Khoan định hướng ngầm và khoan rút lõi qua đường

Khoan định hướng ngầm và khoan rút lõi qua đường được thực hiện theo quy trình sau

Khoan định hướng: Theo dõi và hướng dẫn 101

Chữ "D" ở giữa trong từ viết tắt HDD là viết tắt của "hướng", và không có khả năng định hướng, khoan định hướng ngang (HDD) có thể không bao giờ trở thành phương pháp xây dựng không rãnh chính để lắp đặt các tiện ích ngầm như ngày nay.

Đối với các ổ cứng HDD lắp đặt mô hình đường ống và cáp ngầm từ 5.000 đến 100.000 lbs, thông tin định hướng hầu như luôn được truyền đạt với hệ thống theo dõi và hướng dẫn điện tử đi bộ.

Khái niệm cơ bản về theo dõi và hướng dẫn thí điểm

 

 

Một máy phát vô tuyến nhỏ trong đầu khoan truyền thông tin về vị trí và hướng của mặt nghiêng của mũi khoan đến thành viên tổ lái đi ngay phía trên đầu khoan bằng thiết bị thu cầm tay. Thông tin được hiển thị trên màn hình ở đầu bộ thu và hiển thị từ xa tại trạm vận hành máy khoan định hướng và cung cấp thông tin cần thiết để máy khoan thay đổi hướng của mũi khoan. Người điều khiển máy khoan thực hiện các điều chỉnh lái bằng cách ngừng quay dây khoan, định vị mặt của mũi khoan và đẩy mũi khoan về phía trước. Ma sát với đất xung quanh làm thay đổi hướng của đường khoan.

Hệ thống hướng dẫn máy khoan định hướng HDD đã trải qua một chặng đường dài kể từ khi thiết bị HDD đầu tiên được giới thiệu và nhóm nghiên cứu đã sử dụng các bộ định vị tiện ích và các phương pháp tạm thời để theo dõi vị trí lỗ khoan và thực hiện các thay đổi hướng dẫn.

Tuy nhiên, không lâu trước khi thiết bị theo dõi được phát triển đặc biệt để khoan định hướng và hệ thống theo dõi đã phát triển ổn định kể từ đó. Hệ thống hướng dẫn đi bộ ngày nay làm được những điều mà cách đây vài năm họ không thể làm được.

Những tiến bộ đáng kể

Một trong những tiến bộ lớn nhất trong các bộ theo dõi ổ cứng ngày nay là khả năng hoạt động ở những nơi có mức độ nhiễu điện và điện tử cao. Không chỉ có các tiện ích hiện có phát ra tín hiệu có thể xung đột với trình theo dõi, mà hầu hết mọi người trên các công trường ngày nay đều có điện thoại thông minh, làm tăng thêm các tín hiệu nhiễu lộn xộn.

 

 

Nhiều tần số của thiết bị ngày nay thường có thể cung cấp ít nhất một tín hiệu rõ ràng trong những điều kiện này, cho phép chúng hoạt động cùng với các tín hiệu xung đột.

Các tín hiệu có thể nhìn xuyên qua nhiễu và nhiều công suất máy phát hơn mang lại cho các bộ theo dõi ngày nay khả năng độ sâu lớn hơn – đến 100 ft và hơn thế nữa. Trong một số trường hợp, độ sâu mở rộng có thể cho phép thiết bị đi qua được sử dụng trong các tình huống từng yêu cầu theo dõi đường dây đắt tiền hơn khi độ sâu lỗ khoan vượt quá phạm vi giới hạn của các mẫu thiết bị theo dõi bước qua trước đó.

Một cải tiến quan trọng khác có sẵn trên các hệ thống hướng dẫn của Subsite Electronics là tính năng “Drill-To”.

Đặt bộ thu bước qua phía trước đầu khoan và kéo dài đường khoan được chiếu cho phép theo dõi đường đi của lỗ khoan trong thời gian thực và dự đoán các hiệu chỉnh để đi theo đường khoan đã định. Chế độ khoan để không chỉ cung cấp độ sâu dự kiến ​​dựa trên độ nghiêng của đầu khoan và khoảng cách từ máy theo dõi, mà còn tiết kiệm thời gian. Drill to cực kỳ hữu ích khi khoan ở những khu vực không thể đi bộ qua đường khoan hoặc đường cao tốc đông đúc không thực tế, ví dụ như dốc đứng và vùng nước.

