Biện pháp thi công khoan ngầm kéo ống qua đường

BIỆN PHÁP THI CÔNG KHOAN NGẦM HDD TẠI KHU CÔNG NGHIỆP

Trong các khu công nghiệp hóa chất, việc vận chuyển acid công nghiệp (Acid Sulphuric và Acid Phosphoric) từ cảng về bồn chứa nội bộ nhà máy đòi hỏi hệ thống đường ống ngầm hoặc nổi đảm bảo an toàn, kín, liên tục và không xung đột với hạ tầng kỹ thuật hiện hữu. Công nghệ khoan ngầm HDD (Horizontal Directional Drilling) là một trong những giải pháp thi công tối ưu được áp dụng để băng qua các tuyến đường, vỉa hè, mương thoát nước và khu vực có mật độ công trình dày đặc trong nhà máy hoặc khu công nghiệp.

Dự án tuyến ống acid 8 inch (02 tuyến song song) có tổng chiều dài 1.760 m, xuất phát từ Cảng Bà Rịa Serece và kết thúc tại 02 bồn chứa acid trong khuôn viên Nhà máy NPK Phú Mỹ. Tuyến ống được chia thành 05 đoạn, trong đó đoạn số 4 là đoạn đi ngầm dưới đất bằng phương pháp HDD, là đoạn quan trọng nhất về mặt kỹ thuật vì phải thi công qua vỉa hè – cây xanh – đường số 3 – mương kỹ thuật của Khu công nghiệp Phú Mỹ 1.

Biện pháp thi công HDD dưới đây tập trung phân tích chi tiết điều kiện, yêu cầu và trình tự cần thiết để triển khai thành công đoạn tuyến số 4, đồng thời đảm bảo an toàn tuyệt đối cho môi trường và hệ thống hạ tầng kỹ thuật.

2. Tổng quan tuyến ống và đặc thù từng đoạn

Tuyến ống acid chia thành 05 đoạn:

·        Đoạn 1: đi dưới sàn cầu cảng, chiều dài 134,12 m

·        Đoạn 2: đi trên mặt đất trong khu cảng, dài 190,10 m

·        Đoạn 3: đi nổi, dài 413,48 m, có 02 vị trí xuyên tường

·        Đoạn 4: đoạn khoan ngầm HDD, dài 101,62 m

·        Đoạn 5: đi nổi trên mặt đất trong phạm vi Nhà máy NPK, dài 919,92 m

Trong 05 đoạn, chỉ đoạn số 4 sử dụng công nghệ HDD do tuyến đi qua:

·        Vỉa hè – cây xanh KCN

·        Đường số 3 KCN Phú Mỹ 1

·        Mương kỹ thuật hiện hữu

·        Khu vực có mật độ hạ tầng ngầm dày đặc

Đây là đoạn bắt buộc phải thi công ngầm để tránh phá dỡ đường, không ảnh hưởng hoạt động giao thông – thoát nước – hệ thống kỹ thuật và để đảm bảo an toàn khi vận hành acid.

3. Phân tích điều kiện thi công đoạn khoan ngầm HDD

3.1. Điều kiện địa hình – địa chất

Khu vực KCN Phú Mỹ 1 có đặc điểm:

·        Địa chất chủ yếu là cát pha sét, sét pha, đất san lấp, phù hợp cho thi công HDD.

·        Mực nước ngầm tương đối cao nên cần kiểm soát dung dịch khoan để tránh mất nước.

·        Tuyến đi dưới đường số 3 có kết cấu mặt đường bê tông nhựa dày, cần đảm bảo không gây lún.

·        Mương kỹ thuật có lớp bờ gia cố, cần kiểm soát rung chấn khi doa mở rộng.

