Phương pháp khoan lắp đặt ống ngầm qua đường, qua sông

Ngày đăng: 17/03/2021

3320 Lượt xem

0 Đánh giá

Công nghệ khoan lắp đặt ống ngầm qua đường, qua sông – Giải pháp hiện đại

Bối cảnh phát triển hạ tầng và yêu cầu thay thế hệ thống ống ngầm

Quá trình đô thị hóa, mở rộng hạ tầng kỹ thuật và yêu cầu nâng cấp các mạng lưới thông tin – điện lực – cấp thoát nước khiến bài toán thay thế đường ống ngầm hiện hữu trở nên cấp bách. Nhiều tuyến ống ngầm đã xuống cấp theo thời gian, bị rò rỉ, suy yếu hoặc không còn đáp ứng được nhu cầu vận hành của đô thị và khu công nghiệp.

Trong điều kiện các tuyến đường, trục giao thông, khu dân cư, đường sắt hoặc lòng sông không thể bị đào phá, phương pháp khoan lắp đặt ống ngầm không phá bề mặt (trenchless technology) trở thành giải pháp tối ưu.

Trong số đó, hai kỹ thuật tiêu biểu có tốc độ triển khai nhanh, chất lượng cao và an toàn nhất hiện nay là:

Khoan ngầm định hướng HDD (Horizontal Directional Drilling)
Khoan kích ngầm – Robot khoan vi mô (Microtunneling / Pipe Jacking)

Hai công nghệ này không chỉ phục vụ lắp đặt tuyến ống mới mà còn đóng vai trò đặc biệt trong thay thế, tái thiết và nâng cấp các tuyến ống cấp nước, thoát nước, cáp viễn thông, cáp điện lực, đường ống gas/nguyên liệu… với tốc độ vượt trội và không làm ảnh hưởng đến đời sống đô thị.

Ưu điểm vượt trội của công nghệ khoan lắp đặt ống ngầm hiện đại

2.1. Không đào phá mặt đường – không gián đoạn giao thông

Một trong những thách thức lớn nhất khi nâng cấp hạ tầng là việc đào trục đường chính. Điều này gây:

Kẹt xe, gián đoạn giao thông
Ảnh hưởng hoạt động kinh doanh
Tạo tiếng ồn, bụi, ô nhiễm
Gây xáo trộn nền đất và ảnh hưởng đến các tuyến ống khác

Công nghệ khoan ngầm cho phép thi công hoàn toàn dưới lòng đất, chỉ cần bố trí:

Hố thi công đầu vào
Hố tiếp nhận đầu ra

→ Giao thông vẫn hoạt động bình thường.

2.2. Tốc độ cao – rút ngắn thời gian vận hành mạng lưới ngầm

So với phương pháp đào mở truyền thống, thi công bằng khoan ngầm giúp thời gian thi công giảm 30–70%, đặc biệt ở các vị trí:

Qua đường quốc lộ đông xe
Qua sông, kênh rạch
Qua đường ray tàu hỏa
Qua khu vực nhà dân dày đặc

Chính yếu tố này giúp các mạng lưới truyền tải điện, viễn thông, cấp nước, thoát nước… được đưa vào vận hành nhanh hơn, đáp ứng nhu cầu cấp bách của đô thị.

2.3. Độ chính xác cao nhờ hệ thống dẫn hướng hiện đại

HDD và Robot Microtunneling đều sử dụng các hệ thống:

Định vị từ trường
Định vị sóng dẫn hướng
Laser tự động
Cảm biến độ nghiêng – phương vị

Sai số tim tuyến khi khoan qua đường, qua sông được kiểm soát trong mức:

Lệch hướng ≤ 20 mm
Lệch cao độ ≤ 10 mm

Đây là mức chính xác rất cao, đảm bảo an toàn cho tuyến ống và công trình hiện hữu phía trên.

2.4. Thi công đa dạng kích thước và vật liệu ống

Công nghệ khoan ngầm thích hợp cho nhiều loại ống:

HDPE D63 – D2000 mm
Ống thép D114 – D1600 mm
Ống bê tông cốt thép D600 – D3000 mm
Ống cáp điện, cáp viễn thông
Ống gas, LPG, Propane, ống kỹ thuật

Ứng dụng linh hoạt trong hầu hết các loại hạ tầng kỹ thuật.

2.5. An toàn với môi trường – đáp ứng tiêu chuẩn đô thị hiện đại

Do không đào phá đất bề mặt:

Không phát sinh bụi lớn
Không gây xói mòn bờ sông
Không làm ảnh hưởng cây xanh
Không phá hủy kết cấu công trình hiện hữu

Khoan ngầm trở thành tiêu chuẩn trong các thành phố hướng tới hạ tầng ngầm thông minh.

