Thi công khoan ngầm vượt qua đường sắt

ĐÁNH GIÁ RỦI RO VÀ BIỆN PHÁP THI CÔNG KHOAN NGẦM KÉO ỐNG QUA ĐƯỜNG SẮT VÀ ĐƯỜNG SẮT CAO TỐC

Tiếp cận kỹ thuật từ góc độ thiết kế và thi công khoan định hướng ngang (HDD)

1. Mở đầu

Trong lĩnh vực xây dựng hạ tầng kỹ thuật ngầm hiện đại, việc lắp đặt các tuyến ống áp lực, ống thoát nước và hệ thống cáp ngầm vượt qua các công trình giao thông quan trọng như đường sắt và đường sắt cao tốc là một nhiệm vụ kỹ thuật có mức độ rủi ro cao và yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt. Đặc biệt, trong điều kiện đô thị hóa nhanh và sự phát triển mạnh mẽ của các hành lang giao thông tốc độ cao, yêu cầu không làm gián đoạn vận hành đường sắt đã trở thành điều kiện bắt buộc trong mọi dự án.

Khoan định hướng ngang (Horizontal Directional Drilling – HDD) không phải là công nghệ mới trong việc lắp đặt các hệ thống ống áp lực phục vụ cấp nước, thoát nước hoặc vận chuyển nước thải. Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu phát triển, chi phí đầu tư cho thiết bị khoan chuyên dụng cao và yêu cầu kỹ thuật phức tạp khiến HDD thường tốn kém hơn so với phương pháp đào mở truyền thống cho cùng một chiều dài tuyến ống. Chỉ trong những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ thiết bị, hệ thống định vị và kinh nghiệm thi công, HDD mới trở thành giải pháp ưu tiên cho các công trình vượt qua đường sắt, đường sắt cao tốc và các hành lang giao thông có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn.

Bài viết này trình bày đánh giá rủi ro và biện pháp thi công khoan ngầm kéo ống qua đường sắt và đường sắt cao tốc, đồng thời phát triển cách tiếp cận kỹ thuật từ quan điểm của kỹ sư thiết kế, làm rõ các yêu cầu về quy trình, kiểm soát và tiêu chí an toàn trong thi công HDD.

2. Tổng quan về khoan định hướng ngang vượt qua đường sắt

Về bản chất, khoan định hướng ngang vượt qua đường sắt là phương pháp lắp đặt hệ thống ống và cáp ngầm dưới lòng đất theo một quỹ đạo được thiết kế trước, đảm bảo không xâm phạm kết cấu nền đường sắt và không ảnh hưởng đến hoạt động khai thác. Trong hơn 30 năm qua, HDD đã phát triển từ một kỹ thuật khoan hạn chế về phạm vi thành phương pháp xây dựng đường ống ưu tiên để vượt qua các tuyến đường sắt, đặc biệt trong các hành lang tiện ích chật hẹp và các khu vực có lưu lượng giao thông lớn.

So với các phương pháp khoan không định hướng hoặc khoan kích truyền thống, HDD cho phép kiểm soát chính xác vị trí, độ sâu và hướng đi của lỗ khoan, từ đó giảm thiểu rủi ro lún sụt, nứt vỡ nền đường và ảnh hưởng đến kết cấu ray, tà vẹt và nền đường sắt.

3. Giới hạn kỹ thuật hiện tại của công nghệ HDD

Mặc dù công nghệ HDD đã phát triển đáng kể, nhưng vẫn tồn tại các giới hạn kỹ thuật nhất định cần được xem xét trong giai đoạn thiết kế. Với trình độ công nghệ hiện nay, chiều dài tối đa của một lỗ khoan HDD thường nằm trong khoảng 8.000 feet tuyến tính (xấp xỉ 2.400 m), trong khi đường kính ống lắp đặt phổ biến không vượt quá 48 inch. Các giới hạn này chịu ảnh hưởng bởi năng lực thiết bị, điều kiện địa chất, khả năng kiểm soát dung dịch khoan và lực kéo cho phép của vật liệu ống.

