Trong nhiều dự án hạ tầng hiện nay, việc lắp đặt đường ống ngầm cần đảm bảo hạn chế đào xới mặt đường và giảm ảnh hưởng đến khu vực xung quanh. Vì vậy, các công nghệ thi công không đào rãnh như khoan đặt ống ngầm ngày càng được áp dụng phổ biến. Vậy hãy cùng tìm hiểu trong bài viết này khoan đặt ống ngầm là gì, các phương pháp phổ biến, quy trình thi công và những điều cần biết khi thực hiện khoan đặt ống ngầm.
Khoan đặt ống ngầm là gì?
Khoan đặt ống ngầm là phương pháp thi công lắp đặt đường ống dưới lòng đất mà không cần đào rãnh mở trên bề mặt. Thay vì đào toàn bộ tuyến ống như cách truyền thống, nhà thầu sử dụng các thiết bị khoan chuyên dụng để tạo đường hầm hoặc lỗ khoan dưới đất, sau đó đưa ống vào vị trí thiết kế.
Nhờ vậy, quá trình thi công có thể diễn ra bên dưới các công trình hiện hữu như đường giao thông, sông suối, khu đô thị hoặc hạ tầng kỹ thuật khác mà vẫn hạn chế tối đa việc phá vỡ mặt bằng.
Các phương pháp khoan đặt ống ngầm phổ biến
Tùy theo điều kiện địa chất, chiều dài tuyến thi công, đường kính ống và yêu cầu kỹ thuật của dự án, khoan đặt ống ngầm có thể được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau.
Khoan định hướng ngang (Horizontal directional drilling – HDD)
Khoan định hướng ngang (HDD) là phương pháp khoan đặt ống ngầm được áp dụng rộng rãi nhất trong các dự án hạ tầng hiện đại. Phương pháp này sử dụng máy khoan chuyên dụng để tạo một lỗ khoan theo quỹ đạo định sẵn dưới lòng đất, sau đó kéo đường ống vào vị trí thiết kế.
Quy trình thi công HDD thường gồm ba giai đoạn chính: khoan dẫn hướng (pilot drilling), mở rộng lỗ khoan (reaming) và kéo ống vào hố khoan (pullback). Nhờ khả năng điều chỉnh hướng khoan linh hoạt, HDD có thể thi công dưới các công trình như đường giao thông, sông suối hoặc khu đô thị đông đúc mà không cần đào mở toàn bộ mặt bằng.
Khoan kích ống (Pipe jacking / Microtunneling)
Khoan kích ống là phương pháp sử dụng hệ thống kích thủy lực để đẩy từng đoạn ống từ giếng khởi động đến giếng tiếp nhận thông qua một đường hầm được đào ngầm. Trong quá trình thi công, máy đào hoặc đầu khoan ở phía trước sẽ phá vỡ đất đá, đồng thời các đoạn ống phía sau được kích tiến dần vào vị trí.
Phương pháp này thường được áp dụng cho các tuyến ống có đường kính lớn như hệ thống thoát nước hoặc cống ngầm đô thị. Khoan kích ống có ưu điểm về độ chính xác cao, khả năng kiểm soát hướng tuyến tốt và phù hợp với các dự án yêu cầu độ ổn định kết cấu lớn.
Khoan ép ống (Auger boring)
Khoan ép ống, còn gọi là auger boring, là phương pháp sử dụng mũi khoan xoắn (auger) để đào đất và đưa vật liệu đào ra phía sau trong quá trình thi công. Đồng thời, các đoạn ống được ép tiến dần vào lòng đất theo hướng khoan.
Phương pháp này thường được sử dụng cho các tuyến thi công có chiều dài ngắn hoặc trung bình, đặc biệt là khi cần đặt ống dưới đường giao thông, đường sắt hoặc các công trình hạ tầng khác. Khoan ép ống có ưu điểm là cấu tạo thiết bị tương đối đơn giản, chi phí thi công hợp lý và phù hợp với nhiều loại địa chất ổn định.
