Tiêu điểm thiết bị: Dụng cụ khoan ngầm định hướng

GIỚI THIỆU MÁY KHOAN NGẦM HDD VÀ HỆ THỐNG THIẾT BỊ ĐI KÈM TRONG THI CÔNG KHÔNG RÃNH

Trong lĩnh vực thi công hạ tầng kỹ thuật hiện đại, đặc biệt là lắp đặt đường ống và cáp ngầm trong đô thị, công nghệ khoan ngang định hướng HDD (Horizontal Directional Drilling) đã trở thành một trong những giải pháp tiên tiến và hiệu quả nhất. Trung tâm của công nghệ này là máy khoan HDD – thiết bị chủ lực quyết định đến năng suất, độ chính xác và an toàn của toàn bộ quá trình thi công. Bên cạnh đó, hệ thống thiết bị đi kèm như cần khoan, mũi khoan, reamer, hệ thống dung dịch và thiết bị định vị đóng vai trò không thể thiếu, tạo nên một tổ hợp thi công hoàn chỉnh.

Máy khoan HDD là thiết bị chuyên dụng được thiết kế để thực hiện quá trình khoan ngầm theo phương ngang hoặc theo tuyến cong định hướng dưới lòng đất. Máy có khả năng tạo lực đẩy và mô-men xoắn lớn để dẫn động cần khoan và mũi khoan xuyên qua các lớp đất đá khác nhau. Tùy theo quy mô và mục đích sử dụng, máy HDD được chia thành nhiều loại, từ máy cỡ nhỏ phục vụ thi công đô thị đến máy công suất lớn dùng cho các dự án vượt sông, vượt biển hoặc đường ống dài hàng kilomet.

Cấu tạo cơ bản của một máy khoan HDD bao gồm hệ thống khung máy, động cơ, hệ thống thủy lực, hệ thống điều khiển và hệ thống kẹp cần khoan. Động cơ có thể sử dụng diesel hoặc điện, cung cấp năng lượng cho toàn bộ hệ thống. Hệ thống thủy lực chuyển đổi năng lượng này thành lực đẩy và mô-men xoắn. Hệ thống điều khiển cho phép người vận hành điều chỉnh các thông số như tốc độ quay, lực đẩy, hướng khoan và áp lực dung dịch. Ngoài ra, máy còn được trang bị cabin điều khiển hiện đại với màn hình hiển thị thông số và hệ thống cảnh báo.

Một trong những thông số quan trọng của máy HDD là lực kéo (pullback force), thể hiện khả năng kéo ống qua lỗ khoan. Các máy cỡ nhỏ có lực kéo từ vài chục tấn, trong khi các máy lớn có thể đạt đến hàng trăm tấn. Mô-men xoắn (torque) cũng là yếu tố quan trọng, quyết định khả năng khoan qua các lớp đất đá cứng.

Đi kèm với máy khoan là hệ thống cần khoan (drill rods), đóng vai trò truyền lực và dung dịch từ máy đến mũi khoan. Cần khoan thường được chế tạo từ thép hợp kim có độ bền cao, chịu được lực kéo và xoắn lớn. Các đoạn cần được nối với nhau bằng ren hoặc khớp nối đặc biệt, đảm bảo độ kín và độ bền trong quá trình thi công.

Mũi khoan (drill bit) là bộ phận trực tiếp tiếp xúc với đất đá, có nhiệm vụ cắt và phá vỡ vật liệu. Tùy theo điều kiện địa chất, mũi khoan có thể có nhiều dạng khác nhau như mũi khoan đất mềm, mũi khoan đá, mũi khoan có đầu cắt bằng hợp kim hoặc kim cương. Ngoài ra, mũi khoan còn được thiết kế để có thể điều hướng, giúp thay đổi hướng khoan theo yêu cầu.

Sau giai đoạn khoan dẫn hướng, lỗ khoan cần được mở rộng bằng các mũi khoan mở rộng (reamer). Đây là thiết bị có đường kính lớn hơn mũi khoan ban đầu, được sử dụng để mở rộng lỗ khoan đến kích thước phù hợp với đường ống. Reamer có nhiều loại như fly cutter, barrel reamer, hole opener, được lựa chọn tùy theo loại đất và đường kính yêu cầu.