Khả năng vượt chướng ngại và môi trường phức tạp

3.1. Khoan qua đường quốc lộ, cao tốc

Khoan HDD có thể xuyên qua:

Đường QL1, QL5, QL51
Cao tốc HCM – Long Thành – Dầu Giây
Các tuyến giao thông trọng điểm khác

Mà không phải cấm đường hoặc giảm tải giao thông.

3.2. Khoan qua sông, kênh, suối

Kỹ thuật này được ứng dụng phổ biến cho các tuyến:

Cấp nước thô
Cấp nước sạch
Tuyến ống dân sinh
Tuyến ống xử lý nước thải
Tuyến ống truyền tải nguyên liệu

Ví dụ: kéo ống HDPE D850 dài 800 m qua sông Vàm Cỏ Tây.

3.3. Khoan dưới nền đường sắt

Robot Microtunneling có khả năng thi công dưới:

Ray tàu hỏa 25–30 tấn/trục
Đê bao chống lũ
Tuyến Metro và đường sắt đô thị

Không gây rung chấn và không làm lún nền đường ray.

Quy trình thi công khoan lắp đặt ống ngầm tốc độ cao

Bước 1: Khảo sát địa chất – địa hình chi tiết

Bao gồm:

Khảo sát SPT
Khảo sát địa vật lý
Thăm dò độ sâu các lớp đất
Định vị các công trình ngầm hiện hữu
Lập mô hình đường kính 3D

Bước 2: Lựa chọn công nghệ

Tùy vào điều kiện thực địa:

HDD: chiều dài khoan lớn, địa chất mềm – trung bình
Microtunneling: đất sét cứng, đất lẫn đá, thi công dưới đường ray
Auger Boring: đào mặt mở, ống lớn D600–D2000

Bước 3: Thiết kế tuyến khoan

Các yếu tố:

Độ sâu tối thiểu dưới đáy móng đường
Bán kính cong
Lực kéo giới hạn của vật liệu ống
Vị trí hố khoan đầu vào – đầu ra

Bước 4: Thi công khoan định hướng

Lắp đặt máy khoan
Khoan dẫn hướng theo thiết kế
Mở rộng (reaming) nhiều cấp
Bơm bentonite để ổn định vách lỗ
Chuẩn bị ống để kéo

Bước 5: Kéo ống vào hầm khoan

Kéo liên tục, không ngưng quá 2–3 giờ
Kiểm soát lực kéo bằng cảm biến
Tránh bó ống, biến dạng hoặc gấp nếp
Lắp gioăng/đầu nối chống rò rỉ

Bước 6: Hoàn thiện tuyến ống

Kiểm tra áp lực (pressure test)
Súc rửa, khử khuẩn (đối với nước sạch)
Lấp hố khoan và hoàn trả mặt bằng

Công nghệ khoan ngầm và sự đóng góp vào tiến độ vận hành mạng lưới

5.1. Rút ngắn thời gian thay thế hệ thống hạ tầng cũ

Thay thế tuyến cáp điện/viễn thông cũ theo phương pháp đào mở thường mất 3–6 tháng cho mỗi đoạn vài trăm mét.

Bằng khoan ngầm, thời gian chỉ còn vài ngày đến một tuần.

5.2. Tối ưu chi phí – tăng hiệu quả đầu tư

Mặc dù chi phí đơn vị có thể cao hơn đào mở, nhưng tổng chi phí thực tế lại giảm mạnh nhờ các yếu tố:

Không giải phóng mặt bằng
Không đền bù cho hộ dân bị ảnh hưởng
Không phải tái lập mặt đường lớn
Không ảnh hưởng kinh doanh dọc tuyến

5.3. Giảm rủi ro hư hỏng công trình ngầm khác

Khoan HDD và robot sử dụng hệ thống dò tìm:

Tần số từ trường
Radar xuyên đất
Tín hiệu sóng dẫn hướng

→ hạn chế tối đa va chạm các tuyến ống hiện hữu.

