Khoan ngầm ngang qua đường quốc lộ 1A

BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH THI CÔNG KHOAN KÍCH NGẦM QUA ĐƯỜNG KÉO ỐNG D500–D1500 MM

Trong bối cảnh phát triển hạ tầng giao thông và hạ tầng kỹ thuật đô thị, việc thi công các tuyến ống ngầm có đường kính lớn băng qua đường bộ đang khai thác đặt ra nhiều yêu cầu khắt khe về kỹ thuật, an toàn và quản lý. Đối với các tuyến ống có đường kính từ D500 đến D1500 mm, phương pháp đào hở truyền thống thường không còn phù hợp do nguy cơ ảnh hưởng đến kết cấu mặt đường, gián đoạn giao thông và phát sinh chi phí hoàn trả lớn. Trong điều kiện đó, biện pháp khoan kích ngầm qua đường đã và đang được áp dụng như một giải pháp kỹ thuật hiệu quả, đặc biệt đối với các tuyến khoan ngắn, tuyến thẳng và yêu cầu kiểm soát lún nghiêm ngặt.

Khoan kích ngầm qua đường là phương pháp thi công không đào rãnh, sử dụng lực kích cơ học, thường thông qua hệ thống kích thủy lực, để đẩy ống hoặc vỏ ống xuyên qua nền đất theo phương ngang. Phương pháp này cho phép lắp đặt các tuyến ống ngầm có đường kính lớn mà không phá vỡ kết cấu mặt đường phía trên, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng đến giao thông và môi trường đô thị. Đối với dải đường kính D500–D1500 mm, khoan kích ngầm được xem là một trong những giải pháp khả thi và kinh tế nếu được thiết kế và thi công đúng quy trình kỹ thuật.

Biện pháp thi công khoan kích ngầm qua đường cần được xây dựng trên cơ sở phân tích tổng hợp các yếu tố địa chất, điều kiện mặt bằng, yêu cầu kỹ thuật của tuyến ống và các ràng buộc về an toàn giao thông. Việc lựa chọn đúng biện pháp và tuân thủ nghiêm ngặt quy trình thi công là yếu tố quyết định đến chất lượng và độ an toàn của công trình.

Về mặt điều kiện áp dụng, khoan kích ngầm qua đường phù hợp với các tuyến khoan có chiều dài tương đối ngắn, thường trong khoảng 10–40 m, tuyến khoan thẳng hoặc có sai số hướng nhỏ, và nền đất có khả năng tự ổn định ở mức độ nhất định. Đối với các tuyến ống D500–D1500 mm, yêu cầu về độ chính xác tuyến khoan, khả năng chịu lực của ống và kiểm soát biến dạng nền đất cần được đặt ở mức cao hơn so với các tuyến ống nhỏ.

Công tác khảo sát và chuẩn bị là bước đầu tiên và mang tính quyết định trong biện pháp thi công khoan kích ngầm. Khảo sát địa chất cần xác định rõ các lớp đất, mức độ ổn định, mực nước ngầm và các yếu tố bất lợi như đất yếu, cát bão hòa nước hoặc sỏi cuội. Đối với khoan kích ngầm qua đường, khảo sát kết cấu nền đường và áo đường cũng là yêu cầu bắt buộc nhằm đánh giá khả năng chịu tải và nguy cơ ảnh hưởng trong quá trình thi công. Đồng thời, việc khảo sát công trình ngầm hiện hữu giúp tránh xung đột với các tuyến cáp, ống và kết cấu kỹ thuật đang khai thác.

Trên cơ sở kết quả khảo sát, tuyến khoan kích ngầm được thiết kế với cao độ, hướng tuyến và chiều dài phù hợp. Đối với các tuyến ống D500–D1500 mm, độ sâu chôn ống cần đảm bảo tuyến ống nằm dưới vùng ảnh hưởng trực tiếp của tải trọng giao thông và kết cấu áo đường, đồng thời đủ sâu để giảm nguy cơ lún sụt bề mặt. Thiết kế cũng cần xác định rõ loại ống sử dụng, thường là ống thép hoặc ống bê tông cốt thép, có khả năng chịu lực kích lớn trong quá trình thi công.