Một thành phần quan trọng khác là hệ thống dung dịch khoan. Dung dịch thường là bentonite hoặc polymer, được bơm qua cần khoan đến mũi khoan. Dung dịch có nhiều chức năng như làm mát mũi khoan, giảm ma sát, ổn định thành lỗ và vận chuyển mùn khoan ra ngoài. Hệ thống này bao gồm bể trộn, máy bơm, hệ thống lọc và tái sử dụng dung dịch.

Hệ thống định vị là “mắt” của quá trình khoan HDD, giúp xác định vị trí và hướng của mũi khoan trong lòng đất. Các hệ thống hiện đại sử dụng công nghệ điện từ, sóng radio hoặc gyro để cung cấp dữ liệu chính xác về độ sâu, góc nghiêng và hướng khoan. Người vận hành dựa vào dữ liệu này để điều chỉnh mũi khoan, đảm bảo tuyến khoan đi đúng thiết kế.

Trên thị trường hiện nay, có nhiều nhà sản xuất thiết bị HDD nổi tiếng trên thế giới. Ditch Witch và Vermeer là hai thương hiệu hàng đầu của Mỹ, nổi tiếng với các dòng máy HDD chất lượng cao, độ bền và độ tin cậy lớn. American Augers chuyên cung cấp các máy HDD công suất lớn, phục vụ các dự án quy mô lớn. HammerHead Trenchless Equipment và StraightlineHDD cung cấp các thiết bị và phụ kiện hỗ trợ thi công hiệu quả.

Ngoài ra, các hãng như Sharewell HDD, Railhead Underground Products, INROCK và Horizontal Technology chuyên cung cấp mũi khoan, reamer và các công cụ khoan chuyên dụng. Radius HDD Tools và Melfred Borzall nổi tiếng với các giải pháp cutting tools và thiết bị mở rộng lỗ khoan. Hunting Trenchless là đơn vị cung cấp các giải pháp toàn diện trong lĩnh vực khoan không rãnh, bao gồm cả thiết bị và dịch vụ kỹ thuật.

Việc lựa chọn thiết bị HDD phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện địa chất, chiều dài tuyến khoan, đường kính ống và yêu cầu kỹ thuật. Ví dụ, trong đất mềm có thể sử dụng máy công suất nhỏ và mũi khoan đơn giản, trong khi đất đá cứng cần máy công suất lớn và mũi khoan chuyên dụng.

Trong quá trình vận hành, việc bảo trì và kiểm tra thiết bị là rất quan trọng. Các bộ phận như cần khoan, mũi khoan, hệ thống thủy lực cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo hoạt động ổn định. Việc sử dụng thiết bị đúng cách không chỉ giúp tăng tuổi thọ mà còn đảm bảo an toàn cho người vận hành.

Về xu hướng phát triển, các máy HDD ngày càng được tích hợp công nghệ hiện đại như tự động hóa, điều khiển từ xa và hệ thống giám sát thông minh. Điều này giúp nâng cao độ chính xác, giảm sai sót và tăng hiệu quả thi công.

Tóm lại, máy khoan ngầm HDD và hệ thống thiết bị đi kèm là nền tảng của công nghệ thi công không rãnh. Việc hiểu rõ cấu tạo, nguyên lý và cách lựa chọn thiết bị sẽ giúp các kỹ sư và nhà thầu nâng cao hiệu quả thi công, giảm chi phí và đảm bảo chất lượng công trình. Trong bối cảnh phát triển hạ tầng hiện đại, việc đầu tư và làm chủ công nghệ HDD là yếu tố quan trọng giúp nâng cao năng lực cạnh tranh và đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của các dự án xây dựng.

Tiêu điểm thiết bị: Dụng cụ khoan ngầm định hướng

Dụng cụ khoan ngầm định hướng của Hunting Trenchless, HammerHead Trenchless Equipment, Sharewell HDD, Railhead Underground Products, INROCK, Ditch Witch, Vermeer, American Augers, Radius HDD Tools, Melfred Borzall, StraightlineHDD và Horizontal Technology.

