KỸ THUẬT KHOAN ĐỊNH HƯỚNG KÉO ỐNG NGẦM DẪN KHÍ, DẪN CÁP QUANG VÀ CÁP ĐIỆN QUA SÔNG

Trong quá trình phát triển hạ tầng năng lượng và viễn thông hiện đại, việc xây dựng các tuyến ống dẫn khí, tuyến cáp quang và cáp điện vượt qua sông, kênh rạch và các thủy hệ tự nhiên là yêu cầu tất yếu. Các công trình này thường có vai trò đặc biệt quan trọng đối với an ninh năng lượng, an toàn cung cấp thông tin và vận hành ổn định của hệ thống điện lực. Do đó, yêu cầu đặt ra không chỉ dừng ở việc thi công thành công mà còn phải đảm bảo độ an toàn lâu dài, độ bền kết cấu, hạn chế tối đa rủi ro sự cố và tuyệt đối không gây ảnh hưởng đến môi trường thủy sinh cũng như hình thái dòng chảy tự nhiên.

Trong các phương pháp thi công hiện nay, kỹ thuật khoan định hướng kéo ống ngầm (Horizontal Directional Drilling – HDD) được xem là giải pháp công nghệ tiên tiến và phù hợp nhất cho các công trình vượt sông. Phương pháp này cho phép lắp đặt các tuyến ống và tuyến cáp ngầm ở độ sâu lớn dưới lòng sông, trong lớp địa tầng ổn định, không cần đào mở lòng sông, không ảnh hưởng đến giao thông thủy và giảm thiểu tối đa tác động môi trường trong suốt quá trình thi công.

Khoan định hướng HDD là phương pháp thi công không đào rãnh, sử dụng hệ thống máy khoan chuyên dụng có khả năng điều khiển quỹ đạo mũi khoan theo phương ngang hoặc cong trong không gian ba chiều. Quá trình thi công bao gồm khoan tạo lỗ theo tuyến thiết kế, mở rộng lỗ khoan đến đường kính yêu cầu và kéo tuyến ống hoặc ống bảo vệ chứa cáp vào vị trí cuối cùng. Đối với các công trình dẫn khí, dẫn cáp quang và cáp điện qua sông, phương pháp HDD không chỉ đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mà còn phù hợp với các quy định nghiêm ngặt về an toàn, môi trường và quản lý công trình ngầm.

Về mặt yêu cầu kỹ thuật tổng thể, các tuyến ống dẫn khí và tuyến cáp qua sông phải đảm bảo các nguyên tắc cơ bản gồm: tuyến đặt sâu hơn đáy sông trong vùng địa tầng ổn định; không chịu ảnh hưởng của xói lở, bồi lắng và dao động thủy lực; không gây rủi ro rò rỉ khí hoặc hư hỏng cáp; và có khả năng làm việc ổn định trong suốt vòng đời khai thác. Những yêu cầu này chi phối toàn bộ quá trình khảo sát, thiết kế và thi công khoan định hướng HDD.

Công tác khảo sát là bước đầu tiên và có ý nghĩa quyết định đối với kỹ thuật khoan định hướng kéo ống ngầm qua sông. Khảo sát địa chất – địa kỹ thuật phải được thực hiện tại hai bờ sông và khu vực lòng sông với chiều sâu vượt quá độ sâu thiết kế tuyến khoan. Nội dung khảo sát bao gồm xác định cấu trúc địa tầng, chiều dày các lớp đất, thành phần hạt, độ chặt, sức kháng cắt, tính thấm và mực nước ngầm. Đặc biệt, cần làm rõ sự tồn tại của các lớp cát bão hòa nước, bùn sét yếu hoặc sỏi cuội, vì đây là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định thành lỗ khoan và nguy cơ mất dung dịch khoan trong quá trình thi công.

Song song với khảo sát địa chất, khảo sát thủy văn và hình thái lòng sông được tiến hành nhằm đánh giá lưu lượng dòng chảy trung bình và cực đại, mực nước theo mùa, hiện tượng xói lở đáy và bờ sông, cũng như xu hướng biến đổi hình thái lòng sông trong dài hạn. Các số liệu này là cơ sở để xác định độ sâu chôn tuyến ống và lựa chọn vị trí tuyến khoan nằm ngoài vùng xói lở nguy hiểm, đảm bảo an toàn lâu dài cho công trình.

Trên cơ sở kết quả khảo sát, công tác thiết kế kỹ thuật tuyến khoan HDD được triển khai với mức độ chi tiết cao. Thiết kế phải xác định chính xác vị trí điểm vào và điểm ra của tuyến khoan tại hai bờ sông, góc khoan ban đầu, góc thoát và chiều dài toàn tuyến. Đối với các tuyến dẫn khí, dẫn cáp quang và cáp điện, độ sâu chôn ống thường được lựa chọn sao cho đỉnh ống nằm thấp hơn đáy sông một khoảng an toàn, thông thường từ 5 đến 15 m tùy điều kiện địa chất và mức độ xói lở. Bán kính cong của tuyến khoan được tính toán dựa trên khả năng chịu uốn cho phép của ống thép dẫn khí, ống bảo vệ cáp và cáp bên trong, nhằm tránh phát sinh ứng suất uốn vượt giới hạn cho phép trong quá trình kéo và vận hành.

