KHOAN NGẦM KÉO ỐNG QUA SÔNG

KHOAN NGẦM KÉO ỐNG QUA SÔNG

1. Kỹ thuật mở rộng đường khoan.

Sau khi hoàn tất công tác khoan định hướng, đầu khoan và mũi khoan TriHawk sẽ được thay thế bằng đầu phá ngược (reamer). Áp dụng kỹ thuật xoay-kéo đưa đầu phá đi ngược trở về máy khoan theo một tốc độ phù hợp với các tầng địa chất đường khoan đi qua cùng với một lượng dung dịch khoan có hàm lượng tương thích bơm vào để tạo ra đường hầm phục vụ kéo ống thép D114.

Đầu phá ngược có tác dụng mở rộng đường khoan thành một đường hầm có kích thước đủ để kéo thành công đường ống thép D114 (tối thiểu bằng 130% đường kính ống, tương đương D150). Việc vận hành đầu phá phải tuân thủ quy trình được tính toán dựa trên báo cáo địa chất công trình nhằm đảm bảo độ bền vững thành vách của đường hầm để duy trì lượng dung dịch khoan bên trong có chất lượng tốt trong thời gian ít nhất 7 ngày. Việc duy trì độ ổn định của đường hầm và chất lượng dung dịch khoan bên trong đóng vai trò quyết định đến thành công của công đoạn kéo ống thép D114, đặc biệt đối với đường khoan chiều dài lớn hơn 500m.

2. Dung dịch khoan sử dụng cho công trình

1. Chức năng của dung dịch khoan.

Dung dịch khoan là thành phần quan trọng quyết định thành công của công tác khoan. Về cơ bản, dung dịch khoan là một hỗn hợp của nước, bentonite và các chất phụ gia. Lượng bentonite sử dụng được tính toán dựa trên các thông số địa chất công trình và đường kính, chiều dài đường khoan.

Dung dịch khoan có các chức năng sau:  

Ø   Cắt phá, trộn đất, đá, cát trong đường hầm nơi đầu khoan, đầu phá đi qua khi được bơm nén với áp lực cao.

Ø   Thiết lập và duy trì độ ổn định đường hầm (tránh sụp hầm).

Ø   Bôi trơn đầu khoan, đầu phá và cần khoan, giảm tập trung nhiệt trên các dụng cụ này.

Ø   Vận chuyển đất, đá, cát trong đường hầm ra ngoài.

Với vùng địa chất nhiễm mặn hoặc độ pH cao, một số thành phần phụ gia được bổ sung để hạn chế sự suy giảm các các chức năng này:

-               Main agent : Aus – Gel

-               Au. Agent : XAN BORE

-               Au. Agent : AMC – Pac - R

Một đặc tính quan trọng khác của dung dịch khoan là có thể tái sử dụng được thông qua việc sử dụng thiết bị tái chế.

2. Nguồn cung cấp dung dịch khoan.   

Công trình này sử dụng dung dịch khoan Baroid – USA là loại hàng đầu và đã được sử dụng thành công trong hầu hết các công trình khoan trên thế giới.

Dung dịch khoan Baroid được cung cấp thông qua công ty Yeochem (S) Pte Ltd. Singapore với thời gian nhập hàng về công trường trong vòng 14 ngày. Số lần Deltatech mua hàng từ Yeochem: 12 lần trong thời gian 2010-2014.

3. Kỹ thuật pha trộn dung dịch khoan

Việc pha trộn dung dịch khoan theo đúng tỷ lệ và chế độ tối ưu để hình thành hỗn hợp phù hợp với các thông số yêu cầu của công trình đòi hỏi phải có kiến thức và kinh nghiệm qua nhiều công trình khoan.

Nhân sự  đã được chuyên gia hãng Baroid trực tiếp đào tạo tại Việt nam vào năm 2010 cả về lý thuyết và thực hành trên công trường. Với hơn 3 năm sử dụng dung dịch khoan của Baroid, đã hoàn thành 100% các công trình được giao đạt  chất lượng theo thiết kế.

Ưu điểm của dung dịch khoan Baroid là dễ dàng đạt được các cơ lý tính cần thiết đồng thời đảm bảo độ ổn định trong thời gian dài.

Nhược điểm chính là giá thành cao.

Áp dụng cho công trình, nhà thầu khoan ngầm có kế hoạch tăng cường thêm những chất phụ gia đặc biệt để có thể giúp giảm tải, chống dính hơn nữa cho đầu khoan đồng thời tăng thêm độ linh hoạt và chống thất thoát dung dịch khoan trong đường hầm. Trường hợp đặc biệt sẽ huy động chuyên gia hãng Baroid tới công trường tham gia giám sát pha trộn dung dịch khoan.

Địa chỉ liên hệ với Baroid USA: Mr. Rob Petrie – Manager www.baroididp.com

Địa chỉ liên hệ với Yeochem (S) Pte Ltd. Singapore: Mr. Vincen Lim www.yeochem.com.sg

II.3. Kéo đường ống thép D114 (pulling back):

1. Kỹ thuật kéo ống ngầm qua sông.

Ống thép được kéo bằng lực truyền từ máy khoan thông qua kết cấu đầu phá ngược gắn với 1 khớp xoay bằng kỹ thuật xoay – kéo cần khoan đưa dần về phía máy khoan. Dung dịch khoan được bơm vào đường hầm với chế độ phù hợp giúp giảm thiểu ma sát lên thân ống, ngăn ngừa khả năng sụp hầm.

