Khoan ngầm qua đường kéo ống HDPE D450

GÓI THẦU: THI CÔNG TUYẾN ỐNG NƯỚC D450 NGẦM QUA ĐƯỜNG

CÔNG TRÌNH: LẮP ĐẶT TUYẾN ỐNG NƯỚC CẤP 2 TRÊN ĐƯỜNG

 

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DỰ ÁN VÀ GÓI THẦU

 

---

I.......... Giới thiệu chủ đầu tư và công trình khoan ngầm kéo ống HDPE D450 qua đường

-   Chủ đầu tư: Tổng Công ty cấp nước Sài Gòn

-   Đại diện Chủ đầu tư: Ban QLDA

II........ Tổng quan dự án gói thầu

-            Tên gói thầu: Thi công tuyến ống cấp nước số 2.

-            Tên dự án: Dự án Thi công tuyến ống cấp nước số 2 qua đường Đinh Đức Thiện.

III....... Địa điểm và quy mô gói thầu

Vị trí xây dựng: …………...

Hiện trạng mặt bằng và điều kiện tự nhiên: tham khảo chi tiết trong hồ sơ TKBVTC.

IV.    Quy mô xây dựng:

Loại công trình và chức năng:

Qui mô xây dựng:

Hạng mục thi công xây lắp tuyến cáp quang vượt sông bao gồm các công việc sau:

V. ...... Cơ sở pháp lý triển khai dự án

 

 

 

CHƯƠNG II

PHƯƠNG ÁN THI CÔNG

Phương án thi công công nghệ khoan ngang định hướng (HDD) và kéo cáp quang trong ống áp dụng cho công trình gồm các bước sau:

I. KHẢO SÁT SƠ BỘ, TÍNH TOÁN GIẢI PHÁP VÀ KẾ HOẠCH THI CÔNG.

I.1. Khảo sát sơ bộ, tính toán giải pháp.

            Đội khảo sát địa chất và Đội thi công của Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp đã tiến hành khảo sát, tham khảo chuyên gia địa chất và khoan lấy mẫu các điểm cần thiết và xác định được những thông số địa chất sơ bộ. Chiều dài tuyến được đo thực địa bằng máy đo khoảng cách laser Bosma.

            Tại các mặt bằng thi công dự kiến, nhân sự Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp đã tiếp xúc với chủ đầu tư xác định chính xác trên thực địa vị trí thi công được mô tả trong hồ sơ thiết kế, nguồn điện hàn, nước sạch trộn dung dịch khoan, vị trí an toàn tập kết chất thải thi công (bùn dư sau khoan) phục vụ đưa đi xử lý theo quy định an toàn vệ sinh môi trường,… theo bảng 1 - Thông số khảo sát.

1. Chiều dài thực tế đường khoan	500m ± 3m
2. Độ sâu sông thực tế	Theo thiết kế ± 0.3m
3. Các tầng địa chất nơi thi công (từ đáy sông)	*0-1.2m: bùn *1.2-5m: sét mềm *>5m: sét dẻo
4. Các công trình ngầm hiện hữu	không
5. Đường điện trên cao giăng ngang	Không
6. Nguồn điện hàn	Yếu, phải dùng máy phát điện
7. Nguồn nước sạch	Nước đạt độ sạch, độ pH cần thiết
8. Vị trí tập kết ống HDPE thi công	5mx10m, gần máy khoan

Bảng 1 - Thông số khảo sát

            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 D450, 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  D450mm	6m/ống	cái	8
2	Bentonite	Baroid	Tấn	1
3	Phụ gia	Baroid	Tấn	200
5	Cừ tràm	D150	cây	50
6	Dầu D.O.		Lít	500
7	Nhớt thủy lực	shell	lít	100
8	Nhớt động cơ	Shell	Lít	50

Bảng 3 – Danh sách thiết bị, vật tư

I.2. Kế hoạch thi công

1.      Công tác hàn tổ hợp ống HDPE, thử thủy lực trước và sau khi kéo ống.

2.      Công tác khoan.

3.      Công tác đấu nối.

4.      Tập kết tại 1 tuyến.

Để phối hợp nhịp nhàng giữa các công trường, chỉ huy trưởng cập nhật tình hình hàng ngày, đảm bảo chỉ đạo theo sát kế hoạch tiến độ đã trình duyệt Chủ Đầu tư. Chỉ huy trưởng cần tập trung nghiên cứu các rủi ro tiềm ẩn và chỉ đạo đội thi công có hành động phòng ngừa hoặc thay đổi ngay sang phương án khác tránh xảy ra sự cố.

