Giải pháp thí điểm khoan định hướng kéo ống qua đường

CÔNG NGHỆ KHOAN NGẦM HDD – GIẢI PHÁP THÍ ĐIỂM KHOAN ĐỊNH HƯỚNG KÉO ỐNG NGẦM

Giải pháp thí điểm khoan định hướng kéo ống qua đường và công nghệ khoan ngầm HDD kéo ống qua đường , qua sông, qua khu dân cư. Trong quá trình phát triển hạ tầng kỹ thuật hiện đại, nhu cầu lắp đặt các tuyến ống ngầm phục vụ cấp nước, thoát nước, năng lượng, viễn thông và hạ tầng kỹ thuật đô thị ngày càng gia tăng. Đặc biệt trong các khu vực có mật độ công trình cao, địa hình phức tạp hoặc yêu cầu nghiêm ngặt về bảo vệ kết cấu hiện hữu, phương pháp thi công truyền thống bằng đào hở bộc lộ nhiều hạn chế về an toàn, môi trường và hiệu quả kinh tế. Trong bối cảnh đó, công nghệ khoan ngầm HDD (Horizontal Directional Drilling) được xem là giải pháp kỹ thuật tiên tiến, cho phép thi công các tuyến ống ngầm theo quỹ đạo định trước mà không cần đào mở mặt đất.

Khoan ngầm HDD là phương pháp khoan định hướng ngang, trong đó một giếng khoan thí điểm được tạo lập trước theo quỹ đạo thiết kế, sau đó được mở rộng để kéo ống ngầm vào vị trí yêu cầu. Giải pháp thí điểm khoan định hướng kéo ống ngầm đóng vai trò trung tâm trong toàn bộ quy trình công nghệ HDD, quyết định trực tiếp đến độ chính xác hình học, độ ổn định của lỗ khoan và sự an toàn của công trình trong suốt vòng đời khai thác.

Sau khi hoàn tất các công tác chuẩn bị như khảo sát địa chất, thiết kế tuyến khoan, bố trí mặt bằng và tổ chức thi công, quá trình lắp đặt đường ống bằng phương pháp khoan ngầm HDD được triển khai thông qua việc khoan theo phương ngang có điều khiển. Giàn khoan được đặt tại vị trí xuất phát đã được xác định chính xác theo thiết kế. Việc định vị giàn khoan phải đảm bảo các yêu cầu về phương vị, cao độ và góc nghiêng ban đầu, nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình khoan thí điểm và kiểm soát quỹ đạo khoan.

Khoan thí điểm là giai đoạn đầu tiên và có ý nghĩa quyết định trong công nghệ khoan ngầm HDD. Đường kính giếng khoan thí điểm thường nhỏ, phổ biến khoảng 100 mm, nhằm tạo ra một tuyến dẫn hướng chính xác cho các giai đoạn mở rộng tiếp theo. Trong quá trình khoan thí điểm, mũi khoan HDD được trang bị bộ phát tín hiệu, cho phép truyền thông tin về vị trí, phương vị và độ nghiêng của mũi khoan đến hệ thống tiếp nhận trên mặt đất.

Khi bố trí tuyến khoan thí điểm dưới đường bộ, đường sắt hoặc các công trình giao thông quan trọng, việc điều khiển chuyển động của bộ phận khoan phải được thực hiện thông qua hệ thống định vị chuyên dụng. Hệ thống này cho phép xác định chính xác vị trí không gian của mũi khoan theo thời gian thực, từ đó người vận hành có thể điều chỉnh quỹ đạo khoan nhằm đảm bảo tuân thủ thiết kế. Trong trường hợp không có hệ thống định vị hoặc hệ thống gặp sự cố, công tác khoan không thể được thực hiện an toàn nếu thiếu bộ thiết bị đầu dò dẫn hướng cho mũi khoan HDD.

Vị trí ban đầu của mũi khoan thường được thiết lập với góc nghiêng khoảng 10 đến 20 độ so với phương ngang. Góc nghiêng này được lựa chọn nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc đạt độ sâu thiết kế trong khoảng chiều dài khoan ngắn, đồng thời đảm bảo khả năng kiểm soát hướng khoan. Trong quá trình khoan, góc nghiêng ban đầu phải được giảm dần theo độ sâu của mũi khoan. Khi đạt đến độ sâu yêu cầu để đặt đường ống, mũi khoan được điều chỉnh để chuyển sang chuyển động theo phương ngang, hình thành đoạn khoan nằm ngang đúng theo thiết kế.

