KỸ THUẬT KHOAN NGẦM HDD VÀ KHOAN KÍCH NGẦM KÉO ỐNG QUA ĐƯỜNG TRONG NỘI ĐÔ THÀNH PHỐ

Trong quá trình đô thị hóa nhanh và mở rộng hệ thống hạ tầng kỹ thuật, nhu cầu xây dựng, cải tạo và nâng cấp các tuyến ống ngầm trong khu vực nội đô ngày càng gia tăng. Các tuyến ống cấp nước, thoát nước, ống kỹ thuật tổng hợp, ống dẫn năng lượng và hệ thống cáp ngầm thường phải băng qua các tuyến đường giao thông đang khai thác với mật độ phương tiện cao. Trong điều kiện không gian thi công hạn chế, yêu cầu bảo vệ kết cấu mặt đường, đảm bảo an toàn giao thông và giảm thiểu ảnh hưởng đến đời sống đô thị trở thành những tiêu chí bắt buộc. Trước bối cảnh đó, kỹ thuật khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm kéo ống qua đường đã và đang được xem là các giải pháp công nghệ phù hợp, hiệu quả và bền vững.

Khoan ngầm HDD, hay khoan định hướng ngang, là phương pháp thi công không đào rãnh, sử dụng máy khoan có khả năng dẫn hướng để tạo lỗ khoan theo phương ngang hoặc cong nhẹ dưới mặt đất, sau đó kéo ống vào vị trí thiết kế. Khoan kích ngầm kéo ống là phương pháp thi công sử dụng lực kích hoặc đẩy cơ học để đưa ống đi xuyên qua nền đất theo phương ngang, thường áp dụng cho các tuyến ngắn và điều kiện địa chất tương đối ổn định. Trong nội đô thành phố, hai phương pháp này được lựa chọn và áp dụng tùy theo điều kiện kỹ thuật, quy mô công trình và yêu cầu quản lý đô thị.

Đặc điểm nổi bật của khu vực nội đô là mật độ công trình hiện hữu dày đặc, bao gồm hệ thống hạ tầng ngầm chồng chéo, nền đường nhiều lớp kết cấu và yêu cầu khai thác giao thông liên tục. Vì vậy, việc lựa chọn kỹ thuật khoan ngầm phù hợp phải dựa trên phân tích tổng hợp các yếu tố địa chất, không gian thi công, yêu cầu kỹ thuật của tuyến ống và các ràng buộc về an toàn, môi trường. Kỹ thuật khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm, nếu được áp dụng đúng cách, có thể đáp ứng hiệu quả các yêu cầu này.

Về nguyên lý kỹ thuật, khoan ngầm HDD sử dụng mũi khoan dẫn hướng có thể điều chỉnh phương vị và độ nghiêng trong quá trình khoan. Hệ thống định vị cho phép theo dõi liên tục vị trí mũi khoan trong không gian ba chiều, từ đó đảm bảo lỗ khoan được tạo theo đúng quỹ đạo thiết kế. Sau khi hoàn thành lỗ khoan dẫn hướng, quá trình mở rộng lỗ khoan được thực hiện theo từng cấp bằng các thiết bị doa chuyên dụng, trước khi tiến hành kéo ống. Nhờ khả năng kiểm soát chính xác quỹ đạo và lực kéo, khoan ngầm HDD đặc biệt phù hợp cho thi công trong nội đô, nơi yêu cầu cao về độ chính xác và an toàn.

Khoan kích ngầm kéo ống qua đường, trong khi đó, dựa trên nguyên lý sử dụng lực kích từ hệ thống kích thủy lực để đẩy ống hoặc vỏ ống xuyên qua nền đất. Phương pháp này thường không có khả năng điều chỉnh quỹ đạo linh hoạt như HDD, do đó yêu cầu tuyến khoan tương đối thẳng và điều kiện địa chất ổn định. Trong nội đô, khoan kích ngầm thường được áp dụng cho các tuyến ống có chiều dài ngắn, đường kính vừa phải và không có yêu cầu cao về điều chỉnh hướng khoan.

Trong thi công khoan ngầm HDD qua đường trong nội đô, công tác khảo sát và thiết kế đóng vai trò quyết định. Khảo sát địa chất cần cung cấp đầy đủ thông tin về các lớp đất, mực nước ngầm và các yếu tố bất lợi như đất yếu, đất lẫn sỏi hoặc vật liệu đắp không đồng nhất. Đồng thời, khảo sát công trình ngầm hiện hữu là yêu cầu bắt buộc nhằm tránh xung đột với các tuyến cáp, ống và kết cấu ngầm đang khai thác. Trên cơ sở dữ liệu khảo sát, tuyến khoan được thiết kế với độ sâu, bán kính cong và góc vào – ra phù hợp, đảm bảo an toàn cho cả tuyến ống và kết cấu mặt đường phía trên.

Kỹ thuật khoan ngầm HDD trong nội đô thường được triển khai theo ba giai đoạn chính: khoan dẫn hướng, mở rộng lỗ khoan và kéo ống. Trong giai đoạn khoan dẫn hướng, mũi khoan có đường kính nhỏ được dẫn động theo quỹ đạo thiết kế, với sự hỗ trợ của hệ thống định vị cho phép hiệu chỉnh kịp thời khi có sai lệch. Độ chính xác của giai đoạn này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng mở rộng lỗ khoan và kéo ống ở các bước tiếp theo.