Lỗ thí điểm càng thẳng thì việc kéo lùi sản phẩm và giám sát thời gian thực được cung cấp bởi tính năng khoan để càng dễ dàng và nhanh chóng giúp giảm số lần thay đổi hướng mà cuối cùng có thể đồng nghĩa với việc lắp đặt sản phẩm nhanh hơn, không gặp sự cố hơn.

Giao diện người dùng đã được đơn giản hóa và màn hình hiển thị sáng hơn với độ tương phản cao hơn để dễ đọc dưới ánh sáng ban ngày.

Tùy chọn pin

Kích thước và loại pin khác nhau tùy theo kiểu thiết bị, nhưng việc sử dụng pin NiCad (niken cadmium) có thể sạc lại được bán sẵn trong thiết bị theo dõi cho phép tiết kiệm chi phí so với pin bán sẵn.

Trong thời tiết lạnh, pin có thể mất điện nhanh hơn và nhiều thợ khoan chuyển sang sử dụng pin NiMH (niken kim loại Hydride), loại pin này có thể có dung lượng gấp hai đến ba lần các sản phẩm NiCd kích thước tương đương và có mật độ năng lượng cao hơn.

Chăm sóc và bảo dưỡng

Các nhà sản xuất hệ thống theo dõi đã dành sự quan tâm lớn đến việc làm cho thiết bị hướng dẫn trở nên chắc chắn và chịu được các điều kiện khắc nghiệt mà chúng thường được sử dụng. Giữ thiết bị trong hộp bảo vệ khi không sử dụng sẽ hạn chế khả năng hư hỏng. Điều quan trọng là giữ cho các điểm tiếp xúc mạch điện sạch sẽ, không có bụi bẩn và làm sạch mọi dấu hiệu bắt đầu ăn mòn. Lau sạch nước và bùn trước khi khô, đặc biệt là trên cửa sổ hiển thị, có thể bị xước hoặc hỏng khi lau. Giữ sạch các mạch điện là đặc biệt quan trọng khi hoạt động trong những tháng mùa đông.

Sự sẵn có của dịch vụ và hỗ trợ là những yếu tố cần xem xét khi đánh giá thiết bị. Nó sẽ phải đi đâu để sửa chữa? thời gian quay vòng là gì? Các đơn vị cho vay có sẵn không?

 

 

Hơn cả theo dõi

Thiết bị cao cấp nhất ngày nay không chỉ báo cáo vị trí và hướng của đầu khoan. Có sẵn các mô hình hoạt động với phần mềm lập kế hoạch lỗ khoan và có thể thu thập và lưu trữ dữ liệu để tạo bản ghi đã hoàn thành về đường khoan đã hoàn thành.

Các hệ thống như vậy có thể cung cấp thông tin tham khảo nhanh về bán kính uốn cong để sử dụng hiệu quả hơn ống khoan và sản phẩm đã lắp đặt. Chúng ghi lại vị trí đầu khoan mỗi khi đặt một ống khoan định hướng mới vào đất và trong quá trình kéo lại, vị trí của sản phẩm.

Họ tổng hợp thông tin, bao gồm số lượng khớp nối ống được sử dụng, ước tính độ sâu, góc cuộn đầu khoan, cao độ, nhiệt độ máy phát định hướng và mức pin, cộng với ngày và giờ.

Thông tin có thể được tải xuống và thông tin bổ sung về trang web việc làm được thêm vào như các tiện ích vượt qua, những trở ngại gặp phải và các chi tiết khác. Một kiểu máy có sẵn ứng dụng dành cho thiết bị di động để tải dữ liệu trực tiếp đến điện thoại không dây hoặc notepad cũng như máy tính xách tay. Trình theo dõi và phần mềm loại bỏ nhu cầu viết tay chi tiết lỗ khoan và có thể in ra các báo cáo hoàn chỉnh như đã xây dựng, bao gồm các đồ thị đại diện cho lỗ khoan, để trình bày cho khách hàng và lưu giữ dưới dạng hồ sơ.

