Phương án thi công khoan ngầm HDD kéo ống dẫn khí qua đường quốc lộ và đi ngầm trong khu công nghiệp

1. MỤC ĐÍCH

Biện pháp thi công khoan ngang đường (HDD) được thực hiện cho những đoạn đường ngang tại dự án “Tuyến ống Cái Mép-Phú Mỹ và trạm phân phối khí Phú Mỹ giai đoạn I” không thực hiện được bằng phương pháp đào hở.

2.  TIÊU CHUẨN VÀ QUY PHẠM ÁP DỤNG

Tuân theo tiêu chuẩn và quy phạm áp dụng, yêu cầu kỹ thuật của dự án đưa ra.

3. KHOAN NGANG ĐỂ ĐI TUYẾN ỐNG QUA ĐƯỜNG

3.1 Thông tin về hạng mục:

Các đoạn ống ngầm có chiều dài cụ thể được chỉ ra trong bản vẽ. Tài liệu này đề xuất giải pháp kỹ thuật thi công khoan ngang và đặt ống chống vị trí băng ngang qua đường và đi dọc vỉa hè để làm cơ sở xin phép thi công.

3.2 Giải pháp kỹ thuật:

Qua khảo sát mặt bằng thực tế và yêu cầu của Dự án, nhà thầu đưa ra biện pháp thi công và đề xuất ống chống như sau:

- Biện pháp thi công cho công nghệ khoan ngang bằng máy khoan định hướng.

- Đề xuất ống lồng: để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nhà thầu đề xuất dùng ống lồng (casing) ống HDPE D630.

- Phương án thi công: Thi công đào hố hai bên đường (vị trí vỉa hè) và dùng máy khoan ngầm ngang định hướng trước, khoan qua đường để để đặt ống lồng.

Các bước thi công chính:

Bước 1: Khảo sát bố trí thi công

Đội thi công, Đội khảo sát bàn bạc tính toán trên thực tế đặc điểm nền đất, các trở ngại hiện hữu nếu có (đường dây, cáp ngầm, ống cống,…), xác định được vị trí đặt máy khoan, hàn tổ hợp ống 20”, mặt bằng chuẩn bị kéo, phương án thi công tập kết thiết bị, vật tư, các trở ngại có thể gặp và đề xuất giải pháp đẩy nhanh tiến độ (nếu cần thiết).

Như vậy có thể thấy khó khăn chủ yếu xuất phát từ điều kiện tự nhiên: mặt bằng, vị trí địa lý, thời tiết. Để khắc phục những khó khăn này và đẩy nhanh tiến độ nhà thầu xác định phải thực hiện theo các tiêu chí sau:

1. Huy động nguồn lực tối ưu cho mọi công đoạn.

2. Bố trí hợp lý nguồn lực để phối hợp nhịp nhàng giữa các công trường, với chính quyền địa phương, các cơ quan chức năng và Chủ đầu tư không tạo ra thời gian dừng nghỉ trong quá trình thi công.3. Kiểm soát chặt chẽ, tìm ra các rủi ro tiềm ẩn, tập trung xử lý ngay ngăn ngừa những tiềm ẩn này phát triển thành sự cố.

Dựa trên các số liệu khảo sát, Đội thi công đã lựa chọn những thiết bị, vật tư phù hợp để tập kết tới công trình theo Bảng 1 - Danh sách thiết bị, vật tư (tính toán sơ bộ, khối lượng cụ thể sẽ căn cứ trên bản vẽ và khảo sát thực tế). Việc lựa chọn đúng và đủ đảm bảo thi công hiệu quả, đúng tiến độ và giảm thiểu các chi phí phát sinh.

Dựa trên bản thiết kế, sử dụng mũi khoan TriHawk để khoan với một góc nghiêng phù hợp. Khi đầu khoan đạt tới điểm chuyển hướng theo thiết kế thì điều chỉnh độ nghiêng đầu khoan tới góc “12 clock” rồi sử dụng lực đẩy để đầu khoan chuyển hướng dần đạt được phương ngang với độ sâu định trước theo thiết kế. Sau đó tiếp tục hành trình đi ngang bằng kỹ thuật xoay – đẩy đầu khoan cho đến điểm chuyển hướng đi lên. Tiếp tục điều chỉnh độ nghiêng đầu khoan theo góc “12 clock” và sử dụng lực đẩy đầu khoan để tiến về điểm mục tiêu định sẵn. Trong quá trình khoan, dung dịch khoan được bơm xuống để bôi trơn và gia cố lỗ khoan.\

Kiểm soát việc điều khiển hướng dựa vào cơ chế bất đối xứng của mũi khoan gắn trên đầu khoan.

- Kỹ thuật mở rộng đường khoan.

Sau khi hoàn tất công tác khoan định hướng, đầu khoan và mũi khoan TriHawk sẽ được thay thế bằng đầu phá ngược (reamer). Áp dụng kỹ thuật xoay-kéo đưa đầu phá đi ngược trở về máy khoan theo một tốc độ phù hợp với các tầng địa chất đường khoan đi qua cùng với một lượng dung dịch khoan có hàm lượng tương thích bơm vào để tạo ra đường hầm phục vụ kéo ống 20".

Đầu phá ngược có tác dụng mở rộng đường khoan thành một đường hầm có kích thước đủ để kéo thành công đường ống 20" (tối thiểu bằng 130% đường kính ống, tương đương D700). Việc vận hành đầu phá phải tuân thủ quy trình được tính toán dựa trên báo cáo địa chất công trình nhằm đảm bảo độ bền vững thành vách của đường hầm để duy trì lượng dung dịch khoan bên trong có chất lượng tốt trong thời gian ít nhất 7 ngày. Việc duy trì độ ổn định của đường hầm và chất lượng dung dịch khoan bên trong đóng vai trò quyết định đến thành công của công đoạn kéo ống 20", đặc biệt đối với đường khoan chiều dài lớn.

