Biện pháp thi công cáp khoan ngầm

BIỆN PHÁP THI CÔNG CÁP QUANG NGẦM BẰNG CÔNG NGHỆ KHOAN ĐỊNH HƯỚNG NGANG (HDD)

Sự phát triển của hệ thống thông tin liên lạc, công nghệ viễn thông và hạ tầng số đòi hỏi các giải pháp thi công hạ tầng cáp quang bảo đảm độ tin cậy, tuổi thọ cao và ít chịu tác động của môi trường. Tại Việt Nam, đặc biệt sau các sự kiện thời tiết cực đoan từ năm 2006 khiến nhiều tuyến đường dây trên không gặp sự cố, ngành hạ tầng viễn thông đã chuyển hướng mạnh mẽ sang sử dụng cáp quang ngầm. Việc đặt cáp ngầm không chỉ bảo vệ hệ thống trước gió bão, cháy nổ hoặc va chạm giao thông mà còn nâng cao thẩm mỹ đô thị, tăng độ ổn định trong vận hành và giảm nguy cơ gián đoạn dịch vụ. Trước đây, việc chôn cáp ngầm thường được thực hiện bằng phương pháp đào rãnh truyền thống, nhưng sự phát triển nhanh của đô thị, lưu lượng giao thông lớn và mật độ hạ tầng ngầm dày đặc tạo ra những hạn chế đáng kể đối với phương pháp đào mở. Trong bối cảnh đó, công nghệ khoan định hướng ngang HDD trở thành phương pháp hàng đầu để triển khai các dự án cáp quang ngầm hiện đại.

Khoan ngầm HDD là công nghệ thi công không rãnh cho phép lắp đặt ống bảo vệ cáp quang hoặc bó cáp ngầm dưới lòng đất mà không cần đào mở mặt đường. Phương pháp này đặc biệt phù hợp trong các khu vực đô thị đông đúc, tuyến đường huyết mạch, công viên, khu dân cư, khu công nghiệp hoặc các vị trí mà việc đào rãnh sẽ gây ảnh hưởng lớn đến giao thông và an toàn. Việc ứng dụng HDD trong thi công cáp quang ngầm mang lại nhiều lợi ích như giảm thiểu tác động lên mặt đường, hạn chế giải phóng mặt bằng, bảo vệ hệ thống ngầm hiện hữu và đảm bảo tiến độ thi công nhanh chóng.

Việc áp dụng HDD trong lắp đặt cáp quang ngầm đòi hỏi quy trình kỹ thuật chặt chẽ từ khảo sát, thiết kế đến thi công. Công tác khảo sát địa hình và địa chất được thực hiện nhằm xác định điều kiện đất, mực nước ngầm, các lớp đất yếu hoặc khu vực có đá cứng, từ đó lựa chọn thiết bị khoan phù hợp và xây dựng tuyến khoan tối ưu. Bên cạnh đó, khảo sát hạ tầng ngầm hiện hữu là bắt buộc để tránh va chạm với các công trình như ống cấp nước, ống thoát nước, ống gas, cáp điện và các công trình ngầm khác. Dữ liệu khảo sát được tổng hợp thành bản đồ hạ tầng ngầm, phục vụ xác lập tuyến khoan an toàn, giảm thiểu nguy cơ gây sự cố trong quá trình thi công.

Sau khi hoàn tất khảo sát, phương án tuyến khoan được thiết kế dựa trên chiều dài tuyến cần thi công, vị trí đặt hố khoan vào và hố khoan ra, độ sâu chôn ống, bán kính cong cho phép và khả năng thi công của thiết bị. Đối với cáp quang, do đặc tính nhạy cảm với độ cong và lực kéo, tuyến khoan cần được tối ưu để hạn chế góc uốn và giảm lực kéo trong quá trình lắp đặt. Hệ thống ống bảo vệ thường dùng ống HDPE có đường kính phù hợp với nhu cầu chứa bó cáp, đồng thời đảm bảo khả năng chống va đập, chống ăn mòn và chịu lực kéo trong quá trình thi công.