Thiết kế cũng cần xác định rõ cấu hình tuyến ống. Đối với tuyến dẫn khí, ống thường là ống thép hàn có chiều dày phù hợp với áp suất làm việc và lực kéo trong quá trình thi công. Đối với tuyến cáp quang và cáp điện, thường sử dụng ống bảo vệ bằng thép hoặc HDPE, bên trong luồn cáp sau khi hoàn thành kéo ống hoặc kéo đồng thời ống chứa cáp. Đường kính lỗ khoan cuối cùng được thiết kế lớn hơn đường kính ngoài của ống từ 20 đến 40 phần trăm để tạo khoảng hở cần thiết cho dung dịch khoan lưu thông và giảm ma sát khi kéo.

Sau khi hoàn tất thiết kế, công tác chuẩn bị mặt bằng và tổ chức thi công được triển khai tại hai bờ sông. Mặt bằng thi công cần đủ rộng và ổn định để bố trí máy khoan HDD, hệ thống trộn và tuần hoàn dung dịch khoan, khu vực lắp ráp tuyến ống và bãi tập kết vật tư. Nền đất khu vực đặt máy khoan phải được gia cố để chịu được tải trọng lớn và lực kéo phát sinh trong quá trình thi công. Đồng thời, các biện pháp bảo vệ bờ sông, chống sạt lở và thoát nước bề mặt được triển khai nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bị, người lao động và môi trường xung quanh.

Tuyến ống dẫn khí hoặc ống bảo vệ cáp được lắp ráp hoàn chỉnh trên bờ phía kéo. Các mối hàn, mối nối phải được kiểm tra nghiêm ngặt bằng các phương pháp kiểm tra không phá hủy phù hợp. Tuyến ống được đặt trên các gối đỡ nhằm đảm bảo thẳng tuyến, không xoắn, không cong ngoài thiết kế, sẵn sàng cho công tác kéo.

Quá trình thi công khoan định hướng HDD bao gồm ba giai đoạn chính. Giai đoạn khoan dẫn hướng là bước quan trọng nhất, quyết định độ chính xác hình học của toàn bộ tuyến khoan. Mũi khoan dẫn hướng có đường kính nhỏ được khoan theo quỹ đạo thiết kế dưới sự hỗ trợ của hệ thống định vị cho phép theo dõi liên tục vị trí, cao độ và phương vị mũi khoan trong không gian ba chiều. Trong quá trình khoan, các hiệu chỉnh hướng được thực hiện kịp thời nhằm đảm bảo tuyến khoan bám sát thiết kế và không xâm phạm các khu vực nhạy cảm dưới lòng sông. Dung dịch khoan được bơm liên tục để bôi trơn mũi khoan, vận chuyển mùn khoan và gia cố thành lỗ, đồng thời cân bằng áp suất đất và nước ngầm.

Sau khi hoàn thành khoan dẫn hướng, lỗ khoan được mở rộng theo từng cấp bằng các thiết bị doa chuyên dụng. Việc mở rộng theo nhiều cấp giúp kiểm soát lực kéo, hạn chế xáo trộn địa tầng và đảm bảo ổn định thành lỗ khoan. Trong suốt quá trình mở rộng, các thông số kỹ thuật như mô men xoắn, lực kéo, áp suất và lưu lượng dung dịch khoan được giám sát liên tục để kịp thời điều chỉnh khi có dấu hiệu bất thường.

Giai đoạn kéo ống là bước cuối cùng và có mức độ rủi ro cao nhất. Tuyến ống dẫn khí hoặc ống bảo vệ cáp được liên kết với đầu kéo thông qua khớp xoay nhằm tránh xoắn ống. Việc kéo được thực hiện liên tục với tốc độ ổn định, lực kéo được kiểm soát không vượt quá giới hạn cho phép của vật liệu ống và cáp. Trong trường hợp cần thiết, dung dịch bôi trơn được bổ sung nhằm giảm ma sát giữa ống và thành lỗ khoan, đặc biệt tại các đoạn có bán kính cong nhỏ hoặc địa tầng dính.

Trong suốt quá trình thi công, công tác kiểm soát an toàn và bảo vệ môi trường được đặt lên hàng đầu. Áp suất dung dịch khoan phải được kiểm soát nghiêm ngặt để tránh hiện tượng trào dung dịch ra lòng sông hoặc mất dung dịch vào địa tầng. Biến dạng bề mặt, bờ sông và khu vực lân cận được theo dõi nhằm phát hiện sớm các nguy cơ mất ổn định. Dung dịch khoan thải và mùn khoan được thu gom, xử lý theo đúng quy định về bảo vệ môi trường.

Sau khi hoàn thành kéo ống, công tác hoàn thiện và nghiệm thu được tiến hành. Thiết bị thi công được tháo dỡ, mặt bằng hai bờ sông được hoàn trả theo hiện trạng ban đầu hoặc theo yêu cầu của dự án. Tuyến ống dẫn khí và tuyến cáp được kiểm tra vị trí, cao độ, độ kín, khả năng cách điện và các chỉ tiêu kỹ thuật khác trước khi đưa vào vận hành. Công tác nghiệm thu được thực hiện theo hồ sơ thiết kế, tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành và các yêu cầu của Chủ đầu tư, Tư vấn giám sát.

Tóm lại, kỹ thuật khoan định hướng kéo ống ngầm dẫn khí, dẫn cáp quang và cáp điện qua sông là một giải pháp kỹ thuật tổng hợp, đòi hỏi trình độ khảo sát, thiết kế và thi công cao, cùng với công tác quản lý rủi ro nghiêm ngặt. Việc áp dụng đúng quy trình và yêu cầu kỹ thuật không chỉ đảm bảo chất lượng và an toàn cho công trình mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững hệ thống hạ tầng năng lượng, viễn thông trong điều kiện hiện đại hóa.

Dịch vụ khoan ngầm dẫn hướng kéo ống ngầm qua đường qua sông