3.2. Điều kiện giao thông – hạ tầng kỹ thuật

Tuyến khoan ngầm cắt qua:

·        Mương thoát nước hiện hữu

·        Tuyến cáp viễn thông của KCN

·        Tuyến điện chiếu sáng và điện phân phối

·        Hệ thống thoát nước mặt

Do đó yêu cầu bố trí khảo sát định vị hạ tầng ngầm bằng:

·        Máy định vị cáp (Cable Locator)

·        Dò từ Georadar

·        Khảo sát mốc tim bằng GPS RTK

3.3. Yêu cầu đặc biệt đối với tuyến ống acid

Vì tuyến ống vận chuyển acid Sulphuric và Phosphoric:

·        Không được để ống bị biến dạng khi kéo

·        Không được để ống bị trầy xước hoặc cong gãy

·        Ống phải được đặt trong độ sâu an toàn để tránh va chạm cơ giới

·        Vật liệu ống thường là HDPE chịu hóa chất hoặc ống thép bọc FRP

4. Biện pháp thi công HDD cho đoạn số 4 (101,62 m)

Quy trình gồm 03 giai đoạn: khoan dẫn hướng – doa mở rộng – kéo ống.

4.1. Chuẩn bị thi công

·        Xác định hai điểm đầu – cuối của đoạn khoan (Entry pit – Exit pit).

·        Tạo mặt bằng lắp đặt máy khoan, hố gom dung dịch khoan và hố chứa bentonite.

·        Lắp đặt hệ thống thu hồi dung dịch khoan.

·        Rào chắn, biển báo, phương án an toàn giao thông KCN.

·        Chuẩn bị ống acid 8 inch đặt song song theo tiêu chuẩn cách ly tối thiểu.

4.2. Khoan dẫn hướng (Pilot Hole)

Đây là giai đoạn quan trọng nhất.

·        Sử dụng mũi khoan định hướng gắn bộ phát sóng để theo dõi hướng tuyến.

·        Điều chỉnh độ sâu và độ nghiêng để tránh xung đột với các hạ tầng ngầm xác định ở bước khảo sát.

·        Dung dịch khoan bentonite được bơm liên tục để bôi trơn, ổn định thành hầm và vận chuyển mùn đất ra ngoài.

·        Đảm bảo tuyến khoan đạt quỹ đạo thiết kế, ra đúng vị trí bên kia đường 3 KCN.

4.3. Doa mở rộng (Reaming)

Sau khi hoàn thành lỗ khoan dẫn hướng:

·        Gắn đầu doa phù hợp với đường kính ống (lỗ khoan phải lớn hơn 25–30% so với đường kính ống).

·        Doa theo nhiều cấp đường kính, từ nhỏ đến lớn.

·        Kiểm soát rung chấn khi doa dưới mương kỹ thuật và vỉa hè.

·        Bổ sung dung dịch khoan để ổn định thành hầm, tránh sụt lún mặt đường số 3.

4.4. Kéo ống (Pullback)

·        Ống acid 8 inch (02 ống đặt song song) được nối vào đầu doa bằng khớp xoay.

·        Duy trì áp lực kéo ổn định để tránh biến dạng ống.

·        Luồn ống theo hướng ngược từ điểm Exit pit trở về Entry pit.

·        Hoàn thiện tuyến ống, kiểm tra cao độ, thí nghiệm áp lực trước khi đấu nối với hệ thống trên mặt đất.

5. Kiểm soát an toàn trong thi công HDD

5.1. An toàn đối với hạ tầng kỹ thuật

·        Định vị chính xác tất cả tuyến điện lực – thông tin – cấp thoát nước trong phạm vi 5 m.

·        Khi khoan đến gần khu vực có hạ tầng, giảm tốc độ khoan và tăng tần suất đo tín hiệu.

5.2. An toàn đối với môi trường

·        Dung dịch khoan được thu gom, không để tràn ra mương.

·        Không để bentonite rò rỉ lên mặt đường gây trơn trượt giao thông.

·        Tận dụng hệ thống tái chế bentonite để giảm chất thải.

5.3. An toàn đối với công nhân và thiết bị

·        Hạn chế tiếp xúc với khu vực bơm – trộn dung dịch khoan.

·        Lắp đặt hàng rào mềm quanh khu vực Entry và Exit pit.

·        Có phương án ứng cứu khẩn cấp khi xảy ra mất dung dịch hoặc kẹt cần.

Biện pháp kỹ thuật bổ sung do đặc thù ống acid

Với tuyến ống acid, yêu cầu:

·        Ống phải được thử kín trước khi đặt ngầm.

