Công nghệ khoan ngang định hướng đặt đường ống ngầm

Công nghệ khoan ngang định hướng đặt đường ống ngầm

Khoan định hướng

Phương pháp HDD có hỗ trợ tác động và được gọi là Kỹ thuật Grundodrill. Nó cho phép Cài đặt ít rãnh chiều dài lên đến 500 m. Phổ ứng dụng bao gồm tất cả các biện pháp xây dựng đường ống trong phạm vi giới hạn của khí đốt, hệ thống sưởi của quận và cấp nước uống, việc lắp đặt đường dây áp lực cho cống rãnh cũng như đường ống bảo vệ cáp cho cáp điện thoại hoặc truyền hình.

Khoan ngang định hướng HDD là cực kỳ bảo vệ đối với môi trường và không gây ra thiệt hại sinh thái nào cả. Phương pháp HDD có lợi vì các bề mặt có giá trị bảo tồn không bị vỡ cũng như không bị hư hại, không cần khôi phục và sửa chữa, phù hợp dẫn đến lợi thế kinh tế cao. Có một số lý do cho việc áp dụng kỹ thuật định hướng ở các khu vực trung tâm thị trấn, chủ yếu liên quan đến chi phí xây dựng, thời gian xây dựng, cho phép quy trình, dịch chuyển bề mặt đất phục hồi và giao thông, so với phương pháp đào rãnh hở. Quá trình bình thường của hoạt động khoan bao gồm lập kế hoạch, khảo sát sơ bộ, lựa chọn đơn vị khoan và dụng cụ khoan, khoan thử và phát hiện, doa lại hoặc nâng kích thước lỗ khoan và kéo trong đường ống. Để vượt qua sức cản cơ học của đất cần phải có lực đẩy và lực căng cao. Việc áp dụng bentonite có thể làm hồi sinh lỗ khoan và lực kéo của đường ống, đồng thời cung cấp khả năng lái trong các chất đất khó. doa lại hoặc tăng kích thước lỗ khoan và kéo trong đường ống. Để khắc phục sức cản cơ học của đất cần phải có lực đẩy và lực căng cao. Việc áp dụng bentonite có thể làm hồi sinh lỗ khoan và lực kéo của đường ống, đồng thời cung cấp khả năng lái trong các chất đất khó, doa lại hoặc tăng kích thước lỗ khoan và kéo trong đường ống. Để khắc phục sức cản cơ học của đất cần phải có lực đẩy và lực căng cao. Việc áp dụng bentonite có thể làm hồi sinh lỗ khoan và lực kéo của đường ống, đồng thời cung cấp khả năng lái trong các chất đất khó.

Máy khoan định hướng ngang

Đào hầm siêu nhỏ là quy trình sử dụng máy khoan hầm siêu nhỏ (MTBM) được điều khiển từ xa, kết hợp với kỹ thuật kích ống để lắp đặt trực tiếp đường ống sản phẩm xuống lòng đất trong một đường dẫn duy nhất, quy trình này tránh được việc kéo dài rãnh hở cho đường ống. đẻ, gây ra sự gián đoạn nghiêm trọng cho cộng đồng. Trải thiết bị Microtunnel điển hình bao gồm một MTBM phù hợp với điều kiện bề mặt phụ dự kiến ​​và đường kính ống được lắp đặt, hệ thống kích thủy lực để kích ống vào đường ống.

 

 

Kích ống thường được gọi với các đường kính nhỏ hơn là đường hầm siêu nhỏ là một kỹ thuật lắp đặt dưới các đường ống dưới đất, các đường ống dẫn và cống, kích thủy lực mạnh được sử dụng để đẩy đường ống được thiết kế đặc biệt qua mặt đất sau tấm chắn và tại thời điểm. Việc đào được thực hiện bên trong tấm chắn, phương pháp này cung cấp một đường ống hoàn thiện có kết cấu kín nước có thể sửa chữa được, vì có thể lắp đặt đường hầm được đào trong phạm vi 150mm đến 3000mm. Để lắp đặt đường ống đẩy và hố tiếp nhận thường được xây dựng tại các vị trí hố ga, độ nhỏ và cấu tạo của hố đẩy có thể thay đổi tùy theo yêu cầu cụ thể. Một bức tường đẩy được xây dựng để cung cấp phản ứng chống lại kích, kích áp cao cung cấp đáng kể yêu cầu lực để kích ống buổi hòa nhạc.

Công nghệ khoan ngang định hướng đặt đường ống ngầm

Phương pháp Ramming động sử dụng ramming không phân loại với lực đẩy đường ống cùng với việc sử dụng máy khoan đường ống khí nén. Với những thứ này, ống thép mở có thể được đặt bên dưới đường sắt, đường cao tốc và sông, dưới dạng đường ống bảo vệ hoặc ống sản phẩm, với đường kính lên đến 2000m từ chiều dài lên đến 80m trong đất mà không sử dụng mố ép. Ram được dẫn động bằng khí nén và có các phân đoạn cotter để thiết lập kết nối giữa máy và đường ống. Ưu điểm của phương pháp bao gồm các bề mặt có giá trị bảo tồn không bị phá vỡ, không cần khôi phục, chi phí xã hội thấp. Quy trình được thừa nhận, thời gian thiết lập ngắn, thời gian đặt ống ngắn, không có mố ép, không có băng tải xoắn ốc, không bị ngập lụt khi làm việc trên các tuyến giao cắt sông, không phức tạp, vận hành đơn giản.

