KĨ THUẬT KHOAN ĐỊNH HƯỚNG ( P2)

 

KỸ THUẬT KHOAN NGẦM – YÊU CẦU LỚP PHỦ ỐNG TRONG QUÁ TRÌNH KÉO NGƯỢC (PULLBACK)

1. Tổng quan về vai trò của lớp phủ trong khoan ngầm

Trong thi công khoan ngầm, đặc biệt là phương pháp khoan định hướng ngang (HDD), giai đoạn kéo ngược đường ống (pullback) là một trong những bước quan trọng nhất và tiềm ẩn nhiều rủi ro kỹ thuật. Trong quá trình này, đường ống phải chịu tác động đồng thời của lực kéo, ma sát, áp lực đất và môi trường xung quanh.

Để đảm bảo quá trình kéo ống diễn ra an toàn và hiệu quả, lớp phủ bên ngoài ống đóng vai trò then chốt. Lớp phủ không chỉ có chức năng bảo vệ chống ăn mòn mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng giảm ma sát, chịu lực và duy trì tính toàn vẹn của đường ống trong suốt quá trình thi công và vận hành.

2. Yêu cầu về khả năng liên kết của lớp phủ với ống

Một trong những yêu cầu quan trọng nhất đối với lớp phủ là phải có khả năng liên kết chặt chẽ với bề mặt ống. Sự liên kết này giúp:

• Ngăn chặn hiện tượng bong tróc lớp phủ trong quá trình kéo
• Truyền tải đều ứng suất từ lớp phủ vào thân ống
• Tăng khả năng chống lại lực cắt và lực kéo từ môi trường đất

Trong điều kiện thi công HDD, ống thường chịu lực kéo lớn và liên tục. Nếu lớp phủ không bám dính tốt, rất dễ xảy ra hiện tượng tách lớp, làm lộ bề mặt kim loại và dẫn đến nguy cơ ăn mòn.

3. Khả năng chống chịu ứng suất đất

Trong quá trình kéo ngược, đường ống di chuyển trong lỗ khoan với sự tiếp xúc liên tục với đất và dung dịch khoan. Điều này tạo ra các loại ứng suất như:

• Ứng suất nén từ đất xung quanh
• Ứng suất cắt do ma sát
• Ứng suất uốn tại các đoạn cong

Lớp phủ cần có khả năng chịu được các ứng suất này mà không bị nứt, rách hoặc biến dạng. Điều này đòi hỏi vật liệu phủ phải có:

• Độ bền cơ học cao
• Tính đàn hồi phù hợp
• Khả năng chống va đập

Việc lựa chọn vật liệu lớp phủ phải dựa trên điều kiện địa chất và đặc điểm tuyến khoan.

4. Yêu cầu về bề mặt nhẵn và cứng

Một yếu tố quan trọng khác là lớp phủ phải có bề mặt nhẵn và đủ độ cứng để giảm ma sát trong quá trình kéo ống.

4.1. Giảm lực ma sát

Bề mặt nhẵn giúp:

• Giảm lực kéo cần thiết
• Hạn chế mài mòn lớp phủ
• Tăng hiệu quả thi công

Trong các tuyến dài hoặc có nhiều đoạn cong, việc giảm ma sát là yếu tố quyết định đến thành công của quá trình kéo ống.

4.2. Duy trì hình dạng và độ bền bề mặt

Bề mặt lớp phủ cần đủ cứng để:

• Không bị biến dạng dưới áp lực đất
• Chống lại sự mài mòn cơ học
• Duy trì tính liên tục của lớp bảo vệ

Nếu lớp phủ quá mềm, sẽ dễ bị trầy xước hoặc biến dạng, làm tăng ma sát và giảm hiệu quả bảo vệ.

5. Vai trò của lớp phủ trong chống ăn mòn

Ngoài các yêu cầu cơ học, lớp phủ còn đóng vai trò là hàng rào chống ăn mòn cho đường ống.

5.1. Bảo vệ khỏi môi trường đất

Đất có thể chứa:

• Độ ẩm cao
• Hóa chất ăn mòn
• Vi sinh vật

Lớp phủ giúp ngăn cách ống với các yếu tố này, kéo dài tuổi thọ công trình.

5.2. Duy trì tính toàn vẹn lâu dài

Một lớp phủ chất lượng cao sẽ:

• Giảm chi phí bảo trì
• Tăng độ bền của hệ thống
• Đảm bảo an toàn vận hành

Trong nhiều trường hợp, lớp phủ còn kết hợp với hệ thống bảo vệ cathodic để tăng hiệu quả chống ăn mòn.

6. Các loại lớp phủ thường sử dụng

Tùy theo yêu cầu kỹ thuật, có thể sử dụng các loại lớp phủ như:

• Lớp phủ epoxy
• Lớp phủ polyethylene (PE)
• Lớp phủ polypropylene (PP)
• Lớp phủ composite nhiều lớp

Mỗi loại có ưu điểm riêng về độ bền, khả năng chống ăn mòn và tính cơ học.

7. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả lớp phủ

Hiệu quả của lớp phủ phụ thuộc vào:

• Chất lượng thi công lớp phủ
• Điều kiện vận chuyển và lắp đặt
• Kiểm soát lực kéo trong quá trình thi công
• Điều kiện địa chất và môi trường

Việc kiểm tra và bảo vệ lớp phủ trước khi kéo ống là rất quan trọng.

8. Kiểm tra và kiểm soát chất lượng lớp phủ

Trước và trong quá trình thi công, cần thực hiện:

• Kiểm tra độ bám dính
• Kiểm tra độ dày lớp phủ
• Kiểm tra khuyết tật bề mặt
• Giám sát trong quá trình kéo ống

Các biện pháp này giúp phát hiện sớm và xử lý kịp thời các vấn đề.