·        Khi kéo ống, không được để đầu ống tiếp xúc nền đất gây trầy xước.

·        Thi công 02 ống song song phải đảm bảo khoảng cách tối thiểu 40–60 cm để tránh ảnh hưởng truyền nhiệt – rung.

·        Vị trí giao cắt hạ tầng phải có ống bảo vệ phụ hoặc bê tông đúc sẵn bảo vệ.

·        Sau thi công phải hoàn thiện các giếng kiểm tra, các hố đấu nối acid.

Biện pháp thi công khoan ngầm HDD cho tuyến ống acid từ Cảng Bà Rịa Serece đến Nhà máy NPK là giải pháp tối ưu để đảm bảo:

·        Không ảnh hưởng đến giao thông và hạ tầng kỹ thuật KCN Phú Mỹ 1

·        Đảm bảo tuyệt đối an toàn trong quá trình thi công và vận hành acid

·        Giảm chi phí tái lập mặt đường – vỉa hè – cây xanh

·        Thi công nhanh, độ chính xác cao và ổn định lâu dài

·        Phù hợp các quy chuẩn an toàn đối với dẫn truyền hóa chất công nghiệp

Đoạn số 4 dài 101,62 m đóng vai trò quan trọng trong toàn tuyến 1.760 m, là đoạn bắt buộc sử dụng HDD để vượt qua các chướng ngại kỹ thuật. Việc áp dụng đúng quy trình khoan dẫn hướng – doa mở rộng – kéo ống cùng các biện pháp kiểm soát an toàn sẽ đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công, đáp ứng yêu cầu nghiêm ngặt của dự án hóa chất quy mô lớn trong khu công nghiệp.

MỤC LỤC

I.             Mô tả về Dự án & hạng mục công việc: 3

1.            Giới thiệu về Dự án: 3

2.            Giới thiệu về hạng mục công việc: 4

II.            Hạng mục khoan ngang để đi tuyến ống qua đường số 3 (KCN Phú Mỹ 1). 6

1. Mô tả về Dự án & hạng mục công việc:

1. Giới thiệu về Dự án:

Tên Dự án:                 Dự án Nhà máy sản xuất NPK/NH3

Chủ đầu tư:                Tổng công ty Phân bón và Hóa chất dầu khí (PVFCCo)

Địa chỉ:                     43 Mạc Đĩnh Chi, phường Đakao, Quận 1, Tp. HCM

                     Vị trí xây dựng:         Khu công nghiệp Phú Mỹ, Huyện Tân Thành, Tỉnh Bà Rịa-

                                                     Vũng Tàu

Công nghệ sử dụng:  Công nghệ hóa học theo bản quyền Incro

Công suất:                250.000 tấn/năm

Tổng thầu EPC:         Liên danh PTSC-UIPL

Hình ảnh mặt bằng dự án NPK/NH3 và khu vực các công trình tạm (Temporary facilities)

 Mặt bằng dự án NPK Phú Mỹ

1. Giới thiệu về hạng mục công việc:

1. Thông tin tổng quát về gói thầu:

• Tuyến ống acid gồm 02 đường ống 8 inch (một cho Acid sulphuric, một cho Acid Phosphoric) đi cạnh nhau song song từ điểm đầu là Cảng Bà Rịa Serece đến điểm cuối là 02 tanks acid nằm trong khuông viên Nhà máy NPK. Mục đích là truyền tải 02 loại acid từ tàu chuyên dụng cập tại cầu cảng bơm acid qua ống về đến 02 tanks của Nhà máy.
• Hình ảnh mặt bằng tuyến ống và đường đi tuyến ống như dưới đây:

