Khoan ngầm qua đường không phá hủy

Khoan ngầm qua đường không phá hủy

Phương pháp khoan ngầm qua đường không phá hủy (MND) là một lựa chọn để thực hiện các công việc liên quan đến lắp đặt, sửa chữa và cải tạo các đường ống, ống dẫn và cáp ngầm bằng cách sử dụng các kỹ thuật giảm thiểu hoặc loại bỏ nhu cầu đào. Những thiết bị như vậy có thể làm giảm thiệt hại môi trường và chi phí xã hội, đồng thời, là một giải pháp thay thế kinh tế cho các phương pháp lắp đặt, cải tạo và sửa chữa mương lộ thiên. Trong công việc này, một tích đã được thực hiện về các công nghệ liên quan, các thông số kỹ thuật trước dự án và các yếu tố cơ khí để sản xuất một máy khoan ngang nhỏ, liên quan đến: bánh răng, xích, ổ trục, trục, chìa khóa, trục có rãnh, động cơ diesel và thủy lực.

Đối với điều này, các tính toán phân tích được thực hiện xem xét các thông số vận hành như lực mong muốn, tốc độ quay và công suất động cơ. Mô hình hình học thu được bằng phần mềm SolidWorks từ các chuyển động được thực hiện bởi bộ. Dự án khoan ngầm qua đường không phá hủy đã tạo ra một máy khoan định hướng ngang có khả năng khoan giếng ngầm và lắp đặt đường ống trong khu vực đô thị mà không cần đào, phù hợp với các thông số của MND.

Khoan ngầm hdd là việc lắp đặt đường ống bằng phương pháp khoan qua đường (MND), nhằm giảm thời gian gián đoạn của các tuyến giao thông, thời gian thực hiện các dịch vụ khoan qua đường và phục hồi các phần mở rộng lớn của các con đường. Phương pháp này đã phát triển rất nhiều trong 20 năm qua và đã trở thành một công nghệ phổ biến như một phương pháp cài đặt. Số lượng cài đặt sử dụng công nghệ này đã được nhân lên hơn 100 kể từ năm 1984. Điều này một phần là do tiến bộ công nghệ của phương pháp khoan ngầm qua đường không phá hủy, cũng như sự thoải mái cung cấp cho người tiêu dùng (loại bỏ sự gián đoạn giao thông và hư hỏng bề mặt).

Tại Việt Nam, có khoảng 200 đơn vị đang hoạt động. Mục tiêu của công việc này là đề xuất một thiết kế cho một máy khoan ngang, từ ý tưởng ban đầu của nó, trải qua quá trình sáng tạo trong các tính toán nhằm xác định kích thước của các bộ phận của nó, sau đó kết thúc trong mô hình 3D, được thiết kế bằng phần mềm SolidWorks. Trong phần đầu tiên của chuyên khảo này, các kỹ thuật khoan và tạo đường hầm vi mô sẽ là chi tiết. Sẽ thấy rằng việc nghiên cứu và biết chính xác các loại đất gặp phải trong dự án là điều cần thiết. Các khái niệm về kiểm soát và theo dõi đường đi và chất lỏng liên quan đến khoan sẽ được thảo luận ngay sau đây.

Trong phần thứ hai, dự án khoan ngầm qua đường không phá hủy sẽ được xem trước để xác định sự lựa chọn của máy, từ bán kính cong đến lựa chọn số bước và lực kéo cần thiết. Trong phần thứ ba và phần cuối cùng, việc xác định kích thước của các phần tử cơ học sẽ được thực hiện với các phép tính phân tích, thông tin có sẵn trong danh mục của nhà sản xuất và với việc sử dụng máy tính vòng bi SKF. Ngoài kích thước và Đặc điểm kỹ thuật, các bộ phận cơ khí có sẵn trên thị trường sẽ được xác định, cùng với việc xây dựng bản vẽ của bộ để hình dung toàn bộ dự án.

Nghiên cứu các phương pháp khoan qua đường không phá hủy

Ai cũng biết nhu cầu lớn về lắp đặt hệ thống ống nước dưới các chướng ngại vật (đường bộ, kênh rạch, sông ngòi, đường sắt ...). Việc thay thế hoặc nới rộng đường ống bằng phương pháp không phá hủy cho phép không làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh và do đó giữ cho chúng luôn trong tình trạng tốt. Ngoài việc duy trì sự cân bằng của môi trường, kỹ thuật này giúp không thực hiện các công việc thừa (thay thế lối đi ...).

