

Huy động nguồn lực tối ưu cho mọi công đoạn.
Bố trí hợp lý nguồn lực để phối hợp nhịp nhàng giữa các công trường, với chính quyền địa phương, các cơ quan chức năng và Chủ đầu tư không tạo ra thời gian dừng nghỉ trong quá trình thi công.
Kiểm soát chặt chẽ, tìm ra các rủi ro tiềm ẩn, tập trung xử lý ngay ngăn ngừa những tiềm ẩn này phát triển thành sự cố.

4.2 Huy động máy móc thiết bị và nhân lực

Dựa trên các số liệu khảo sát, công ty Minh Phương đã lựa chọn những thiết bị, vật tư phù hợp để tập kết tới công trình. Việc lựa chọn đúng và đủ đảm bảo thi công hiệu quả, đúng tiến độ và giảm thiểu các chi phí phát sinh.

Nhân lực thi công thực hiện dự án khoan đặt ống ngầm đường dây điện 220 Kv trong thành phố Hà Nội phải đảm bảo đã được đào tạo về an toàn và có các chứng chỉ chuyên ngành phù hợp với lĩnh vực phụ trách

4.3 Chuẩn bị công tác khoan

Sử dụng máy toàn đạc điện tử xác định phạm vi khu vực thi công ngoài thực địa.

Các vị trí khoan ngầm:

STT	Đoạn tuyến	Chiều dài (m)	Xử lý giao chéo
1	26-27	40	Đường dẫn lên xuống Quốc lộ 1A
2	29-30	184	Giao chéo nút giao với đường Nguyễn Văn Linh (QL5 và đường sắt)
3	36-37	71	Nút giao lên xuống cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
4	38-39	75	Nút giao lên xuống cao tốc Hà Nội – Hải Phòng
5	40-41	234	Nút giao phía bắc cầu Thanh Trì

Vì công trình thi công khoan đặt ống ngầm đường dây điện 220 Kv qua các trục đường chính có nhiều phương tiện đi lại nên phải làm hàng rào bảo vệ, và các biển báo an toàn cả ban ngày lẫn ban đêm (của hố đào hai bên lề đường). Phần đường giao thông chính vẫn hoạt động bình thường.

Hố đặt máy khoan: Để có thể thi công khoan lắp đặt ống sâu 5.0m so với mặt đường thì độ sâu hố thi công tối thiểu sâu 4,5m. Để có mặt bằng thi công cho máy khoan, tháp khoan ra vào cần và hoạt động kích ống. Kích thước tiết diện hố đào là: dài=10.0m; rộng = 2.0m; sâu=4.5m. Máy khoan được đặt ở độ cao +2m so với cao độ đáy hố khoan. Hố khoan được gia cố cừ Larsen để chống sạt lở cho hố khoan trong suốt quá trình thi công. Vị trí hố đặt máy khoan được bố trí cách giới hạn hành lang ATĐB của Tỉnh lộ là 32 m

Hố tiếp nhận: được đào đến độ sâu 4.5m so với cao độ vỉa hè (sâu hơn độ sâu đặt ống 0,8m). Hố này có tác dụng khai thông lỗ khoan, tiếp nhận ống và thi công tời kéo ống giúp định hướng ống Tiết diện hố tiếp nhận có diện tích như sau: dài=10.0m; rộng = 2.5m; sâu=4.5m. Hố tiếp nhận được gia cố cừ Larsen để chống sạt lở cho hố khoan trong suốt quá trình thi công. Vị trí hố tiếp nhận được bố trí cách giới hạn hành lang ATĐB của Tỉnh lộ là 50 m

4.4 Công tác khoan dẫn hướng

Dựa trên bản thiết kế, sử dụng mũi khoan TriHawk để khoan với một góc nghiêng phù hợp. Khi đầu khoan đạt tới điểm chuyển hướng theo thiết kế thì điều chỉnh độ nghiêng đầu khoan tới góc “12 clock” rồi sử dụng lực đẩy để đầu khoan chuyển hướng dần đạt được phương ngang với độ sâu định trước theo thiết kế. Sau đó tiếp tục hành trình đi ngang bằng kỹ thuật xoay – đẩy đầu khoan cho đến điểm chuyển hướng đi lên. Tiếp tục điều chỉnh độ nghiêng đầu khoan theo góc “12 clock” và sử dụng lực đẩy đầu khoan để tiến về điểm mục tiêu định sẵn. Trong quá trình khoan, dung dịch khoan được bơm xuống để bôi trơn và gia cố lỗ khoan. Kiểm soát việc điều khiển hướng dựa vào cơ chế bất đối xứng của mũi khoan gắn trên đầu khoan. Toàn bộ tín hiệu phục vụ định hướng chuyển động của đầu khoan được xác định bởi bộ phát sóng (transmitter) nằm trong đầu khoan, bộ phát sóng này phải liên tục hoạt động trong suốt quá trình khoan và đảm bảo đưa được tín hiệu đi xa tối thiểu 25m. (Xem thêm Kỹ thuật khoan ngầm bằng robot dẫn hướng HDD)

4.5 Công tác khoan mở rộng kích thước lỗ

Khoan phá ngược mở rộng đường khoan (backreaming):

(Đọc thêm Kỹ thuật khoan lắp ống ngầm)

Kỹ thuật mở rộng đường khoan.