Quá trình khoan định hướng được tiến hành qua ba giai đoạn chính gồm khoan dẫn hướng, doa mở rộng và kéo ống. Giai đoạn khoan dẫn hướng sử dụng mũi khoan chuyên dụng kết hợp hệ thống định vị điện tử để điều khiển quỹ đạo mũi khoan theo thiết kế. Hệ thống định vị theo dõi liên tục độ sâu, hướng và góc khoan, bảo đảm đường khoan đi đúng tuyến và tránh các công trình ngầm đã xác định trước. Trong đất mềm, đất sét hoặc đất pha cát, tốc độ khoan được điều chỉnh phù hợp nhằm ổn định thành lỗ khoan và hạn chế gây rung động cho bề mặt. Dung dịch khoan được sử dụng để bôi trơn, vận chuyển mùn khoan ra ngoài và duy trì áp lực thành lỗ.

Khi lỗ khoan dẫn hướng hoàn thành, công tác doa mở rộng được tiến hành để tăng đường kính lỗ khoan đạt kích thước cần thiết cho ống bảo vệ cáp quang. Thiết bị doa được kéo ngược lại theo tuyến khoan, đồng thời dung dịch khoan tiếp tục được bơm để ổn định thành lỗ và làm trơn bề mặt, giảm ma sát trong quá trình kéo ống. Tùy theo đường kính ống và điều kiện địa chất, quá trình doa có thể thực hiện một hoặc nhiều lần để đạt đường kính yêu cầu. Việc kiểm soát tốc độ doa, lực kéo và áp lực dung dịch khoan là yếu tố quan trọng để ngăn ngừa sập lỗ hoặc kẹt thiết bị.

Sau khi đạt đường kính lỗ khoan cần thiết, công tác kéo ống bảo vệ cáp được triển khai. Đường ống HDPE được hàn nối thành chiều dài phù hợp bằng phương pháp hàn nhiệt hoặc hàn điện trở. Các mối hàn được kiểm tra độ kín và độ bền nhằm bảo đảm an toàn trong suốt quá trình kéo. Đầu kéo được gắn vào ống, liên kết với thanh khoan và kéo ngược ống qua tuyến khoan đã được doa hoàn chỉnh. Quá trình này đòi hỏi giám sát chặt chẽ lực kéo để tránh vượt quá giới hạn chịu lực của ống, tránh làm biến dạng hoặc nứt gãy ống.

Khi ống được kéo hoàn chỉnh, đội thi công tiến hành vệ sinh ống, kiểm tra độ thông thoáng và chuẩn bị công tác luồn cáp quang. Việc luồn cáp cần sử dụng thiết bị kéo cáp chuyên dụng, không để lực kéo vượt quá quy định của nhà sản xuất cáp, đồng thời tránh xoắn cáp hoặc gãy lõi. Sau khi luồn cáp hoàn tất, các đầu nối được bảo vệ bằng hộp nối chuyên dụng, thực hiện đo kiểm suy hao và độ ổn định tín hiệu để hoàn tất nghiệm thu kỹ thuật.

Một trong những ưu điểm quan trọng khi thi công cáp quang bằng HDD là khả năng duy trì hoạt động giao thông và sinh hoạt bình thường tại khu vực thi công. Hố khoan chỉ được mở tại hai vị trí là điểm vào và điểm ra, diện tích nhỏ, không ảnh hưởng đến mặt đường hiện hữu và không gây tiếng ồn hoặc bụi bẩn đáng kể. Điều này đặc biệt quan trọng tại khu vực đô thị đông đúc, nút giao thông trọng yếu hoặc trong khu công nghiệp nơi hoạt động sản xuất yêu cầu không bị gián đoạn.

Công nghệ HDD còn giúp tăng tuổi thọ tuyến cáp quang nhờ đặt ống bảo vệ ở độ sâu ổn định, tránh tác động của thời tiết, phương tiện giao thông hoặc các hoạt động đào bới trong tương lai. Vị trí chôn sâu và độ ổn định tuyến ống mang lại độ an toàn cao hơn nhiều so với giải pháp đi nổi hoặc đào rãnh truyền thống. Đồng thời, phương pháp này giảm thiểu rủi ro đứt cáp do sạt lở hoặc biến dạng mặt đường trong điều kiện mưa bão.

Tuy nhiên, việc thi công HDD cũng đặt ra yêu cầu cao về nhân lực, thiết bị và quy trình kiểm soát rủi ro. Các sự cố như lệch hướng mũi khoan, thất thoát dung dịch khoan hoặc kẹt ống có thể xảy ra nếu quá trình thi công không tuân thủ nghiêm ngặt tiêu chuẩn kỹ thuật. Do đó, hồ sơ biện pháp thi công cần đề cập rõ quy trình vận hành an toàn, phương án xử lý sự cố, yêu cầu giám sát địa kỹ thuật, kiểm soát áp lực dung dịch khoan, bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn lao động tại công trường.