Giai đoạn mở rộng lỗ khoan được thực hiện bằng cách thay thế mũi khoan dẫn hướng bằng các thiết bị doa có đường kính lớn hơn. Việc mở rộng theo nhiều cấp giúp giảm lực kéo và hạn chế xáo trộn địa tầng, đặc biệt quan trọng trong nền đất đô thị vốn có tính không đồng nhất cao. Trong toàn bộ quá trình này, dung dịch khoan được sử dụng để bôi trơn, vận chuyển mùn khoan và gia cố thành lỗ, đồng thời hạn chế nguy cơ sụt lún bề mặt.

Giai đoạn kéo ống là bước cuối cùng của thi công khoan ngầm HDD. Tuyến ống được lắp ráp hoàn chỉnh trên mặt bằng, kiểm tra chất lượng mối nối và liên kết với đầu kéo của máy khoan. Quá trình kéo ống được kiểm soát chặt chẽ về lực kéo và tốc độ nhằm tránh biến dạng hoặc hư hỏng ống. Trong điều kiện nội đô, việc giám sát lực kéo và biến dạng nền là yêu cầu bắt buộc nhằm đảm bảo an toàn cho công trình và môi trường xung quanh.

Đối với khoan kích ngầm kéo ống qua đường trong nội đô, biện pháp thi công thường đơn giản hơn nhưng vẫn đòi hỏi kiểm soát kỹ thuật nghiêm ngặt. Công tác chuẩn bị bao gồm đào và gia cố hố kích và hố nhận, đảm bảo đủ không gian cho hệ thống kích và ổn định nền xung quanh. Quá trình kích ống được thực hiện từng đoạn, với việc kiểm soát hướng và lực kích nhằm đảm bảo tuyến ống đi đúng hướng thiết kế. Trong trường hợp gặp địa chất không thuận lợi, biện pháp xử lý nền hoặc thay đổi phương án thi công cần được xem xét kịp thời.

Một trong những thách thức lớn nhất của thi công khoan ngầm trong nội đô là kiểm soát lún và biến dạng bề mặt. Các tuyến đường đô thị thường có kết cấu áo đường phức tạp và chịu tải trọng giao thông lớn, do đó mọi biến dạng vượt quá giới hạn cho phép đều có thể gây hư hỏng và mất an toàn. Kỹ thuật khoan ngầm HDD, với khả năng kiểm soát quỹ đạo và dung dịch khoan, cho phép giảm thiểu nguy cơ này nếu được áp dụng đúng quy trình. Trong khi đó, khoan kích ngầm yêu cầu kiểm soát chặt chẽ lực kích và điều kiện địa chất để tránh hiện tượng trồi đất hoặc sụt lún.

Yếu tố môi trường và xã hội cũng là nội dung quan trọng trong thi công khoan ngầm nội đô. Việc hạn chế tiếng ồn, rung động, bùn thải và đảm bảo an toàn cho người dân xung quanh là những yêu cầu bắt buộc. Kỹ thuật khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm, nhờ không đào mở mặt đường trên toàn tuyến, giúp giảm đáng kể tác động tiêu cực so với phương pháp đào hở truyền thống. Tuy nhiên, công tác quản lý thi công, bố trí mặt bằng và hoàn trả hiện trạng vẫn cần được thực hiện nghiêm túc theo quy định của đô thị.

Từ góc độ kinh tế – kỹ thuật, việc áp dụng kỹ thuật khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm trong nội đô mang lại nhiều lợi ích. Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cho thiết bị và công nghệ có thể cao hơn, nhưng tổng chi phí dự án thường được tối ưu nhờ giảm chi phí hoàn trả mặt đường, giảm thời gian thi công và hạn chế gián đoạn giao thông. Đặc biệt, các lợi ích xã hội như giảm ùn tắc, giảm ô nhiễm và nâng cao an toàn đô thị là những giá trị khó có thể đo lường bằng chi phí trực tiếp.

Trong thực tiễn quản lý dự án, việc lựa chọn giữa khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm cần dựa trên phân tích kỹ thuật toàn diện. Đối với các tuyến ống dài, yêu cầu điều chỉnh hướng khoan linh hoạt và điều kiện địa chất phức tạp, khoan ngầm HDD thường là lựa chọn ưu tiên. Ngược lại, đối với các tuyến ngắn, tuyến thẳng và địa chất tương đối ổn định, khoan kích ngầm có thể là giải pháp kinh tế và hiệu quả.

Trong bối cảnh phát triển đô thị bền vững, kỹ thuật khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm kéo ống qua đường trong nội đô thành phố đóng vai trò ngày càng quan trọng. Việc áp dụng đúng kỹ thuật, tuân thủ quy trình và nâng cao năng lực quản lý thi công sẽ là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng, an toàn và hiệu quả lâu dài của các công trình hạ tầng ngầm.

Tóm lại, kỹ thuật khoan ngầm HDD và khoan kích ngầm kéo ống qua đường trong nội đô là những giải pháp công nghệ hiện đại, đáp ứng hiệu quả các yêu cầu kỹ thuật, kinh tế và xã hội của xây dựng hạ tầng đô thị. Việc nghiên cứu, ứng dụng và hoàn thiện các kỹ thuật này trên cơ sở khoa học và thực tiễn sẽ góp phần quan trọng vào quá trình hiện đại hóa hệ thống hạ tầng kỹ thuật ngầm và nâng cao chất lượng phát triển đô thị trong tương lai.

Khoan ngầm kéo ống trong khu dân cư và đường phố