PHƯƠNG PHÁP KHOAN QUA ĐƯỜNG

PHƯƠNG PHÁP KHOAN QUA ĐƯỜNG BẰNG CÔNG NGHỆ KHOAN ĐỊNH HƯỚNG NGANG (HDD)

Trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng kỹ thuật hiện đại, yêu cầu triển khai các giải pháp thi công vừa bảo đảm an toàn, vừa rút ngắn thời gian xây dựng, giảm thiểu tác động đến môi trường và dân sinh ngày càng trở nên cấp thiết. Sự phát triển của các tuyến giao thông trọng yếu, hệ thống đường cao tốc, đường tỉnh, đường đô thị cùng sự gia tăng mật độ công trình ngầm đặt ra nhu cầu rõ ràng về một phương pháp thi công có khả năng vượt qua các chướng ngại vật mà không cần đào mở hoặc làm gián đoạn giao thông. Trong bối cảnh đó, công nghệ khoan định hướng ngang HDD đã trở thành một trong những giải pháp kỹ thuật ưu việt nhất để thi công tuyến ống và tiện ích ngầm xuyên qua đường giao thông.

Khoan định hướng ngang là phương pháp tạo một đường hầm ngầm bằng thiết bị khoan điều khiển từ bề mặt, cho phép lắp đặt các hệ thống kỹ thuật như đường ống cấp nước, thoát nước, cáp điện lực, cáp viễn thông, cáp quang và ống bảo vệ mà không yêu cầu mở rãnh hay đào phá mặt đường. Khả năng thi công mà không xâm phạm bề mặt là yếu tố cốt lõi khiến HDD trở thành lựa chọn tối ưu đối với các tuyến giao thông có lưu lượng lớn hoặc các vị trí nhạy cảm như đường cao tốc, đường sắt, cầu vượt, công viên, khu dân cư đông đúc và các khu công nghiệp đang vận hành.

Phương pháp khoan qua đường bằng HDD bắt đầu từ việc thiết kế tuyến khoan với độ sâu, chiều dài và bán kính cong phù hợp tùy thuộc vào điều kiện địa hình, địa chất và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Điều kiện tiên quyết của HDD nằm ở khả năng điều hướng chính xác mũi khoan dưới lòng đất. Nếu không có công nghệ định hướng và giám sát, kỹ thuật khoan này không thể vận hành hiệu quả và không thể phát triển trở thành phương pháp xây dựng không rãnh tiêu chuẩn của ngành hạ tầng như hiện nay.

Quá trình thi công HDD qua đường gồm ba bước chính: khoan lỗ thí điểm, doa mở rộng và kéo ống ngược về hố khoan vào. Mỗi giai đoạn yêu cầu sự phối hợp chặt chẽ giữa kỹ sư điều khiển giàn khoan, kỹ thuật viên theo dõi tín hiệu định vị, đội vận hành thiết bị và bộ phận xử lý dung dịch khoan.

Giai đoạn đầu tiên là khoan lỗ thí điểm. Giàn khoan được đặt tại hố khoan vào ở một vị trí có không gian thi công phù hợp, không ảnh hưởng đến giao thông. Mũi khoan được đưa xuống đất theo một góc nghiêng xác định và tiến theo quỹ đạo tuyến thiết kế. Trong quá trình này, thiết bị sonde được gắn ở phía sau mũi khoan, phát ra tín hiệu về độ sâu, hướng và góc khoan, được thiết bị thu đặt trên mặt đất ghi nhận theo thời gian thực. Tín hiệu này cho phép người vận hành điều chỉnh mũi khoan, thực hiện các thay đổi nhỏ để vượt qua hoặc đi né các vật cản ngầm. Nhờ khả năng điều khiển này, HDD có thể khoan dưới nền đường có bê tông cốt thép, dưới móng công trình, dưới hệ thống cống thoát nước lớn hoặc các đường ống ngầm hiện hữu mà không ảnh hưởng đến chúng.