Một số phương pháp cho phép không tạo rãnh, trong số đó có thể kể đến:
• Đường hầm siêu nhỏ
• Khoan trực tiếp
• Tên lửa khí nén
• Tua ống
• Khoan ngang với ren vô tận
• Khoan giếng

Việc sử dụng các phương pháp khoan ngầm qua đường không phá hủy, ngoài việc bảo vệ môi trường, còn có một số ưu điểm:
• Độ chính xác của khoan
• tốc độ thực hiện
• Giảm tiếng ồn
• Giảm bụi
• Tùy ý sử dụng.

Công việc này sẽ trình bày những thuận lợi, khó khăn cũng như lĩnh vực áp dụng của các giải pháp này để thực hiện việc vượt biển không có hào.

1 Microtunneling

Kỹ thuật khoan vi ống được sử dụng cho các công việc quy mô lớn, ở độ sâu cao và thường xuyên có mực nước ngầm. Nó là một phương pháp bắt nguồn từ khoan ngầm qua đường hầm thích ứng với quy mô nhỏ hơn, cho phép tạo ra các đường kính có đường kính lên đến 2000 mm. Nó hoạt động giống như cách khoan thông thường: một đoàn ống được đẩy xuống đất từ một trục truyền động. Sự khác biệt là ở đầu khoan, thực hiện các chức năng đốn hạ và thu gom đất. Đầu, cũng như các dụng cụ cắt được trang bị (răng hoặc bánh xe), phụ thuộc vào tính chất của đất đào. Máy nghiền đôi khi được sử dụng cho địa hình có một phần đá hoặc nếu có chướng ngại vật. Bentonite cũng có thể được tiêm giữa ruộng và vỏ bọc để tạo điều kiện thuận lợi cho sự tiến triển của nó.

Nói chung, đối với loại công việc này, đường hầm vi mô được gọi là "mặt trước hạn chế". Trên thực tế, ở các loại đất mềm và chứa nước (có mực nước ngầm), rất khó kiểm soát độ ngập đầu. Các bên chỉ giới hạn kỹ thuật lái xe, vì vậy, duy trì một áp suất không đổi trong buồng tiêm giết mổ, trong nhiều trường hợp với bùn đáy. Cọc được thải ra tại nhà máy xử lý tại chỗ, đưa bùn mới trở lại khoang chứa. Việc tiêm và hút chân không được thực hiện đồng thời theo cách mà mọi thứ hoạt động như một hệ thống khép kín. Tiến trình của máy được kiểm soát từ một buồng lái, giúp quản lý tốc độ tiến, tỷ lệ mô-men xoắn / lực đẩy và quỹ đạo của phần đầu. Định vị là được điều khiển bằng đồng hồ đo đường và tia laser chỉ vào camera đặt trên đầu cạo. Nếu ô không thẳng, có thể sử dụng con quay hồi chuyển để hướng dẫn khoan. Trong trường hợp các đường cong dài, việc cắt ngang có thể được thực hiện nhiều lần với các giếng trung gian có thể được chuyển đổi thành các công trình thăm quan.

2 Khoan định hướng ngang

Khoan dẫn hướng là kỹ thuật khoan ngầm qua đường sử dụng nguyên tắc lỗ thí điểm: một mũi khoan có đường kính nhỏ đầu tiên được thực hiện và dẫn hướng bằng một bộ truyền trên đầu khoan. Các định hướng của máy bay nằm trên đầu cho phép người quản lý của khoan đường: chuyển động quay của người đứng đầu cho phép một con đường thẳng, trong khi xung không quay làm lệch hướng khoan. Vị trí của đầu dò được ghi lại trong quá trình khoan để thiết lập chính xác (độ chính xác khoảng 2 đến 5% chiều cao phục hồi) kế hoạch thay thế đường ống. Loại quy trình này không nhất thiết phải đào ban đầu, ngoại trừ các hoạt động kết nối đường ống.

Sau khi hoàn thành lỗ thí điểm, một mũi doa được gắn vào dây khoan để mở rộng đường kính trở lại. Một số lỗ liên tiếp cho phép đạt được đường kính lên đến 600 mm trên khoảng cách 500 m. Các ống được kéo trong lần đi qua cuối cùng của mũi doa. Có hai giải pháp để khoan lỗ thí điểm. Đầu tiên, phổ biến nhất, là việc sử dụng của một đầu phun bentonite để đào đất có đường kính khoảng 50 mm. Kỹ thuật này ngụ ý rủi ro gia tăng bentonite trên bề mặt và độ cao của đường ray nếu chiều cao lớp phủ quá thấp và áp suất phun không được kiểm soát tốt. Một giải pháp khác, được gọi là khoan khô, bao gồm sử dụng búa khí nén hoặc đầu phay cho địa hình nhiều đá. Trong trường hợp này, lỗ thí điểm có thể có đường kính lên đến 120 mm. Sự kết hợp giữa phun bentonit và búa khí nén có thể được xem xét ở những địa hình khó hoặc có chướng ngại vật.

