Công nghệ khoan kích ống ngầm Microtunneling

CÔNG NGHỆ KHOAN KÍCH ỐNG NGẦM MICROTUNNELING – NGUYÊN LÝ, QUY TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG TRONG THI CÔNG TUYẾN ỐNG NGẦM

Microtunneling là một trong những phương pháp thi công không rãnh tiên tiến nhất hiện nay được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng ngầm. Công nghệ này cho phép lắp đặt các tuyến ống có đường kính từ nhỏ đến trung bình dưới các khu vực có mật độ công trình cao như đường giao thông chính, đường băng sân bay, đường sắt, bến cảng, lòng sông, khu vực đô thị và các vùng nhạy cảm về môi trường mà không gây gián đoạn hoạt động phía trên. Microtunneling được định nghĩa là công nghệ kích ống điều khiển từ xa với độ chính xác cao, cung cấp hỗ trợ liên tục cho mặt đào thông qua áp lực cơ học hoặc áp lực dung dịch nhằm cân bằng áp lực đất và áp lực nước ngầm. Đặc điểm này tạo nên sự khác biệt quan trọng của microtunneling so với phương pháp kích ống truyền thống, vốn không có cơ chế kiểm soát và hỗ trợ mặt đào liên tục.

Các yêu cầu cơ bản của microtunneling gồm hai giếng công tác đặt ở hai đầu tuyến: giếng kích và giếng tiếp nhận. Tại giếng kích, hệ thống xi lanh thủy lực sẽ đẩy máy khoan đường hầm nhỏ (MTBM – Microtunnel Boring Machine) và các đoạn ống sản phẩm tiến vào lòng đất theo từng chu kỳ. Tại giếng tiếp nhận, MTBM sẽ được thu hồi sau khi hoàn thành đoạn dẫn hướng. Trong suốt quá trình, đường kính lỗ khoan luôn được giữ ổn định nhờ áp lực cân bằng mặt đào và sự hỗ trợ của ống sản phẩm phía sau, hạn chế tối đa sự xâm nhập của đất đá và nước ngầm vào buồng đào.

Về nguyên lý vận hành, microtunneling hoạt động theo một chu trình khép kín. MTBM được đẩy về phía trước bằng hệ thống kích thủy lực làm việc trong giếng kích. Khi MTBM tiến một đoạn nhất định, hệ thống kích sẽ rút về vị trí đầu chu kỳ, đồng thời một đoạn ống sản phẩm sẽ được hạ xuống giếng kích, lắp vào sau MTBM. Các kết nối về điện, điều khiển, đường bùn khoan được thực hiện, sau đó kích thủy lực lại tiếp tục đẩy toàn bộ tổ hợp máy và ống vào đất. Quá trình này được lặp lại cho đến khi MTBM đi vào giếng tiếp nhận.

Một đặc điểm quan trọng của công nghệ microtunneling là khả năng điều hướng và kiểm soát vị trí của MTBM theo thời gian thực. Điều này được thực hiện thông qua hệ thống định vị laser hoặc quét quang học kết hợp cảm biến đo nghiêng và các thiết bị phản hồi vị trí được lắp trên MTBM. Hệ thống điều khiển từ xa đặt trong buồng điều khiển tại giếng kích cho phép người vận hành giám sát liên tục trục khoan, áp suất địa tầng, tốc độ tiến, mô men cắt và áp suất bơm bùn. Khả năng điều khiển này đảm bảo tuyến ống được lắp đặt đúng vị trí thiết kế, tránh xâm phạm các công trình ngầm hiện hữu.