Biện pháp thi công khoan kích ngầm qua đường bắt đầu bằng việc đào và gia cố hố kích và hố nhận. Hố kích là nơi đặt hệ thống kích thủy lực và bố trí ống để thực hiện quá trình kích. Hố nhận là vị trí tiếp nhận đầu ống sau khi hoàn thành quá trình khoan kích. Kích thước và kết cấu của các hố này phải được thiết kế đủ lớn và đủ ổn định để chịu được lực kích, tải trọng thiết bị và áp lực đất xung quanh. Trong nhiều trường hợp, hố kích và hố nhận cần được gia cố bằng cừ thép, cọc ván hoặc kết cấu bê tông nhằm đảm bảo an toàn trong suốt quá trình thi công.

Sau khi hoàn thành hố kích, hệ thống kích thủy lực được lắp đặt và căn chỉnh chính xác theo hướng tuyến thiết kế. Việc căn chỉnh hệ thống kích là bước quan trọng nhằm đảm bảo tuyến khoan đi đúng hướng, hạn chế sai lệch có thể gây kẹt ống hoặc ảnh hưởng đến kết cấu nền đường phía trên. Đối với các tuyến ống có đường kính lớn như D1000–D1500 mm, sai lệch nhỏ trong quá trình căn chỉnh cũng có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng, do đó yêu cầu độ chính xác cao trong công tác này.

Quy trình thi công khoan kích ngầm qua đường thường được thực hiện theo phương thức kích từng đoạn. Ống được đưa vào vị trí kích, sau đó hệ thống kích thủy lực tác động lực đẩy để đưa ống tiến vào nền đất. Sau mỗi chu kỳ kích, quá trình đào đất trong lòng ống hoặc phía trước đầu ống được thực hiện để giảm lực cản và tạo điều kiện cho lần kích tiếp theo. Đối với các đường kính lớn, việc đào đất thường được thực hiện thủ công hoặc bằng thiết bị chuyên dụng, tùy thuộc vào điều kiện địa chất và không gian thi công.

Trong quá trình khoan kích ngầm, việc kiểm soát hướng tuyến và lực kích là yêu cầu kỹ thuật then chốt. Hướng tuyến được kiểm tra thường xuyên thông qua các thiết bị đo đạc, đảm bảo ống đi đúng theo thiết kế. Lực kích cần được kiểm soát trong giới hạn cho phép của ống và nền đất, tránh hiện tượng quá tải gây nứt vỡ ống hoặc làm mất ổn định nền. Đối với các tuyến ống D500–D1500 mm, lực kích có thể rất lớn, do đó yêu cầu hệ thống kích có công suất phù hợp và khả năng điều chỉnh chính xác.

Một yếu tố kỹ thuật quan trọng trong biện pháp thi công khoan kích ngầm là kiểm soát biến dạng nền đất và lún bề mặt. Trong quá trình kích ống, áp lực đất xung quanh có thể thay đổi, gây nguy cơ lún hoặc trồi đất nếu không được kiểm soát tốt. Biện pháp kiểm soát thường bao gồm điều chỉnh tốc độ kích, kết hợp đào đất hợp lý và theo dõi biến dạng bề mặt đường. Trong các công trình quan trọng, hệ thống quan trắc lún có thể được lắp đặt để theo dõi liên tục và kịp thời xử lý khi có dấu hiệu bất thường.

Đối với các tuyến ống có đường kính lớn, việc bôi trơn thành ống và thành đất cũng là biện pháp quan trọng nhằm giảm lực kích và hạn chế xáo trộn địa tầng. Các vật liệu bôi trơn hoặc dung dịch phù hợp có thể được sử dụng để giảm ma sát giữa ống và đất, đặc biệt trong nền đất dính hoặc cát bão hòa nước. Việc lựa chọn vật liệu bôi trơn cần phù hợp với điều kiện địa chất và yêu cầu bảo vệ môi trường.