Đối với các dự án vượt qua đường sắt cao tốc, nơi yêu cầu an toàn ở mức rất cao, các thông số thiết kế thường được lựa chọn thận trọng hơn, với chiều dài và đường kính ống nằm trong giới hạn an toàn để giảm thiểu rủi ro.

4. Đặc thù kỹ thuật của khoan ngầm qua đường sắt và đường sắt cao tốc

Khoan ngầm kéo ống qua đường sắt và đường sắt cao tốc có những đặc thù kỹ thuật khác biệt so với khoan qua đường bộ thông thường. Nền đường sắt bao gồm nhiều lớp kết cấu như lớp ballast, lớp móng, nền đất gia cố và hệ thống thoát nước, trong đó sự ổn định của từng lớp đều có vai trò quan trọng đối với an toàn chạy tàu.

Đối với đường sắt cao tốc, các yêu cầu về biến dạng nền và độ lún cho phép cực kỳ nghiêm ngặt. Bất kỳ sự thay đổi nhỏ nào trong kết cấu nền cũng có thể ảnh hưởng đến an toàn vận hành. Do đó, thiết kế và thi công HDD phải đảm bảo tuyến khoan nằm đủ sâu dưới vùng ảnh hưởng của tải trọng động từ đoàn tàu, đồng thời kiểm soát chặt chẽ áp suất dung dịch khoan để tránh xáo trộn địa tầng.

5. Cách tiếp cận từ góc độ kỹ sư thiết kế

Từ quan điểm của kỹ sư thiết kế, khoan ngầm HDD vượt qua đường sắt cần được tiếp cận như một bài toán tổng hợp giữa địa kỹ thuật, kết cấu và công nghệ thi công. Quá trình thiết kế không chỉ tập trung vào việc lựa chọn đường kính và vật liệu ống, mà còn phải đánh giá đầy đủ tương tác giữa lỗ khoan, dung dịch khoan và nền đất xung quanh.

Thiết kế tuyến khoan phải xác định rõ vị trí điểm vào và điểm ra, độ sâu chôn ống tối thiểu, bán kính cong cho phép và khoảng cách an toàn với các kết cấu đường sắt. Các giả thiết thiết kế cần được kiểm chứng bằng số liệu khảo sát địa chất chi tiết, đặc biệt là trong phạm vi ảnh hưởng của nền đường sắt.

6. Đánh giá rủi ro trong thi công HDD qua đường sắt

6.1 Rủi ro về ổn định nền đường sắt

Rủi ro nghiêm trọng nhất trong khoan ngầm qua đường sắt là mất ổn định nền đường, dẫn đến lún sụt hoặc biến dạng kết cấu ray. Nguyên nhân có thể xuất phát từ việc khoan quá nông, dung dịch khoan gây xói rửa đất nền hoặc sập lở thành lỗ khoan.

6.2 Rủi ro về sai lệch quỹ đạo khoan

Sai lệch quỹ đạo khoan có thể làm tuyến khoan đi vào vùng không cho phép hoặc tiến gần quá mức đến nền đường sắt. Trong điều kiện địa chất không đồng nhất, sai lệch này có thể xảy ra nếu hệ thống định vị không được kiểm soát chặt chẽ.

6.3 Rủi ro về trào dung dịch khoan

Trào dung dịch khoan lên bề mặt hoặc vào hệ thống thoát nước đường sắt là rủi ro đặc biệt nghiêm trọng, có thể gây mất an toàn vận hành và ô nhiễm môi trường. Nguyên nhân thường liên quan đến áp suất dung dịch vượt quá khả năng chịu tải của địa tầng.

6.4 Rủi ro về lực kéo và ứng suất trong ống

Trong các tuyến khoan dài hoặc có bán kính cong nhỏ, lực kéo và ứng suất uốn trong ống có thể vượt giới hạn cho phép, gây biến dạng hoặc hư hỏng ống, ảnh hưởng đến tuổi thọ công trình.

