CHI TIẾT DỊCH VỤ KHOAN NGẦM HDD

CHI TIẾT DỊCH VỤ KHOAN NGẦM HDD – KHOAN ĐỊNH HƯỚNG NGANG HIỆN ĐẠI

ĐÁNH GIÁ RỦI RO VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG KHOAN NGẦM HDD

ỨNG DỤNG KHOAN ĐỊNH HƯỚNG NGANG VÀ KHOAN KÍCH NGẦM KÉO ỐNG QUA ĐƯỜNG, THI CÔNG KÉO ỐNG BÊ TÔNG

1. Mở đầu

Trong bối cảnh phát triển hạ tầng giao thông và kỹ thuật đô thị hiện đại, yêu cầu lắp đặt các tuyến ống ngầm, cáp ngầm vượt qua đường bộ, đường cao tốc và các khu vực có mật độ giao thông lớn ngày càng gia tăng. Các phương pháp đào mở truyền thống không còn phù hợp trong nhiều trường hợp do gây gián đoạn giao thông, ảnh hưởng đến kết cấu mặt đường, phát sinh chi phí hoàn trả lớn và tiềm ẩn rủi ro an toàn. Trước yêu cầu đó, công nghệ khoan ngầm HDD (Horizontal Directional Drilling) và khoan kích ngầm kéo ống đã trở thành các giải pháp kỹ thuật chủ đạo trong thi công không đào rãnh.

Khoan ngầm HDD là công nghệ khoan định hướng tiên tiến, cho phép tạo lỗ khoan ngầm theo quỹ đạo thiết kế dưới lòng đất mà không cần đào mở bề mặt. Song song với HDD, khoan kích ngầm (pipe jacking hoặc microtunneling) được sử dụng phổ biến cho các tuyến ống có đường kính lớn, đặc biệt là ống bê tông, yêu cầu độ chính xác cao và khả năng chịu tải lớn. Tuy nhiên, cả hai phương pháp đều tiềm ẩn các rủi ro kỹ thuật nếu không được đánh giá đầy đủ và kiểm soát chặt chẽ trong suốt quá trình thiết kế và thi công.

Bài viết này trình bày đánh giá rủi ro và biện pháp thi công khoan ngầm HDD kết hợp khoan kích ngầm kéo ống qua đường, tập trung vào các yêu cầu kỹ thuật, trình tự thi công và giải pháp kiểm soát rủi ro, phù hợp cho báo cáo khoa học, thuyết minh công nghệ và hồ sơ trình duyệt dự án kỹ thuật.

2. Tổng quan công nghệ khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm

Khoan ngầm HDD là phương pháp thi công không đào rãnh, trong đó mũi khoan được dẫn hướng theo quỹ đạo cong hoặc thẳng đã thiết kế sẵn. Công nghệ này đặc biệt phù hợp để lắp đặt ống thép, ống HDPE, ống gang dẻo và các tuyến cáp ngầm qua đường giao thông, khu dân cư và công trình hiện hữu. HDD cho phép kiểm soát chính xác vị trí, độ sâu và hướng đi của lỗ khoan, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường và kết cấu bề mặt.

Khoan kích ngầm là phương pháp thi công trong đó ống được đẩy hoặc kéo vào lòng đất từ một hố xuất phát bằng hệ thống kích thủy lực. Phương pháp này thường được áp dụng cho các tuyến ống bê tông, ống cống hoặc ống có đường kính lớn, yêu cầu độ ổn định cao và khả năng chịu tải lớn. Trong một số trường hợp, khoan kích ngầm được kết hợp với khoan dẫn hướng hoặc khoan cơ giới để tăng độ chính xác và giảm lực kích.

3. Phạm vi ứng dụng trong thi công vượt đường

Cả khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm đều được ứng dụng rộng rãi trong các công trình vượt qua đường bộ, đường cao tốc và đường đô thị. HDD thường được lựa chọn cho các tuyến ống áp lực, ống cấp nước, ống dẫn khí hoặc cáp ngầm có chiều dài tương đối lớn và yêu cầu quỹ đạo cong. Khoan kích ngầm phù hợp với các tuyến ống bê tông hoặc ống thoát nước có đường kính lớn, thường là tuyến thẳng và chiều dài hạn chế hơn.

Việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đường kính ống, chiều dài tuyến, điều kiện địa chất, yêu cầu kỹ thuật của chủ đầu tư và điều kiện thi công thực tế.

4. Đánh giá rủi ro trong thi công khoan ngầm kéo ống qua đường

4.1 Rủi ro địa chất – địa kỹ thuật

Rủi ro địa chất là yếu tố chi phối lớn nhất trong thi công khoan ngầm. Các lớp đất không đồng nhất, đất yếu, cát bão hòa nước hoặc sự tồn tại của vật cản ngầm có thể gây mất ổn định thành lỗ khoan, sập lở hoặc tăng lực kéo, lực kích vượt mức cho phép. Đối với khoan kích ngầm ống bê tông, nền đất không ổn định có thể dẫn đến lệch tuyến hoặc nứt vỡ ống.

4.2 Rủi ro sai lệch quỹ đạo

Sai lệch quỹ đạo khoan trong HDD có thể xảy ra do sai số hệ thống định vị, ảnh hưởng của địa chất hoặc thao tác vận hành không chính xác. Sai lệch này có thể làm tuyến ống đi quá nông, ảnh hưởng đến kết cấu mặt đường, hoặc xâm phạm các công trình ngầm hiện hữu. Trong khoan kích ngầm, sai lệch hướng đẩy ống có thể dẫn đến kẹt ống hoặc phá hủy thành hố kích.