3 Tên lửa khí nén

Khoan ống sử dụng tên lửa khí nén là kỹ thuật đặt các ống có đường kính nhỏ (đến 180 mm). Tên lửa di chuyển trên mặt đất, nén chặt mặt đất hai bên. Các ống này được gắn vào phía sau của tên lửa trong quá trình nó tiến lên. Các đầu tên lửa có thể được trang bị hệ thống theo dõi để tăng độ chính xác. Một cổng hồi lưu cũng có thể sử dụng cho các ống có đường kính lên đến 300 mm. Một chiều cao thu hồi 10 lần so với đường kính của ống là cần thiết cho phương pháp này.
Kỹ thuật khoan ngầm qua đường này, đơn giản và nhanh chóng, đặc biệt thích hợp cho các công việc quy mô nhỏ (chiều dài lắp đặt khoảng 5 đến 25 m) và ở các khu vực đô thị để tránh ví dụ như đào một con đường. Tuy nhiên, nó phải được đảm bảo rằng mặt đất là đồng nhất và nó không có bất kỳ chướng ngại vật nào có thể làm lệch quỹ đạo của tên lửa.

4 Tua ống

Tuốt ống là một quá trình nhanh chóng và dễ dàng, tương tự như đóng cọc trong công việc làm móng. Nó cho phép lắp đặt các ống bọc thép có đường kính lên đến 2000 mm trên khoảng cách khoảng 80 m. Nên loại trừ việc sử dụng phương pháp này cho ống bê tông cốt thép vì sự rung chuyển của đường ray sẽ làm hỏng đường ống. Các ống bọc kim loại được thêm vào bởi một ống, dẫn động bởi một vị trí máy nén. Bộ điều khiển ống cho phép sự thâm nhập động của ống vào mặt đất xung quanh tốc độ trung bình 10 m / h. Khi ống đầu tiên đã vào vị trí, ống tiếp theo sẽ được lắp đặt và hàn vào nó, v.v. Bộ truyền động ống được trang bị mũ chặn để phân phối lực nổi và tránh tập trung ứng suất cục bộ có thể làm cháy ống và ngăn cản hàn tốt. Các cọc được sơ tán khi kết thúc hoạt động bằng hydrocure (chiếu nước áp lực cao) hoặc bằng lực đẩy khí nén theo đường kính của ống. Trong một số trường hợp, nếu đường kính rất lớn, đất có thể được loại bỏ cơ học bằng cách sử dụng máy khoan.

5 Khoan ngang với mũi khoan

Việc khoan bằng máy khoan chủ yếu được sử dụng trên đất dính có đường kính nhỏ hơn 1000 mm và ống các loại. Máy khoan được dẫn động bằng máy khoan thủy lực. Khung xe, được đặt trong giếng ban đầu, được ép vào mặt đất và cho phép đẩy các xi lanh thủy lực theo phương ngang. Trong trường hợp đất có độ đồng nhất cao, các ống bọc có thể được đặt vào vị trí bằng lực kéo trong khi tháo mũi khoan, sau khi khoan xong. Nếu đất không cho phép, các ống được đẩy để tiến máy khoan, chú ý giữ một cầu dao (khoảng cách giữa ống và mũi khoan) nhỏ hơn 0,50 m để đảm bảo duy trì đất. Nếu đất cứng hơn có thể dùng búa khoan lỗ để tiện cho việc khoan. Độ chính xác của kỹ thuật này là khoảng 2% của cấu hình tuyến tính.

Trong quá trình khoan ngầm qua đường kiểu này, điều quan trọng là phải kiểm soát khối lượng khai thác và so sánh với khối lượng lý thuyết. Trên thực tế, khi một khối lượng rất lớn được khai thác, nó có thể cho thấy một vụ lở đất hoặc gặp phải một túi nước hoặc cát rời, có thể gây ra các
vết lún dọc có hại cho đường sắt.

6 Uốn cong đường ống

Uốn ống là một kỹ thuật tương tự như khoan ngang, đảm bảo sự duy trì của trái đất và đặt đường kính lên đến 1500 mm vào vị trí. Nó đòi hỏi phải hoàn thành các giếng tấn công và đến quan trọng để có thể cấy ghép vật liệu cần thiết. Giếng khởi động chứa hệ thống nổi phải tác dụng một lực đẩy lên khối lượng của trái đất, nếu nó đủ mạnh hoặc có kích thước tường chắn cho mục đích này. Một hệ thống nâng hạ cũng phải được đặt vào vị trí của các phần đường ống và giải nén đất.