KHẢ NĂNG ĐỊNH HƯỚNG, KHOAN ĐỊNH HƯỚNG NGANG (HDD), KHOAN RÚT LÕI QUA ĐƯỜNG VÀ QUY TRÌNH KHOAN NGẦM ROBOT

Mở đầu

Trong thi công hạ tầng ngầm hiện đại, yêu cầu lớn nhất không còn chỉ là đưa được đường ống, cáp điện hay cáp viễn thông xuống lòng đất, mà còn phải bảo đảm thi công chính xác, an toàn, hạn chế đào phá bề mặt và không làm gián đoạn hoạt động của khu vực xung quanh. Chính vì vậy, các công nghệ thi công không đào mở ngày càng được ứng dụng rộng rãi, đặc biệt là khoan định hướng ngang HDD, khoan rút lõi qua đường và các hệ thống khoan ngầm robot điều khiển từ xa.

Điểm chung của các công nghệ này là đều hướng đến việc tạo lập đường dẫn ngầm theo thiết kế mà không cần đào hở toàn tuyến. Tuy nhiên, mỗi công nghệ có nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng và mức độ kiểm soát hướng tuyến khác nhau. Trong đó, khả năng định hướng là yếu tố kỹ thuật có ý nghĩa quyết định, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của tuyến khoan, khả năng tránh chướng ngại vật, độ an toàn với công trình hiện hữu và chất lượng cuối cùng của công trình ngầm.

Bài viết dưới đây trình bày chi tiết hơn về khả năng định hướng trong thi công khoan ngầm, nguyên lý và quy trình của khoan định hướng ngang HDD, đặc điểm của khoan rút lõi qua đường, cũng như quy trình thi công khoan ngầm bằng robot. Qua đó, có thể thấy rõ sự khác biệt giữa các công nghệ và điều kiện áp dụng phù hợp trong thực tế.

1. Khả năng định hướng trong thi công khoan ngầm là gì

Khả năng định hướng là năng lực kiểm soát đầu khoan hoặc thiết bị đào ngầm di chuyển theo đúng quỹ đạo thiết kế trong lòng đất. Đây là yếu tố cốt lõi trong các phương pháp thi công không đào mở, đặc biệt khi tuyến thi công đi qua khu vực có nhiều công trình ngầm hiện hữu, vượt đường giao thông, vượt sông, kênh hoặc thi công trong khu đô thị đông đúc.

Trong thi công truyền thống bằng đào hở, nhà thầu có thể quan sát trực tiếp và điều chỉnh vị trí đặt ống theo từng đoạn. Nhưng trong thi công ngầm không đào mở, toàn bộ quá trình diễn ra dưới mặt đất, người vận hành không thể quan sát trực tiếp đường đi của đầu khoan. Do đó, việc định hướng phải dựa vào hệ thống cảm biến, định vị, công nghệ laser, đầu dò, thiết bị truyền tín hiệu và kinh nghiệm điều khiển của kỹ thuật viên.

Khả năng định hướng được đánh giá thông qua nhiều yếu tố:

• Mức độ chính xác của tuyến khoan so với thiết kế.
• Khả năng điều chỉnh hướng theo phương ngang và phương đứng.
• Khả năng giữ ổn định độ sâu chôn tuyến.
• Khả năng vượt qua chướng ngại vật mà không va chạm công trình hiện hữu.
• Khả năng duy trì bán kính cong phù hợp với vật liệu ống hoặc cáp cần lắp đặt.

Trong thực tế, khả năng định hướng càng tốt thì độ an toàn thi công càng cao, rủi ro phá vỡ hạ tầng ngầm hiện hữu càng thấp và hiệu quả kinh tế của dự án càng lớn. Đây cũng là cơ sở để lựa chọn công nghệ phù hợp giữa HDD, khoan rút lõi hay khoan ngầm robot.

2. Các yếu tố tạo nên khả năng định hướng chính xác

Khả năng định hướng trong khoan ngầm không chỉ phụ thuộc vào một thiết bị cụ thể mà là kết quả của sự kết hợp giữa thiết kế, thiết bị, công nghệ đo đạc và kinh nghiệm vận hành.

2.1. Thiết kế tuyến khoan

Tuyến khoan phải được thiết kế dựa trên đầy đủ dữ liệu địa hình, địa chất, hiện trạng công trình ngầm, tải trọng bề mặt và yêu cầu kỹ thuật của tuyến ống hoặc cáp. Một tuyến thiết kế tốt sẽ xác định rõ:

• Điểm vào và điểm ra của đầu khoan.
• Độ sâu chôn ống.
• Góc vào và góc ra của tuyến khoan.
• Bán kính cong cho phép.
• Khoảng cách an toàn đến công trình ngầm hiện hữu.