Hệ thống bùn khoan chuyên dụng là yếu tố không thể tách rời của microtunneling. Bùn sẽ được bơm vào buồng đào phía trước MTBM nhằm duy trì áp lực cân bằng mặt đào, ổn định thành lỗ khoan và vận chuyển đất đá ra ngoài. Hỗn hợp bùn và vật liệu đào được dẫn qua đường ống về hệ thống tách cát và thu hồi bùn tại mặt bằng thi công. Bùn sau khi tách cát sẽ được tái sử dụng, đảm bảo tiết kiệm vật liệu và giảm lượng chất thải. Quá trình này đòi hỏi sự phối hợp chính xác giữa áp lực bùn, tốc độ cắt và tốc độ đẩy để tránh hiện tượng mất ổn định mặt đào hoặc gây phồng nâng mặt đường phía trên.

Microtunneling đặc biệt phù hợp trong điều kiện địa chất phức tạp hoặc nơi có mức nước ngầm cao. Do áp suất bùn được kiểm soát chặt chẽ, phương pháp này có thể thi công trong nền đất mịn, bùn sét, cát bão hòa hoặc đất yếu mà các phương pháp truyền thống khó có thể áp dụng. Khả năng giữ ổn định mặt đào giúp hạn chế sụt lún và biến dạng bề mặt, giảm thiểu ảnh hưởng đến các công trình và hoạt động phía trên.

Ống sản phẩm sử dụng trong microtunneling thường là ống bê tông cốt thép ly tâm, ống thép hoặc ống vật liệu composite có khả năng chịu nén cao. Các đoạn ống được thiết kế với đầu nối đặc biệt để chịu được tải trọng kích đẩy, đồng thời đảm bảo chống thấm sau khi hoàn thành lắp đặt. Việc lựa chọn vật liệu ống phụ thuộc vào chức năng đường ống, chiều sâu chôn ống và điều kiện môi trường.

Trước khi tiến hành microtunneling, công tác khảo sát địa chất và khảo sát công trình ngầm phải được thực hiện kỹ lưỡng. Dữ liệu thu được sẽ là cơ sở xác định áp lực mặt đào, chọn loại đầu cắt phù hợp, thiết kế giếng kích và giếng tiếp nhận, tính toán lực kích và lập các phương án kiểm soát rủi ro. Các thông số như thành phần hạt, độ ẩm, độ chặt, mức nước ngầm và sức kháng cắt của đất đều ảnh hưởng trực tiếp đến kế hoạch thi công.

Quá trình thi công yêu cầu giám sát nghiêm ngặt. Hệ thống quan trắc lún bề mặt và công trình lân cận phải được lắp đặt nhằm phát hiện kịp thời các biến dạng bất thường. Các thông số vận hành như áp suất bùn, tốc độ tiến, mô men cắt và tải kích phải luôn nằm trong giới hạn an toàn. Trường hợp tải kích vượt giá trị dự báo, phải tiến hành phân tích ngay lập tức để xác định nguyên nhân như ma sát ống tăng, lắng cặn trong lỗ khoan hoặc sai lệch tuyến. Từ đó áp dụng biện pháp điều chỉnh áp lực bùn, tăng tốc bơm bùn hoặc tạm dừng hoạt động để xử lý.

Công tác thu hồi MTBM tại giếng tiếp nhận cũng yêu cầu chuẩn bị kỹ lưỡng. Sau khi MTBM đến vị trí kết thúc, hệ thống phải ngừng đẩy, ngắt toàn bộ các kết nối và thực hiện biện pháp kéo máy vào giếng tiếp nhận. Các đường ống bùn và dây điều khiển được tháo rời và thu hồi, sau đó toàn bộ thiết bị được đưa lên mặt đất để kiểm tra và bảo trì trước khi sử dụng cho tuyến khoan tiếp theo.

Microtunneling có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp thi công truyền thống. Công nghệ này không làm gián đoạn giao thông, không gây ồn rung lớn và hạn chế tối đa khối lượng đất đào. Các khu vực đô thị đông đúc hoặc nơi có yêu cầu bảo vệ cảnh quan được hưởng lợi rõ rệt. Ngoài ra, microtunneling cho phép thi công với độ chính xác cao ngay cả trong tuyến cong nhẹ, hỗ trợ lắp đặt tuyến ống dài hàng trăm mét mà không làm thay đổi điều kiện mặt bằng hiện hữu.