5.4. Vận hành mạng lưới hạ tầng nhanh và ổn định

Sau khi kéo ống:

Hệ thống được đưa vào sử dụng ngay
Đảm bảo ổn định áp lực và khả năng truyền tải
Tuổi thọ 50–70 năm

Ứng dụng thực tiễn tại Việt Nam

Các dự án đã áp dụng:

Khoan HDD kéo ống nước thô HDPE D200–D900 tại Long An, Bình Thuận, Đồng Nai
Khoan xuyên sông từ 200–1.200 m
Khoan lắp đặt cống kỹ thuật qua các tuyến đường nội đô Hà Nội, TP.HCM
Khoan lắp đặt ống dẫn khí LPG, ống 16” trong ống lồng 20” tại Cái Mép – Phú Mỹ
Khoan ngầm lắp đặt cáp điện trung thế – cao thế

Việc sử dụng phương pháp khoan lắp đặt ống ngầm qua đường, qua sông để thay thế đường ống ngầm là một bước tiến lớn trong ngành xây dựng hạ tầng hiện đại.

Phương pháp này mang lại:

Chất lượng cao
Tốc độ thi công vượt trội
Độ chính xác lớn
Giảm tối đa xâm lấn đô thị
Đưa mạng lưới hạ tầng vào vận hành nhanh chóng

Nhờ những ưu điểm đó, khoan ngầm đã trở thành công nghệ chủ lực trong các dự án:

Ngầm hóa cáp điện – viễn thông
Thay thế đường ống cấp thoát nước
Lắp đặt ống kỹ thuật cho khu công nghiệp
Khoan xuyên sông, xuyên đường sắt, xuyên cao tốc
Xây dựng hạ tầng đô thị thông minh

Thay thế đường ống dẫn, đường ống thông tin liên lạc ngầm

Công ty chúng tôi cung cấp các giải pháp hiện đại cho vấn đề thay thế và tái tạo các tiện ích cấp thoát nước dưới đất bằng phương pháp khôi phục khả năng hoạt động khoan ngầm theo cách gọi khác là "phục hồi".

Phương pháp phục hồi được sử dụng: cải tạo, được thực hiện bằng cách phá vỡ tĩnh của đường ống cũ và nối lại, phục hồi bằng phương pháp khoan lắp đặt ống ngầm qua đường, qua sông mà không cần phá hủy, sửa chữa bằng công nghệ này rẻ hơn 2-3 lần và thực hiện nhanh hơn 5-10 lần so với việc xây dựng một đường ống mới.

Trong quá trình vận hành, các tiện ích ngầm bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố bất lợi: lệch khỏi trọng lượng của chính nó trong đất sụp đổ, ảnh hưởng của áp suất đất không đồng đều, ứng suất nhiệt độ, ăn mòn bên ngoài, tắc nghẽn bởi các chất lắng đọng khác nhau và phát triển quá mức sinh học, thu hẹp diện tích dòng chảy của ống dẫn và nhiều loại khác. Kết quả là, theo thời gian, nó trở nên cần thiết để tái tạo và thay thế chúng.

Ví dụ, hậu quả của việc vi phạm đường ống thoát nước có thể là: hố sụt ở nơi bị thủng đường ống thoát nước, sụt lún nền móng của các tòa nhà và công trình, ô nhiễm môi trường đất, ngập lụt các lãnh thổ lân cận và các công trình ngầm.

Xử lý ô nhiễm đường ống là một hệ thống các biện pháp nhằm khôi phục các đặc tính chính của nó. Các phương pháp hiện đại được sử dụng để vệ sinh đường ống giúp có thể sử dụng các kênh liên lạc hiện có, giảm nguy cơ thiệt hại cho các liên lạc lân cận, giảm chi phí đào và phục hồi, đồng thời cho phép vệ sinh trong các thành phố mà không làm gián đoạn cuộc sống công cộng và dừng giao thông.

Việc khôi phục thông tin liên lạc bằng cách sử dụng phương pháp khoan lắp đặt ống ngầm qua đường, qua sông thay thế đường ống ngầm cho phép thực hiện công việc không chỉ với chất lượng cao mà còn ở tốc độ cao, góp phần vào việc vận hành nhanh chóng các mạng lưới thông tin liên lạc ngầm được khôi phục. Ngày nay, trên lãnh thổ nước ta và các nước lân cận, các phương pháp phục hồi đường ống chủ yếu là dựa vào (phương pháp “ống trong ống”) và phương pháp phá đường ống cũ bằng đường ống mới được làm từ vật liệu polyetylen. 90% các công việc khôi phục đường ống được thực hiện bằng các phương pháp khôi phục này.

