Quy trình thi công khoan ngầm định hướng ngang HDD kéo ống vượt sông dẫn nước được áp dụng cho các công trình hạ tầng kỹ thuật có yêu cầu cao về độ an toàn, độ bền lâu dài và mức độ bảo vệ môi trường. Các tuyến ống dẫn nước vượt sông thường có vai trò quan trọng trong hệ thống cấp nước đô thị, khu công nghiệp hoặc hệ thống cấp nước liên vùng, do đó mọi sai sót trong thiết kế hoặc thi công đều có thể gây hậu quả nghiêm trọng về kinh tế, xã hội và môi trường. Đặc thù của công trình vượt sông là tuyến ống phải đi qua khu vực có điều kiện địa chất phức tạp, chịu ảnh hưởng trực tiếp của nước mặt, nước ngầm, hiện tượng xói lở đáy sông và biến động thủy văn theo mùa. Vì vậy, việc lựa chọn công nghệ khoan ngầm HDD và tổ chức thi công theo quy trình chặt chẽ là yêu cầu bắt buộc.

Khoan ngầm HDD là phương pháp thi công không đào mở, sử dụng máy khoan định hướng để tạo lỗ khoan cong hoặc gần ngang trong lòng đất, sau đó kéo tuyến ống vào vị trí thiết kế. Đối với công trình vượt sông, phương pháp này cho phép đặt tuyến ống ở độ sâu an toàn dưới đáy sông, nằm trong lớp địa tầng ổn định, không làm thay đổi hình thái lòng sông và không ảnh hưởng đến dòng chảy tự nhiên. So với các phương pháp truyền thống như đào hở hoặc đặt ống nổi, HDD giúp loại bỏ hoàn toàn các tác động trực tiếp đến môi trường nước, đồng thời giảm thiểu rủi ro sạt lở và ô nhiễm nguồn nước trong quá trình thi công.

Công tác khảo sát phục vụ thiết kế và thi công khoan ngầm HDD vượt sông là bước đầu tiên và mang tính quyết định. Khảo sát địa chất phải được thực hiện với chiều sâu lớn hơn đáng kể so với độ sâu thiết kế của tuyến khoan nhằm xác định đầy đủ cấu trúc địa tầng, chiều dày các lớp đất, tính chất cơ lý, độ chặt, sức kháng cắt và tính thấm của đất. 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. Song song với khảo sát địa chất, khảo sát thủy văn được thực hiện để đánh giá lưu lượng dòng chảy, mực nước cao nhất và thấp nhất theo mùa, hiện tượng xói lở đáy và bờ sông, cũng như các khu vực có nguy cơ thay đổi hình thái lòng sông trong dài hạn. Các kết quả khảo sát này là cơ sở quan trọng để lựa chọn độ sâu chôn ống và bố trí tuyến khoan tránh vùng xói lở nguy hiểm.

Trên cơ sở số liệu khảo sát, công tác thiết kế kỹ thuật tuyến khoan HDD vượt sông được triển khai. Thiết kế cần xác định chính xác vị trí điểm vào và điểm ra của tuyến khoan tại hai bờ sông, góc vào và góc ra phù hợp với khả năng làm việc của máy khoan và điều kiện mặt bằng. Độ sâu lớn nhất của tuyến khoan tại vị trí giữa sông phải đảm bảo đỉnh ống nằm thấp hơn đáy sông một khoảng an toàn, thường từ 5 đến 10 mét hoặc lớn hơn tùy theo điều kiện xói lở và yêu cầu bảo vệ công trình. Bán kính cong của tuyến khoan phải được tính toán dựa trên khả năng chịu uốn của vật liệu ống, tránh phát sinh ứng suất lớn trong quá trình kéo ống và trong suốt vòng đời khai thác.