Song song với ưu điểm, microtunneling cũng đòi hỏi chi phí đầu tư thiết bị lớn và đội ngũ vận hành có năng lực. Việc tính toán lực kích, lựa chọn đầu cắt và kiểm soát áp suất bùn cần sự hiểu biết sâu sắc về địa chất và cơ học đất. Do đó, mỗi dự án microtunneling phải được lập biện pháp thi công chi tiết, kèm theo các mô hình dự báo biến dạng và tính toán ổn định.

Xét tổng thể, microtunneling là công nghệ mang tính cách mạng trong thi công hạ tầng ngầm. Khả năng kiểm soát mặt đào, thi công trong điều kiện phức tạp, đảm bảo an toàn và độ chính xác cao khiến microtunneling trở thành lựa chọn tối ưu cho các tuyến ống đi qua khu vực nhạy cảm hoặc yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt. Việc áp dụng công nghệ này trong các dự án đường ống đô thị, dự án cấp thoát nước, dự án dầu khí và hạ tầng kỹ thuật ngầm đang ngày càng trở nên phổ biến nhờ hiệu quả vượt trội và khả năng giảm thiểu tác động môi trường.

Công nghệ khoan kích ống ngầm Microtunneling

Microtunneling là một công trình xây dựng không rãnh được sử dụng để lắp đặt đường ống bên dưới đường cao tốc, đường băng, bến cảng, sông và các khu vực nhạy cảm của môi trường. Microtunneling được định nghĩa là một hoạt động kích ống, có hướng dẫn, được điều khiển lại một cách chính xác, cung cấp hỗ trợ liên tục cho mặt đào bằng cách áp dụng áp suất cơ học hoặc chất lỏng để cân bằng áp suất nước ngầm và đất. Hỗ trợ ở mặt đào là một đặc điểm chính của đường hầm vi mô, phân biệt nó với phương pháp kích ống hở truyền thống. 

Microtunneling yêu cầu kích hoạt và tiếp nhận snafts ở hai đầu đối diện của mỗi ổ đĩa. TPipe Jaking & Microtunneling quá trình microtunneling là một hoạt động kích ống theo chu kỳ. Máy khoan đường hầm mini (MTBM) được đẩy vào trái đất bằng các kích thủy lực được gắn và căn chỉnh trong trục kích. Các giắc cắm sau đó được rút lại và ngắt kết nối các đường xả bùn và cáp điều khiển. Một ống hoặc thùng sản phẩm được hạ vào trục và lắp vào giữa khay kích và MTBM hoặc ống có kích trước đó. Đường bùn và kết nối ca bin điện và điều khiển được tạo ra, đồng thời đường ống và MTBM được nâng cao hành trình truyền động khác Quá trình này được lặp lại cho đến khi MTBM đến trục tiếp nhận. Sau khi hoàn thành lái xe, máy kích ống ngầm MTBM và thiết bị theo sau được truy xuất và tất cả thiết bị được loại bỏ khỏi đường ống.

Hầu hết các hoạt động của đường hầm siêu nhỏ bao gồm một hệ thống kích thủy lực để nâng cấp máy kích ống ngầm MTBM và chuỗi ống một hệ thống bùn vòng kín để vận chuyển các chiến lợi phẩm đào được, một hệ thống làm sạch bùn để loại bỏ hư hỏng khỏi nước bùn, một hệ thống bôi trơn để bôi trơn bên ngoài của  dây ống trong quá trình lắp đặt, hệ thống hướng dẫn để cung cấp điều khiển dòng và cấp, hệ thống cung cấp và phân phối điện đến thiết bị cấp nguồn, cần trục để cẩu các đoạn ống vào trục kích, và các xe tải và máy xúc lật khác nhau để vận chuyển hư hỏng ra khỏi công trường.