Trong phương pháp nổ ống động, máy nổ được kéo bằng tời qua Meant ống cũ để được đổi mới. Trong quy trình này, đường ống cũ bị phá hủy bởi năng lượng tác động và các hạt bị đứt gãy bị đẩy vào đất xung quanh, trong khi đường ống mới, có cùng chiều rộng hoặc lớn hơn một kích thước, được kéo vào cùng một lúc. Đường ống cũ thực sự được cắt mở bằng lưỡi con lăn ngay lập tức. Tiếp theo là đầu giãn nở, ưu điểm của phương pháp này bao gồm đường dẫn của đường ống cũ có thể được sử dụng, nổ gang xám, xi măng amiăng, đồ đá, bê tông và nhự. Ống nổ cũng có thể cắt gang xám dẻo và ống thép mới với cải thiện tuổi thọ mới của công suất thủy lực, vì ống mới sẽ được lắp đặt lớn hơn 1 hoặc 2 kích thước, không giảm tiết diện, áp dụng cho tất cả các loại hư hỏng.

Cáp chôn trực tiếp là một loại cáp thông tin liên lạc hoặc cáp truyền tải được thiết kế đặc biệt để chôn dưới đất mà không có bất kỳ loại ống bao bọc bổ sung nào để bảo vệ nó, bằng cách sử dụng máy cắt khớp, để cắt rãnh sâu 10mm X 150mm trên bề mặt bằng bê tông hoặc nhựa đường. Ưu điểm của phương pháp này hầu hết các loại cáp thuộc loại này đều được đóng gói bằng sợi quang trong tự nhiên. Cáp chôn trực tiếp rẻ hơn và dễ xếp hơn so với các loại cáp khác yêu cầu bảo vệ khỏi mặt đất. Tuy nhiên, cáp cũng dễ bị cắt trong quá trình đào hoặc đào. Do đó, hầu hết cáp chôn trực tiếp được tìm thấy trên các con đường phụ và được bảo vệ bằng GI-Phẳng, Bọt, Cao su và hóa chất bịt kín.

CÔNG NGHỆ KHOAN NGANG ĐỊNH HƯỚNG (HDD) ĐẶT ĐƯỜNG ỐNG NGẦM – NGUYÊN LÝ, QUY TRÌNH VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN

1. Tổng quan về công nghệ khoan ngang định hướng

Trong bối cảnh phát triển hạ tầng hiện đại, nhu cầu lắp đặt các hệ thống đường ống và cáp ngầm ngày càng gia tăng. Tuy nhiên, việc thi công theo phương pháp đào rãnh hở truyền thống đã bộc lộ nhiều hạn chế như gây gián đoạn giao thông, ảnh hưởng đến môi trường và phát sinh chi phí hoàn trả mặt bằng. Chính vì vậy, công nghệ khoan ngang định hướng (HDD – Horizontal Directional Drilling) đã trở thành giải pháp tối ưu.

Khoan ngang định hướng là phương pháp thi công không đào mở, cho phép lắp đặt đường ống ngầm theo một tuyến định trước bằng cách khoan tạo lỗ trong lòng đất và kéo ống qua lỗ khoan đó. Công nghệ này đặc biệt hiệu quả khi vượt qua các chướng ngại như sông, kênh rạch, đường giao thông, khu đô thị hoặc các khu vực nhạy cảm về môi trường.

Một biến thể của HDD là kỹ thuật Grundodrill – phương pháp khoan có hỗ trợ tác động, giúp nâng cao khả năng thi công trong các điều kiện địa chất phức tạp và cho phép thi công các tuyến dài lên đến khoảng 500 m mà không cần đào rãnh.

2. Phạm vi ứng dụng của công nghệ HDD

Công nghệ khoan ngang định hướng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hạ tầng kỹ thuật:

• Lắp đặt đường ống dẫn khí
• Hệ thống sưởi ấm khu vực
• Đường ống cấp nước sạch
• Tuyến ống áp lực cho hệ thống thoát nước
• Ống bảo vệ cáp điện, cáp viễn thông, cáp truyền hình

Nhờ tính linh hoạt và hiệu quả, HDD đặc biệt phù hợp với các khu vực đô thị đông đúc, nơi việc đào mở gặp nhiều khó khăn.