Trong suốt quá trình khoan thí điểm, việc điều chỉnh chuyển động của mũi khoan được cho phép và thực hiện thường xuyên nhằm đảm bảo quỹ đạo khoan không bị sai lệch. Khi mũi khoan lệch khỏi tuyến thiết kế, việc hiệu chỉnh được tiến hành thông qua điều chỉnh hướng quay và lực tác động của mũi khoan. Độ lệch so với đường đi mong muốn được xác định dựa trên dữ liệu từ hệ thống định vị, bao gồm các thông số về phương vị, độ nghiêng và vị trí không gian của mũi khoan.

Phương pháp chọc thủng trong khoan thí điểm HDD yêu cầu việc kiểm tra vị trí mũi khoan định kỳ, thường là sau mỗi khoảng khoan 3 m. Việc kiểm tra định kỳ giúp phát hiện sớm các sai lệch quỹ đạo và cho phép điều chỉnh kịp thời, hạn chế nguy cơ sai lệch lớn gây ảnh hưởng đến các giai đoạn thi công tiếp theo. Khi mũi khoan đi qua một điểm xác định theo thiết kế, quá trình khoan được điều chỉnh để mũi khoan bắt đầu di chuyển lên trên, tạo điều kiện tiếp cận điểm thoát đã được tính toán trước.

Điểm vào và điểm ra của tuyến khoan ngầm HDD phải được xác định chính xác ngay từ giai đoạn thiết kế và được thi công theo các góc nghiêng được tính toán nghiêm ngặt. Việc kiểm soát chặt chẽ góc vào và góc ra của tuyến khoan có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với việc đảm bảo chiều sâu chôn ống, tránh xung đột với các công trình ngầm hiện hữu và hạn chế tác động đến bề mặt địa hình.

Sau khi hoàn thành khoan thí điểm, giếng khoan ngang Pioneer cần được phát triển để đạt đường kính phù hợp với tuyến ống thiết kế. Công tác này được thực hiện bằng các công cụ mở rộng chuyên dụng, trong đó phổ biến nhất là tông đơ giãn nở hoặc rimmer. Ở giai đoạn này, mũi khoan thí điểm được tháo rời và thay thế bằng thiết bị mở rộng lỗ khoan. Việc lựa chọn loại rimmer và kích thước mở rộng phụ thuộc vào đường kính ống, điều kiện địa chất và yêu cầu kỹ thuật của công trình.

Rimmer là một phần tử cấu trúc quan trọng trong công nghệ khoan ngầm HDD, có chức năng mở rộng kênh thí điểm từ đường kính nhỏ ban đầu lên đường kính đủ lớn để kéo ống ngầm. Rimmer thường được thiết kế với các lưỡi cắt hoặc cánh cắt có khả năng phá vỡ đất đá và mở rộng thành lỗ khoan. Đặc điểm kỹ thuật đáng chú ý của rimmer là cơ chế làm việc theo hướng ngược lại, nghĩa là quá trình mở rộng lỗ khoan được thực hiện khi thiết bị được kéo từ đầu ra của kênh khoan về phía đầu vào.

Việc mở rộng kênh thí điểm thường được thực hiện theo nhiều cấp, mỗi cấp mở rộng tăng dần đường kính lỗ khoan nhằm giảm lực kéo, hạn chế xáo trộn địa tầng và đảm bảo ổn định thành lỗ. Quá trình mở rộng từng bước giúp giảm nguy cơ sập lở, đặc biệt trong điều kiện đất yếu hoặc đất bão hòa nước. Đồng thời, việc mở rộng đồng thời với quá trình kéo ống khoan trở lại giúp tối ưu hóa thời gian thi công và giảm thiểu rủi ro kỹ thuật.

Trong toàn bộ quá trình khoan thí điểm và mở rộng lỗ khoan, dung dịch khoan đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Dung dịch khoan được cung cấp liên tục từ bộ trộn chuyên dụng và được phun qua mũi khoan hoặc rimmer vào trong lỗ khoan. Chức năng chính của dung dịch khoan bao gồm bôi trơn mũi khoan và ống khoan, vận chuyển mùn khoan ra ngoài, gia cố thành lỗ khoan và cân bằng áp suất đất – nước ngầm. Việc kiểm soát thành phần và lưu lượng dung dịch khoan là yếu tố then chốt nhằm đảm bảo hiệu quả kỹ thuật và an toàn môi trường.