Thiết kế cũng cần xác định rõ loại ống dẫn nước sử dụng, có thể là ống thép, ống gang dẻo hoặc ống HDPE, tùy thuộc vào áp lực làm việc, đường kính và yêu cầu vận hành của hệ thống cấp nước. Đường kính lỗ khoan cuối cùng thường được thiết kế lớn hơn đường kính ngoài của ống từ 20 đến 40 phần trăm nhằm tạo khoảng hở cần thiết cho dung dịch khoan lưu thông và giảm ma sát trong quá trình kéo ống. Phương án mở rộng lỗ khoan được lựa chọn theo nhiều cấp doa nhằm kiểm soát lực kéo và hạn chế xáo trộn địa tầng.

Sau khi hoàn thành thiết kế, công tác chuẩn bị mặt bằng và tổ chức thi công được tiến hành tại hai bờ sông. Mặt bằng thi công phải đủ rộng để bố trí máy khoan HDD, hệ thống trộn và tuần hoàn dung dịch khoan, khu vực lắp ráp ống và bãi tập kết vật tư. Nền đất tại khu vực đặt máy khoan cần 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 kiểm soát thoát nước bề mặt phải được triển khai nhằm đảm bảo an toàn cho công trình và môi trường xung quanh.

Tuyến ống dẫn nước được lắp ráp hoàn chỉnh trên bờ phía kéo ống, theo đúng trình tự kỹ thuật. Các mối hàn hoặc mối nối phải được kiểm tra nghiêm ngặt về chất lượng, độ kín và khả năng chịu lực kéo. Đối với các tuyến ống dài, việc lắp ráp cần được thực hiện trên các gối đỡ nhằm đảm bảo tuyến ống thẳng, không bị xoắn hoặc cong ngoài thiết kế, tránh phát sinh ứng suất không mong muốn trong quá trình kéo.

Giai đoạn khoan dẫn hướng là bước quan trọng nhất của toàn bộ quy trình thi công khoan ngầm HDD vượt sông. 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 của mũi khoan trong không gian ba chiều. Trong quá trình khoan, các hiệu chỉnh hướng được thực hiện kịp thời khi phát hiện sai lệch, 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 nhằm 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 được thực hiện từ phía bờ ra về phía bờ vào nhằm kiểm soát tốt hơn lực kéo và ổn định thành lỗ. 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. Mục tiêu của giai đoạn này là tạo lỗ khoan có đường kính và hình dạng ổn định, đáp ứng yêu cầu cho quá trình kéo ống.

Giai đoạn kéo ống dẫn nước là bước cuối cùng và có mức độ rủi ro cao nhất. Ống được liên kết với đầu kéo thông qua khớp xoay nhằm tránh xoắn ống trong quá trình kéo. Việc kéo được thực hiện liên tục với tốc độ ổn định, lực kéo được kiểm soát chặt chẽ không vượt quá giá trị cho phép của vật liệu ống. Trong trường hợp cần thiết, dung dịch bôi trơn được bổ sung để 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 khoan ngầm HDD vượt sông, công tác kiểm soát rủi ro 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 dấu hiệu bất thường. 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 tại hai bờ sông được hoàn trả theo hiện trạng ban đầu hoặc theo yêu cầu của dự án. Tuyến ống dẫn nước được kiểm tra vị trí, cao độ, độ kín và tình trạng kỹ thuật trước khi đưa vào vận hành. Chỉ khi đáp ứng đầy đủ các yêu cầu thiết kế và tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, công trình mới được nghiệm thu và đưa vào khai thác chính thức.

Tóm lại, quy trình thi công khoan ngầm HDD kéo ống vượt sông dẫn nước là một quy trình kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa khảo sát, thiết kế và thi công. Việc tuân thủ nghiêm ngặt các bước kỹ thuật và kiểm soát rủi ro trong từng giai đoạn là điều kiện tiên quyết để đảm bảo an toàn, độ bền và hiệu quả lâu dài cho công trình cấp nước vượt sông trong điều kiện phát triển hạ tầng hiện đại và bền vững.

khoan ngầm kéo ống dẫn khí qua sông