Công nghệ khoan kích ngầm và biện pháp thi công khoan kích ngầm

HỆ THỐNG KHOAN KÍCH NGẦM – NGUYÊN LÝ, QUY TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH NGẦM

1. Giới thiệu chung về công nghệ khoan kích ngầm

Công nghệ khoan kích ngầm là một phương pháp thi công không rãnh dùng để lắp đặt đường ống hoặc kết cấu đúc sẵn bên trong lòng đất bằng cách sử dụng lực kích thủy lực từ trục kích đẩy dần tuyến ống đi theo hướng thiết kế đến trục tiếp nhận. Đây là một bước phát triển quan trọng trong thi công hạ tầng đô thị, đặc biệt trong các khu vực có mật độ công trình ngầm cao hoặc cần hạn chế tối đa việc đào mở. Phương pháp khoan kích ngầm cho phép lắp đặt các ống có đường kính lớn, chịu tải trọng cao và bảo đảm sai số vị trí rất nhỏ so với phương pháp đào hở truyền thống. Lực kích được truyền dọc theo tuyến ống, hướng đến máy đào hoặc đầu dao cắt tại mặt hầm, đồng thời đất được cắt gọt và vận chuyển ra khỏi hầm bằng bơm bùn, vít tải hoặc hệ thống ép bùn phụ trợ.

So với thi công truyền thống, khoan kích ngầm cho phép triển khai trong điều kiện mặt bằng chật hẹp, giảm thiểu gián đoạn giao thông, duy trì ổn định bề mặt công trình và tránh ảnh hưởng đến các công trình lân cận. Điều này làm cho công nghệ khoan kích ngầm trở thành phương án khả thi trong các dự án cống hộp, hệ thống thoát nước, đường ống cấp nước, thoát nước, tuyến cáp kỹ thuật và các tuyến ống chịu áp lực cao đặt trong đô thị.

2. Sự cần thiết của công nghệ khoan kích ngầm trong hạ tầng hiện đại

Trong bối cảnh mở rộng đô thị và gia tăng mật độ mạng lưới hạ tầng kỹ thuật, việc sử dụng phương pháp đào rãnh truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế. Các tuyến cống, đường ống và cáp ngầm hiện hữu tạo ra môi trường thi công phức tạp; đồng thời việc đào mở rãnh ảnh hưởng nặng đến giao thông, môi trường và cấu trúc mặt đất. Những ảnh hưởng này đặc biệt nghiêm trọng tại các đô thị lớn, khu công nghiệp tập trung và các tuyến giao thông chủ lực.

Công nghệ khoan kích ngầm giải quyết phần lớn các hạn chế trên nhờ tính chất không đào mở, giảm đáng kể nguy cơ sạt lở, giảm rung chấn, đảm bảo an toàn cho công trình liền kề và duy trì hoạt động bình thường của khu vực thi công. Phương pháp này đặc biệt phù hợp trong thi công các tuyến ống hộp có đường kính trung bình đến lớn, nơi đào hở gây ảnh hưởng nghiêm trọng hoặc không thể thực hiện. Ngoài ra, phương pháp khoan kích cho phép tiến hành thi công trong đất yếu, đất bão hòa nước, khu vực mực nước ngầm cao và những vị trí yêu cầu kiểm soát chặt chẽ độ lún.

3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống khoan kích ngầm

Hệ thống khoan kích ngầm bao gồm các thành phần chính như trục kích, kích thủy lực, máy đào đầu hầm, ống dẫn, hệ thống đo đạc định vị, đường ống bơm bùn và các thiết bị phụ trợ. Trong quá trình thi công, kích thủy lực đẩy từng đoạn ống theo thiết kế, truyền lực nén dọc theo chiều dài ống. Mỗi đoạn ống được lắp vào sau khi piston kích trở về vị trí ban đầu. Mũi đào hoặc đầu dao cắt tại mặt hầm thực hiện nhiệm vụ phá đất theo đường kính ống, đồng thời hệ thống bơm bùn vận chuyển đất ra ngoài. Mặt hầm được hỗ trợ bằng áp suất chất lỏng hoặc cơ học để cân bằng áp lực đất và nước, hạn chế tối đa nguy cơ sập hầm.