Công nghệ khoan định hướng ngang HDD hiện đang là giải pháp tối ưu cho các dự án phát triển hạ tầng cáp quang tại Việt Nam. Sự phát triển nhanh của các trung tâm dữ liệu, đô thị thông minh, khu công nghiệp hiện đại và mạng lưới viễn thông quốc gia đòi hỏi các tuyến cáp quang ngầm có độ tin cậy cao, thi công nhanh và an toàn. HDD đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đó, góp phần nâng cao năng lực truyền dẫn, ổn định kết nối và bảo đảm an toàn thông tin trong dài hạn. Với hiệu quả vượt trội trong thi công và vận hành, công nghệ HDD được dự báo sẽ tiếp tục đóng vai trò chủ đạo trong chiến lược phát triển hạ tầng viễn thông quốc gia, phù hợp với định hướng hạ tầng số mà Việt Nam đang hướng tới.

Biện pháp thi công cáp quang ngầm

Kể từ năm 2006, khi nhiều cột điện chênh vênh và một phần đáng kể người dân phải chấp nhận mất điện, đã có một cuộc thảo luận sôi nổi về việc các đường dây trên không mới và hiện có nên được lắp đặt làm cáp ngầm. Lý do được đưa ra trong các giải thích sau đây là việc đặt cáp ngầm không nhất thiết phải tốn kém hơn so với việc xây dựng đường dây trên không. Cần xem xét biện pháp thi công đặt cáp ngầm như một giải pháp thay thế hợp lý cho đường dây trên không và để so sánh trong mọi trường hợp.

Các khía cạnh mới của thi công cáp quang ngầm

Việc đặt cáp không rãnh cho đến nay vẫn còn quá ít được sử dụng trong ngành cung cấp điện. Với sự kết hợp của công nghệ khoan định hướng ngang (phương pháp khoan ngầm robot HDD) và công nghệ thi công kéo cáp ngầm, cáp và đường ống, có thể được đặt rãnh và có sản lượng xây dựng cao và do đó kinh tế.

Đường ống dẫn khí đốt tự nhiên và đường ống dẫn nước uống thường được đặt dưới dạng đường ống đường dài, như đường dây dẫn đến mạng lưới chính, đường dây kết nối cục bộ, đường dây dẫn đến các trang trại và thôn xóm hồi hương, cũng như đường dây dẫn đến các cánh đồng trống. Nó đã được chứng minh là có lợi đặc biệt nếu các tuyến đường được đặt dọc theo đường ruộng và rừng bằng máy khoan định hướng ngang lắp đặt cáp quang - cáp và đường ống được đặt bằng công nghệ máy khoan ngầm như xây dựng không rãnh - tại các điểm giao cắt của đường dẫn, đường bộ, đường sắt, vùng nước và đường hầm của khu bảo tồn thiên nhiên. Được thực hiện bằng kỹ thuật khoan định hướng ngang. Sự kết hợp hiệu quả của việc sử dụng này đã khẳng định vị thế trong giới chuyên nghiệp với tư cách là quá trình khoan ngầm thuê và dịch hạch.

Ưu điểm của công nghệ khoan ngầm cáp

Đối với các tuyến đường bộ dài, công nghệ khoan ngầm cáp là công nghệ đặt cáp kinh tế nhất. Với máy khoan ngầm ống và cáp lớn, rất mạnh mẽ của Frank Föckersperger, việc lắp đặt có thể được thực hiện ở độ sâu 2,00 m. Với máy khoan ngầm kéo cáp, kéo bằng máy kéo đặc biệt, việc đặt 5 km dây cáp mỗi ngày không phải là hiếm. Nếu khách hàng yêu cầu việc chà nhám đặc biệt cho các dây chuyền, vẫn có thể đạt được sản lượng hàng ngày là 2 km với một xe cát tự động đi kèm. Đường kính ống lớn nhất có thể đặt cho ống PE hiện tại là OD 355, đối với ống gang dẻo hoặc thép DN 250 và khi đặt cáp sợi thủy tinh, có thể khoan ngầm cùng lúc 24 ống bảo vệ (Ø 40 - 50 mm).