Định hướng ngầm

Với thiết kế làm cho chúng khác biệt với động cơ bùn thông thường, Động cơ bùn Hunting M-Series mới kết hợp công nghệ SWB (Survey While Boring) giúp cải thiện trực tiếp khả năng kiểm soát hướng của bit bằng cách định vị vỏ sonde vào vỏ ổ trục chỉ ba feet đằng sau bit. Điều này cung cấp cho nhà điều hành thông tin theo dõi chính xác hơn. Động cơ bùn Hunting’s cũng đi kèm với thiết kế ổ trục bồn dầu kín độc đáo giúp loại bỏ vấn đề bùn xả qua hệ thống.

HammerHead Trenchless Equipment

Hệ thống Búa đá khí nén HammerHead’s ROUGHNECK biến bất kỳ mũi khoan định hướng ngang nào thành một máy khoan đá năng suất cao. Nó có thể khoan tới 150 feet mỗi giờ đồng thời mang lại hiệu suất lái nâng cao. Cùng với vỏ máy khoan đá dòng chảy cao HD phổ biến, búa đập đá mở rộng khả năng của một mũi khoan định hướng ống đơn để phù hợp với hầu hết mọi điều kiện đá mà không cần thay đổi vỏ máy.

Khoan ngầm Sharewell

Sharewell HDD hiện là đại lý bán lẻ được ủy quyền đầy đủ cho các sản phẩm Sandvik HDD bao gồm dòng HDX nổi tiếng thế giới và được cấp bằng sáng chế về các sản phẩm lỗ thí điểm Ultra-Performance và các sản phẩm mở lỗ. Sharewell HDD mang đến 30 năm kinh nghiệm và nguồn lực chuyên nghiệp cho mối quan hệ này.

Sản phẩm đường sắt ngầm

Máy doa EXTReam của Railhead Underground Products đã làm cho các nhà thầu khoan định hướng HDD quay trở lại đầu tư có lợi hơn bất kỳ công cụ nào khác trong HDD. Nhiều trình chế tạo EXTReam vẫn được sử dụng sau hơn 10 năm phục vụ. Các tia phản lực có thể cấu hình và răng có thể thay thế làm cho đây trở thành mũi doa hoàn hảo cho nhiều điều kiện mặt đất khác nhau.

Máy khoan ngang qua đá INROCK

Máy khoan đá tiêu chuẩn INROCK chỉ được chế tạo bằng cách sử dụng các Bộ phận Mũi khoan vòng bi kín "bit mới". Thiết kế dụng cụ thích hợp, kỹ thuật hàn, xử lý nhiệt và gia công cứng là rất quan trọng trong quá trình chế tạo để đảm bảo độ bền của dụng cụ, tính toàn vẹn của dao cắt và tuổi thọ của ổ trục. Hiểu được tác động của ứng suất xoắn và rung động xuống lỗ khoan đối với các thành phần được hàn là rất quan trọng trong việc cung cấp máy doa đá tiêu chuẩn đáng tin cậy. Doa có sẵn trong nhiều loại cấu trúc cắt, kích thước và xếp hạng độ cứng bao gồm toàn bộ phạm vi ứng dụng khoan đá HDD.

Mũi khoan của Ditch Witch

Hệ thống Ditch Witch SaverLok tương thích với tất cả các mũi khoan của Ditch Witch để bảo vệ nhanh nhất, an toàn nhất chống mài mòn ống khoan và hệ thống truyền động. Vỏ TriHawk HD bền bỉ hiện tương thích với tất cả các cuộc tập trận của Phù thủy và Vermeer. Các cải tiến khác của công cụ bao gồm mũi khoan TriHawk VI đa năng, vỏ Rockmaster bền bỉ, ống khoan Power Pipe HD có độ bền kéo cao nhất trong ngành và ống khoan HXT rèn ống điện và ống điện mới cho cả máy khoan Ditch Witch và Vermeer.

