Hầu hết các thiết bị khoan định hướng ngang đều sử dụng Max. Khả năng kéo để đo kích thước khả năng của thiết bị, chẳng hạn như 15 tấn, 20 tấn, 28 tấn,..
Ngày đăng: 30-10-2020
2,440 lượt xem
Khoan định hướng ngang, thường được gọi là HDD (Horizontal Directional Drilling), là một công nghệ thi công ngầm không đào mở được sử dụng để lắp đặt đường ống, ống bảo vệ, cáp điện, cáp quang, ống dẫn khí, ống dẫn nước và nhiều hệ thống hạ tầng kỹ thuật khác dưới lòng đất mà không cần đào phá toàn bộ bề mặt phía trên. Đây là phương pháp đặc biệt hiệu quả trong những khu vực mà việc đào rãnh hở là không phù hợp, không kinh tế hoặc gây ảnh hưởng lớn đến giao thông, môi trường và sinh hoạt dân cư.
Khác với phương pháp đào mở truyền thống, HDD chỉ cần bố trí khu vực thi công tại điểm vào và điểm ra của tuyến khoan. Từ đó, máy khoan chuyên dụng sẽ tạo ra một lỗ khoan ngầm theo quỹ đạo thiết kế, sau đó mở rộng lỗ khoan và kéo đường ống hoặc ống bảo vệ qua lỗ khoan. Nhờ đặc điểm này, công nghệ HDD giúp giảm đáng kể khối lượng đào đắp, giảm thời gian thi công, hạn chế việc hoàn trả mặt đường và bảo vệ tối đa hiện trạng khu vực thi công.
Ngày nay, HDD được xem là một trong những giải pháp chủ lực trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng ngầm hiện đại. Công nghệ này đặc biệt phù hợp khi thi công qua đường giao thông, đường sắt, khu dân cư đông đúc, khu công nghiệp, sông ngòi, kênh rạch, khu vực có công trình hiện hữu hoặc vùng có yêu cầu bảo vệ cảnh quan và môi trường cao.
Sự phát triển nhanh của đô thị hóa, công nghiệp hóa và mạng lưới viễn thông đã làm gia tăng nhu cầu đặt các tuyến cáp và đường ống ngầm. Trong bối cảnh đó, HDD nổi lên như một giải pháp có tính kinh tế và kỹ thuật cao nhờ nhiều lợi thế nổi bật.
Trước hết, HDD cho phép thi công mà gần như không làm gián đoạn hoạt động trên bề mặt. Đây là ưu điểm đặc biệt quan trọng đối với khu vực trung tâm thành phố, nơi mật độ giao thông lớn và việc cắt đường để đào hở thường kéo theo hàng loạt hệ lụy như ùn tắc, mất an toàn, chậm tiến độ và phát sinh chi phí hoàn trả mặt bằng.
Thứ hai, phương pháp này có tác động môi trường rất thấp. Khi sử dụng HDD, bề mặt cảnh quan, cây xanh, vỉa hè, lòng đường, bờ sông hoặc kết cấu hạ tầng hiện hữu gần như được giữ nguyên. Điều này giúp giảm bụi, giảm tiếng ồn, giảm phát thải do vận chuyển đất đào, đồng thời hạn chế ảnh hưởng đến cư dân xung quanh.
Thứ ba, HDD cho phép lắp đặt tuyến ngầm ở độ sâu phù hợp để bảo vệ đường ống và cáp tốt hơn so với một số phương pháp khác. Khi tuyến được chôn sâu hợp lý, nguy cơ hư hỏng do tải trọng mặt đất, do thi công công trình khác hoặc do xói lở bề mặt sẽ giảm đi đáng kể. Điều này giúp giảm chi phí bảo trì và tăng độ bền lâu dài của hệ thống.