Nếu tuyến thiết kế không hợp lý, dù thiết bị hiện đại đến đâu cũng khó đạt được khả năng định hướng tối ưu.

2.2. Hệ thống định vị và theo dõi

Đây là thành phần quan trọng nhất. Trong HDD, hệ thống định vị thường bao gồm đầu phát tín hiệu nằm gần đầu khoan, bộ thu tín hiệu trên mặt đất và thiết bị xử lý số liệu. Trong khoan ngầm robot hoặc microtunneling, hệ thống laser và cảm biến quang học thường được sử dụng để kiểm soát hướng tuyến với độ chính xác rất cao.

Thiết bị định vị cho phép theo dõi liên tục:

• Vị trí đầu khoan.
• Độ sâu hiện tại.
• Góc nghiêng.
• Hướng di chuyển.
• Sai lệch so với tuyến thiết kế.

2.3. Đầu khoan và cơ cấu điều hướng

Trong HDD, đầu khoan có cấu tạo bất đối xứng hoặc có mặt nghiêng, cho phép khi ngừng xoay và chỉ đẩy tiến thì đầu khoan sẽ lệch theo hướng xác định. Kết hợp giữa quay, dừng quay và lực đẩy, người vận hành có thể điều khiển đầu khoan đi theo quỹ đạo mong muốn.

Trong khoan ngầm robot, đầu cắt có thể được điều chỉnh rất nhỏ bằng các cơ cấu thủy lực hoặc servo điều khiển, nhờ đó giữ tuyến cực kỳ ổn định, đặc biệt trong các công trình đòi hỏi độ chính xác cao.

2.4. Kinh nghiệm của người vận hành

Thiết bị hiện đại chỉ là một phần. Người điều khiển cần có khả năng đọc dữ liệu, hiểu phản ứng của đất, phán đoán độ lệch và điều chỉnh hợp lý. Những tuyến thi công qua nền đất không đồng nhất hoặc có nhiều vật cản ngầm thường đòi hỏi kỹ sư vận hành có nhiều kinh nghiệm thực tế.

3. Khoan định hướng ngang HDD là gì

Khoan định hướng ngang HDD, hay Horizontal Directional Drilling, là công nghệ thi công không đào mở dùng để tạo một đường khoan ngầm theo quỹ đạo định trước, sau đó mở rộng lỗ khoan và kéo ống hoặc ống bảo vệ qua tuyến khoan đó. Đây là phương pháp rất phổ biến trong lắp đặt đường ống cấp nước, đường ống khí, cáp điện, cáp quang, ống bảo vệ kỹ thuật và nhiều hạ tầng ngầm khác.

HDD phù hợp đặc biệt khi phải thi công qua:

• Đường bộ và đường cao tốc.
• Đường sắt.
• Sông, kênh, rạch.
• Khu dân cư đông đúc.
• Khu vực không thể đào mở hoặc không được phép cắt đường.

Ưu điểm nổi bật của HDD là hạn chế tối đa phá vỡ bề mặt, giảm chi phí hoàn trả mặt đường, giảm ảnh hưởng giao thông và hạn chế tác động môi trường. So với đào hở truyền thống, HDD giúp thi công linh hoạt hơn trong các khu vực phức tạp.

4. Nguyên lý định hướng trong HDD

Trong HDD, khả năng định hướng được thực hiện bằng cách điều khiển đầu khoan dẫn hướng trong quá trình khoan thí điểm. Đầu khoan thường có bề mặt vát hoặc đầu cắt định hướng. Khi đầu khoan quay liên tục, nó đi theo đường thẳng tương đối. Khi dừng quay và chỉ đẩy tiến, đầu khoan sẽ tự bẻ theo hướng mặt vát đang hướng tới. Bằng việc điều chỉnh chu kỳ quay và dừng quay, kỹ thuật viên có thể điều khiển quỹ đạo đầu khoan theo phương đứng hoặc phương ngang.

Hệ thống định vị theo dõi liên tục độ sâu, hướng và góc nghiêng của đầu khoan. Các số liệu này được truyền về cho người vận hành để so sánh với tuyến thiết kế. Nếu phát hiện lệch tuyến, người vận hành sẽ điều chỉnh hướng của mặt vát đầu khoan để đưa đầu khoan trở lại đúng quỹ đạo.