Việc kéo ống được tiến hành với biểu thời gian được hoạch định kỹ càng đến từng chi tiết phù hợp với chiều dài đường khoan và phải được tiến hành liên tục, tuyệt đối không có thời gian dừng. Chiều dài khoan càng lớn, sự thay đổi các tầng địa chất càng nhiều dẫn đến nguy cơ tăng tải lên thân ống càng cao. Dung dịch khoan phải được tính toán cẩn thận để luôn đảm bảo chuyển động dọc thân ống giúp bôi trơn, giảm khả năng kẹt trong quá trình kéo ống.

Các thông số quá trình kéo ống thường không ổn định do đó người chịu trách nhiệm kỹ thuật luôn phải tính đến trường hợp tải kéo tăng và dự phòng sẵn phương án thay đổi dung dịch khoan, tốc độ kéo. Trường hợp tải tăng lên trong quá trình kéo nếu không chuyển ngay sang chế độ kéo khác và dừng, giữ nguyên hiện trạng, trong thời gian 1-2h áp suất dư trong đường hầm sẽ giảm xuống, tiết diện đường hầm dần co lại và hiện tượng bó ống xảy ra sẽ làm tăng đột biến sức cản. Trong 7-10h tiếp theo khả năng bó chặt đường ống là 90% và sau 12h từ khi ngừng do không có giải pháp sẽ không thể kéo được ống, bước tiếp theo bắt buộc phải cắt bỏ tuyến ống khoan lại đường khác.

Nhà thầu Deltatech đã phải thay đổi dung dịch khoan 5 lần trong thời gian kéo 11h liên tục khi hoàn thành kéo tuyến ống D450 dài 324m qua sông Sài gòn địa chất cát thô, năm 2011. Để có kinh nghiệm thi công trên 60 công trình khoan với tỷ lệ thành công 100%, các chuyên gia Deltatech đã thực hiện theo đúng công nghệ được đối tác Canada đào tạo và hướng dẫn, sử dụng thiết bị khoan Vermeer – USA, dung dịch khoan Baroid – USA.

2. Bố trí hệ thống neo máy khoan, khung sàn đạo.

Việc neo máy khoan chống trượt có vai trò rất quan trọng với quá trình thi công khoan. Máy không ổn định khi khoan sẽ gây tải phụ uốn cong cần khoan, giảm khả năng truyền tải tới đầu khoan / đầu phá, phát sinh nguy cơ tai nạn lao động. Khi sự mất ổn định tăng lên mà không có giải pháp hạn chế phần nền móng đặt máy khoan sẽ bị phá hủy, máy nghiêng quá mức cho phép và bắt buộc phải xử lý lại nền móng, sàn đạo và neo ổn định lại mới có thể tiếp tục thi công. Thời gian và chi phí bỏ ra cho việc xử lý lại này ít nhất gấp 2 lần nếu làm đạt yêu cầu ngay từ đầu.

Như vậy công tác định vị máy khoan đóng vai trò rất quan trọng đối với việc đảm bảo tiến độ thi công, ngăn ngừa tai nạn, sự cố.    

Kinh nghiệm thi công và tính chuyên nghiệp, bài bản của đội thi công đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá thực địa nền móng, đưa ra giải pháp xử lý đúng đắn ngay từ đầu.

Sàn đạo được áp dụng cho trường hợp nền đất yếu và phải được lắp ghép từ thép hình có bản rộng như U200, I700, cừ thép Larsen cùng với cừ tràm kích thước lớn và được ép đạt độ chối bằng máy ép cọc. Để chống rung, chống lún các bao cát được lèn chặt tạo thành mặt bằng vững chắc. Sau khi hoàn thành sàn đạo phải được thử tải và sửa chữa ngay những điểm còn sụt, lún.

Cách đóng cọc cừ thép Larsen gia cố chống trượt đầu máy khoan (Hình ảnh thi công công trình khoan kéo bó ống D1000mm cho Điện Lực Sài Gòn – 2012)

3. Bố trí con lăn đỡ tuyến ống phục vụ kéo.

Để có thể hoàn thành công tác kéo ống không xảy ra sự cố, tai nạn khi tuyến ống chuyển động trên bờ, 1 hệ thống con lăn được bố trí phù hợp với địa hình và khả năng uốn cong thực tế của tuyến ống.

Do địa hình đất vườn mấp mô, mật độ con lăn cần bố trí tối thiểu 4m / 1 con lăn.

Sử dụng con lăn giải quyết được các vấn đề sau:

· Gỉam ma sát lên thân ống khi chuyển động trên bờ giúp giảm tải kéo.

· Định vị tuyến ống đi theo đường kiểm soát tránh gây hư hại công trình lân cận và tai nạn, sự cố.

· Thuận tiện cho việc hàn nối các đoạn ống đã tổ hợp thành tuyến liền trong quá trình kéo.

II.4. PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ GẶP CHƯỚNG NGẠI NGẦM KHI THI CÔNG KHOAN NGẦM NGANG QUA SÔNG

Chướng ngại vật ngầm trong quá trình khoan rất thường gặp với xác suất từ 30-70% tùy địa hình, địa vật hình thành ở địa tầng 3-7m dưới đáy sông. Qua quá trình hình thành từ nhiều năm qua các thời kỳ chiến tranh, dưới lòng sông khu vực ĐBSCL là nơi thi công công trình tồn tại nhiều sắt thép, phương tiện vận tải đường thủy bị đắm, thậm chí vũ khí còn sót lại sau chiến tranh. Nhà thầu Deltatech có thời gian thi công liên tục tại các tỉnh ĐBSCL từ năm 2009 đến nay và đã nhiều lần vượt qua những trở ngại này.