Thứ tư, công nghệ HDD đặc biệt phù hợp với các dự án cáp quang, mạng FTTH, điện lực, cấp nước, khí đốt, dầu khí và nhiều hệ thống tiện ích ngầm khác. Trong lĩnh vực viễn thông, việc triển khai hạ tầng cáp quang ngầm bằng HDD đã góp phần giảm mạnh chi phí xã hội của quá trình thi công, đồng thời nâng cao chất lượng mạng lưới hạ tầng số.
Khoan định hướng ngang được ứng dụng rất rộng trong thực tế. Trong ngành cấp nước, HDD được dùng để lắp đặt tuyến ống nước sạch qua đường, qua khu dân cư và qua những vị trí không thể đào mở. Trong ngành điện lực, công nghệ này phục vụ việc đặt ống bảo vệ cáp điện trung thế, hạ thế hoặc cáp điện ngầm công suất lớn. Trong ngành viễn thông, HDD được dùng để đặt ống HDPE luồn cáp quang, cáp truyền dẫn, cáp truyền hình hoặc cáp tín hiệu.
Ngoài ra, HDD còn được sử dụng trong ngành khí đốt, dầu khí và công nghiệp năng lượng để lắp đặt các tuyến ống dẫn qua sông, qua quốc lộ hoặc qua các khu vực nhạy cảm. Trong lĩnh vực thoát nước, một số tuyến ống kỹ thuật hoặc ống áp lực cũng có thể được thi công bằng HDD nếu đáp ứng yêu cầu thiết kế và hình học tuyến.
Về mặt địa hình, HDD rất phù hợp khi phải vượt qua sông, hồ, kênh rạch, đường cao tốc, đường sắt, bãi đỗ xe, khu đô thị mới, khu dân cư đông đúc, sân bay hoặc các công trình quan trọng mà không được phép đào cắt trực tiếp.
Nguyên lý làm việc của HDD dựa trên việc tạo một đường khoan ngầm có kiểm soát dưới lòng đất, sau đó mở rộng đường khoan này và kéo ống hoặc cáp qua đó. Quá trình thi công thông thường gồm ba giai đoạn cơ bản.
Giai đoạn đầu tiên là khoan dẫn hướng. Ở giai đoạn này, đầu khoan được đưa vào đất theo một góc nghiêng nhất định từ hố hoặc bệ máy khoan. Đầu khoan có thể được điều khiển hướng đi nhờ cấu tạo đặc biệt của mũi khoan và hệ thống định vị. Người vận hành theo dõi liên tục vị trí, độ sâu và hướng của đầu khoan để điều chỉnh quỹ đạo, bảo đảm tuyến khoan đi đúng theo hồ sơ thiết kế.
Giai đoạn thứ hai là doa mở rộng lỗ khoan. Sau khi lỗ dẫn đã hoàn thành và thông tuyến đến điểm ra, nhà thầu sẽ sử dụng đầu doa có đường kính lớn hơn để mở rộng dần lỗ khoan. Tùy theo kích thước của ống cần lắp đặt, việc doa có thể tiến hành một lần hoặc nhiều lần với các cỡ đầu doa tăng dần.
Giai đoạn thứ ba là kéo ống hoặc ống bảo vệ. Sau khi lỗ khoan đã đạt đường kính cần thiết và được ổn định bằng dung dịch khoan, ống sẽ được nối với đầu kéo và được kéo ngược qua lỗ khoan từ điểm ra về điểm vào hoặc ngược lại tùy theo biện pháp thi công. Trong giai đoạn này, lực kéo, tốc độ kéo và điều kiện bôi trơn phải được kiểm soát chặt chẽ để tránh làm hư hỏng ống hoặc gây sập lỗ khoan.
Một hệ thống khoan định hướng ngang hoàn chỉnh bao gồm nhiều bộ phận phối hợp với nhau. Trung tâm của hệ thống là máy khoan chính, có nhiệm vụ tạo lực đẩy, lực kéo và mô-men xoắn để quay cần khoan. Máy khoan thường được bố trí trên khung trượt, có khả năng thay đổi góc đặt ban đầu để phù hợp với thiết kế tuyến khoan.