9. Kết luận

Trong kỹ thuật khoan ngầm, lớp phủ đường ống không chỉ đóng vai trò bảo vệ mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả thi công, đặc biệt trong giai đoạn kéo ngược. Một lớp phủ đạt yêu cầu phải có khả năng liên kết tốt với ống, chịu được ứng suất đất, có bề mặt nhẵn và cứng để giảm ma sát, đồng thời đảm bảo khả năng chống ăn mòn lâu dài.

Việc lựa chọn vật liệu phù hợp, thi công đúng kỹ thuật và kiểm soát chất lượng chặt chẽ sẽ góp phần quyết định đến thành công của dự án khoan ngầm.

KĨ THUẬT KHOAN ĐỊNH HƯỚNG ( P2)

 

III. Điều tra địa chất

Phân loại đất

Kiểm tra độ bền tiêu chuẩn (SPT)

Lấy mẫu ống "kệ" tường

Phân tích sieve của vật liệu sắp xếp

Thông tin về rock

IV. Lựa chọn vật liệu của ống

A. Độ dày d / t "quy tắc của ống " - Bảng sau cung cấp các khuyến nghị tổng quát về việc lựa chọn độ dày thành ống thép so với đường kính ống. Những khuyến nghị này chỉ được sử dụng như một điểm khởi đầu trong thiết kế. Khuyến cáo rằng trong thiết kế cuối cùng, các ứng suất cụ thể được tính toán và so sánh với các giới hạn cho phép.

B. Phân tích độ căng - Trong quá trình hoàn thiện thiết kế, các ứng suất đặt ra trong quá trình xây dựng và trong quá trình sử dụng phải được tính toán và kiểm tra để nằm trong giới hạn cho phép đối với cấp vật liệu. Các ứng suất ở mỗi giai đoạn phải được xem xét tác động riêng lẻ và kết hợp. Ứng suất là do kéo dài giữa các con lăn trước khi kéo trở lại, áp suất thử nghiệm thủy tĩnh, lực kéo trong quá trình lắp đặt, bán kính cong khi ống đi vào đất, độ cong biên dạng khoan, áp suất bên ngoài trong lỗ khoan và áp suất làm việc.

C. Ứng suất cho phép - Sau khi xác định ứng suất riêng và ứng suất tổng hợp ở từng giai đoạn xây dựng và ứng suất trong điều kiện phục vụ, chúng phải được so sánh với giới hạn cho phép.

V. Bọc ống

Các lớp sơn phủ được sử dụng để cung cấp hàng rào chống ăn mòn và chống mài mòn. Các giao cắt hướng thường gặp phải các vật liệu khác nhau và thường có thể bị mài mòn thêm trong quá trình kéo trở lại. Một lớp sơn phủ chống mài mòn bên ngoài thường được bảo hành. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc kéo ngược đường ống, lớp phủ phải liên kết tốt với đường ống để chống lại ứng suất của đất và có bề mặt nhẵn, cứng để giảm ma sát và duy trì hàng rào ăn mòn. Như trong bất kỳ công trình xây dựng đường ống nào, hệ thống sơn bên ngoài được khuyến nghị phải tương thích với bất kỳ thông số kỹ thuật nào đối với lớp phủ ngoài hiện trường hoặc bất kỳ lớp phủ bên trong nào.

Bọc đường ống - Lớp phủ đường ống được khuyến nghị là epoxy liên kết nung chảy (FBE). Độ dày tối thiểu được khuyến nghị là 20 mils.

Bọc liên doanh - Việc sơn phủ khu vực mối hàn là hoạt động quan trọng nhất trong lĩnh vực này để duy trì một chuỗi ống chống mài mòn trơn tru. Chúng tôi khuyến nghị rằng mối hàn chu vi được phủ bằng bột FBE sử dụng cuộn dây gia nhiệt cảm ứng và máy thi công bột đến độ dày màng khô tối thiểu là 25 mils. Thay vào đó, epoxy lỏng xúc tác hai thành phần có thể được áp dụng cho khu vực mối hàn chu vi với độ dày màng khô tối thiểu là 25 mils bằng chổi sơn hoặc con lăn. Không bao giờ được sử dụng băng để phủ chung trên phần kéo lùi của đường giao nhau có hướng.

Sửa chữa bề mặt - Nên sửa chữa các khu vực hư hỏng nhỏ của lớp phủ bằng vật liệu vá màng sơn cao phân tử. Những chỗ nghỉ có đường kính lớn hơn 1 inch nên được sửa chữa bằng cách sử dụng epoxy lỏng xúc tác hai thành phần được thi công bằng chổi sơn hoặc con lăn. Băng keo không bao giờ được sử dụng để sửa chữa các khu vực bị hư hỏng do lớp phủ trên phần kéo lùi của giao cắt có hướng.

Kháng khuẩn chống nám - Là một rào cản chống mài mòn bổ sung cho các đường ngang có thể gặp đá, đá tảng hoặc đá rắn, đường ống được phủ FBE nên được phủ một lớp bê tông polyme gốc epoxy. Vật liệu phải được thi công tại nhà máy hoặc bằng máy phủ sân di động với độ dày tối thiểu là 40 mils. Các khu vực bị hư hỏng của mối hàn và lớp phủ nên được phủ ngoài hiện trường bằng bê tông polyme gốc epoxy tương thích với vật liệu phủ. Vật liệu vá phải được áp dụng để vật liệu thu hẹp đồng đều và lông vào lớp phủ ban đầu. Độ ổn định của đường ống trong các giao cắt có khoan thường không phải là vấn đề đáng lo ngại vì vậy không nên sử dụng lớp phủ bê tông xi măng poóc lăng.