Xem thêm: Top 10 loại van nước công nghiệp phổ biến nhất hiện nay
Quy trình thi công khoan đặt ống ngầm chi tiết
Trong các công trình sử dụng công nghệ thi công không đào rãnh, quy trình khoan đặt ống ngầm cần được thực hiện theo từng bước kỹ thuật rõ ràng nhằm đảm bảo độ chính xác của tuyến ống, an toàn thi công và độ bền lâu dài của hệ thống:
Khảo sát địa chất và thiết kế tuyến khoan
Trước khi thi công, đơn vị kỹ thuật cần tiến hành khảo sát địa chất và điều kiện hạ tầng khu vực dự án. Việc phân tích cấu trúc đất, mực nước ngầm, các công trình ngầm hiện hữu và điều kiện bề mặt sẽ giúp xác định tuyến khoan phù hợp.
Từ dữ liệu khảo sát, kỹ sư sẽ thiết kế quỹ đạo khoan, xác định điểm vào – điểm ra của đường ống, chiều sâu thi công cũng như bán kính cong cho phép của tuyến. Bước chuẩn bị này có vai trò quan trọng trong việc hạn chế rủi ro kỹ thuật và đảm bảo quá trình khoan diễn ra ổn định.
Khoan dẫn hướng (Pilot drilling)
Sau khi hoàn tất thiết kế, máy khoan sẽ bắt đầu tạo lỗ khoan dẫn hướng theo quỹ đạo đã xác định. Đầu khoan được điều khiển bằng hệ thống định vị và cảm biến, cho phép kỹ sư điều chỉnh hướng khoan khi cần thiết.
Khoan mở rộng lỗ khoan (Reaming)
Sau khi hoàn thành lỗ khoan dẫn hướng, quá trình mở rộng lỗ khoan sẽ được thực hiện để tạo đường kính đủ lớn cho việc lắp đặt ống. Đầu reamer chuyên dụng được đưa vào lỗ khoan để mở rộng dần kích thước theo thiết kế.
Đường kính lỗ khoan thường lớn hơn đường kính ống nhằm tạo khoảng không gian cho dung dịch khoan và giảm ma sát trong quá trình kéo ống. Việc kiểm soát kích thước lỗ khoan ở bước này giúp hạn chế nguy cơ kẹt ống hoặc sập thành hố.
Lắp đặt và kéo ống vào hố khoan (Pullback)
Sau khi lỗ khoan đạt kích thước yêu cầu, các đoạn ống sẽ được hàn nối hoặc liên kết thành một tuyến hoàn chỉnh trên mặt đất. Tiếp đó, hệ thống máy khoan sẽ kéo toàn bộ tuyến ống vào lỗ khoan theo chiều ngược lại của quá trình khoan.
Trong giai đoạn này, lực kéo và bán kính cong của ống cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh làm hư hỏng vật liệu hoặc gây biến dạng đường ống.
Kiểm tra và hoàn thiện hệ thống
Sau khi hoàn tất việc kéo ống, tuyến ống sẽ được kiểm tra lại về vị trí, độ kín và khả năng vận hành trước khi đưa vào sử dụng. Tùy theo loại công trình, hệ thống có thể cần thực hiện thêm các bước kiểm tra áp lực, kiểm tra rò rỉ hoặc nghiệm thu kỹ thuật.
Để quá trình khoan đặt ống ngầm diễn ra thuận lợi và hệ thống đường ống vận hành ổn định sau khi lắp đặt, việc lựa chọn phụ kiện kết nối phù hợp là yếu tố không thể bỏ qua. Trong thực tế thi công khoan đặt ống ngầm, các phụ kiện gang thường được sử dụng để liên kết các đoạn ống, tạo điểm chuyển hướng hoặc kết nối với thiết bị trên tuyến ống.