Sau khi hoàn tất công tác khoan định hướng, đầu khoan và mũi khoan TriHawk sẽ được thay thế bằng đầu phá ngược (reamer). Áp dụng kỹ thuật xoay-kéo đưa đầu phá đi ngược trở về máy khoan theo một tốc độ phù hợp với các tầng địa chất đường khoan đi qua cùng với một lượng dung dịch khoan có hàm lượng tương thích bơm vào để tạo ra đường hầm phục vụ kéo ống D250.

Dung dịch khoan sử dụng cho công trình

Dung dịch khoan là thành phần quan trọng quyết định thành công của công tác khoan. Về cơ bản, dung dịch khoan là một hỗn hợp của nước, bentonite và các chất phụ gia. Lượng bentonite sử dụng được tính toán dựa trên các thông số địa chất công trình và đường kính, chiều dài đường khoan.

Dung dịch khoan có các chức năng sau:

Cắt phá, trộn đất, đá, cát trong đường hầm nơi đầu khoan, đầu phá đi qua khi được bơm nén với áp lực cao.
Thiết lập và duy trì độ ổn định đường hầm (tránh sụp hầm).
Bôi trơn đầu khoan, đầu phá và cần khoan, giảm tập trung nhiệt trên các dụng cụ này.
Vận chuyển đất, đá, cát trong đường hầm ra ngoài.

Với vùng địa chất nhiễm mặn hoặc độ pH cao, một số thành phần phụ gia được bổ sung để hạn chế sự suy giảm các các chức năng này:

Một đặc tính quan trọng khác của dung dịch khoan là có thể tái sử dụng được thông qua việc sử dụng thiết bị tái chế.

Kéo đường ống HDPE D250 mm (pulling back): ( Đọc thêm Kỹ thuật khoan ngầm kéo ống nhựa HPDE băng qua sông, các loại ống HPDE cho cáp ngầm dưới lòng đường)
Kỹ thuật kéo ống.

Ống HDPE được kéo bằng lực truyền từ máy khoan thông qua kết cấu đầu phá ngược gắn với 1 khớp xoay bằng kỹ thuật xoay – kéo cần khoan đưa dần về phía máy khoan. Dung dịch khoan được bơm vào đường hầm với chế độ phù hợp giúp giảm thiểu ma sát lên thân ống, ngăn ngừa khả năng sụp hầm.

Việc kéo ống được tiến hành với biểu thời gian được hoạch định kỹ càng đến từng chi tiết phù hợp với chiều dài đường khoan và phải được tiến hành liên tục, tuyệt đối không có thời gian dừng. Chiều dài khoan càng lớn, sự thay đổi các tầng địa chất càng nhiều dẫn đến nguy cơ tăng tải lên thân ống càng cao. Dung dịch khoan phải được tính toán cẩn thận để luôn đảm bảo chuyển động dọc thân ống giúp bôi trơn, giảm khả năng kẹt trong quá trình kéo ống.

Các thông số quá trình kéo ống thường không ổn định do đó người chịu trách nhiệm kỹ thuật luôn phải tính đến trường hợp tải kéo tăng và dự phòng sẵn phương án thay đổi dung dịch khoan, tốc độ kéo. Trường hợp tải tăng lên trong quá trình kéo nếu không chuyển ngay sang chế độ kéo khác và dừng, giữ nguyên hiện trạng, trong thời gian 1-2h áp suất dư trong đường hầm sẽ giảm xuống, tiết diện đường hầm dần co lại và hiện tượng bó ống xảy ra sẽ làm tăng đột biến sức cản. Trong 7-10h tiếp theo khả năng bó chặt đường ống là 90% và sau 12h từ khi ngừng do không có giải pháp sẽ không thể kéo được ống, bước tiếp theo bắt buộc phải cắt bỏ tuyến ống khoan lại đường khác.

Sau khi hoàn tất công tác khoan định hướng, đầu khoan và mũi khoan dẫn hướng sẽ được thay thế bằng đầu phá ngược. Áp dụng kỹ thuật xoay-kéo đưa đầu phá đi ngược trở về máy khoan theo một tốc độ phù hợp với các tầng địa chất đường khoan đi qua cùng với một lượng dung dịch khoan có hàm lượng tương thích bơm vào để tạo ra đường hầm phục vụ kéo ống HDPE D250mm.

Đầu phá ngược có tác dụng mở rộng đường khoan thành một đường hầm có kích thước đủ để kéo thành công kéo ống HDPE D250 mm. Việc vận hành đầu phá phải tuân thủ quy trình được tính toán dựa trên báo cáo địa chất công trình nhằm đảm bảo độ bền vững thành vách của đường hầm để duy trì lượng dung dịch khoan bên trong có chất lượng tốt trong thời gian ít nhất 7 ngày. Việc duy trì độ ổn định của đường hầm và chất lượng dung dịch khoan bên trong đóng vai trò quyết định đến thành công của công đoạn kéo ống HDPE D250, đặc biệt đối với đường khoan chiều dài lớn. Trình tự khoan mở rộng như sau

Tháo mũi khoan, lắp đầu phá và ống khoan. Vận hành máy khoan dẫn huớng kéo ống về để mở rộng kích thuớc lỗ khoan.
Quá trình khoan mở rộng đuợc thực hiện cho đến khi đuờng kính lỗ khoan đạt được kích thuớc mong muốn để kéo ống lồng.
Trong suốt quá trình khoan một chất lỏng chuyên dụng Bentonite được sử dụng để làm mát, bôi trơn mũi khoan và ổn định đất xung quanh lỗ khoan. Ðồng thời máy bơm sẽ hút tại hố thu bùn để đảm bảo nuớc và dung dịch khoan không chảy nguợc vào lỗ khoan.