Quá trình thi công khoan kích ngầm qua đường tiếp tục cho đến khi đầu ống xuyên qua và tiếp cận hố nhận. Sau khi ống được kích đến vị trí thiết kế, công tác căn chỉnh cuối cùng được thực hiện để đảm bảo tuyến ống đạt đúng cao độ và hướng tuyến. Hệ thống kích được tháo dỡ, và các mối nối hoặc kết cấu liên kết được hoàn thiện theo thiết kế kỹ thuật.

Giai đoạn hoàn thiện bao gồm việc xử lý không gian xung quanh ống, nếu cần, bằng các biện pháp như bơm vữa lấp đầy khe hở nhằm tăng độ ổn định và hạn chế lún sụt về lâu dài. Hố kích và hố nhận được hoàn trả theo yêu cầu thiết kế và quy định của cơ quan quản lý giao thông, đảm bảo khôi phục hiện trạng ban đầu hoặc đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành.

Từ góc độ an toàn và quản lý rủi ro, biện pháp thi công khoan kích ngầm qua đường cần bao gồm các phương án xử lý sự cố như kẹt ống, sai lệch hướng tuyến hoặc mất ổn định nền đất. Việc chuẩn bị sẵn các kịch bản xử lý và đội ngũ kỹ thuật có kinh nghiệm là yếu tố quan trọng nhằm giảm thiểu rủi ro trong quá trình thi công.

So với kỹ thuật khoan ngầm HDD, khoan kích ngầm có phạm vi áp dụng hẹp hơn nhưng lại mang lại hiệu quả kinh tế cao đối với các tuyến ống D500–D1500 mm có chiều dài ngắn và yêu cầu tuyến thẳng. Trong nội đô và các khu vực giao thông quan trọng, phương pháp này giúp giảm thiểu tối đa ảnh hưởng đến hoạt động giao thông và đời sống xã hội nếu được tổ chức thi công hợp lý.

Tóm lại, biện pháp và quy trình thi công khoan kích ngầm qua đường kéo ống D500–D1500 mm là một hệ thống giải pháp kỹ thuật tổng hợp, đòi hỏi khảo sát kỹ lưỡng, thiết kế chính xác và tổ chức thi công chặt chẽ. Việc tuân thủ đúng quy trình và áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp sẽ đảm bảo chất lượng, an toàn và hiệu quả lâu dài cho các công trình hạ tầng ngầm có quy mô lớn trong điều kiện đô thị và giao thông phức tạp.

KHOAN NGẦM NGANG QUA ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1A – BIỆN PHÁP VÀ QUY TRÌNH THI CÔNG KHOAN KÍCH NGẦM KÉO ỐNG D500 – D1500 MM

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của hạ tầng giao thông và đô thị tại Việt Nam, việc xây dựng các tuyến ống kỹ thuật ngầm băng qua các tuyến đường huyết mạch như Quốc lộ 1A đã trở thành yêu cầu tất yếu. Quốc lộ 1A là trục giao thông xương sống của cả nước, có lưu lượng phương tiện lớn, tải trọng cao và hoạt động liên tục 24/7. Vì vậy, bất kỳ giải pháp thi công nào có liên quan đến việc can thiệp vào nền đường đều phải được cân nhắc kỹ lưỡng nhằm đảm bảo không làm gián đoạn giao thông, không gây mất an toàn và không ảnh hưởng đến kết cấu công trình hiện hữu.

Đối với các tuyến ống có đường kính từ D500 đến D1500 mm, phương pháp đào hở truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế rõ rệt. Việc đào cắt ngang mặt đường không chỉ gây ùn tắc giao thông nghiêm trọng mà còn tiềm ẩn nguy cơ làm suy yếu kết cấu áo đường, đặc biệt trong điều kiện nền đất yếu hoặc có mực nước ngầm cao. Ngoài ra, chi phí hoàn trả mặt đường, tổ chức phân luồng giao thông và khắc phục hậu quả sau thi công thường rất lớn. Chính vì vậy, phương pháp khoan kích ngầm ngang qua đường đã trở thành lựa chọn ưu tiên trong nhiều dự án, nhờ khả năng thi công không đào mở, kiểm soát tốt biến dạng nền đất và đảm bảo an toàn giao thông.