Hệ thống điều khiển máy đào được tích hợp thiết bị đo nghiêng, la bàn điện tử, cảm biến áp suất và hệ thống camera định hướng, cho phép điều chỉnh chính xác vị trí và hướng đào. Nhờ vậy, tuyến ống sau khi lắp đặt đảm bảo độ thẳng và độ dốc theo thiết kế, đặc biệt trong các dự án cống tự chảy yêu cầu độ chính xác cao.

4. So sánh phương pháp khoan kích ngầm với đào mở truyền thống

Phương pháp đào rãnh truyền thống tuy đơn giản nhưng tồn tại nhiều nguy cơ và chi phí phát sinh. Việc đào đất nhiều dễ gây biến dạng kết cấu mặt đường, ảnh hưởng giao thông và gây lún nền công trình xung quanh. Khi mực nước ngầm cao, công tác đào hở gặp khó khăn do phải xử lý chống thấm, chống sạt lở và bơm hạ nước ngầm liên tục. Ngoài ra, vận chuyển đất đào gây ô nhiễm môi trường và tăng chi phí xử lý.

Ngược lại, khoan kích ngầm chỉ cần đào hai vị trí là trục kích và trục tiếp nhận, giúp giảm đáng kể khối lượng đào, rút ngắn thời gian hoàn trả mặt bằng và bảo đảm hoạt động liên tục của các khu vực lân cận. Phương pháp này loại bỏ nguy cơ làm hỏng các công trình ngầm hiện hữu, nhờ khả năng điều chỉnh hướng đào linh hoạt và hệ thống giám sát chính xác. Đặc biệt, phương pháp khoan kích ngầm không tạo ra rãnh hở, giảm thiểu các tai nạn lao động liên quan đến sụt lún hoặc trượt mái hố đào.

5. Các vấn đề kỹ thuật trong thi công khoan kích ngầm

Mặc dù mang lại nhiều lợi thế, thi công khoan kích ngầm đặt ra các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt. Lực kích phải được tính toán sao cho phù hợp với khả năng chịu nén của vật liệu ống và khả năng ma sát của đất. Khi kích lực vượt quá giới hạn, ống có thể bị nứt, gãy hoặc biến dạng. Do đó, việc tính toán lực kích, thiết kế vòng móng đầu ống và sử dụng các mối nối giảm ma sát là yêu cầu bắt buộc.

Áp suất mặt đào phải được điều chỉnh để cân bằng áp suất đất và nước ngầm. Nếu áp lực thấp hơn áp lực đất, nguy cơ sụt lở mặt đào xảy ra, gây mất ổn định đường kích. Ngược lại, áp suất quá cao có thể gây phun bùn, làm phá vỡ cấu trúc nền đất. Việc sử dụng dung dịch hỗ trợ với đặc tính ổn định phù hợp là yếu tố quan trọng duy trì an toàn. Trong đất cát hoặc sỏi, yêu cầu áp suất cao hơn để duy trì độ bền mặt đào.

Ngoài ra, tuyến ống thường nằm trong môi trường có nhiều công trình ngầm khác, yêu cầu công tác khảo sát địa chất, địa vật lý và định vị công trình phải được thực hiện trước khi thi công. Độ cong cho phép của tuyến ống cần được xác định để tránh gây ứng suất xoắn hoặc uốn trên đường ống.

6. Lợi ích ứng dụng phương pháp khoan kích ngầm trong hạ tầng đô thị

Việc triển khai khoan kích ngầm mang lại lợi ích đáng kể cho các ngành yêu cầu lắp đặt hệ thống ngầm như cấp thoát nước, viễn thông, cấp điện, dầu khí, cáp quang và ống dẫn kỹ thuật tổng hợp. Nhờ hạn chế sự can thiệp bề mặt, phương pháp này giúp bảo tồn cảnh quan, giảm chi phí tái lập mặt đường và tránh gián đoạn giao thông. Các tuyến đường giao thông trọng điểm, đặc biệt tại khu vực trung tâm thành phố, sân bay, bến cảng và nút giao thông liên tỉnh, có thể được băng qua mà không cần hạn chế thi công bề mặt.

Ngoài ra, phương pháp khoan kích ngầm đáp ứng yêu cầu bảo vệ môi trường khi giảm thiểu bụi, tiếng ồn và hạn chế đào đất ô nhiễm. Với các khu vực có nền đất yếu hoặc tầng đất bão hòa nước, hệ thống khoan kích ngầm duy trì được sự ổn định nhờ kiểm soát áp suất đào, giảm độ lún và hạn chế ảnh hưởng đến công trình lân cận.