- Dung dịch khoan sử dụng cho công trình

Dung dịch khoan là thành phần quan trọng quyết định thành công của công tác khoan. Về cơ bản, dung dịch khoan là một hỗn hợp của nước, bentonite và các chất phụ gia. Lượng bentonite sử dụng được tính toán dựa trên các thông số địa chất công trình và đường kính, chiều dài đường khoan.

Dung dịch khoan có các chức năng sau:

o Cắt phá, trộn đất, đá, cát trong đường hầm nơi đầu khoan, đầu phá đi qua khi được bơm nén với áp lực cao.

o Thiết lập và duy trì độ ổn định đường hầm (tránh sụp hầm).

o Bôi trơn đầu khoan, đầu phá và cần khoan, giảm tập trung nhiệt trên các dụng cụ này.

o Vận chuyển đất, đá, cát trong đường hầm ra ngoài.

Với vùng địa chất nhiễm mặn hoặc độ pH cao, một số thành phần phụ gia được bổ sung để hạn chế sự suy giảm các các chức năng này:

Một đặc tính quan trọng khác của dung dịch khoan là có thể tái sử dụng được thông qua việc sử dụng thiết bị tái chế.

- Kéo đường ống - 20” (pulling back):

- Kỹ thuật kéo ống.

Ống thép được kéo bằng lực truyền từ máy khoan thông qua kết cấu đầu phá ngược gắn với 1 khớp xoay bằng kỹ thuật xoay – kéo cần khoan đưa dần về phía máy khoan. Dung dịch khoan được bơm vào đường hầm với chế độ phù hợp giúp giảm thiểu ma sát lên thân ống, ngăn ngừa khả năng sụp hầm.

Việc kéo ống được tiến hành với biểu thời gian được hoạch định kỹ càng đến từng chi tiết phù hợp với chiều dài đường khoan và phải được tiến hành liên tục, tuyệt đối không có thời gian dừng. Chiều dài khoan càng lớn, sự thay đổi các tầng địa chất càng nhiều dẫn đến nguy cơ tăng tải lên thân ống càng cao. Dung dịch khoan phải được tính toán cẩn thận để luôn đảm bảo chuyển động dọc thân ống giúp bôi trơn, giảm khả năng kẹt trong quá trình kéo ống.

Các thông số quá trình kéo ống thường không ổn định do đó người chịu trách nhiệm kỹ thuật luôn phải tính đến trường hợp tải kéo tăng và dự phòng sẵn phương án thay đổi dung dịch khoan, tốc độ kéo. Trường hợp tải tăng lên trong quá trình kéo nếu không chuyển ngay sang chế độ kéo khác và dừng, giữ nguyên hiện trạng, trong thời gian 1-2h áp suất dư trong đường hầm sẽ giảm xuống, tiết diện đường hầm dần co lại và hiện tượng bó ống xảy ra sẽ làm tăng đột biến sức cản. Trong 7-10h tiếp theo khả năng bó chặt đường ống là 90% và sau 12h từ khi ngừng do

không có giải pháp sẽ không thể kéo được ống, bước tiếp theo bắt buộc phải cắt bỏ tuyến ống khoan lại đường khác.

Bước 4: Lắp dặt ống lồng (casing)

Dùng cẩu hoặc dùng tời máy khoan nhấc đầu ống vào lỗ khoan. Sau đó, phía đầu cuối dùng lực của máy khoan đẩy theo đường lỗ khoan đã thi công xong. Đầu ống được luồn cáp, dùng tời kéo định hướng ống theo lỗ khoan. Ống được nối với nhau từng đoạn 4m theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất.

Bước 5: Trám vữa benntonit và xi măng

Sau khi đã lắp ống qua lỗ khoan tiến hành bơm vữa bentonit và xi măng bằng máy bơm chuyên dùng vào đầy phần trống của thành lỗ khoan để chống sạt lở trong lỗ khoan, đảm bảo độ bền vững kết cấu của thành lỗ khoan cũng như nền đường hiện hữu. Dung dịch được bơm vào thành để trám lấp lỗ khoan là vữa bentonit và xi măng.

Sau khi đã lắp đặt ống theo thiết kế ta tiến hành bịt một đầu hố khoan bằng gioăng cao su co để làm kín bên hố đón (Hố tiếp nhận), tiếp đó ta bơm dung dịch bằng máy bơm chuyên dùng vào thành hố khoan, bơm đến khi nào lượng vữa xi măng đầy trong toàn bộ thành lỗ khoan thì ta kết thúc quá trình bơm.

Bước 6: Lắp đặt ống dẫn khí

Ống dẫn gas là ống thép D508mm inches dài 6m/đoạn. Công tác lắp đặt như lắp đặt ống lồng, công tác hàn nối công nghệ do đơn vị chuyên môn của nhà thầu thực hiện. Ống được hàn nối làm từng đoạn từ 100m - 300 m, dùng cáp bắt chặt vào đầu ống và được kéo qua bằng máy khoan ngầm hoặc tời chuyên dùng. Hoàn thành công tác kéo ống khi đầu ống thoát ra khỏi miệng ống lồng bên kia hố đón.

Bước 7: Hoàn thiện và bàn giao mặt bằng:

Hố tiếp nhận và hố thi công được dọn vệ sinh sạch trước khi bàn giao cho tiếp tục làm công tác đấu nối hệ thống ống dẫn xăng, dầu và hoàn thiện mặt bằng.

3.3 Khối lượng công việc