Máy khoan ngầm kéo cáp cũng có thể được sử dụng ở những địa hình khó khăn, ví dụ: ở biển Wadden. Tương tự như vậy, với một hệ thống bố trí mặt bên đặc biệt, có thể đặt mục tiêu dọc theo đường nông trại mà điều này không bị ảnh hưởng. Công nghệ thi công cáp quang ngầm hỗ trợ và kéo tinh vi có thể di chuyển máy khoan ngầm trong hầu hết các tình huống hoạt động mà vẫn duy trì độ sâu chính xác. Lực kéo 140 tấn kết hợp với giá đỡ có thể nghiêng và nghiêng bằng thủy lực đôi khi đẩy những tảng đá lớn hơn ra khỏi tuyến đường. Các bánh xe cao su rộng, quá khổ tạo ít áp lực lên mặt đất và do đó bảo vệ địa hình. Với cánh tay có thể được điều chỉnh theo mọi hướng bạn cũng có thể làm việc thoải mái sau ray bảo vệ hoặc trên các sườn dốc. Ở đây cũng vậy, lưỡi khoan ngầm luôn được dẫn hướng thẳng đứng. Với máy khoan ngầm cáp của Frank Föckersperger, hơn 50.000 km đường ống và dây cáp đã được lắp đặt cho đến nay.

Hình 2: Máy khoan ngầm kéo cáp linh hoạt và thích ứng với hầu hết các dạng địa hình.

Ưu điểm của công nghệ khoan định hướng ngang trong mỏ đất

Kỹ thuật khoan định hướng ngang có điều khiển tự nhiên (HDD) là một phương pháp rất hiệu quả để đặt cáp ngầm không rãnh. Công nghệ này đã được sử dụng để đặt cáp ngầm ở Đức từ năm 1988, hầu hết là cáp 10 kV, 20 kV, 30 kV, 60 kV, 110 kV và thậm chí 125 kV. Đẻ không rãnh, ví dụ: Với quy trình khoan kéo cáp ngầm HDD, nó không chỉ được sử dụng theo nhiều cách khác nhau ở các khu vực đô thị mà còn được NABU yêu cầu rõ ràng trong tài liệu chính sách để sử dụng trong các khu vực tự nhiên và cảnh quan cần được bảo vệ.

Việc đặt đường dây 220kV không có rãnh cũng giống như trong xây dựng đường dây lộ thiên (tức là trong rãnh), có rất ít kinh nghiệm trong việc đào đắp đường dây 380 kV và không có chút kinh nghiệm nào trong quá trình khoan. Đối với dải 380 kV, do đó vẫn cần phát triển trong việc hạ ngầm.

Việc đặt cáp trong khoan đặt ống ngầm ở dải 10 kV, 20 kV và 30 kV là thói quen hàng ngày, việc đặt cáp 60 kV đến 125 kV ít phổ biến hơn, nhưng khá phổ biến và đã được chứng minh với đủ kinh nghiệm.

Cáp ngầm luôn được sử dụng với phương pháp khoan ngầm định hướng HDD trong trường mở khi cần rút ngắn khoảng cách để ví dụ: B. khoan dưới các sườn núi, xuyên qua các mỏ đá, lái xe dưới các sườn dốc được bảo vệ, nhưng cũng để vượt qua các sông và nước tự nhiên và nhân tạo.

Đặc biệt, việc sử dụng các giao cắt đường thủy đã làm cho lợi thế của quy trình khoan định hướng HDD được nhiều người dùng biết đến hơn. Ở nhiều vùng có hệ thống phát điện địa phương, việc đặt cáp ngầm không rãnh cũng là phương án hiệu quả nhất về mặt chi phí và theo luật phê duyệt, là phương án ngắn nhất có thể. Điều này cho thấy lợi thế quyết định của công nghệ khoan, vì nó cho phép lựa chọn tuyến đường ngắn nhất, trong khi các tuyến trên không thường phải đi đường vòng dài quanh các khu bảo tồn thiên nhiên và khí sinh học. Điều tương tự cũng áp dụng cho các khu định cư và đặc khu (ví dụ: sân bay, v.v.).