Khả năng định hướng của HDD phụ thuộc vào:

• Chất lượng thiết bị định vị.
• Cấu tạo đầu khoan.
• Tính đồng nhất của địa chất.
• Chiều dài tuyến.
• Trình độ của đội vận hành.

Trong điều kiện thi công tốt, HDD có thể đạt độ chính xác khá cao, đủ đáp ứng phần lớn các công trình kỹ thuật đô thị và công nghiệp.

5. Quy trình thi công khoan định hướng ngang HDD

5.1. Khảo sát và chuẩn bị

Trước khi khoan, cần khảo sát địa chất, công trình ngầm hiện hữu, mực nước ngầm, hiện trạng bề mặt và điều kiện giao thông. Đây là cơ sở để lập tuyến khoan, chọn máy khoan, đầu khoan, đường kính lỗ khoan và phương án dung dịch khoan.

5.2. Khoan dẫn hướng

Đây là bước quan trọng nhất. Đầu khoan được đưa xuống đất theo góc nghiêng thiết kế và di chuyển dần đến điểm ra. Trong suốt quá trình này, người vận hành liên tục điều chỉnh hướng để bám sát tuyến khoan.

5.3. Doa mở rộng lỗ khoan

Sau khi hoàn thành lỗ dẫn, nhà thầu sử dụng đầu doa để mở rộng lỗ khoan đến đường kính cần thiết. Tùy theo kích thước ống, có thể cần doa nhiều lần với đường kính tăng dần.

5.4. Kéo ống hoặc ống bảo vệ

Khi lỗ khoan đạt yêu cầu, đường ống hoặc ống bảo vệ được kéo qua lỗ khoan. Dung dịch khoan lúc này đóng vai trò bôi trơn, giảm ma sát và giữ ổn định thành lỗ.

5.5. Kiểm tra và nghiệm thu

Sau khi hoàn thành, cần kiểm tra tuyến ống thực tế, độ sâu chôn ống, tình trạng bề mặt ống và các chỉ tiêu kỹ thuật liên quan trước khi nghiệm thu.

6. Khoan rút lõi qua đường là gì

Khoan rút lõi là phương pháp dùng mũi khoan hình ống có gắn lưỡi cắt để khoan xuyên qua vật liệu cứng, đồng thời lấy ra phần lõi vật liệu bên trong. Trong xây dựng dân dụng, khoan rút lõi thường được dùng để khoan bê tông, tường, sàn, móng, dầm hoặc các cấu kiện đặc. Khi áp dụng trong hạ tầng kỹ thuật, khoan rút lõi qua đường có thể được dùng để tạo lỗ xuyên qua kết cấu mặt đường, bó vỉa, mố cầu hoặc các cấu kiện cứng tại vị trí cần lắp đặt ống kỹ thuật.

Tuy nhiên, khoan rút lõi qua đường không giống HDD. Đây không phải là công nghệ tạo đường khoan cong dài trong lòng đất mà chủ yếu tạo lỗ thẳng hoặc gần thẳng trên đoạn ngắn. Do đó, nó phù hợp với:

• Các vị trí cần xuyên qua kết cấu bê tông hoặc bê tông nhựa.
• Khoảng cách khoan ngắn.
• Đoạn kỹ thuật đầu vào, đầu ra.
• Những nơi cần mở lỗ chính xác trên bề mặt cứng.

Nếu HDD thiên về thi công đường ngầm dài, linh hoạt, điều hướng liên tục thì khoan rút lõi thiên về tạo lỗ thẳng, chính xác cục bộ, thường được dùng như công đoạn hỗ trợ hoặc trong các hạng mục nhỏ.

7. Ứng dụng của khoan rút lõi qua đường

Khoan rút lõi qua đường được dùng trong nhiều tình huống thực tế như:

• Tạo lỗ đặt ống kỹ thuật xuyên bó vỉa.
• Tạo lỗ xuyên qua tường chắn, móng, mố cầu.
• Mở lỗ đặt ống cáp điện hoặc ống tín hiệu qua dải phân cách.
• Tạo lỗ đầu vào cho tuyến ống ngầm cục bộ.
• Hỗ trợ thi công kết nối giữa hố ga kỹ thuật và kết cấu mặt đường.