Tiếp theo là hệ thống cần khoan. Các cần khoan được nối tiếp nhau để truyền lực từ máy đến đầu khoan. Độ bền của cần khoan, khả năng chịu xoắn và chịu kéo là những yếu tố rất quan trọng, nhất là đối với các tuyến khoan dài hoặc địa chất phức tạp.
Đầu khoan dẫn hướng là bộ phận trực tiếp cắt đất và định hình hướng tuyến ban đầu. Trong một số điều kiện địa chất đặc biệt, đầu khoan có thể là loại thích hợp cho đất mềm, đất sét, cát sỏi hoặc đá phong hóa. Với các tuyến đi qua nền đá cứng, thiết bị khoan có thể được trang bị đầu cắt chuyên dụng có khả năng khoan xuyên đá mà không cần nổ mìn.
Hệ thống định vị là thành phần không thể thiếu của HDD. Thiết bị này giúp xác định vị trí của đầu khoan theo thời gian thực, bao gồm độ sâu, hướng và góc nghiêng. Dữ liệu định vị giúp người vận hành điều chỉnh tuyến khoan chính xác, tránh va chạm với công trình ngầm hiện hữu.
Bên cạnh đó là hệ thống trộn và bơm dung dịch khoan. Dung dịch khoan, thường là bentonite hoặc hỗn hợp dung dịch có phụ gia, được bơm qua cần khoan đến đầu khoan để làm mát, bôi trơn, vận chuyển mùn khoan và ổn định thành lỗ.
Trên thực tế, hầu hết thiết bị khoan định hướng ngang được nhận diện và phân loại dựa trên khả năng lực kéo tối đa của máy. Đây là thông số thể hiện năng lực cơ bản của thiết bị trong giai đoạn kéo ống, đồng thời phản ánh khả năng thi công các tuyến dài, đường kính lớn hoặc địa chất có ma sát cao.
Một số cấp lực kéo phổ biến của máy HDD trên thị trường gồm 15 tấn, 20 tấn, 28 tấn, 32 tấn, 40 tấn, 68 tấn, 120 tấn, 245 tấn, 400 tấn, 550 tấn và thậm chí 1000 tấn. Máy có lực kéo nhỏ thường được dùng cho các tuyến cáp viễn thông, cáp quang hoặc ống nhỏ trong khu dân cư. Máy cỡ trung được sử dụng phổ biến cho các dự án cấp nước, điện lực, cáp ngầm đô thị. Các dòng máy cỡ lớn và siêu lớn được dùng cho các dự án vượt sông lớn, lắp đặt đường ống dài hoặc đường kính lớn trong ngành dầu khí, năng lượng và hạ tầng quy mô lớn.
Tuy nhiên, lực kéo không phải là yếu tố duy nhất để chọn máy. Nhà thầu còn phải xét đến mô-men xoắn, chiều dài hành trình, khả năng bơm dung dịch, loại địa chất, chiều dài tuyến và vật liệu ống. Một máy có lực kéo lớn nhưng dung dịch khoan không đủ hoặc đầu khoan không phù hợp với nền đất vẫn có thể gặp khó khăn trong thi công.
Để một dự án HDD thành công, quy trình thi công phải được chuẩn bị kỹ lưỡng ngay từ đầu. Bước đầu tiên là khảo sát và thu thập dữ liệu hiện trường. Công tác này bao gồm khảo sát địa hình, địa chất, mực nước ngầm, hiện trạng công trình ngầm, mặt bằng thi công, yêu cầu giao thông và điều kiện môi trường.
Trên cơ sở đó, đơn vị thiết kế sẽ xác định quỹ đạo tuyến khoan, độ sâu chôn ống, góc vào, góc ra, bán kính cong, đường kính lỗ khoan và lựa chọn thiết bị. Đây là bước rất quan trọng vì mọi sai sót trong thiết kế có thể dẫn đến phát sinh lực kéo quá lớn, rủi ro sụt lún hoặc không thể kéo ống thành công.