7. Những rủi ro thường gặp và biện pháp khắc phục

Trong thi công khoan kích ngầm, rủi ro phổ biến bao gồm kẹt ống, lệch tuyến, mất áp suất bùn, phun bùn và tăng lực kích quá mức. Để giảm thiểu rủi ro, hệ thống giám sát phải được thiết lập tại trục kích và trục tiếp nhận. Lực kích cần được theo dõi theo từng chu kỳ, kết hợp với các biện pháp giảm ma sát như bôi trơn bằng dung dịch bentonite, gel polymer hoặc các lớp đệm trung gian.

Các bản ghi địa chất, báo cáo khảo sát và đánh giá rủi ro phải được chuẩn bị trước khi thi công. Nếu gặp địa chất cát chảy hoặc sỏi lớn, cần thay đổi đầu dao hoặc lắp đặt hệ thống điều chỉnh áp suất mạnh hơn. Trường hợp dòng bùn bị gián đoạn, cần kiểm tra đường ống dẫn bùn, bơm và vít tải để khôi phục vận hành.

8. Kết luận

Công nghệ khoan kích ngầm là giải pháp thi công không rãnh hiệu quả, đáp ứng nhu cầu phát triển hạ tầng đô thị hiện đại. Phương pháp này cho phép lắp đặt các tuyến ống lớn với độ chính xác cao, giảm thiểu tác động môi trường và bảo đảm an toàn công trình. Đặc điểm thi công linh hoạt, khả năng hoạt động trong điều kiện địa chất khó khăn và ưu điểm vượt trội trong kiểm soát biến dạng mặt đất giúp công nghệ khoan kích ngầm trở thành lựa chọn tối ưu cho các dự án kỹ thuật ngầm.

Việc áp dụng phương pháp khoan kích ngầm đòi hỏi sự chuẩn bị kỹ thuật nghiêm ngặt, bao gồm khảo sát địa chất chi tiết, thiết kế lực kích, lựa chọn vật liệu ống và sử dụng thiết bị phù hợp. Khi được triển khai đúng cách, công nghệ này mang lại giá trị lớn cho chủ đầu tư và cộng đồng bằng việc giảm thời gian thi công, giảm chi phí khôi phục mặt bằng và bảo đảm an toàn vận hành lâu dài.

Hệ thống khoan kích ngầm

Công nghệ khoan kích ngầm là một phương pháp được sử dụng để lắp đặt một đường ống đúc sẵn từ ổ 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 công nghệ khoan kích ngầm. Nhiều ngành công nghiệp có thể tận dụng dịch vụ kích ống, có rất nhiều lợi ích và lý do tại sao họ nên chọn phương pháp công nghệ khoan định hướng 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 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 khoan kích ống ngầm 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 khoan kích ống ngầm 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 khoan kích ngầm, 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 hoặc 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 ngầm.

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 rãnh 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.

Phương pháp khoan kích ngầm có khả năng nâng đỡ đất và giảm khả năng di chuyển của đất.

Việc thi công hệ thống thoát nước ngầm bằng công nghệ khoan kích ngầm được thực hiện qua các bước:

1. Chu vi cống để phục vụ cho việc bôi trơn bằng dung dịch Bentonite xung quanh thành cống.

2. Ống trung gian (Intermediate pipe): Đây là một cặp cống bao gồm cống đực (Ống nam) và cống cái (Ống cái). Giữa hai cống được bố trí các kích trung gian.

3. Sau khi hoàn thành việc kích cống, các kích trung gian được tháo dỡ và đẩy lại với nhau.

4. Lắp đặt các thiết bị phụ trợ trên mặt bằng cho công tác cào phá: Xe cẩu, bể lắng, tàu cuốc, máy phát điện, trạm bơm Bentonite.

5. Trạm bơm Bentonite nhằm mục đích bơm vữa Bentonite ra bên ngoài xung quanh thân ống để giảm lực ma sát giữa đất và thành ống.

6. Lắp đặt các thiết bị phụ trợ trong giếng khoan kích: hệ thống bơm bùn, hệ thống thông gió, hệ thống điều khiển, hệ thống thủy lực, hệ thống điện, hệ thống bơm bentonite, hệ thống dẫn hướng bằng lazer, phớt chống nước, vách phản lực.