3. Ưu điểm nổi bật của công nghệ HDD

3.1. Bảo vệ môi trường tối đa

Một trong những ưu điểm quan trọng nhất của HDD là khả năng giảm thiểu tác động đến môi trường. Do không cần đào rãnh liên tục, công nghệ này:

• Không phá vỡ bề mặt đất
• Không ảnh hưởng đến hệ sinh thái
• Không gây xói mòn hoặc sụt lún

Đặc biệt, tại các khu vực có giá trị bảo tồn cao, HDD là lựa chọn gần như duy nhất.

3.2. Không làm gián đoạn giao thông và sinh hoạt

Thi công HDD chủ yếu diễn ra từ hai đầu tuyến, do đó:

• Không gây ùn tắc giao thông
• Không ảnh hưởng đến hoạt động kinh doanh
• Không cần di dời công trình trên bề mặt

---

3.3. Hiệu quả kinh tế

Mặc dù chi phí thiết bị ban đầu cao, nhưng tổng chi phí dự án thường thấp hơn do:

• Không cần hoàn trả mặt bằng
• Giảm chi phí giải phóng mặt bằng
• Rút ngắn thời gian thi công

3.4. Độ chính xác cao

Hệ thống định vị hiện đại cho phép kiểm soát chính xác hướng và độ sâu của tuyến khoan, đảm bảo đường ống được lắp đặt đúng vị trí thiết kế.

4. Nguyên lý hoạt động của khoan ngang định hướng

Quá trình HDD dựa trên nguyên lý khoan dẫn hướng có kiểm soát, kết hợp với lực kéo và dung dịch khoan để tạo và duy trì lỗ khoan.

Các yếu tố chính bao gồm:

• Lực đẩy và lực kéo để vượt qua sức cản của đất
• Dung dịch khoan (bentonite) để bôi trơn và ổn định thành lỗ
• Hệ thống định vị để kiểm soát hướng khoan

Dung dịch bentonite đóng vai trò quan trọng trong việc:

• Giảm ma sát
• Vận chuyển mùn khoan
• Ổn định thành lỗ
• Hỗ trợ điều hướng trong đất khó

5. Quy trình thi công HDD

5.1. Lập kế hoạch và khảo sát

Đây là bước đầu tiên và quan trọng nhất, bao gồm:

• Khảo sát địa chất và địa hình
• Xác định tuyến khoan
• Đánh giá rủi ro
• Lập phương án thi công

5.2. Lựa chọn thiết bị và dụng cụ khoan

Tùy theo điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn:

• Máy khoan HDD
• Đầu khoan
• Hệ thống định vị
• Dung dịch khoan

5.3. Khoan dẫn hướng (Pilot Drilling)

Tạo lỗ khoan ban đầu theo tuyến thiết kế. Đây là bước quyết định độ chính xác của toàn bộ quá trình.

5.4. Doa mở rộng lỗ khoan (Reaming)

Mở rộng lỗ khoan đến kích thước phù hợp với đường kính ống.

---

5.5. Kéo ống (Pullback)

Đưa ống vào lỗ khoan bằng lực kéo. Đây là giai đoạn chịu lực lớn nhất.

6. Yêu cầu về lực và dung dịch khoan

Để vượt qua sức cản cơ học của đất, cần:

• Lực đẩy lớn khi khoan
• Lực kéo lớn khi kéo ống

Dung dịch bentonite giúp:

• Giảm lực kéo
• Làm ổn định lỗ khoan
• Tăng khả năng thi công trong đất khó

7. Máy khoan định hướng ngang

Máy khoan HDD là thiết bị chính, bao gồm:

• Hệ thống truyền động
• Hệ thống định vị
• Hệ thống bơm dung dịch
• Cần khoan và đầu khoan

Máy có thể điều chỉnh hướng khoan theo thiết kế, đảm bảo độ chính xác cao.

8. Công nghệ đào hầm siêu nhỏ (Microtunneling)

Bên cạnh HDD, công nghệ microtunneling cũng được sử dụng rộng rãi.

Đặc điểm:

• Sử dụng máy đào hầm siêu nhỏ (MTBM)
• Điều khiển từ xa
• Kết hợp với kích ống

Ưu điểm:

• Độ chính xác rất cao
• Phù hợp với đường kính lớn
• Không cần kéo ống (ống được lắp trực tiếp)

9. So sánh HDD và Microtunneling

10. Thách thức trong thi công HDD

• Điều kiện địa chất phức tạp
• Kiểm soát lực kéo
• Nguy cơ sập lỗ
• Hiện tượng frac-out

11. Giải pháp kỹ thuật

• Khảo sát địa chất kỹ lưỡng
• Thiết kế tuyến hợp lý
• Kiểm soát dung dịch khoan
• Giám sát liên tục

12. Kết luận

Công nghệ khoan ngang định hướng HDD là giải pháp tiên tiến trong thi công đường ống ngầm. Với khả năng bảo vệ môi trường, giảm thiểu gián đoạn và tối ưu chi phí, công nghệ này ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới.

Việc kết hợp giữa HDD và các công nghệ như microtunneling giúp mở rộng khả năng thi công, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật ngày càng cao của hạ tầng hiện đại.

 

Xem thêm các bài viết khác >>