Sau khi thiết kế được chấp thuận, nhà thầu tiến hành chuẩn bị mặt bằng, lắp đặt máy khoan, trạm trộn bentonite, bãi tập kết ống và các biện pháp an toàn. Tiếp đó là giai đoạn khoan dẫn hướng. Trong giai đoạn này, người vận hành liên tục theo dõi dữ liệu định vị để đưa đầu khoan đi đúng tuyến thiết kế.
Khi lỗ dẫn đã thông, nhà thầu sẽ tiến hành doa mở rộng. Việc mở rộng thường thực hiện theo từng cấp để tránh gây quá tải cho hệ thống và giảm nguy cơ sập lỗ. Sau mỗi lần doa, cần kiểm tra tình trạng dung dịch, khả năng thoát mùn và mức độ ổn định của lỗ khoan.
Cuối cùng là công tác kéo ống. Trước khi kéo, ống thường được hàn hoặc nối sẵn thành chiều dài phù hợp, kiểm tra bề mặt, kiểm tra lớp phủ nếu có và bố trí đúng trục tuyến để hạn chế xoắn. Trong quá trình kéo, lực kéo phải được kiểm soát liên tục. Sau khi hoàn thành, tuyến ống hoặc ống bảo vệ sẽ được kiểm tra và nghiệm thu theo yêu cầu kỹ thuật của dự án.
Trong HDD, dung dịch khoan là yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả thi công. Dung dịch này thường được pha từ bentonite cùng nước và một số phụ gia để tạo độ nhớt, khả năng treo mùn khoan và ổn định thành lỗ.
Dung dịch khoan có nhiều chức năng cùng lúc. Trước hết, nó bôi trơn thành lỗ khoan và bề mặt ống, nhờ đó làm giảm ma sát trong quá trình doa và kéo ống. Tiếp theo, nó giúp vận chuyển mùn khoan từ trong lỗ ra ngoài, làm sạch lỗ khoan và ngăn ngừa hiện tượng tích tụ mùn gây kẹt đầu doa hoặc tăng lực kéo. Ngoài ra, bentonite còn góp phần giữ ổn định thành lỗ, đặc biệt trong đất cát, đất rời hoặc nền địa chất không ổn định.
Trong nhiều tài liệu kỹ thuật, bentonite được xem là yếu tố quyết định tới chất lượng của lỗ khoan và khả năng hoàn thành giai đoạn pullback. Nếu dung dịch pha không đạt yêu cầu hoặc lưu lượng bơm không đủ, lỗ khoan có thể mất ổn định, ma sát tăng cao và nguy cơ sự cố kỹ thuật sẽ tăng mạnh.
Sự phát triển của mạng cáp quang và hạ tầng số đã thúc đẩy mạnh việc ứng dụng HDD, nhất là trong triển khai mạng FTTH và các tuyến truyền dẫn dung lượng cao. Thay vì đào rãnh dọc vỉa hè hoặc lòng đường như trước đây, nhà thầu có thể dùng máy HDD để đặt ống HDPE bảo vệ cáp ngầm một cách nhanh hơn, gọn hơn và ít ảnh hưởng hơn.
Trong lĩnh vực cáp quang, giá thành vật liệu đã giảm mạnh trong nhiều năm gần đây, khiến phần chi phí thi công hạ tầng trở thành yếu tố quyết định hiệu quả đầu tư. Nhờ HDD, việc triển khai mạng ngầm chất lượng cao ngày nay trở nên cạnh tranh hơn rất nhiều. Chi phí xã hội do đào đường, hoàn trả vỉa hè, cản trở giao thông và ảnh hưởng cư dân được giảm xuống đáng kể.
Đối với cáp điện ngầm, HDD thường được sử dụng để kéo ống bảo vệ trước, sau đó mới luồn cáp điện bên trong. Cách làm này giúp bảo vệ lớp cách điện của cáp, hạn chế lực kéo tác động trực tiếp lên cáp và tạo điều kiện thuận lợi cho công tác thay thế, bảo trì sau này.