7. Biện pháp thi công khoan ngầm HDD qua đường sắt

7.1 Công tác khảo sát và chuẩn bị

Trước khi thi công, cần thực hiện khảo sát địa chất chi tiết trong phạm vi tuyến khoan và khu vực nền đường sắt. Công tác này bao gồm khoan khảo sát, thí nghiệm trong phòng và đánh giá mực nước ngầm. Đồng thời, cần phối hợp chặt chẽ với đơn vị quản lý đường sắt để thống nhất biện pháp thi công và phương án giám sát.

7.2 Thiết kế tuyến khoan và lựa chọn thông số kỹ thuật

Tuyến khoan được thiết kế với độ sâu và bán kính cong phù hợp, đảm bảo nằm ngoài vùng ảnh hưởng trực tiếp của tải trọng động từ tàu chạy. Đường kính lỗ khoan thường lớn hơn đường kính ống để giảm ma sát và tạo điều kiện cho dung dịch khoan lưu thông.

7.3 Khoan dẫn hướng

Khoan dẫn hướng là giai đoạn 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 và độ sâu. Trong khu vực dưới đường sắt, tần suất kiểm tra và hiệu chỉnh hướng khoan phải được tăng cường.

7.4 Mở rộng lỗ khoan

Lỗ khoan được mở rộng theo nhiều cấp để đạt đường kính yêu cầu. Việc mở rộng từng bước giúp giảm xáo trộn địa tầng và kiểm soát ổn định thành lỗ, đặc biệt quan trọng khi khoan dưới nền đường sắt cao tốc.

7.5 Kéo ống và kiểm soát lực kéo

Ống được kéo vào lỗ khoan với lực kéo được giám sát liên tục. Trong trường hợp lực kéo tiệm cận giới hạn cho phép, cần điều chỉnh tốc độ kéo, bổ sung dung dịch bôi trơn hoặc tạm dừng để đánh giá tình trạng lỗ khoan.

8. Biện pháp giảm thiểu và xử lý sự cố

Để giảm thiểu rủi ro, cần áp dụng đồng bộ các biện pháp như lựa chọn dung dịch khoan phù hợp để gia cố thành lỗ, giám sát liên tục áp suất dung dịch, mô men và lực kéo. Khi phát hiện dấu hiệu bất thường, thi công phải được tạm dừng để đánh giá và điều chỉnh biện pháp kịp thời.

9. Đánh giá hiệu quả và xu hướng ứng dụng

Thực tế triển khai các dự án HDD vượt qua đường sắt cho thấy, khi được thiết kế và thi công đúng quy trình, công nghệ này mang lại hiệu quả cao về kỹ thuật và kinh tế. So với đào mở, HDD giảm thiểu đáng kể tác động đến vận hành đường sắt, rút ngắn thời gian thi công và nâng cao mức độ an toàn.

10. Kết luận

Khoan ngầm kéo ống qua đường sắt và đường sắt cao tốc bằng công nghệ khoan định hướng ngang là giải pháp kỹ thuật tiên tiến, phù hợp với yêu cầu phát triển hạ tầng hiện đại. Tuy nhiên, đây là loại hình thi công có mức độ rủi ro cao, đòi hỏi đánh giá kỹ lưỡng từ giai đoạn thiết kế và áp dụng biện pháp thi công chặt chẽ. Việc hiểu rõ các rủi ro và xây dựng quy trình thi công khoa học là điều kiện tiên quyết để đảm bảo an toàn, chất lượng và hiệu quả lâu dài cho các công trình ngầm vượt qua đường sắt.

Thi công khoan ngầm vượt qua đường sắt

 

 

Khoan định hướng ngang (HDD) không phải là một công nghệ mới khi nói đến việc lắp đặt hệ thống ống áp lực để phân phối nước hoặc vận chuyển nước thải cho các công trình cần đi ngầm qua đường qua khu dân cư. Cho đến gần đây, quá trình lắp đặt thường tốn kém hơn so với các phương pháp cắt hở truyền thống cho cùng một chiều dài đường ống đã lắp đặt vì nó yêu cầu thiết bị khoan chuyên dụng cao để hoàn thành việc lắp đặt.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phát triển sự hiểu biết cơ bản về kỹ thuật khoan ngầm vượt qua đường sắt và những yêu cầu về quy trình thi công khoan lắp đặt đường ống ngầm từ quan điểm của kỹ sư thiết kế.