Ưu điểm của việc thay thế đường ống, đường ống cấp thoát nước bằng phương pháp khoan lắp đặt ống ngầm qua đường, qua sông:

an toàn sinh thái, tác động tối thiểu đến môi trường;
thời gian cần thiết cho việc thay thế đường ống bằng phương pháp không rãnh ít hơn 2-3 lần so với phương pháp lắp đặt lộ thiên.
chi phí công việc thấp hơn (đến 30%) so với việc thay thế và tái thiết mạng lưới bằng phương pháp đào rãnh hở;
chất lượng và độ bền của đường ống nhựa HDPE đã đặt (bảo hành lên đến 50 năm);
không yêu cầu thiết bị xây dựng lớn;
cải thiện và phục hồi lãnh thổ là rất ít, và đôi khi bị loại trừ hoàn toàn;
không cần phải chặn đường cao tốc vận tải;
làm việc từ giếng có đường kính bất kỳ;
khả năng tăng đường kính của đường ống thoát nước thải;
công việc được thực hiện mà không làm gián đoạn thông tin liên lạc hiện có;
thường trong điều kiện đô thị, công nghệ không có rãnh là cách duy nhất để thực hiện công việc khôi phục và lắp đặt các phương tiện liên lạc kỹ thuật.

Công nghệ thay thế ống bằng phương pháp thủy lực thủy lực.

Chúng tôi xin giới thiệu đến các bạn công nghệ thay thế đường ống bằng phương pháp phá hủy thủy lực.

Phương pháp phá hủy đường ống bằng thủy lực bao gồm phá hủy đường ống cũ, đồng thời kéo đường ống mới có đường kính lớn hơn hoặc bằng đường kính đi ngầm qua kênh cũ mà không cần mở mặt đường.

Sự cần thiết và ưu điểm của phương pháp hút thủy lực.

Phá hủy là phương pháp xử lý đường ống phổ biến nhất trên toàn thế giới. Công nghệ này được ứng dụng rộng rãi khi thay thế gang, thép, bê tông cốt thép và các loại đường ống khác bằng polyetylen, loại đường ống gần như vĩnh cửu cho các mạng lưới cấp nước, thoát nước và sưởi ấm.

Về mặt khách quan, sự cần thiết phải có phương pháp tiêu hủy là do các nguyên nhân sau:

Các tiện ích đô thị trên khắp nước Việt Nam bị hao mòn từ 70-90%. Hầu hết các đường ống thép và gang chỉ đơn giản là mục nát. Trong điều kiện này, để phát triển nhà ở và dịch vụ cộng đồng, việc áp dụng quy mô lớn các công nghệ xây dựng mới là cần thiết.

Trong môi trường đô thị chật chội, thường không có chỗ để đặt thông tin liên lạc ngoài các đường ống cũ. Nhu cầu đặt thông tin liên lạc dọc theo các tuyến đường cũ, đã hoàn thiện ở các thành phố của chúng ta gần như lớn hơn việc đặt các đường ống mới.

Dần dần, hầu như ở khắp mọi nơi, cả ở các thành phố lớn và nhỏ, lệnh cấm mở đường và các công việc được thực hiện theo lối mở có hiệu lực.

Hãy lưu ý những ưu điểm chính của phương pháp khoan lắp đặt ống ngầm qua đường, qua sông này:

công việc diễn ra mà không mở lòng đường;
đường ống được đặt dọc theo kênh cũ;
tốc độ đặt đường ống cao;
chi phí làm việc tương đối thấp;
khả năng tăng thông lượng của đường ống;

Công nghệ phương pháp khử mùi thủy lực

Công việc bắt đầu với việc chuẩn bị hố tiếp nhận và khởi động.

Điều quan trọng nhất trong việc chuẩn bị hố xuất phát là sự căn chỉnh chính xác của máy làm việc của máy phá so với đường ống bị phá. Đường chân trời của máy phải trùng với đường chân trời của đường ống, điều này đặt ra các yêu cầu nhất định đối với việc chuẩn bị bề mặt của hố, thành ngăn và đường cắt của chính đường ống: tất cả các yếu tố này phải đồng đều nhất có thể. Với sự chuẩn bị kỹ lưỡng của hố, có thể tránh được chuyển động của máy phá hủy trong mặt phẳng ngang và những rung động không cần thiết. Ngoài ra, để bảo hiểm chống ngập lụt, điều quan trọng là phải chuẩn bị "sàn" của hố bằng cách đổ đầy đá dăm hoặc lát sàn bằng ván.

Các yêu cầu đối với hố tiếp nhận rất đơn giản - điều chính là cung cấp một lối vào thuận tiện cho đường ống đang được thắt chặt.

Cầu dao thủy lực được ngâm trong hố bằng cần trục và trạm dầu thủy lực dẫn động nó vẫn nằm trên bề mặt. Chiều dài của ống cho phép dễ dàng bố trí hai đơn vị chính này của việc lắp đặt.