HDD đặc biệt hiệu quả trong những trường hợp mà đào hở là không thực tế hoặc không được phép. Đó có thể là các dự án vượt quốc lộ, vượt đường sắt, vượt sông, đi qua khu dân cư đông đúc, đi dưới công trình hiện hữu hoặc các khu vực có yêu cầu bảo vệ cảnh quan nghiêm ngặt.
Ngoài ra, HDD còn phù hợp khi chủ đầu tư muốn rút ngắn thời gian thi công, giảm khối lượng hoàn trả mặt bằng hoặc giảm ảnh hưởng đến hoạt động của cộng đồng xung quanh. So với đào rãnh truyền thống, HDD thường có ưu thế rõ rệt về mặt xã hội và môi trường, đặc biệt trong bối cảnh các dự án hạ tầng ngày càng phải đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững.
Tuy vậy, không phải dự án nào cũng phù hợp với HDD. Việc lựa chọn công nghệ này cần dựa trên khảo sát địa chất, yêu cầu kỹ thuật của tuyến, đường kính ống, chiều dài tuyến và điều kiện thi công thực tế. Trong một số trường hợp đặc biệt, microtunneling hoặc pipe jacking có thể phù hợp hơn HDD.
Nếu so với đào hở, HDD có ưu điểm rất rõ là không phá vỡ bề mặt trên toàn tuyến, giảm ảnh hưởng giao thông, giảm tiếng ồn và giảm khối lượng đào đắp. Phương pháp này đặc biệt có giá trị tại đô thị và khu vực nhạy cảm. Độ sâu chôn ống cũng có thể được tối ưu tốt hơn, từ đó bảo vệ tuyến ngầm lâu dài.
Trong khi đó, đào hở vẫn có lợi thế về sự đơn giản trong tổ chức thi công ở những nơi mặt bằng rộng, ít giao thông, chiều sâu nông và không có nhiều công trình hiện hữu. Vì vậy, lựa chọn công nghệ cần cân nhắc giữa chi phí trực tiếp, chi phí gián tiếp và yêu cầu tổng thể của dự án.
Mặc dù có nhiều ưu điểm, HDD vẫn là công nghệ đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao. Một trong những rủi ro phổ biến là sai lệch tuyến khoan do định vị không chính xác hoặc điều khiển không đúng. Nếu sai lệch lớn, tuyến có thể va chạm công trình ngầm hoặc không đạt độ sâu thiết kế.
Một rủi ro khác là sập lỗ khoan, đặc biệt ở địa chất yếu hoặc khi dung dịch khoan không đáp ứng yêu cầu. Sự cố này có thể dẫn đến kẹt đầu doa, tăng lực kéo hoặc phải bỏ lỗ khoan.
Hiện tượng frac-out, tức dung dịch khoan thoát ra ngoài mặt đất hoặc vào các vùng nhạy cảm do áp lực quá lớn, cũng là sự cố cần đặc biệt lưu ý. Ngoài ra còn có nguy cơ hư hỏng ống trong quá trình kéo nếu lực kéo vượt quá giới hạn cho phép hoặc đường ống bị xoắn, ma sát quá lớn.
Vì thế, thành công của HDD phụ thuộc rất lớn vào khảo sát tốt, thiết kế hợp lý, thiết bị phù hợp và đội ngũ thi công có kinh nghiệm.
Máy khoan ngầm có định hướng không chỉ là thiết bị thi công mà còn là biểu tượng của xu hướng xây dựng hạ tầng thông minh, ít xâm lấn và thân thiện với môi trường. Với khả năng thi công ngầm chính xác, giảm tác động bề mặt và mở rộng phạm vi lắp đặt đường ống, cáp ngầm, HDD đang trở thành lựa chọn chiến lược trong nhiều dự án từ quy mô nhỏ đến quy mô quốc gia.