Sau khi lỗ khoan được mở rộng đến đường kính thiết kế, quá trình kéo ống ngầm được tiến hành. Tuyến ống được lắp ráp hoàn chỉnh trên mặt bằng, kiểm tra chất lượng mối nối và liên kết với đầu kéo. Quá trình kéo ống được thực hiện thông qua hệ thống máy khoan HDD, với việc kiểm soát chặt chẽ lực kéo và tốc độ nhằm tránh biến dạng ống hoặc hư hỏng lớp bảo vệ. Trong nhiều trường hợp, dung dịch khoan tiếp tục được sử dụng trong giai đoạn kéo ống để giảm ma sát và tăng độ an toàn cho công trình.

Giải pháp thí điểm khoan định hướng kéo ống ngầm bằng công nghệ HDD mang lại nhiều lợi ích kỹ thuật và kinh tế so với các phương pháp thi công truyền thống. Phương pháp này cho phép thi công các tuyến ống ngầm với độ chính xác cao, hạn chế tối đa tác động đến bề mặt và công trình hiện hữu, đồng thời giảm thiểu gián đoạn giao thông và sinh hoạt xã hội. Đối với các dự án hạ tầng kỹ thuật hiện đại, khoan ngầm HDD được xem là giải pháp phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

Trong điều kiện Việt Nam, nơi địa chất đa dạng và yêu cầu ngầm hóa hạ tầng ngày càng cao, việc áp dụng hiệu quả công nghệ khoan ngầm HDD đòi hỏi sự chuẩn bị kỹ lưỡng về khảo sát, thiết kế, thiết bị và nhân lực. Việc tuân thủ nghiêm ngặt quy trình kỹ thuật, đặc biệt là giai đoạn khoan thí điểm và mở rộng kênh, có ý nghĩa quyết định đến chất lượng và độ an toàn của công trình.

Trong tương lai, cùng với sự phát triển của thiết bị khoan, hệ thống định vị và vật liệu ống, công nghệ khoan ngầm HDD và các giải pháp thí điểm khoan định hướng kéo ống ngầm sẽ tiếp tục được hoàn thiện và mở rộng phạm vi ứng dụng. Việc nghiên cứu, chuẩn hóa và nâng cao năng lực triển khai công nghệ này là cơ sở quan trọng để đáp ứng yêu cầu xây dựng hạ tầng kỹ thuật hiện đại, an toàn và bền vững.

Giải pháp thí điểm khoan định hướng kéo ống ngầm
Sau khi tất cả các công việc chuẩn bị hoàn thành, bạn có thể tiến hành lắp đặt đường ống bằng cách khoan theo phương ngang. Đối với điều này, giàn khoan được đặt ở đúng vị trí. Tiếp theo, bạn cần kiểm tra (thí điểm tốt). Chỉ báo tiết diện của các giếng như vậy phải khoảng 100 mm. Khi bố trí hoa tiêu dưới đường ray hoặc đường bộ, chuyển động của bộ phận khoan phải được điều khiển bằng hệ thống định vị. Nếu không có hệ thống như vậy hoặc trong trường hợp bị hư hỏng, công việc không thực hiện được nếu không có bộ thiết bị đầu dò dẫn hướng cho mũi khoan hdd.

Vị trí ban đầu của đầu khoan thường là 10-20 ° so với đường chân trời. Góc này luôn phải giảm tùy theo độ sâu của vật ngâm. Khi đạt đến độ sâu cần thiết để đặt đường ống bằng phương pháp khoan ngầm HDD, việc khoan sẽ được thực hiện trên trường nằm ngang. Trong quá trình khoan ngầm, cho phép điều chỉnh chuyển động của mũi khoan. Hiệu chỉnh chuyển động khoan được thực hiện nếu nó lệch khỏi một quỹ đạo nhất định. Độ lệch so với đường đi mong muốn được xác định bằng hệ thống định vị.

Phương pháp chọc thủng bao gồm việc kiểm tra vị trí của mũi khoan qua hệ thống định vị cứ 3 m. Sau khi đi qua một điểm nhất định, đầu khoan bắt đầu di chuyển lên trên, cho phép bạn đến điểm thoát. Lối ra từ mặt đất (cũng như lối vào) phải được tính toán trước và thực hiện ở một góc xác định nghiêm ngặt.