7. Lắp đặt hệ thống kích chính và đấu nối với các thiết bị phụ: Kích thủy lực, vòng đẩy: vòng tiếp xúc giữa cống và kích chính, đầu khoan, kích trung gian (nếu có)

8. Vận hành hệ thống kích để đưa máy khoan vào đất khởi động công việc kích. Lắp đặt các đốt cống liên tiếp phía sau đầu khoan và các trạm kích trung gian (nếu cần) cho đến khi cống và đầu khoan vào giếng tiếp nhận. Trong quá trình kích phải theo dõi lực kích chính. Nếu lực chính quá lớn làm đứt cống thì cần đặt các kích trung gian để giảm kích chính. Vị trí của các trạm kích trung gian được xác định dựa trên tính toán.

9. Tại vị trí giếng tiếp nhận, lắp bánh răng tiếp nhận, khung tiếp nhận kích.

10. Vận chuyển đầu khoan, thiết bị kích trong hầm ra khỏi giếng tiếp nhận. Giải phóng mặt bằng xây dựng theo quy định.

Ứng dụng:

• Các ứng dụng chính của khoan kích ngầm bao gồm xây dựng hệ thống thoát nước mới, thay thế hệ thống cống rãnh, nước và khí đốt, dầu và đường ống chính, lắp đặt cáp điện và cáp viễn thông.
• Các ứng dụng đặc biệt bao gồm việc lắp đặt các đường hầm hình chữ nhật hoặc hình tròn để sử dụng làm đường hầm cho người đi bộ và cầu vượt.
• Có thể được sử dụng để vượt qua các chướng ngại vật như đường cao tốc, đường sắt, kênh đào, tòa nhà và sân bay trong các dự án lắp đặt đường ống.

Ưu điểm:

• Có thể thi công ở các độ sâu khác nhau.

Thông thường, chiều sâu kinh tế áp dụng phương pháp kích khi chiều sâu chôn ống ≥ 6m. Ở độ sâu thấp hơn, phương pháp kích được xem xét liên quan đến nhiều yếu tố khác như tài chính, môi trường,… Ngăn chặn sự xâm nhập của nước ngầm bằng cách làm kín các giăng.

• Nguy cơ sụt lún thấp.
• Giảm sự xáo trộn trên mặt đất.
• Giảm thiểu khối lượng đào đắp và tái thiết.
• Ít ảnh hưởng đến hạ tầng kỹ thuật khác.

Lợi thế về môi trường đến từ việc áp dụng kỹ thuật khoan kích ngầm khi so với các phương pháp đào mở truyền thống. Thông thường với phương pháp không đào sẽ giảm khối lượng vật liệu “đến” và “đi”, cùng với đó là giảm công việc cải tạo, san lấp mặt bằng.

Lợi ích của việc đóng rãnh bằng khoan kích ống ngầm

Công nghệ khoan định hướng mới này có thể khắc phục nhiều vấn đề gặp phải khi 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. 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, bạn cũng cần biết các điều kiện để sử dụng công nghệ này. Mặc dù 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, nhưng tác động giảm thiểu mà nó tạo ra đối với môi trường cũng quan trọng không kém. May mắn thay, khoan kích 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 ngầm rất được khuyến khích cho bất kỳ quy mô công việc nào yêu cầu 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.

Tại Minh Phương, chúng tôi là chuyên gia khi nói đến dịch vụ khoan ngầm kéo ống. Đội ngũ chuyên gia có tay nghề cao của chúng tôi có thể sẵn sàng cung cấp cho bạn các giải pháp tốt nhất cho nhu cầu khoan đá và khoan đá của bạn. Ngoài ra, với dịch vụ chăm sóc khách hàng cấp cao của chúng tôi, chúng tôi sẵn sàng trả lời một cách rõ ràng bất kỳ câu hỏi hoặc thắc mắc nào mà bạn có thể có. Vì vậy, hãy ngừng lãng phí thời gian của bạn cho những giải pháp không cắt giảm nó. Hãy để tâm trí của bạn thoải mái bằng cách chọn các dịch vụ tuyệt vời của chúng tôi tại http://lapduan.com/khoan-ngam/

Hoặc tìm hiểu thêm về công nghệ khoan ngang định hướng hay cách sữa chữa hệ thống nước ngầm siêu tiết kiệm