Để làm việc với tàu khu trục, một điểm dừng bằng thép được thực hiện. Ví dụ, nó có thể là một tấm có kích thước 1,2x2,5 m, dày 15 mm. Nếu không, một công trình lắp đặt có lực đẩy ngược từ 50 tấn trở lên sẽ tự chôn chân, không tìm được bệ đỡ đủ trong quá trình phá ống.

Các thanh của bộ ngắt thủy lực được xoắn dần theo một cơ chế đặc biệt và được đẩy dọc theo rãnh cũ của đường ống cho đến khi chúng thoát vào hố tiếp nhận. Điều quan trọng cần lưu ý là độ dốc của kênh ống từ hố xuất phát đến hố tiếp nhận không được vượt quá 20 độ, điều này là do tính linh hoạt của các thanh phá hủy.

Sau khi các thanh thoát vào hố tiếp nhận, một đầu phá hủy được lắp đặt và một đường ống được lắp phía sau nó thông qua một chuôi kẹp. Dao cắt đầu kéo được chọn dựa trên đường kính ngoài của ống kéo (ví dụ: 110, 160, 225, 325, 425 mm):

Khi tất cả các phần tử được kết nối, thiết bị chuyển sang chế độ kéo ngược và quá trình thay thế đường ống cũ bằng đường ống mới bắt đầu:

Việc phá hủy xảy ra đồng thời với việc kéo qua một ống HDPE mới. Các mảnh vỡ của đường ống cũ bị đầu vỡ ép vào thành kênh. Nếu đường ống bị phá hủy là thép, con dao của đầu phá hủy sẽ cắt nó và đầu của nó mở ra hai bên. Vào cuối quá trình phá hủy, đầu phá hủy tiếp cận cài đặt:

Bộ tiêu hủy được di chuyển ra khỏi đường ống (sử dụng hành trình của chính các thanh như khi đẩy qua). Một khung đẩy được lắp đặt giữa tàu khu trục và đường ống cũ. Sau đó, tàu khu trục kéo đầu phá hủy bằng một đường ống mới vào trong hố:

Khung lực đẩy được kéo lên khỏi hố, toàn bộ hệ thống đầu kéo được tháo rời và tháo dỡ. Ống PE mới được mở rộng và sẵn sàng để kết nối:

Bắt đầu kết luận

Máy cắt thủy lực Ditch Witch® cho phép bạn phá hủy các đường ống cũ trong khi kéo các đường ống mới có đường kính phổ biến nhất ở Nga - 110, 160, 225, 315, 425 mm và hơn thế nữa.

Những ưu điểm của công nghệ là rõ ràng, nhưng chúng được thể hiện rõ ràng nhất qua các công việc đã được thực hiện:

Ví dụ, việc thay thế 120 mét ống thép có đường kính 200 mm bằng ống polyetylen có đường kính 225 mm, không kể thời gian chuẩn bị cho các hố bắt đầu và tiếp nhận, cần sáu giờ làm việc.

Theo ước tính sơ bộ nhất, việc tiến hành công việc này theo hướng mở, tiếp theo là lấp đầy và tạo cảnh quan cho lãnh thổ sẽ mất từ vài ngày (trong trường hợp không có công việc tạo cảnh) đến hai tuần hoặc hơn.

Lưu ý rằng phá vỡ một đường ống có đường kính 200 mm không phải là nhiệm vụ khó khăn nhất đối với kẻ hủy diệt Minh Phương Corp. Trong quá trình làm việc như vậy, sức mạnh của khu trục hạm 91 tấn được sử dụng không quá 30%.

Minh Phương Corp đặc biệt đánh giá cao phương pháp phương pháp khoan lắp đặt ống ngầm qua đường, qua sông này. Các phương pháp phục hồi khác, chẳng hạn như công nghệ nối ống trong ống hoặc khôi phục các đường ống cũ, không phải lúc nào cũng khả thi và khả thi về mặt kinh tế. Và phương pháp mở sẽ mất nhiều thời gian hơn, đòi hỏi sự tham gia quy mô lớn hơn của công nghệ và chi phí lao động đáng kể. Trong tương lai, bạn chắc chắn sẽ cần lấp đất và tạo cảnh quan. Đừng quên lợi thế chính của tất cả các phương pháp đặt thông tin liên lạc ngầm - không cần phải tắc đường khi lái xe dưới đường cao tốc.

Xem thêm Khoan đặt ống ngầm băng qua sân trường học, Khoan đặt ống ngầm vượt sông