Khoan ngang giếng Pioneer cần được phát triển, điều này được thực hiện bằng một công cụ đặc biệt - Tông đơ giãn nở Ở giai đoạn tiếp theo của việc đặt ống dưới đường, việc mở rộng kênh thí điểm nên được thực hiện. Đối với điều này, đầu khoan được tháo rời và một thiết bị đặc biệt được lắp vào vị trí của nó - giá đỡ. Rimmer là một phần tử cấu trúc được sử dụng khi đặt ống theo phương pháp khoan ngầm HDD, thực hiện chức năng mở rộng kênh hoa tiêu. Cần lưu ý rằng vành là một bộ khuếch tán hành động ngược lại (nó kéo dài từ đầu ra kênh đến đầu vào của nó).
 

Có tính đến công nghệ khoan ổ cứng, để đạt được chỉ số đường kính cần thiết, việc mở rộng được thực hiện từ một đến nhiều lần. Số lượng kết nối phụ thuộc vào đường kính mà giếng tương lai nên có.

Khoan ngang định hướng có thể được thực hiện trong điều kiện khó khăn (đất nghèo, nhiều chướng ngại vật trên đường đào, v.v.). Trong trường hợp này, công việc mở rộng giếng được thực hiện trước khi đặt thông tin liên lạc cần thiết vào kênh. Ngoài ra, cần lưu ý rằng tất cả các công việc phải được thực hiện bằng cách sử dụng môi chất lạnh. Điều này là do thực tế là thiết bị định vị rất nhạy cảm với nhiệt độ cao. Đường thủng là sự kiện nghiêm trọng, phải xem xét từ đầu đến cuối.

Có một yếu tố quan trọng khác được dự đoán - đất tràn betonite bị tràn. Việc khoan bằng các phương pháp khoan ngang HDD đắt tiền cũng nên tính đến thực tế là trước khi bắt đầu đưa ống nhựa hoặc kim loại vào giếng, nó phải được kết nối. Thiết kế phải được kết nối an toàn, nếu không các vấn đề có thể phát sinh. Hơn nữa, khi tắt thiết bị khoan, phần mở rộng hình khuyên được kết nối bằng một thanh. Sau đó, thông qua luân phiên luân phiên, các liên lạc cần thiết được kết hợp. Để cài đặt, cần có các phần tử bộ điều hợp đặc biệt hoặc các thiết bị có thể có khác.

Nếu áp suất trong ống dẫn lớn thì dung dịch bentonit sẽ lấp đầy không gian giữa thành ngoài của ống và thành trong của giếng. Sau khi dung dịch bentonit cứng lại, phần đất rơi ra được loại bỏ.
Việc đặt các đường ống bị thủng dưới đường ray hoặc đường bộ được thực hiện trước. Tiếp theo, giếng được mở rộng đến đường kính mong muốn. Trong giai đoạn thứ ba, các đường ống được đặt bằng phương pháp khoan ngâm HDD để kéo ống qua thay thế. Điều này được thực hiện theo một cách đơn giản: đường ống được thắt chặt cùng với ngàm mở rộng cuối cùng. Giao tiếp với nhà thầu thi công được cải thiện bằng cách sử dụng dấu ngoặc kết nối đặc biệt hoặc xoay.

Trước đó, dây dẫn được kéo qua kênh thành phẩm. Điều này là bắt buộc khi bố trí lắp đặt cáp trong thông tin liên lạc. Trong trường hợp này, thiết kế đường ống sẽ đóng vai trò như một lớp vỏ bảo vệ giúp bảo vệ hệ thống dây dẫn trong đất khỏi bị hư hại.
Công nghệ khoan ngầm cho phép bạn kéo giãn các đường ống dẫn qua mặt đất một cách nhanh chóng, đáng tin cậy và tiết kiệm mà không cần bố trí cống thoát nước vốn thường được thực hiện thủ công. Sau khi đặt đường ống, thiết bị có thể được coi là hoàn thành. Cuối cùng, cần phải thu dọn máy khoan và các thiết bị khác khỏi nơi làm việc.

Giải pháp thí điểm khoan định hướng kéo ống qua đường và công nghệ khoan ngần HDD kéo ống qua đường , qua sông, qua khu dân cư

Giải pháp thí điểm khoan định hướng kéo ống ngầm xem thêm tại đây