• Tổng chiều dài tuyến ống là 1760m, được chia ra thành 5 đoạn đánh số từ 1 đến 5. Đoạn 1 xuất phát trên cầu cảng và đoạn 5 là đoạn cuối kết thúc trong Nhà máy NPK.
• Trong 05 đoạn thì đoạn từ 1 đến 3 nằm hoàn toàn trong khu đất của cảng Bà Rịa Serece, đoạn 4 đi ngầm dưới vỉa hè – cây xanh – đường số 3 Khu công nghiệp Phú Mỹ 1 (KCN) - mương hiện hữu của KCN. Đoạn 5 nằm hoàn toàn trong khuôn viên đất Nhà máy Đạm Phú Mỹ hiện hữu.
• Đoạn số 1: đoạn này được xác định từ mặt cầu cảng, đi tuyến ống dưới sàn cầu cảng và đi về phía khu đất của cảng. Chiều dài là 134.12m (từ lý trình 0+0.00 m đến lý trình 134.12m).
• Đoạn 2: đoạn này dài là 190.10m (từ lý trình 0+134.12m đến lý trình 0+324.22m) và phần lớn đi trên mặt đất bên trong hàng rào lưới sắt B40 của cảng. Ở giữa đoạn 2 tuyến ống có vị trí đi xuống phía dưới sàn cầu cảng (đoạn từ lý trình 0+202.51m đến lý trình 0+223.18m).
• Đoạn 3: đoạn này dài là 413.48m (từ lý trình 0+324.22m đến lý trình 737.70m) đi nổi trên mặt đất cạnh hàng rào phía bắc của cảng Bà Rịa Serece. Đoạn này có 2 vị trí tuyến ống đi xuyên qua tường xây ngăn cách giữa các khu vực (Bà Rịa Serece – Formusa) tại lý trình 0+506.83m vầ 0+666.48m.
• Đoạn số 4: Đoạn này bắt đầu từ vị trí hết tường bao của khu cảng Serece, băng qua đường số 3 tới vị trí giao cắt với hàng rào của khu nhà máy NKP Phú Mỹ và đi ngầm dưới đất. Chiều dài là 101.62m (từ lý trình 0+737.70m đến lý trình 839.32m).
• Đoạn số 5: Đoạn này là tuyến đi nổi trên mặt đất nằm toàn bộ trong địa phận nhà máy NPK, đi song song với tuyến hàng rào hiện hữu và có chiều dài là 919.92m (từ lý trình 0+839.32m đến lý trình 1+759.24m).

1. Hạng mục khoan ngang để đi tuyến ống qua đường số 3 (KCN Phú Mỹ 1).

2.1 Thông tin về hạng mục:

• Đoạn số 4 có chiều dài 101,62m. Bắt đầu từ điểm cuối của đoạn 3 nằm trên tường rào hiện hữu của Cảng Bà rịa Serece và vỉa hè (trồng cỏ) của KCN Phú Mỹ 1. Trên đoạn này có vị trí tuyến ống băng ngang qua đường số 3 hiện hữu. Tài liệu này đề xuất giải pháp kỹ thuật thi công khoan ngang và đặt ống chống vị trí băng ngang qua đường này để làm cơ sở xin phép thi công và chào thầu thi công.

2.2 Giải pháp kỹ thuật:

Qua khảo sát mặt bằng thực tế và yêu cầu của Dự án, nhà thầu đưa ra biện pháp thi công và đề xuất ống chống như sau:

•  Biện pháp thi công cho công nghệ khoan ngang bằng máy khoan định hướng.
•  Đề xuất ống chống: để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nhà thầu đề xuất dùng ống lồng (casing) nhựa HDPE Hoa Sen Ø 315 mm loại PN16. Ống chống gồm 02 ống đi song song, tâm ống cách nhau 1000mm
•  Phương án thi công: Thi công đào hố hai bên đường (vị trí vỉa hè cỏ) và dùng máy khoan ngầm ngang định hướng trước, khoan qua đường để để đặt 02 ống lồng, chiều sâu khoan 1,7m (đáy ống) so với cốt cao mặt đường tự nhiên, chiều dài khoan qua đường dự kiến là 35m.