Khoan kích ngầm là phương pháp thi công sử dụng hệ thống kích thủy lực để đẩy các đoạn ống xuyên qua lòng đất theo phương ngang từ giếng kích đến giếng nhận. Trong quá trình này, đất phía trước đầu ống được đào bỏ bằng thủ công hoặc bằng máy móc chuyên dụng, tạo điều kiện cho ống tiến lên. Nguyên lý của phương pháp này dựa trên sự cân bằng giữa lực kích tác động và sức kháng của đất nền xung quanh. Nếu lực kích không đủ, ống sẽ không thể tiến lên; ngược lại, nếu lực kích quá lớn, có thể gây phá hoại cấu trúc đất, dẫn đến sụt lún mặt đường phía trên.

Đối với các tuyến ống có đường kính từ D500 đến D1500 mm, việc áp dụng phương pháp khoan kích ngầm mang lại nhiều lợi ích đáng kể. Trước hết, phương pháp này cho phép thi công mà không cần phá vỡ kết cấu mặt đường, từ đó duy trì hoạt động giao thông bình thường. Thứ hai, với khả năng kiểm soát hướng tuyến tốt, phương pháp này đảm bảo độ chính xác cao trong việc lắp đặt đường ống. Thứ ba, việc hạn chế đào mở giúp giảm thiểu tác động đến môi trường, giảm tiếng ồn, bụi và các ảnh hưởng tiêu cực khác đến khu vực xung quanh.

Quy trình thi công khoan kích ngầm bắt đầu từ công tác khảo sát địa chất, một bước có vai trò đặc biệt quan trọng. Việc khảo sát giúp xác định các đặc tính cơ lý của đất như độ chặt, độ ẩm, lực dính, góc ma sát trong và mực nước ngầm. Những thông tin này là cơ sở để lựa chọn phương pháp thi công phù hợp, thiết kế lực kích và dự báo các rủi ro có thể xảy ra trong quá trình thi công. Trong trường hợp nền đất yếu hoặc có nước ngầm cao, cần có các biện pháp gia cố như bơm vữa, hạ mực nước ngầm hoặc sử dụng thiết bị chuyên dụng để đảm bảo ổn định.

Sau khi hoàn thành khảo sát, bước tiếp theo là thiết kế kỹ thuật. Thiết kế bao gồm việc xác định tim tuyến, cao độ đặt ống, chiều dài tuyến khoan và các thông số kỹ thuật của ống. Đồng thời, cần tính toán lực kích cần thiết dựa trên đường kính ống, chiều dài tuyến và điều kiện địa chất. Lực kích phải đủ để thắng ma sát giữa ống và đất, cũng như lực cản phía trước đầu ống. Ngoài ra, thiết kế còn bao gồm việc lựa chọn loại ống phù hợp, thường là ống bê tông cốt thép hoặc ống thép, có khả năng chịu lực tốt và đảm bảo độ kín nước.

Một trong những hạng mục quan trọng trong thi công khoan kích ngầm là xây dựng giếng kích và giếng nhận. Giếng kích là nơi đặt hệ thống kích thủy lực và các thiết bị hỗ trợ, thường được bố trí ngoài phạm vi mặt đường để tránh ảnh hưởng đến giao thông. Giếng nhận là điểm kết thúc của tuyến ống, nơi đầu ống được đưa lên mặt đất. Kết cấu giếng thường được làm bằng bê tông cốt thép hoặc cừ ván thép, đảm bảo khả năng chịu lực và chống thấm. Kích thước giếng phải đủ lớn để lắp đặt thiết bị và đảm bảo an toàn cho công nhân làm việc.

Sau khi hoàn thiện giếng kích, hệ thống kích thủy lực được lắp đặt. Hệ thống này bao gồm các kích chính, khung phản lực, hệ thống ray dẫn hướng và các thiết bị đo đạc. Việc căn chỉnh hệ thống kích theo đúng tim tuyến thiết kế là yếu tố then chốt để đảm bảo hướng đi của ống không bị sai lệch. Trong quá trình thi công, các thiết bị đo đạc sẽ liên tục theo dõi vị trí và độ lệch của ống để kịp thời điều chỉnh.