Sự phát triển của thiết bị HDD hiện đại còn gắn liền với các cải tiến như hệ thống định vị chính xác hơn, khả năng khoan qua địa chất phức tạp hơn, điều khiển tự động nhiều hơn và quản lý dữ liệu thi công theo thời gian thực. Những yếu tố đó giúp nâng cao năng suất, giảm rủi ro và mở rộng phạm vi ứng dụng của công nghệ này.
Khoan định hướng ngang HDD là một trong những công nghệ thi công ngầm tiên tiến và hiệu quả nhất hiện nay. Phương pháp này cho phép lắp đặt đường ống, cáp và nhiều hệ thống tiện ích ngầm khác mà không cần đào mở bề mặt, nhờ đó giảm mạnh tác động đến giao thông, môi trường và cộng đồng dân cư.
Với nguyên lý khoan dẫn hướng, doa mở rộng và kéo ống qua lỗ khoan, HDD đã chứng minh được giá trị trong nhiều lĩnh vực như cấp nước, điện lực, viễn thông, khí đốt, dầu khí và hạ tầng kỹ thuật đô thị. Việc phân loại máy theo lực kéo tối đa giúp các đơn vị thi công lựa chọn thiết bị phù hợp với từng quy mô dự án. Trong khi đó, bentonite và hệ thống định vị đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc bảo đảm chất lượng thi công.
Không chỉ là giải pháp thay thế cho đào mở, HDD đang dần trở thành công nghệ chủ đạo trong phát triển hạ tầng ngầm hiện đại. Khi được áp dụng đúng kỹ thuật, với khảo sát đầy đủ và tổ chức thi công chặt chẽ, HDD mang lại hiệu quả cao cả về kinh tế, kỹ thuật lẫn môi trường.
Khoan định hướng ngang, thường được gọi là HDD hoặc doa định hướng, là một máy xây dựng lắp đặt nhiều loại tiện ích ngầm (đường ống, cáp , v.v.), mà không cần đào mặt đất, với tác động tối thiểu đến khu vực xung quanh. Nhân tiện, ổ cứng được sử dụng khi đào rãnh hoặc đào là không thực tế.
HDD khoan định hướng ngang (Khoan định hướng ngang) được sử dụng rộng rãi trong ngành cấp nước, điện, viễn thông, khí đốt tự nhiên, than, dầu và các lĩnh vực khác.
Hầu hết các thiết bị khoan định hướng ngang đều sử dụng Max. Khả năng kéo để đo kích thước khả năng của thiết bị, chẳng hạn như 15 tấn, 20 tấn, 28 tấn, 32 tấn, 40 tấn, 68 tấn, 120 tấn, 245 tấn, 400 tấn, 550 tấn và 1000 tấn, v.v.
Nguyên lý hoạt động của Máy khoan định hướng ngang - máy đặt cáp ngầm HDD
Tiến bộ trong công nghệ đặt cáp quang giảm chi phí đã tiến triển đến mức chi phí thực tế của việc đặt một mạng FTTH thiếu chất lượng ngày nay là cực kỳ cạnh tranh. Một trong những phát triển đáng chú ý nhất gần đây là khoan định hướng ngang (HDD), còn được gọi là triển khai không rãnh.
https://khoanngam.net/du-an-khoan-ngam/
Máy chính của giàn khoan định hướng nằm ngang
Máy bơm bùn của giàn khoan định hướng ngang - dùng cho thi công khoan ngầm qua dường qua sông
Dịch vụ khoan ngầm qua đường, qua sông xem tại đây

CÔNG TY CỔ PHẦN TƯ VẤN ĐẦU TƯ & THIẾT KẾ XÂY DỰNG MINH PHƯƠNG
Địa chỉ: 28B Mai Thị Lựu - Khu phố 7, Phường Tân Định, TP.HCM
Hotline: 0903 649 782 - 028 3514 6426
Email: nguyenthanhmp156@gmail.com ,
Website: www.minhphuongcorp.com
Gửi bình luận của bạn