Khi lỗ thí điểm hoàn thành và đầu khoan xuyên tới hố khoan ra, giai đoạn thứ hai được tiến hành: doa mở rộng. Lúc này mũi khoan được tháo khỏi đầu cần và thay thế bằng mũi doa có đường kính lớn hơn. Mũi doa được kéo ngược lại từ hố khoan ra về hố khoan vào, đồng thời dung dịch khoan được bơm liên tục để duy trì áp lực thành lỗ và vận chuyển mùn khoan. Tùy theo kích thước ống cần lắp đặt, lỗ khoan có thể được doa nhiều lần với các mũi doa có đường kính lớn dần để đạt kích thước cuối cùng. Việc kiểm soát tốc độ doa và lượng dung dịch khoan là yếu tố quyết định để ổn định thành lỗ, đặc biệt trong điều kiện đất yếu hoặc đất cát. Tại các tuyến đường giao thông nhiều lớp kết cấu nền đường, khả năng giữ ổn định lỗ khoan là yêu cầu bắt buộc nhằm tránh biến dạng mặt đường hoặc sụt lún cục bộ.

Giai đoạn thứ ba là kéo ngược ống sản phẩm. Tại hố khoan ra, ống được tập kết, hàn nối theo chiều dài yêu cầu và kiểm tra mối nối. Đầu kéo được gắn vào ống và liên kết với cần khoan thông qua khớp xoay để tránh xoắn ống trong quá trình kéo. Lực kéo được điều chỉnh liên tục để bảo đảm không vượt quá giới hạn chịu kéo của vật liệu ống. Khi kéo ống qua đường, việc bôi trơn và giảm ma sát bằng dung dịch khoan đóng vai trò quan trọng, đặc biệt với những đoạn có đường cong hoặc tuyến dài. Khi ống được kéo về đến hố khoan vào, hệ thống được kiểm tra độ thẳng, độ kín và hoàn thiện các chi tiết kỹ thuật cuối cùng.

Phương pháp khoan qua đường bằng HDD mang lại nhiều lợi ích nổi bật so với đào rãnh truyền thống. Trước hết, HDD hạn chế tối đa việc gián đoạn giao thông vì không cần cắt mặt đường hay tạo rào chắn diện rộng. Tại các tuyến đường có lưu lượng phương tiện lớn, HDD giúp thi công nhanh gọn trong khi giao thông vẫn duy trì bình thường. Điều này làm giảm chi phí xã hội, giảm áp lực lên hạ tầng giao thông và tránh các sự cố phát sinh liên quan đến phân luồng giao thông.

HDD cũng bảo vệ môi trường và cảnh quan đô thị tốt hơn. Không có hoạt động đào xới, san lấp hoặc phá vỡ mặt đường, từ đó giảm thiểu bụi bẩn, tiếng ồn, độ rung và hạn chế tối đa ảnh hưởng đến cư dân hoặc các cơ sở kinh doanh. Tại các khu vực công cộng như công viên, quảng trường hoặc khu vực gần trường học, HDD đảm bảo việc thi công không gây xáo trộn đáng kể.

Một yếu tố quan trọng là khả năng vượt qua các vật cản dưới đất. Khoan ngang HDD cho phép tuyến ống vượt dưới đường ống cấp nước lớn, dưới cống hộp, dưới móng cầu hoặc dưới các đường ống kỹ thuật khác mà không can thiệp vào chúng. Điều này đặc biệt hiệu quả tại các khu vực hạ tầng ngầm phức tạp, nơi đào rãnh là không khả thi hoặc tiềm ẩn rủi ro rất cao.

Trong thi công HDD, dung dịch khoan đóng vai trò quan trọng trong việc bôi trơn, hỗ trợ đào, giữ ổn định thành lỗ và tạo điều kiện thuận lợi khi kéo ống. Dung dịch khoan thường là hỗn hợp bentonite hoặc polymer có khả năng tạo lớp màng ổn định trên thành lỗ khoan. Việc kiểm soát áp lực dung dịch là yếu tố quyết định, đặc biệt khi khoan dưới đường có kết cấu nền cứng hoặc gần các công trình dễ bị ảnh hưởng. Nếu áp lực quá cao, dung dịch có thể thoát ra mặt đường gây sụt lún hoặc hư hỏng bề mặt; nếu áp lực quá thấp, thành lỗ có thể bị sập gây kẹt thiết bị hoặc kéo dài tiến độ thi công.