Vermeer

Hệ thống khoan giáp hiện có sẵn cho các mũi khoan định hướng ngang nhỏ hơn với lực đẩy / lực đẩy từ 16.000-24.000 pound. Hệ thống khoan Armor có nhiều bit và thiết kế gắn bit tiên tiến đang chờ cấp bằng sáng chế sử dụng một chốt chắc chắn để giữ bit và dễ dàng thay thế và bảo trì bit. Vỏ được xây dựng với các cổng nước kép cung cấp dòng bùn lên đến 70 gpm ở 800 psi để mang hom ra khỏi lỗ khoan một cách hiệu quả. Nắp sonde được thiết kế với tính năng giữ chốt cuộn mới và được làm từ vật liệu chịu lực để giảm thiểu sự biến dạng do uốn.

Augers Mỹ

Máy doa BULLDOG là loại máy bán đầm hình nón 3 cạnh rất phù hợp cho các loại đất có thể nén chặt và tồn tại trong đá không liên tục. Các lợi ích bao gồm: rất nhiều vòi phun có thể thay thế để điều chỉnh áp suất và dễ dàng sửa chữa các vòi phun bị “rửa trôi”; dòng chảy theo chu vi tạo ra một dạng bùn hoàn chỉnh hơn là khuấy trộn vật liệu khô; một số răng cacbua tạo nên những cành giâm nhỏ và để tồn tại nếu một chiếc răng bị mất; và các bề mặt mài mòn cacbua-phoi để kéo dài tuổi thọ của dụng cụ. BULLDOG được làm bằng trục một mảnh hợp kim máy bay 4140 được xử lý nhiệt để có tuổi thọ ren và khả năng chống mài mòn tuyệt vời, và cacbua vonfram có thêm coban để chống, nứt và kéo dài tuổi thọ của máy cắt.

Radius HDD Tools

Radius Rock Bit Series mang lại khả năng lái và kiểm soát tốt hơn trong bất kỳ loại điều kiện đất nào đồng thời cho phép bạn điều hướng các điều kiện đá rời và đá rắn. Kết hợp với bộ điều hợp kéo lại Hot Shot đã được cấp bằng sáng chế của Radius HDD Direct, bạn sẽ không phải mất thời gian tháo bit để kéo lại.

Melfred Borzall

Được thiết kế cho các lưỡi Melfred Borzall, Quick-Swivel giúp tiết kiệm thời gian quý giá khi khoan qua các điều kiện đất khắc nghiệt. Được làm từ các thành phần chất lượng tương tự như xoay ValuDUB 5 tấn, Quick-Swivel cho phép kéo ngược trực tiếp mà không cần tháo đầu khoan. Quick-Swivel nhanh chóng bắt vít vào lưỡi cắt và phù hợp với chuyển động quay của đầu khoan, đồng thời hoạt động với các mũi khoan Borzall’s Excalibur, Ultra Bit 3, Steep Taper Ultra Bit 3 và Bear Claw.

Đường thẳng HDD

Với nền tảng thân máy vững chắc, máy doa Crusher mới có thể được cấu hình với các nút cacbua trên cùng bán kính thân ngắn cho đá cứng lên đến 25.000 PSI hoặc các nút cacbua đầu đục để tạo hình mềm mại hơn. Các nút cacbua được đặt chính xác trên các đường cắt độc lập để đảm bảo tiếp xúc tối đa trong lỗ. Các cổng chất lỏng có thể thay thế cung cấp chất lỏng khoan chính xác ở những nơi cần thiết để cắt trơn tru và hiệu quả. Phần thân rắn thuôn nhọn của Crusher chuyển đổi thành đường kính đầy đủ ở mặt sau của công cụ. Thiết kế thân và trục một mảnh mang lại sức mạnh tối đa và kéo dài tuổi thọ. Có đường kính từ 4 đến 10 inch, Máy nghiền là giải pháp lý tưởng cho các lỗ khoan có đường kính nhỏ trong điều kiện đất đai khắc nghiệt.

Công nghệ khoan ngang

Máy cắt năm mũi Công nghệ ngang RockReamer có sẵn cho các kích thước 24 inch và 30 inch với các lựa chọn máy cắt MT hoặc TCI. Công cụ này sử dụng công nghệ ổ trục mới nhất của HTI và mạnh hơn nhiều so với mũi doa chia nhỏ tiêu chuẩn. Máy cắt có thể được thay thế và cơ thể được tái sử dụng.

Xem thêm Mô tả quá trình khoan ngầm kéo đường ống và những lưu ý