Máy khoan đường hầm mini MTBMS có vòng quay đầu cắt để đào vật liệu nền, một hình nón nghiền để nghiền các hạt lớn hơn thành các rãnh nhỏ hơn để vận chuyển qua các dòng bùn, một động cơ thủy lực hoặc điện để biến đầu cắt thành một buồng trộn bùn có áp suất và đầu cắt để duy trì độ ổn định của bề mặt một tay lái khớp đơn vị có kích lái để điều chỉnh lái, nhiều van điều khiển, đồng hồ đo áp suất, đồng hồ đo lưu lượng và hệ thống thu thập dữ liệu. Ngoài ra,máy khoan ngầm MTBM có các camera nội tuyến để chuyển tiếp thông tin cho người vận hành và một hệ thống mục tiêu để điều khiển hướng dẫn. Kiểm soát chính xác dòng và cấp được thực hiện bằng cách sử dụng hệ thống hướng dẫn và giắc lái để xác định vị trí và điều khiển máy khoan MTBM trong quá trình truyền động đường hầm siêu nhỏ. Hệ thống dẫn hướng thường bao gồm một laser tham chiếu được gắn trong trục kích  truyền chùm tia tới mục tiêu được gắn bên trong phần khớp nối của MTBM. Thông tin này và các thông tin vận hành khác được truyền qua cáp dây tới một cabin điều khiển nằm trên bề mặt. Máy tạo đường hầm siêu nhỏ có khả năng độc lập cân bằng áp suất đất và áp suất thủy tĩnh. Áp suất trái đất được đối trọng bằng cách kiểm soát cẩn thận tỷ lệ trước và tỷ lệ khai quật vật liệu hư hỏng. Áp suất nước ngầm được cân bằng ngược lại bằng cách sử dụng bùn có áp suất trong buồng trộn sol của MTBM. Times Asia Group Limited đã phát triển và cung cấp Máy khoan hầm mini để đáng tin cậy hơn và năng suất. Chúng tôi phù hợp với bất kỳ MTBM nào được yêu cầu bởi ngành cho dù bạn ở đâu trên thế giới.

Công nghệ khoan kích ống ngầm

Khoan kích ống ngầm là một phương pháp được sử dụng để lắp đặt một đường ống đúc sẵn từ ổ đĩa đến trục tiếp nhận trong lòng đất. Có các kích nằm trong trục truyền động để đẩy đường ống. Là lực kích truyền qua ống và hướng đến mặt đào kích ống.

Với các phương pháp truyền thống, dây cáp và nguồn điện đã được lắp đặt chỉ có thể được thực hiện khi tiếp tục đào đường cắt mở. Điều này tạo ra rất nhiều vấn đề tiềm ẩn, thách thức và làm chậm trễ thời gian. Tuy nhiên, tất cả những điều này có thể dễ dàng tránh được với các dịch vụ kích ống, nhiều ngành công nghiệp có thể tận dụng dịch vụ kích ống. Và có rất nhiều lợi ích và lý do tại sao họ nên chọn phương pháp công nghệ không rãnh này.

Với khả năng tận dụng không gian ngầm, kích ống mang lại nhiều lợi ích. Điều này đặc biệt đúng ở những khu vực đang trở nên tắc nghẽn và phức tạp. Nhiều công trình ngầm bao gồm cống rãnh, đường ống dẫn nước và điện. Chúng cũng bao gồm nguồn điện khí, cáp điện thoại cũng như mạng cho truyền hình cáp. Tất cả điều này làm cho việc kích ống trở thành một nhiệm vụ rất cồng kềnh.

Hệ thống khoan kích ngầm có thể thay đổi tùy theo khu vực và nhiều ngành công nghiệp khác nhau có yêu cầu về không gian ngầm. Các ngành này cũng có thể yêu cầu thiết bị của họ phải được lắp đặt một cách sạch sẽ, nhanh chóng và hiệu quả. Đây là lúc các dịch vụ kích ống trở nên hữu ích. Trên thực tế, nhu cầu ngày càng tăng về các dịch vụ kích ống đang mở rộng sang nhiều ngành công nghiệp hơn bao giờ hết.