Về cơ bản thì phương pháp khoan ngầm vượt qua đường HDD là một phương pháp lắp đặt hệ thống ống và cáp ngầm dưới lòng đất theo một con đường định trước. Trong suốt 30 năm qua, công nghệ này đã phát triển như một phương pháp xây dựng đường ống ưa thích để băng qua các tuyến đường sắt đến một kỹ thuật khoan ngầm dẫn hướng có thể được sử dụng trong các hành lang tiện ích rất tắc nghẽn dọc theo hệ thống đường cao tốc bận rộn cũng như trên những khoảng cách xa hơn nơi mở truyền thống - các phương pháp cắt sẽ yêu cầu giới hạn giờ làm việc hoặc tác động xấu đến các hoạt động dọc theo con đường.

Công nghệ khoan ngầm vượt qua đường hiện tại vẫn còn giới hạn chiều dài một lỗ khoan trong khoảng 8.000 feet tuyến tính và đường kính ống là 48 inch trở xuống. Nói chung, quá trình khoan định hướng HDD tuân theo ba giai đoạn cơ bản.

>>Tham khảo thêm về 3 giai đoạn của quy trình HDD

 

 

Các nhà thiết kế khoan ngầm của Minh Phương đang xem xét biện pháp thi công khoan qua đường HDD như một lựa chọn lắp đặt cần phải lưu ý về các điều kiện địa chất dọc theo con đường đã định trước. Đất cát và lớp nền nông tạo ra những thách thức lắp đặt riêng biệt, khác nhau đối với quá trình khoan ngầm HDD đã khoan qua đường với đường kinh ống D1200 mm và dài trên 100 m.

Các hành lang tiện ích tắc nghẽn và / hoặc quyền ưu tiên tiện ích hạn chế (ROW) cũng là một thách thức đối với các phương pháp khoan định hướng ngang HHD. Kỹ sư thiết kế được khuyến khích sử dụng các dịch vụ kỹ thuật tiện ích dưới bề mặt để thực hiện chỉ định Mức Chất lượng A cho các tiện ích hiện có vượt qua con đường đã định trước. Minh Phương Corp gần đây đã hoàn thành một dự án thi công khoan ngầm vượt qua đường sắt yêu cầu mở rộng một trạm bơm bắt buộc thông qua ROW của Cơ quan Quản lý Đường sắt Bắc Nam rất hẹp đã có một số đường dây liên lạc ưu tiên cao dưới lòng đất và một đường dây khí đốt tự nhiên áp suất cao chính. Việc lập bản đồ thành công các tiện ích hiện có cho phép nhà thầu phụ khoan ngầm nhanh chóng cài đặt tiện ích mở rộng forcemain và giảm thiểu sự gián đoạn giao thông đến các tuyến đường sắt.

Cách làm này đã tạo cơ hội tốt nhất cho nhà thầu khoan ngầm để đi theo tuyến đường đã thiết kế. Các kỹ thuật lắp đặt khoan định hướng vượt qua đường sắt cũng có thể làm giảm các tác động đến môi trường vì chúng thường yêu cầu ít nhiễu đất hơn, thường chỉ giới hạn ở khu vực xung quanh các vị trí ra vào. Cách tiếp cận này cũng có thể rút ngắn lịch trình lập kế hoạch, cho phép và lắp đặt. Cụ thể, ít xáo trộn đất hơn chỉ yêu cầu các biện pháp kiểm soát xói mòn và trầm tích cơ bản và giấy phép cơ bản ở cấp địa phương. Trong các trường hợp trên, thời gian thi công cũng được giảm xuống do nhà thầu phụ có thể lắp đặt các đợt chạy trong ít giờ hơn với ít thiết bị hơn so với các công nghệ cắt hở truyền thống.