4.3 Rủi ro về lực kéo và lực kích

Trong HDD, lực kéo phát sinh trong quá trình kéo ống có thể rất lớn, đặc biệt đối với các tuyến dài hoặc có bán kính cong nhỏ. Nếu lực kéo vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu ống hoặc mối nối, nguy cơ hư hỏng ống là rất cao. Đối với khoan kích ngầm, lực kích thủy lực quá lớn có thể gây nứt vỡ ống bê tông hoặc mất ổn định hệ thống kích.

4.4 Rủi ro về trào dung dịch khoan và lún sụt

Trào dung dịch khoan lên bề mặt là rủi ro nghiêm trọng trong HDD, đặc biệt khi khoan qua đường giao thông. Sự cố này có thể gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến giao thông và làm suy yếu nền đường. Trong khoan kích ngầm, lún sụt mặt đất có thể xảy ra nếu đất bị xáo trộn quá mức hoặc không được bù lấp kịp thời.

5. Biện pháp kỹ thuật trong thiết kế khoan ngầm

Từ góc độ thiết kế, việc đánh giá rủi ro cần được thực hiện ngay từ giai đoạn khảo sát và lập phương án kỹ thuật. Khảo sát địa chất – địa kỹ thuật phải cung cấp đầy đủ thông tin về thành phần đất, mực nước ngầm và khả năng chịu tải của nền. Trên cơ sở đó, tuyến khoan được thiết kế với độ sâu chôn ống phù hợp, bán kính cong đảm bảo giới hạn uốn cho phép của ống và khoảng cách an toàn với các công trình hiện hữu.

Đối với khoan kích ngầm ống bê tông, thiết kế phải tính toán đầy đủ lực kích, khả năng chịu nén của ống, điều kiện tiếp xúc giữa ống và đất, cũng như biện pháp bôi trơn và giảm ma sát.

6. Biện pháp thi công khoan ngầm HDD kéo ống qua đường

6.1 Chuẩn bị mặt bằng và công trình tạm

Mặt bằng thi công được tổ chức gọn gàng, bố trí hố xuất phát và hố tiếp nhận theo đúng thiết kế. Các biện pháp đảm bảo an toàn giao thông, rào chắn và biển báo được lắp đặt đầy đủ nhằm tránh ảnh hưởng đến hoạt động trên mặt đường.

6.2 Khoan dẫn hướng

Khoan dẫn hướng là giai đoạn quan trọng nhất trong HDD, quyết định độ chính xác của toàn bộ tuyến khoan. Mũi khoan được điều khiển theo quỹ đạo thiết kế với sự hỗ trợ của hệ thống định vị, cho phép theo dõi liên tục vị trí, độ sâu và phương vị. Việc hiệu chỉnh hướng khoan được thực hiện kịp thời khi phát hiện sai lệch.

6.3 Mở rộng lỗ khoan

Sau khi hoàn thành khoan dẫn hướng, lỗ khoan được mở rộng theo nhiều cấp để đạt đường kính yêu cầu. Việc mở rộng theo cấp giúp giảm xáo trộn địa tầng, kiểm soát ổn định thành lỗ và giảm lực kéo trong quá trình kéo ống.

6.4 Kéo ống và kiểm soát lực kéo

Ống được kéo vào lỗ khoan với lực kéo được giám sát liên tục. Dung dịch khoan đóng vai trò bôi trơn, giảm ma sát và gia cố thành lỗ. Trong trường hợp lực kéo tiệm cận giới hạn cho phép, tốc độ kéo được điều chỉnh hoặc tạm dừng để đánh giá tình trạng lỗ khoan.

7. Biện pháp thi công khoan kích ngầm kéo ống bê tông qua đường

Đối với khoan kích ngầm, hố kích và hố tiếp nhận được thi công chắc chắn, đảm bảo khả năng chịu lực của hệ thống kích thủy lực. Ống bê tông được đẩy từng đoạn vào lòng đất, với lực kích được kiểm soát chặt chẽ. Trong quá trình kích, cần thường xuyên kiểm tra hướng đi của ống và điều chỉnh kịp thời để tránh sai lệch.

Biện pháp bôi trơn thành ống bằng vữa hoặc dung dịch chuyên dụng được áp dụng nhằm giảm ma sát và lực kích, đồng thời hạn chế xáo trộn đất xung quanh.

8. Biện pháp giảm thiểu và xử lý sự cố

Các biện pháp giảm thiểu rủi ro bao gồm lựa chọn dung dịch khoan phù hợp, giám sát liên tục các thông số kỹ thuật, và xây dựng phương án xử lý sự cố chi tiết. Khi phát hiện dấu hiệu bất thường như tăng lực kéo đột ngột, trào dung dịch hoặc lún sụt, thi công phải được tạm dừng để đánh giá và điều chỉnh biện pháp.

9. Đánh giá hiệu quả và khả năng áp dụng

Thực tế triển khai các dự án khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm cho thấy, khi được thiết kế và thi công đúng quy trình, các phương pháp này mang lại hiệu quả cao về kỹ thuật và kinh tế. Việc không đào rãnh giúp giảm thiểu tác động đến giao thông, môi trường và nâng cao tuổi thọ công trình hạ tầng.

10. Kết luận

Khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm kéo ống qua đường là các công nghệ thi công tiên tiến, phù hợp với yêu cầu phát triển hạ tầng hiện đại. Tuy nhiên, đây là các phương pháp có mức độ rủi ro cao nếu không được đánh giá và kiểm soát đầy đủ. Việc xây dựng biện pháp thi công khoa học, chuẩn hóa thuật ngữ và tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật là điều kiện tiên quyết để đảm bảo an toàn, chất lượng và hiệu quả lâu dài cho các công trình khoan ngầm.