Các thông số kỹ thuật quan trọng cần tuân thủ
Việc kiểm soát các thông số kỹ thuật đóng vai trò rất quan trọng để đảm bảo tuyến ống được lắp đặt đúng thiết kế, hạn chế rủi ro và duy trì độ bền lâu dài của hệ thống.
| Thông số | Giá trị | Ghi chú |
| Góc khoan vào | 8° – 16° | Góc nhỏ cho máy lớn, góc lớn cho máy nhỏ. Không nên quá dốc để tránh khó kéo ống |
| Góc khoan ra | 5° – 12° | Thường nhỏ hơn góc vào để đầu kéo ống ra khỏi lỗ dễ dàng hơn |
| Độ sâu chôn ống tối thiểu | > 1.5 m (dưới sông, đường lớn)
> 1.2 m (dưới mặt đường) > 0.9 m (dưới vỉa hè) |
Cần tính thêm độ sâu an toàn dựa trên tải trọng xe cộ và nguy cơ xói mòn |
| Bán kính cong tối thiểu của ống HDPE (khi kéo) | Rmin = 25 x D | Áp dụng trong quá trình thi công tạm thời. Ống bị uốn cong nhưng sẽ phục hồi |
| Bán kính cong tối thiểu của ống HDPE (sau lắp đặt) | Rmin = 40 x D | Áp dụng cho điều kiện vận hành lâu dài. Đảm bảo ống không bị gập hoặc hư hỏng cấu trúc |
| Đường kính lỗ khoan hoàn thiện | Lớn hơn ống từ 30% – 50% | Lỗ khoan càng lớn thì dung dịch bôi trơn càng dễ luân chuyển, giảm ma sát khi kéo ống |
| Lực kéo cho phép lên ống HDPE | Không quá 10 – 12 MPa | Theo dõi liên tục đồng hồ lực kéo trên máy. Nếu lực tăng đột biến, phải dừng ngay để kiểm tra |
| Tốc độ kéo ống | 1 – 5m/phút | Nguyên tắc: càng chậm càng tốt. Kéo nhanh dễ làm mất lớp bôi trơn và tăng lực ma sát |
| Tốc độ khoan dẫn hướng | 2 – 5 m/phút | Tốc độ chậm giúp tín hiệu định vị chính xác hơn, dễ dàng điều chỉnh hướng khoan |
| Độ mở rộng mỗi lần doa | 50 – 100mm/lần | Doa từ từ, chia làm nhiều lần để đảm bảo an toàn cho thiết bị và giữ ổn định thành lỗ khoan |
| Áp suất bơm dung dịch khoan | 10 – 50 bar | Áp suất cao quá có thể gây “vỡ địa tầng”, làm dung dịch trào lên mặt đất |
| Độ nhớt dung dịch khoan | 35 – 45 giây/quart | Dung dịch đặc vừa phải để giữ thành lỗ khoan, loãng quá sẽ mất tác dụng bôi trơn và làm sạch |
Lưu ý và xử lý sự cố thường gặp khi khoan đặt ống ngầm
Mặc dù khoan đặt ống ngầm là giải pháp thi công hiện đại giúp hạn chế đào xới bề mặt, quá trình thực hiện vẫn có thể phát sinh nhiều rủi ro kỹ thuật nếu không kiểm soát tốt điều kiện địa chất, thiết bị và các thông số vận hành:
Sập thành lỗ khoan
Sập thành lỗ khoan là sự cố có thể xảy ra khi đất nền yếu, có nhiều cát hoặc nước ngầm, khiến thành lỗ khoan mất ổn định trong quá trình thi công.
Nguyên nhân phổ biến:
- Áp suất dung dịch khoan không đủ để giữ ổn định thành lỗ.
- Địa chất rời rạc hoặc có lớp cát bão hòa nước.
- Tốc độ khoan hoặc mở rộng lỗ khoan quá nhanh.
Cách xử lý:
- Điều chỉnh thành phần và áp suất dung dịch khoan để tăng khả năng ổn định thành hố.
- Khoan mở rộng theo nhiều bước thay vì mở rộng quá nhanh.
- Theo dõi địa chất và điều chỉnh quỹ đạo khoan khi cần.
Thất thoát dung dịch khoan
Thất thoát dung dịch khoan xảy ra khi dung dịch khoan thoát ra khỏi lỗ khoan và trồi lên bề mặt đất hoặc đáy sông, thường gặp trong các tuyến khoan dưới sông hoặc khu vực đất nứt nẻ.
Nguyên nhân phổ biến:
- Áp suất dung dịch khoan quá cao.