Ưu điểm của khoan rút lõi là gọn, nhanh, độ chính xác cao trong phạm vi ngắn, ít gây chấn động và bề mặt cắt gọn hơn so với đục phá thông thường. Tuy nhiên, nó không thể thay thế HDD trong những tuyến dài hoặc yêu cầu điều hướng phức tạp.

8. So sánh HDD và khoan rút lõi qua đường

HDD và khoan rút lõi đều thuộc nhóm công nghệ thi công có kiểm soát, nhưng bản chất rất khác nhau.

HDD phù hợp với tuyến dài, quỹ đạo cong, thi công ngầm sâu và lắp đặt ống hoặc cáp trên quãng đường hàng chục đến hàng trăm mét, thậm chí dài hơn. HDD có khả năng tránh chướng ngại, thay đổi độ sâu và điều chỉnh hướng trong quá trình khoan.

Khoan rút lõi lại phù hợp với đoạn ngắn, kết cấu cứng và lỗ khoan thẳng hoặc gần thẳng. Công nghệ này không có khả năng điều hướng như HDD, nhưng lại có ưu thế về độ gọn, độ chính xác cục bộ và tốc độ thi công với vật liệu bê tông hoặc nhựa đường.

Nói cách khác, HDD là giải pháp thi công tuyến ngầm hoàn chỉnh, còn khoan rút lõi thường là giải pháp kỹ thuật cục bộ hoặc hỗ trợ cho các hạng mục chi tiết.

9. Khoan ngầm robot là gì

Khoan ngầm robot là cách gọi phổ biến của các công nghệ đào ngầm điều khiển từ xa, thường thấy trong microtunneling hoặc các hệ thống robot đào ống có dẫn hướng chính xác cao. Trong phương pháp này, đầu đào không được con người vận hành trực tiếp tại mặt trước mà được điều khiển từ trạm điều khiển bên ngoài thông qua hệ thống điện tử, cảm biến, camera, laser và cơ cấu thủy lực.

Khoan ngầm robot thường được sử dụng cho:

• Thi công ống thoát nước tự chảy.
• Lắp đặt ống kỹ thuật đường kính trung bình đến lớn.
• Thi công dưới đường giao thông đô thị.
• Khu vực yêu cầu độ chính xác rất cao về cao độ và độ dốc.
• Nền đất yếu hoặc điều kiện thi công phức tạp.

So với HDD, khoan ngầm robot thường có độ chính xác cao hơn, đặc biệt với tuyến ống tự chảy cần kiểm soát độ dốc chặt chẽ. Tuy nhiên, chi phí đầu tư thiết bị và tổ chức thi công thường cao hơn.

10. Nguyên lý làm việc của khoan ngầm robot

Khoan ngầm robot hoạt động theo nguyên lý đầu đào tiến dần từ giếng xuất phát đến giếng tiếp nhận dưới tác dụng của hệ thống kích thủy lực. Phía sau đầu đào là các đoạn ống được kích nối tiếp. Trong khi đầu đào cắt đất, đất đá phía trước được vận chuyển ra ngoài bằng bùn tuần hoàn, vít tải hoặc hệ thống vận chuyển phù hợp với công nghệ sử dụng.

Khả năng định hướng của robot được thực hiện nhờ:

• Hệ thống laser chiếu theo trục tuyến thiết kế.
• Cảm biến xác định sai lệch đầu đào.
• Bộ điều khiển trung tâm.
• Cơ cấu điều chỉnh thủy lực hoặc servo ở đầu robot.

Nhờ cơ chế này, đầu đào có thể được điều chỉnh rất nhỏ nhưng chính xác, giúp giữ tuyến ổn định trong suốt hành trình. Đây là lý do công nghệ này rất phù hợp với thi công ống tự chảy, nơi sai số nhỏ về cao độ cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng vận hành.

11. Quy trình khoan ngầm robot chi tiết

11.1. Khảo sát và thiết kế

Tuyến thi công được khảo sát địa chất, thủy văn, hạ tầng ngầm và điều kiện mặt bằng. Sau đó tiến hành thiết kế giếng kích, giếng nhận, cao độ ống, trục tuyến và lựa chọn loại robot đào phù hợp.