Nhiều ngành công nghiệp ngày nay đang nghiên cứu nhiều hơn và so sánh giữa các phương pháp kích ống và các phương pháp đào rãnh thông thường. Họ đang phát hiện ra rằng hệ thống rãnh mở tạo ra rất nhiều vấn đề. Chúng bao gồm hạn chế về không gian. Khu vực xung quanh cũng đặt ra các vấn đề về biến dạng. Sau đó, có những khó khăn trong việc kiểm soát nước ngầm và các nguy cơ tiềm ẩn về an toàn khi thám hiểm hang động và bồi lấp. Cũng có nguy cơ đào đất ô nhiễm. Đây chỉ là một số vấn đề lớn mà hầu hết các công ty khai quật gặp phải.

Tuy nhiên, với dịch vụ kích ống, những vấn đề này có thể được loại bỏ. Ngoài ra, không cần phải xử lý các vấn đề như yêu cầu chất lượng khi lấp đất. Điều này là do tốc độ đầm nén diễn ra khi lấp đất đào. Luôn có nguy cơ đường ống đã lắp đặt sẽ bị hỏng trong quá trình đổ đầy. Nhưng điều này và một số vấn đề khác có thể được giải quyết bằng phương pháp kích ống.

Mặc dù điều này giải quyết các vấn đề mà hầu hết các công ty đào phải đối phó, nhưng cũng có những mặt trái của đào truyền thống. Ví dụ, nó có thể gây trở ngại cho các ngành xung quanh về nhu cầu vận chuyển của họ. Nó cũng có thể gây ra tắc nghẽn giao thông nghiêm trọng. Nhìn chung, việc khai quật có thể gây ra các vấn đề khác cho môi trường và nông nghiệp xung quanh. Tuy nhiên, kích ống khác ở chỗ đó là một phương pháp không rãnh sử dụng kỹ thuật ít lẩn tránh hơn.

Lợi ích của kích đường ống ngầm

Công nghệ không rãnh mới này có thể khắc phục nhiều vấn đề gặp phải với đào rãnh truyền thống theo một số cách. Một trong những tính năng quan trọng nhất là không có các rãnh mở phải được xử lý. Các xi phông ngược theo đường nước cũng đang được loại bỏ. Cũng không phải lo lắng về việc đào đất bị ô nhiễm. Không cần thực hiện thêm các biện pháp để bảo vệ ngân hàng. Cũng sẽ không có sự can thiệp vào các hệ thống khác có thể tồn tại. Hầu hết các dịch vụ nhảy ống đều tiết kiệm thời gian trong việc thực hiện nhiệm vụ của họ. Ngoài ra, phương pháp kích ống cũng là một cách tiết kiệm chi phí đáng kể. Điều này không chỉ do việc loại bỏ các vấn đề tiềm ẩn có thể gây thêm chi phí, mà còn vì giá trị tiết kiệm thời gian của nó.

Bây giờ bạn đã có ý tưởng về những lợi ích của dịch vụ kích ống ở Melbourne, bạn cũng cần biết các điều kiện để sử dụng công nghệ này. Trong khi chi phí và thời gian là những yếu tố cực kỳ quan trọng đối với hầu hết các ngành sử dụng dịch vụ kích ống, thì tác động giảm thiểu mà nó tạo ra đối với môi trường cũng quan trọng không kém. May mắn thay, kích đường ống ngầm là một hình thức đào rãnh không xâm lấn giúp giảm đáng kể tác động của nó đối với tự nhiên.

Do đó, dịch vụ khoan kích ống ngầm rất được khuyến khích cho bất kỳ quy mô công việc nào đòi hỏi phải khoan và khoan dưới lòng đất. Nó hoạt động tốt như nhau đối với các loại dự án nhỏ hơn như lối đi bộ và giao lộ. Thậm chí có thể sử dụng hiệu quả trong mọi môi trường dù đông dân cư hay không.

Xem thêm dịch vụ khoan ngầm, khoan định hướng