- Lớp đất hoặc đá có nhiều khe nứt.
- Thiết kế tuyến khoan quá nông.
Cách xử lý:
- Giảm áp suất bơm dung dịch khoan.
- Điều chỉnh thành phần dung dịch để tăng độ nhớt.
- Trong một số trường hợp cần tạm dừng thi công để xử lý khu vực rò rỉ.
Kẹt đầu khoan hoặc kẹt ống
Đây là sự cố thường xảy ra khi ma sát giữa ống và thành lỗ khoan quá lớn hoặc khi trong lỗ khoan xuất hiện vật cản.
Nguyên nhân phổ biến:
- Lỗ khoan mở rộng chưa đủ kích thước.
- Thành hố khoan bị sập hoặc biến dạng.
- Lực kéo vượt quá khả năng của thiết bị
Cách xử lý:
- Kiểm tra lại đường kính lỗ khoan và thực hiện mở rộng thêm.
- Bơm bổ sung dung dịch khoan để giảm ma sát.
- Sử dụng thiết bị theo dõi lực kéo để kiểm soát quá trình kéo ống.
Sai lệch quỹ đạo tuyến khoan
Trong quá trình khoan định hướng, tuyến khoan có thể bị lệch khỏi thiết kế do địa chất phức tạp hoặc sai số thiết bị định vị.
Nguyên nhân phổ biến:
- Hệ thống định vị không chính xác.
- Địa tầng có nhiều lớp đất đá cứng xen kẽ.
- Tốc độ khoan không phù hợp
Cách xử lý:
- Sử dụng hệ thống định vị và theo dõi đầu khoan liên tục.
- Điều chỉnh hướng khoan kịp thời khi phát hiện sai lệch.
- Áp dụng các thiết bị khoan hiện đại từ các nhà sản xuất lớn, uy tín.
Xem thêm: Hướng dẫn cách tháo khớp nối ống nước nhanh chóng, tiện lợi
Ứng dụng của khoan đặt ống ngầm trong thực tế
Nhờ khả năng thi công đường ống dưới lòng đất mà không cần đào rãnh mở, khoan đặt ống ngầm được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực hạ tầng kỹ thuật:
- Lắp đặt hệ thống cấp nước và thoát nước đô thị: Thi công các tuyến ống cấp nước, thoát nước dưới đường giao thông hoặc khu dân cư mà không cần đào rãnh dài.
- Thi công đường ống dẫn dầu, khí và hóa chất: Đặt các tuyến ống năng lượng đi qua khu vực địa hình phức tạp hoặc nhạy cảm về môi trường.
- Lắp đặt cáp điện và cáp viễn thông: Triển khai hạ tầng cáp điện, cáp quang dưới lòng đất tại khu đô thị hoặc khu công nghiệp.
- Thi công đường ống qua sông, kênh rạch hoặc hồ: Đưa đường ống đi qua các chướng ngại tự nhiên mà không cần đào cắt lòng sông.
- Lắp đặt đường ống dưới các công trình giao thông: Thi công tuyến ống dưới đường cao tốc, đường sắt hoặc các tuyến giao thông lớn mà không làm gián đoạn hoạt động giao thông.
Khoan đặt ống ngầm là giải pháp thi công hiệu quả giúp lắp đặt hệ thống đường ống dưới lòng đất mà vẫn hạn chế đào xới và ảnh hưởng đến hạ tầng xung quanh. Tuy nhiên, để tuyến ống vận hành ổn định lâu dài, việc lựa chọn phụ kiện kết nối đạt tiêu chuẩn là yếu tố không thể bỏ qua.
Nếu bạn đang tìm kiếm van và phụ kiện ngành nước chất lượng cho các công trình cấp nước và hạ tầng kỹ thuật, T-BLUE cung cấp nhiều dòng sản phẩm chất lượng, đáp ứng tốt yêu cầu thi công thực tế như đai ngàm ống nong, van công nghiệp, khớp nối mềm gang,… Hãy liên hệ với T-BLUE qua hotline 079 351 2999 để được tư vấn giải pháp phụ kiện phù hợp cho từng dự án.