 

 

Khoan định hướng có thể là một giải pháp thay thế khả thi để xem xét lắp đặt đường ống áp lực ở những khu vực thường chỉ yêu cầu kỹ thuật lắp đặt nắp cắt truyền thống. Ngoài việc đẩy nhanh tiến độ dự án, kỹ thuật xây dựng này cũng có thể giảm thiểu xáo trộn đất và tác động giao thông, có thể có lợi ích tích cực đối với việc cấp phép dự án. Biện pháp thi công khoan ngầm HDD đang trở nên cạnh tranh hơn về chi phí so với các phương pháp truyền thống để phân phối nước và lắp đặt chính lực lượng cống.

Các chuyên gia của chúng tôi có nhiều năm kinh nghiệm trong việc đặt thông tin liên lạc dưới lòng đất, chẳng hạn như đường ống nước, đường ống dẫn nhiệt, đường ống dẫn khí, thoát nước, cũng như đặt thép, bê tông và polyethylene trường hợp cho truyền thông kỹ thuật của các định hướng khác nhau. Khoan được thực hiện bằng thiết bị hiện đại bởi các chuyên gia giàu kinh nghiệm của công ty, những người đã được đào tạo và chứng nhận. Theo mong muốn của Khách hàng, chúng tôi sẽ thực hiện công việc phức tạp một cách chính xác và đúng thời hạn.

Trong mỗi trường hợp, chúng tôi đảm bảo tính toán sơ bộ nhanh chóng và chính xác về chi phí, cách tiếp cận cá nhân, chính sách giá cả cạnh tranh và các điều khoản thực tế của công việc.

Một số lợi thế khi sữ dụng dịch vụ khoan ngầm vượt qua đường sắt của Minh Phương Corp

• Ống ngầm qua đường có đường kính từ 200 đến 1200 mm.;
• Chúng tôi đang đặt tất cả các loại ống, bao gồm thép, bê tông và nhựa HDPE, PVC;
• Độ lệch tối đa từ điểm cuối đã cho không vượt quá 30 mm.
• Khả năng đặt đường ống dưới mực nước ngầm;
• Khả năng thực hiện công việc gần với các thông tin liên lạc ngầm khác;
• Ngày hoàn thành chính xác
• Địa lý rộng lớn của tất cả các loại công việc;
• Trang thiết bị chuyên nghiệp hiện đại;
• và nhiều hơn nữa đảm bảo hiệu suất chất lượng.

 

 

Bảng giá khoan ngầm băng qua đường

Các chuyên gia của chúng tôi đưa vào bảng giá tất cả các mong muốn của khách hàng và ngay lập tức thương lượng tất cả các tình huống và khoảnh khắc làm việc có thể phát sinh trong quá trình xây dựng công trình. Điều này sẽ giúp bạn tiết kiệm từ các chi phí "không lường trước được" phát sinh trong dự án bao gồm cà đơn giá và định mức công tác khoan ngầm.

Chi phí khoan ngầm phụ thuộc vào:

• Mức độ phức tạp của công việc;
• Chiều dài của đường ống;
• Vật liệu được sử dụng
• Vị trí công trường xây dựng;
• và một số yếu tố khác.

Chi phí gần đúng của các dịch vụ khoan ngầm vượt qua đường được đưa ra. Giá không bao gồm công tác đào đất và các công trình chuẩn bị khác, cũng như chi phí của đường ống.

Để được tư vấn miễn phí, cũng như tính toán chính xác nghiên cứu khả thi cho các dịch vụ khoan ngầm, hãy liên hệ với các chuyên gia của chúng tôi theo bất kỳ cách nào thuận tiện cho bạn.

Tìm hiểu thêm các dịch vụ khoan ngầm khác của Minh Phương Corp

Đọc thêm:

Dịch vụ khoan ngầm thi công đường ống dẫn khí

Biện pháp thi công khoan ống qua đường

Báo giá hợp đồng thi công khoan ngầm kéo đường ống dẫn khí gas