11.2. Thi công giếng xuất phát và giếng tiếp nhận

Khác với HDD thường chỉ cần hố vào và hố ra nhỏ, khoan ngầm robot thường cần giếng kích và giếng nhận có kích thước đủ lớn để lắp đặt thiết bị, hệ thống kích và tiếp nhận robot sau khi hoàn thành.

11.3. Lắp đặt thiết bị

Robot đào, hệ thống laser, hệ thống kích thủy lực, hệ thống điều khiển và hệ thống vận chuyển bùn hoặc đất thải được lắp đặt đồng bộ tại giếng xuất phát.

11.4. Đào và kích ống

Robot bắt đầu cắt đất ở mặt trước. Cùng lúc đó, hệ thống kích thủy lực đẩy cả tổ hợp ống tiến dần theo sau. Từng đoạn ống được lắp nối tiếp vào phía sau robot.

11.5. Kiểm soát hướng tuyến

Trong suốt quá trình đào, hệ thống laser và cảm biến liên tục đo sai lệch của robot so với trục thiết kế. Người vận hành tại phòng điều khiển sẽ điều chỉnh hướng đầu đào để đưa robot trở lại đúng tuyến nếu có lệch nhỏ.

11.6. Hoàn thành và nghiệm thu

Khi robot đến giếng tiếp nhận, thiết bị được tháo dỡ. Sau đó tiến hành kiểm tra tuyến ống, cao độ, độ kín mối nối và nghiệm thu công trình.

12. Ưu điểm của khoan ngầm robot

Khoan ngầm robot có nhiều ưu điểm nổi bật:

• Độ chính xác rất cao, đặc biệt với tuyến ống tự chảy.
• An toàn hơn trong điều kiện đất yếu hoặc có nước ngầm.
• Hạn chế tối đa đào hở bề mặt.
• Thi công được trong đô thị đông đúc.
• Kiểm soát tốt cao độ, độ dốc và trục tuyến.

Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu đầu tư lớn về thiết bị, mặt bằng giếng thi công phức tạp hơn và cần đội ngũ vận hành có trình độ kỹ thuật cao.

13. So sánh giữa HDD và khoan ngầm robot

Nếu xét về tính linh hoạt, HDD có lợi thế hơn vì dễ triển khai trên nhiều loại tuyến, nhiều quy mô khác nhau và chi phí thường thấp hơn khoan ngầm robot. HDD rất phù hợp với tuyến cáp điện, cáp viễn thông, ống cấp nước và các tuyến ống áp lực.

Ngược lại, khoan ngầm robot vượt trội về độ chính xác, đặc biệt trong thi công ống thoát nước tự chảy hoặc các tuyến đòi hỏi kiểm soát nghiêm ngặt cao độ. Robot cũng phù hợp hơn với đường kính ống lớn và các dự án hạ tầng đô thị có yêu cầu kỹ thuật cao.

Có thể hiểu đơn giản rằng HDD mạnh về tính linh hoạt và tốc độ, còn khoan ngầm robot mạnh về độ chính xác và khả năng kiểm soát hình học tuyến.

14. Kết luận

Khả năng định hướng là yếu tố nền tảng của các công nghệ thi công ngầm hiện đại. Dù là HDD, khoan rút lõi qua đường hay khoan ngầm robot, mục tiêu cuối cùng vẫn là tạo được tuyến ngầm đúng thiết kế, an toàn và ít ảnh hưởng nhất đến khu vực xung quanh.

Khoan định hướng ngang HDD là giải pháp linh hoạt, phổ biến và hiệu quả trong thi công đường ống, cáp ngầm vượt đường, vượt sông, vượt khu dân cư. Khoan rút lõi qua đường phù hợp với các hạng mục ngắn, cục bộ, yêu cầu độ chính xác cao trên kết cấu cứng. Trong khi đó, khoan ngầm robot là công nghệ tiên tiến với khả năng điều khiển rất chính xác, đặc biệt phù hợp cho các tuyến ống tự chảy và công trình kỹ thuật ngầm chất lượng cao.

Việc lựa chọn công nghệ phù hợp cần dựa trên chiều dài tuyến, đường kính ống, điều kiện địa chất, độ chính xác yêu cầu, điều kiện mặt bằng và hiệu quả kinh tế. Khi được áp dụng đúng cách, mỗi công nghệ đều mang lại giá trị lớn trong phát triển hạ tầng ngầm hiện đại.

Khoan rút lõi qua đường xem thêm ở đây

Xem thêm