Rủi ro khi khoan qua đường bao gồm lệch hướng lỗ khoan, gãy cần khoan, kẹt mũi khoan, thất thoát dung dịch khoan hoặc sập lỗ khoan. Để kiểm soát các rủi ro này, quy trình thi công phải tuân thủ nghiêm ngặt các bước kỹ thuật. Hệ thống định vị phải luôn được giám sát và ghi nhận thông số theo thời gian thực, đồng thời đội ngũ vận hành phải nhanh chóng điều chỉnh hướng khoan khi phát hiện bất thường. Trong điều kiện địa chất phức tạp như đất cát bão hòa nước hoặc tầng đá nông, cần có giải pháp chuyên biệt như khoan sâu hơn, thay đổi loại mũi khoan hoặc sử dụng dung dịch khoan có độ nhớt cao hơn.

Đối với các tuyến khoan qua đường dài như đường cao tốc, đường tỉnh hoặc quốc lộ, thiết kế tuyến khoan cần xem xét bán kính cong tối thiểu, lực kéo tối đa, độ sâu chôn ống và khoảng cách với các công trình ngầm hiện hữu. Việc khảo sát hạ tầng kỹ thuật trước khi thi công là yêu cầu bắt buộc nhằm tránh va chạm với đường điện cao thế, ống dẫn khí, ống cấp nước hoặc tuyến cáp quang.

Từ góc độ kỹ thuật, HDD đã phát triển thành công nghệ không rãnh chủ đạo trong ngành xây dựng hạ tầng. Tốc độ thi công nhanh, khả năng vượt vật cản linh hoạt và giảm chi phí tái lập mặt đường giúp nâng cao hiệu quả đầu tư và giảm đáng kể sự gián đoạn trong quá trình thi công. Đối với các dự án đường ống nước lớn hoặc hệ thống ống áp lực vượt sông, HDD là lựa chọn ưu việt, giúp lắp đặt tuyến ống với độ sâu an toàn dưới đáy sông mà không ảnh hưởng dòng chảy hoặc hệ sinh thái.

Kết luận, phương pháp khoan qua đường bằng công nghệ HDD là giải pháp vượt trội trong thi công cơ sở hạ tầng ngầm, kết hợp độ chính xác cao, tính linh hoạt và khả năng giảm thiểu tác động đối với môi trường và giao thông. Trong bối cảnh các đô thị và khu công nghiệp tại Việt Nam đang phát triển nhanh, HDD trở thành công nghệ thiết yếu giúp hoàn thành các dự án hạ tầng kỹ thuật một cách an toàn, hiệu quả và bền vững. Việc áp dụng đúng quy trình, tuân thủ tiêu chuẩn kỹ thuật và sử dụng đội ngũ có kinh nghiệm sẽ bảo đảm chất lượng công trình và tối ưu hóa hiệu quả đầu tư trong dài hạn.

PHƯƠNG PHÁP KHOAN QUA ĐƯỜNG

Trong thế giới xây dựng dân dụng, việc tìm kiếm các phương pháp an toàn và nhanh hơn để hoàn thành các dự án với tác động tối thiểu đến môi trường và công cộng là trọng tâm của hầu hết các nhà thiết kế và nhà thầu. Tôi tin rằng Khoan định hướng ngang (HDD) là một trong những công nghệ thú vị nhất cho phép chúng tôi lắp đặt đường ống, cống rãnh, đường ống dẫn nước, điện và viễn thông thông qua phương pháp có thể lắp đặt và không có rãnh mà các kỹ thuật mở thông thường không khả thi, chẳng hạn như băng qua đường cao tốc chính hoặc một con sông để lắp đặt tiện ích nhằm giảm thiểu tác động công cộng và bảo vệ môi trường.