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

II. CÔNG TÁC KHOAN

II.1. Khoan định hướng (pilot bore)

 

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.

The F Series™ Display (FSD™) lets you see drilling information at the drill and can receive telemetry signals from the F5®, F2®, SE™, Eclipse®, Mark III, and Mark V locating systems. The FSD™ remote display is equipped with externally mounted antenna. Additional antenna options available upon request for increased telemetry range.

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:

Sau 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:

 

II.2. Khoan phá ngược mở rộng đường khoan (backreaming):

 

1.      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 thép D114.

Đầu phá ngược có tác dụng mở rộng đường khoan thành một đường hầm có kích thước đủ để kéo thành công đường ống thép D114 (tối thiểu bằng 130% đường kính ống, tương đương D150). 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 đường hầm để duy trì lượng dung dịch khoan bên trong có chất lượng tốt trong thời gian ít nhất 7 ngày. Việc duy trì độ ổn định của đường hầm và chất lượng dung dịch khoan bên trong đóng vai trò quyết định đến thành công của công đoạn kéo ống thép D114, đặc biệt đối với đường khoan chiều dài lớn hơn 500m.

2.      Dung dịch khoan sử dụng cho công trình

1.      Chức năng của dung dịch khoan.

Dung dịch khoan là thành phần quan trọng quyết định thành công của công tác khoan. Về cơ bản, dung dịch khoan là một hỗn hợp của nước, bentonite và các chất phụ gia. Lượng bentonite sử dụng được tính toán dựa trên các thông số địa chất công trình và đường kính, chiều dài đường khoan.

Dung dịch khoan có các chức năng sau: 

Ø   Cắt phá, trộn đất, đá, cát trong đường hầm nơi đầu khoan, đầu phá đi qua khi được bơm nén với áp lực cao.

Ø   Thiết lập và duy trì độ ổn định đường hầm (tránh sụp hầm).

Ø   Bôi trơn đầu khoan, đầu phá và cần khoan, giảm tập trung nhiệt trên các dụng cụ này.

Ø   Vận chuyển đất, đá, cát trong đường hầm ra ngoài.

Với vùng địa chất nhiễm mặn hoặc độ pH cao, một số thành phần phụ gia được bổ sung để hạn chế sự suy giảm các các chức năng này:

-               Main agent : Aus – Gel

-               Au. Agent : XAN BORE

-               Au. Agent : AMC – Pac - R

Một đặc tính quan trọng khác của dung dịch khoan là có thể tái sử dụng được thông qua việc sử dụng thiết bị tái chế.

2.      Nguồn cung cấp dung dịch khoan.  

Công trình này sử dụng dung dịch khoan Baroid – USA là loại hàng đầu và đã được sử dụng thành công trong hầu hết các công trình khoan trên thế giới.

Dung dịch khoan Baroid được cung cấp thông qua công ty Yeochem (S) Pte Ltd. Singapore với thời gian nhập hàng về công trường trong vòng 14 ngày. Số lần Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp mua hàng từ Yeochem: 12 lần trong thời gian 2010-2014.

 

3.      Kỹ thuật pha trộn dung dịch khoan

Việc pha trộn dung dịch khoan theo đúng tỷ lệ và chế độ tối ưu để hình thành hỗn hợp phù hợp với các thông số yêu cầu của công trình đòi hỏi phải có kiến thức và kinh nghiệm qua nhiều công trình khoan.