Các bước thi công chính:

Bước 1: Khảo sát bố trí thi công

Đội thi công, Đội khảo sát bàn bạc tính toán trên thực tế đặc điểm nền đất, các trở ngại hiện hữu nếu có (đường dây, cáp ngầm, ống cống,…), xác định được vị trí đặt máy khoan, hàn tổ hợp ống D315 mm, mặt bằng chuẩn bị kéo, phương án thi công tập kết thiết bị, vật tư, các trở ngại có thể gặp và đề xuất giải pháp đẩy nhanh tiến độ

Như vậy có thể thấy khó khăn chủ yếu xuất phát từ điều kiện tự nhiên: mặt bằng, vị trí địa lý, thời tiết. Để khắc phục những khó khăn này và đẩy nhanh tiến độ nhà thầu Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp xác định phải thực hiện theo các tiêu chí sau:

1. Huy động nguồn lực tối ưu cho mọi công đoạn.
2. Bố trí hợp lý nguồn lực để phối hợp nhịp nhàng giữa các công trường, với chính quyền địa phương, các cơ quan chức năng và Chủ đầu tư không tạo ra thời gian dừng nghỉ trong quá trình thi công.
3. Kiểm soát chặt chẽ, tìm ra các rủi ro tiềm ẩn, tập trung xử lý ngay ngăn ngừa những tiềm ẩn này phát triển thành sự cố.

Dựa trên các số liệu khảo sát, Đội thi công đã lựa chọn những thiết bị, vật tư phù hợp để tập kết tới công trình theo bảng 3 - Danh sách thiết bị, vật tư. Việc lựa chọn đúng và đủ đảm bảo thi công hiệu quả, đúng tiến độ và giảm thiểu các chi phí phát sinh.

Stt	Nội Dung	Công suất	ĐVT	Số lượng
I	Thiết bị
1	Máy khoan D50x100 (khoan dưới 1000m)	185hp	Bộ	01
3	Bộ trộn dung dịch khoan	2000 lít	Bộ	01
4	Bộ định vị đầu khoan Robot cable system	25,9m	Bộ	01
5	Bộ định vị đầu khoan Robot cable system	27,4m	Bộ	01
7	Máy đo khoảng cách bằng tia laser	1500m	Cái	01
8	Máy đo sâu	80m	Cái	01
9	Bộ đàm	5w	Bộ	02
11	Xe bồn chở nước sạch	9m3	Cái	01
15	Cẩu	5 -10 tấn	Cái	01
16	Máy đào	1,2m3	Cái	01
II	Vật tư
1	Ống HDPE  D315mm	6m/ống	cái	6
2	Bentonite	Baroid	Tấn	1
3	Phụ gia	Baroid	Tấn	2
5	Cừ tràm	D150	cây	50
6	Dầu D.O.		Lít	200
7	Nhớt thủy lực	shell	lít	50
8	Nhớt động cơ	Shell	Lít	20

Bảng 3 – Danh sách thiết bị, vật tư

Nhà thầu Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp dự kiến các công đoạn thi công sẽ thực hiện theo trình tự sau

Bước 2:Chuẩn bị công tác khoan:

- Làm hàng rào chắn bảo vệ trên công trường: Vì công trình thi công qua các trục đường có nhiều phương tiện đi lại nên phải làm hàng rào bảo vệ, và các biển báo an toàn cả ban ngày lẫn ban đêm (của hố đào hai bên lề đường). Phần đường giao thông chính vẫn hoạt động bình thường.

- Đào hố tiếp nhận (giải thích hố tiếp nhận): Hố tiếp nhận được đào đến độ sâu 2,5m so với cao độ mặt đường (sâu hơn độ sâu đặt ống 0,8m). Hố này có tác dụng khai thông lỗ khoan, tiếp nhận ống và thi công tời kéo ống giúp định hướng ống khi kích thước tiết diện là 1,5*2,0m (chú ý ta luy). Vậy tiết diện hố tiếp nhận có diện tích như sau: dài=2.0m; rộng = 1.5m; sâu=2.5m

- Đào hố thi công khoan và kích ống: Để thi công khoan lắp đặt ống sâu 1,7 m so với đường thì độ sâu hố thi công tối thiểu sâu 2,5m. Để có mặt bằng thi công cho máy khoan, tháp khoan, ra vào cần và hoạt động kích ống. Kích thước tiết diện hố đào là: dài=7.0m; rộng = 1.5m; sâu=2.5m.