Quá trình đào đất phía trước đầu ống có thể được thực hiện bằng phương pháp thủ công hoặc bằng máy đào chuyên dụng, tùy thuộc vào điều kiện địa chất. Đối với đất mềm, ổn định, có thể sử dụng phương pháp đào thủ công. Tuy nhiên, trong các điều kiện phức tạp hơn như đất cát, đất bùn hoặc có nước ngầm, việc sử dụng máy đào như microtunneling hoặc auger boring sẽ hiệu quả hơn và đảm bảo an toàn cao hơn. Việc đào đất phải được thực hiện đồng bộ với quá trình kích ống để tránh hiện tượng sụt lún hoặc kẹt ống.

Ống được kích từng đoạn một, mỗi đoạn có chiều dài từ 1 đến 3 mét. Sau khi một đoạn ống được đẩy vào đất, đoạn tiếp theo sẽ được nối vào và tiếp tục quá trình. Các khớp nối giữa các đoạn ống phải đảm bảo kín nước và có khả năng chịu lực tốt. Trong quá trình kích, lực kích và tốc độ đẩy phải được kiểm soát chặt chẽ để tránh làm hỏng ống hoặc gây biến dạng nền đất.

Một trong những yếu tố quan trọng nhất trong thi công khoan kích ngầm qua Quốc lộ 1A là kiểm soát lún mặt đường. Do thi công diễn ra dưới nền đường đang khai thác, bất kỳ sự lún nào vượt quá giới hạn cho phép đều có thể gây nguy hiểm cho giao thông. Vì vậy, cần thiết lập hệ thống quan trắc lún bao gồm các mốc lún trên mặt đường, thiết bị đo chuyển vị và hệ thống ghi nhận dữ liệu liên tục. Trong trường hợp phát hiện lún vượt ngưỡng, cần dừng thi công và áp dụng các biện pháp xử lý như bơm vữa gia cố.

Ngoài ra, việc sử dụng dung dịch bôi trơn như bentonite trong quá trình kích ống cũng là một biện pháp hiệu quả để giảm ma sát giữa ống và đất, từ đó giảm lực kích cần thiết và hạn chế nguy cơ kẹt ống. Dung dịch này còn có tác dụng ổn định thành lỗ và giảm nguy cơ sụt lún.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thi công bao gồm điều kiện địa chất, thiết bị thi công và trình độ của đội ngũ nhân công. Địa chất phức tạp có thể gây ra nhiều khó khăn như sụt lún, nước ngầm xâm nhập hoặc lệch hướng tuyến. Thiết bị thi công cần đảm bảo công suất, độ chính xác và độ ổn định. Trong khi đó, đội ngũ nhân công cần có kinh nghiệm và kỹ năng để xử lý các tình huống phát sinh trong quá trình thi công.

Về mặt an toàn, thi công khoan kích ngầm đòi hỏi phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn lao động, đặc biệt là khi làm việc trong không gian kín như giếng sâu. Cần đảm bảo thông gió, kiểm soát khí độc và có phương án cứu hộ khi xảy ra sự cố. Đồng thời, cần có các biện pháp bảo vệ môi trường như xử lý bùn thải, giảm thiểu tiếng ồn và rung chấn.

Tóm lại, khoan kích ngầm ngang qua Quốc lộ 1A là một giải pháp kỹ thuật tiên tiến, phù hợp với các tuyến ống có đường kính lớn từ D500 đến D1500 mm. Phương pháp này không chỉ giúp đảm bảo an toàn giao thông, bảo vệ kết cấu mặt đường mà còn mang lại hiệu quả kinh tế và môi trường cao. Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả tối ưu, cần có sự chuẩn bị kỹ lưỡng từ khảo sát, thiết kế đến tổ chức thi công và giám sát. Việc tuân thủ nghiêm ngặt quy trình kỹ thuật và áp dụng các biện pháp kiểm soát rủi ro sẽ là yếu tố quyết định đến thành công của công trình.