Biện pháp thi công khoan qua đường

Vì vậy, làm thế nào nó hoạt động? Thiết bị HDD tạo một lỗ khoan ngang từ vị trí này sang vị trí khác. Quá trình bắt đầu bằng việc khoan một lỗ thí điểm nhỏ dọc theo đường tâm mong muốn của mặt cắt được đề xuất dưới chướng ngại vật băng qua (ví dụ: đường cao tốc) bằng một chuỗi cần khoan thép liên tục. Vị trí của đầu khoan có thể được kiểm soát chính xác bằng các thiết bị và cảm biến giám sát và theo dõi đầu khoan. không có khả năng định hướng, HDD không bao giờ có thể trở thành phương pháp xây dựng không rãnh chính để cài đặt các tiện ích ngầm như ngày nay. Thông qua những điều chỉnh nhỏ do người vận hành thực hiện, đầu khoan có thể đi xung quanh cây cối, dưới nền móng, các tiện ích bị chôn vùi, hồ nước hoặc các vật cản khác.

Khi đầu khoan và thanh nhô ra ở phía đối diện của đường giao nhau, thường là một dao cắt đặc biệt, được gọi là doa sau, được gắn vào và kéo trở lại qua lỗ thí điểm. Doa khoan lỗ thí điểm để ống có thể được kéo qua. Đường ống thường được kéo qua từ phía đường ngang đối diện với giàn khoan.

Một trong những khía cạnh quan trọng trong thiết kế đường khoan là tạo ra bán kính cong càng lớn càng tốt trong giới hạn của dự án. Đường khoan thường có độ cong dọc theo biên dạng thẳng đứng của nó. Các yêu cầu về độ cong phụ thuộc vào hình học của vị trí (chiều dài vượt qua, độ sâu cần thiết để cung cấp lớp che phủ an toàn, vị trí địa điểm tổ chức, v.v.) Mức độ cong cũng bị giới hạn bởi bán kính uốn của cần khoan và ống.

Hoạt động doa thường bao gồm sử dụng một công cụ thích hợp để mở lỗ thí điểm có đường kính lớn hơn một chút so với đường ống dẫn. Kích thước vượt quá thông thường có thể gấp từ 1,2 đến 1,5 lần đường kính ngoài của ống dẫn. Có thể cần một số đường chuyền doa đối với các đường ống có đường kính lớn đòi hỏi các lỗ khoan lớn mà không thể tạo ra trong một lần đi qua. Thông thường “bùn khoan” như đất sét bentonit lỏng được bơm vào lỗ khoan trong khi cắt và doa để ổn định lỗ khoan và loại bỏ các vết cắt trên đất.

Theo tôi, một phương pháp thiết kế tốt cho ống dẫn HDD nên xem xét, tất cả tải trọng xây dựng tạm thời và tải trọng dịch vụ lâu dài. Đội ngũ có kinh nghiệm nên đánh giá các đặc tính của đường ống để đảm bảo quá trình lắp đặt và vận hành diễn ra suôn sẻ. Đội ngũ thiết kế phải kiểm tra và xác định năng lực của ống về mặt kết cấu của nó.

Dưới đây là một số mẹo bổ sung về phương pháp HDD:

Chọn tuyến đường băng qua để giữ khoảng cách hợp lý ngắn nhất.

Tìm các tuyến đường và vị trí mà đường ống có thể được xây dựng trong một chiều dài liên tục.

Quá trình HDD chiếm rất ít không gian làm việc so với các phương pháp khác.
Đường ngang dài với đường kính ống lớn cần thiết bị lớn hơn, mạnh hơn.
Ở phía đường ống của đường giao nhau, nên thuê đủ không gian tạm thời để cho phép nung chảy và nối đường ống vận chuyển nếu cần.

Bạn muốn tìm hiểu thêm về HDD? Tôi khuyên bạn nên đọc những bài viết này >>

Xem thêm các phương pháp khoan ngầm HDD qua đường tại đây