Bước2:- Khoan lỗ khoan dẫn hướng 

Dựa trên bản thiết kế, sử dụng mũi khoan TriHawk để khoan với một góc nghiêng phù hợp. Khi đầu khoan đạt tới điểm chuyển hướng theo thiết kế thì điều chỉnh độ nghiêng đầu khoan tới góc “12 clock” rồi sử dụng lực đẩy để đầu khoan chuyển hướng dần đạt được phương ngang với độ sâu định trước theo thiết kế. Sau đó tiếp tục hành trình đi ngang bằng kỹ thuật xoay – đẩy đầu khoan cho đến điểm chuyển hướng đi lên. Tiếp tục điều chỉnh độ nghiêng đầu khoan theo góc “12 clock” và sử dụng lực đẩy đầu khoan để tiến về điểm mục tiêu định sẵn. Trong quá trình khoan, dung dịch khoan được bơm xuống để bôi trơn và gia cố lỗ khoan.

Kiểm soát việc điều khiển hướng dựa vào cơ chế bất đối xứng của mũi khoan gắn trên đầu khoan.

Toàn bộ tín hiệu phục vụ định hướng chuyển động của đầu khoan được xác định bởi bộ phát sóng (transmitter) nằm trong đầu khoan, bộ phát sóng này phải liên tục hoạt động trong suốt quá trình khoan và đảm bảo đưa được tín hiệu đi xa tối thiểu 25m hướng lên mặt nước (các thiết bị Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp sử dụng Digitrak FXL 19 và ECP cable transmitter trong công trình đạt 25,9m và 27,4m – theo bản đặc tính kỹ thuật đính kèm).

 

Ngay phía trên đầu khoan sử dụng một thiết bị dò đầu khoan (receiver) đi dọc tuyến bám sát chuyển động của đầu khoan để xác định được các chỉ tiêu: độ sâu, nhiệt độ, góc quay và độ nghiêng của đầu khoan.

Những thông tin này được thiết bị dò chuyển tải thông qua sóng vô tuyến về thiết bị hiển thị (remote display) đặt sẵn trên máy khoan giúp cho người vận hành máy định hướng mũi khoan đi theo thiết kế.

Đường khoan định hướng phải được kiểm soát chặt chẽ để đi theo một hướng định sẵn do thiết kế quy định và phải tuân thủ nghiêm ngặt độ uốn cong cho phép.

Số liệu khoan được ghi nhận bằng phần mềm Digitrak LWD:

Với cách nhập số liệu đo trên thiết bị Digitrak F5 theo một số minh họa như sau:

au khi nhập số liệu đo tại thời điểm thi công trên công trường sẽ có biểu đồ theo mẫu kết quả đo công trình tuyến cáp quang VTN vượt sông Cái Lớn – Kiên Giang năm 2012 do nhà thầu Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp thực hiện:

Bước3. Khoan phá ngược mở rộng đường khoan (backreaming):

Kỹ thuật mở rộng đường khoan.

Sau khi hoàn tất công tác khoan định hướng, đầu khoan và mũi khoan TriHawk sẽ được thay thế bằng đầu phá ngược (reamer). Áp dụng kỹ thuật xoay-kéo đưa đầu phá đi ngược trở về máy khoan theo một tốc độ phù hợp với các tầng địa chất đường khoan đi qua cùng với một lượng dung dịch khoan có hàm lượng tương thích bơm vào để tạo ra đường hầm phục vụ kéo ống HDPE D315.

Đầu phá ngược có tác dụng mở rộng đường khoan thành một đường hầm có kích thước đủ để kéo thành công đường ống HDPE D315 (tối thiểu bằng 130% đường kính ống, tương đương D400). Việc vận hành đầu phá phải tuân thủ quy trình được tính toán dựa trên báo cáo địa chất công trình nhằm đảm bảo độ bền vững thành vách của đư.

GỌI NGAY – 0903649782 - 028 35146426 

ĐỂ ĐƯỢC TƯ VẤN 

CÔNG TY CP TV ĐẦU TƯ VÀ THIẾT KẾ XÂY DỰNG MINH PHƯƠNG

Địa chỉ: 28 B Mai Thị Lựu, P Đa Kao, Q 1, TPHCM

Chi nhánh: 2.14 Chung cư B1,số 2 Trường Sa, P 17, Q Bình Thạnh, TPHCM

ĐT: (08) 35146426 - (08) 22142126  – Fax: (08) 39118579 - Hotline 090 3649782 - 0907957895