Một ưu điểm cụ thể của biện pháp thi công cáp quang ngầm HDD là độ sâu của dòng được đặt không đại diện cho một yếu tố chi phí đáng kể. Đặt đường dây ở độ sâu 1, 3, 5 hoặc 8 m gần như không có chi phí thấp, vì về cơ bản chỉ có công việc khoan, công việc mở rộng lỗ khoan và kéo cáp ngầm vào lỗ khoan là chi phí nhân công. Thời gian làm việc để khoan ngắn hơn đáng kể so với thông thường. Việc xây dựng đường dây trên không thường không nhanh hơn kỹ thuật khoan. Khi nói đến yêu cầu về không gian, sự khác biệt thậm chí còn rất lớn. Đặt dây cáp bằng công nghệ khoan kéo cáp ngầm HDD chỉ chiếm một phần nhỏ so với yêu cầu đối với đường dây trên không.

Cáp đặt rãnh không làm ảnh hưởng đến cảnh quan theo bất kỳ cách nào và không gây rủi ro cho động thực vật và công việc xây dựng với công nghệ khoan đặt cáp ngầm HDD có thể được thực hiện bất cứ lúc nào, ngay cả trong những ngày mùa đông ôn hòa. Một số hố xuất phát và hố đích cho các đoạn khoan đôi khi khá dài có thể nhanh chóng được hoàn trả lại cảnh quan, đặc biệt vì không gian lắp đặt tạm thời cho một giàn khoan bao gồm cả hố xuất phát không lớn hơn không gian của cột đường dây trên cao. Các tính toán trước đây được thực hiện để tính toán đặt cáp ngầm hầu như luôn dựa trên việc đặt trong các rãnh mở. Việc đặt như vậy đương nhiên thể hiện một sự can thiệp phức tạp và tốn kém về cảnh quan. So với điều này, kỹ thuật khoan ngang đặt các "lỗ kim" nhỏ trong cảnh quan và các dây cáp ngầm có thể được đặt với giá rẻ và rất nhanh giữa các lỗ thủng, không cẩn thận và ở bất kỳ độ sâu nào. Tốc độ đặt cao với phương pháp đặt đường ống ngầm HDD là một lợi thế rất quyết định khác của phương pháp này.

Trong những năm gần đây, quy trình công nghệ đặt đường cáp ngầm không rãnh đã được phát triển một cách thiết thực. Với phương pháp khoan quá nhiều, các dây cáp cũ giờ đây có thể được khoan không khỏi đất xung quanh và được kéo ra trong các đoạn thi công dài, tiết kiệm. Sau đó, cáp mới có thể được kéo vào mà không cần đào rãnh trong lỗ khoan của cáp cũ trước đây.

Cáp cũ tạo thành hướng dẫn cưỡng bức cho đầu khoan quá mức đã được cấp bằng sáng chế, giúp cắt bỏ lớp cát bám dính hoặc đất bám trong một vòng vòng rất hẹp ở một khoảng cách đều xung quanh cáp cũ. Sau khi đoạn cáp cũ bị ngắt kết nối đã được cắt ngang, đầu khoan quá mức được tháo ra khỏi cần khoan và một ống bọc kéo hoặc vấu cáp được chuẩn bị để kéo cáp mới vào. Trong thời gian chờ đợi, bạn có thể kéo cáp cũ đã được khoan rảnh ra khỏi trang chủ bằng tời hoặc máy xây dựng (ví dụ: máy xúc). Với cần khoan nằm trong lỗ khoan, bây giờ cáp mới có thể được kéo chính xác vào tuyến cáp cũ đã giải phóng. Các kế hoạch đã xây dựng hiện tại có thể tiếp tục được sử dụng; chỉ có tuyến cáp mới được ghi nhận trong hệ thống bản đồ. Cả tốc độ trao đổi cao (khoảng 120 m cáp khoan trong 1 đến 2 giờ) và tiết kiệm chi phí khảo sát làm cho quá trình đặc biệt kinh tế. Bằng cách này, cáp ngầm có thể được trao đổi và làm mới mà không cần đào ở bất kỳ độ sâu nào và dưới bất kỳ vật cản nào.

Phần kết luận

Sự so sánh được mô tả ở trên với các yếu tố được đề cập luôn luôn và luôn luôn đáng giá cho mọi dự án cáp và đường dây. Một biến thể đặc biệt thuận lợi cho việc đặt không có rãnh là sử dụng kết hợp và phối hợp giữa công nghệ khoan kéo cáp ngầm và khoan định hướng HDD. Thông tin thêm cũng có thể được tìm thấy tại: .

Có thể bạn muốn biết:

Lợi ích của việc khoan ngầm HDD lắp đường ống

Quy trình thi công kéo cáp quang

Công nghệ khoan ngầm robot xuyên qua đường