Tàu ống được trang bị trên đầu một bộ cắt, để xuyên đất, và một tấm chắn để ổn định các bức tường đào. Các phần được hạ xuống trong quá trình đào và lắp ráp khi dây chuyền tiến triển. Phần cuối nhận lực đẩy được trang bị một mũ bảo hiểm hướng trục để nó duy trì trong tình trạng hoàn hảo để tạo điều kiện kết nối với phần tử tiếp theo.
Việc đào đất được thực hiện bằng máy móc, bằng cách sử dụng máy khoan, hoặc bằng cách tẩy thủy lực, tức là loại bỏ các phoi bằng cách bơm chất lỏng tẩy rửa, tức là nước hoặc bentonit, về phía giếng tấn công. Sau khi hoàn thành hoạt động, một vữa xi măng được bơm vào để bịt kín đường ống với đất xung quanh.

Điều khiển quỹ đạo, trong hầu hết các trường hợp, được cung cấp bởi chùm tia laze đánh trúng mục tiêu nằm phía trước máy. Trong trường hợp sai lệch, quỹ đạo được sửa đổi bằng cách can thiệp vào các trụ hiệu chỉnh nằm ở phía sau của đầu chìm. Độ chính xác của kỹ thuật này thay đổi tùy theo tính chất của đất và đường kính của cấu trúc, nhưng có thể đạt được độ chính xác, theo kế hoạch và độ cao, khoảng 0,1 đến 0,5% chiều dài chìm trong đất khô và trong 0,3 đến 0,8. % trên nền đất ẩm ướt.

Điều cần thiết là phải đảm bảo chiều cao của lớp phủ lớn hơn 2 lần đường kính chìm để tránh nguy cơ sạt lở. Nếu cần thiết có thể trang bị tấm chắn và bộ cắt có màng chắn để ổn định bề mặt của kích thước. Nếu có một sự gián đoạn của trang web, nó phải được bảo vệ. Trong trường hợp công việc khoan ngầm qua đường ở đường kính nhỏ, việc sử dụng các kỹ thuật như tên lửa khí nén hoặc khoan định hướng được ưa chuộng bởi tốc độ thực hiện và chi phí thấp. Đối với đường kính lớn hơn, kích sẽ được ưu tiên hơn vì nó linh hoạt hơn, mặc dù nó đắt hơn. Tua ống có thể được sử dụng bên ngoài khu vực đô thị và khi đất không bị xáo trộn đối với các khu vực lân cận, khoan ngang sẽ được lựa chọn cho các loại đất rất tốt. Cuối cùng, khi có nước ngầm, kỹ thuật đường hầm vi mô sẽ được sử dụng ở chế độ kín, để tránh bơm nước có thể tạo ra các chất lắng có hại.

7 Nghiên cứu kỹ thuật khoan ngầm qua đường

Việc lắp đặt đường ống bằng phương pháp khoan ngầm qua đường khoan định hướng hoặc microtunel đòi hỏi phải có kiến thức trước về các loại đất gặp phải trong quá trình khoan. Điều này là cần thiết để xác định loại thiết bị được sử dụng, nhưng cũng để phòng ngừa và ngăn ngừa sự cố. Trên thực tế, các máy khác nhau không phản ứng giống nhau trên đất pha cát hoặc đất sét hoặc khi đối mặt với chướng ngại vật đá hoặc địa hình không đồng nhất.

Ví dụ, liên quan đến các microtunnelier, cần lưu ý rằng các máy móc là monotachous. Trong trường hợp có sự chênh lệch về địa chất, các giếng làm việc trung gian cho tai nạn địa chất phải được cung cấp bằng cách điều chỉnh các dụng cụ bánh cắt. Bạn cũng cần biết chính xác vị trí của các mạng khác nhau, cung cấp một đường khoan thích ứng để không bị hư hỏng.

Khi điều tra việc lắp đặt không có vết nứt, nên tham khảo các tài liệu trước đó để xác định vị trí các mạng hoặc chướng ngại vật ngầm hiện tại hoặc lỗi thời và để đánh giá mức tối đa mà tầng chứa nước có thể đạt được. trong quá trình thực hiện công trình. Trên thực tế, mức độ của tầng chứa nước có thể thay đổi đáng kể trong các sự kiện như thời tiết xấu, lũ lụt hoặc gần lưu vực, và do đó không nên chỉ dựa vào các phép đo áp suất được ghi lại trong các cuộc khảo sát. sự công nhận.

Các tài liệu cần tham khảo là:
• bản đồ địa chất
• Cơ sở dữ liệu nghiên cứu
• Hồ sơ công việc trước đây
• Thẻ người bán lại
• Kế hoạch trước đó , khảo cổ

Cũng cần dự trù các khoản phụ thu. Đây là hai loại:
• Tải trọng cố định, truyền qua nền móng công trình
• Quá tải giao thông

Xem thêm Các phương pháp khoan ngầm>>