Nhân sự Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp đã được chuyên gia hãng Baroid trực tiếp đào tạo tại Việt nam vào năm 2010 cả về lý thuyết và thực hành trên công trường. Với hơn 3 năm sử dụng dung dịch khoan của Baroid, Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp đã hoàn thành 100% các công trình được giao đạt  chất lượng theo thiết kế.

Ưu điểm của dung dịch khoan Baroid là dễ dàng đạt được các cơ lý tính cần thiết đồng thời đảm bảo độ ổn định trong thời gian dài.

Nhược điểm chính là giá thành cao.

Áp dụng cho công trình, nhà thầu Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp có kế hoạch tăng cường thêm những chất phụ gia đặc biệt để có thể giúp giảm tải, chống dính hơn nữa cho đầu khoan đồng thời tăng thêm độ linh hoạt và chống thất thoát dung dịch khoan trong đường hầm. Trường hợp đặc biệt sẽ huy động chuyên gia hãng Baroid tới công trường tham gia giám sát pha trộn dung dịch khoan.

Địa chỉ liên hệ với Baroid USA: Mr. Rob Petrie – Manager www.baroididp.com

Địa chỉ liên hệ với Yeochem (S) Pte Ltd. Singapore: Mr. Vincen Lim www.yeochem.com.sg

II.3. Kéo đường ống DHPE D450 (pulling back):

 

1.      Kỹ thuật kéo ống.

Ống thép được kéo bằng lực truyền từ máy khoan thông qua kết cấu đầu phá ngược gắn với 1 khớp xoay bằng kỹ thuật xoay – kéo cần khoan đưa dần về phía máy khoan. Dung dịch khoan được bơm vào đường hầm với chế độ phù hợp giúp giảm thiểu ma sát lên thân ống, ngăn ngừa khả năng sụp hầm.

Việc kéo ống được tiến hành với biểu thời gian được hoạch định kỹ càng đến từng chi tiết phù hợp với chiều dài đường khoan và phải được tiến hành liên tục, tuyệt đối không có thời gian dừng. Chiều dài khoan càng lớn, sự thay đổi các tầng địa chất càng nhiều dẫn đến nguy cơ tăng tải lên thân ống càng cao. Dung dịch khoan phải được tính toán cẩn thận để luôn đảm bảo chuyển động dọc thân ống giúp bôi trơn, giảm khả năng kẹt trong quá trình kéo ống.

Các thông số quá trình kéo ống thường không ổn định do đó người chịu trách nhiệm kỹ thuật luôn phải tính đến trường hợp tải kéo tăng và dự phòng sẵn phương án thay đổi dung dịch khoan, tốc độ kéo. Trường hợp tải tăng lên trong quá trình kéo nếu không chuyển ngay sang chế độ kéo khác và dừng, giữ nguyên hiện trạng, trong thời gian 1-2h áp suất dư trong đường hầm sẽ giảm xuống, tiết diện đường hầm dần co lại và hiện tượng bó ống xảy ra sẽ làm tăng đột biến sức cản. Trong 7-10h tiếp theo khả năng bó chặt đường ống là 90% và sau 12h từ khi ngừng do không có giải pháp sẽ không thể kéo được ống, bước tiếp theo bắt buộc phải cắt bỏ tuyến ống khoan lại đường khác.

Nhà thầu Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp đã phải thay đổi dung dịch khoan 5 lần trong thời gian kéo 11h liên tục khi hoàn thành kéo tuyến ống D450 dài 324m qua sông Sài gòn địa chất cát thô, năm 2011. Để có kinh nghiệm thi công trên 60 công trình khoan với tỷ lệ thành công 100%, các chuyên gia Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp đã thực hiện theo đúng công nghệ được đối tác Canada đào tạo và hướng dẫn, sử dụng thiết bị khoan Vermeer – USA, dung dịch khoan Baroid – USA.

2.      Bố trí hệ thống neo máy khoan, khung sàn đạo.

Việc neo máy khoan chống trượt có vai trò rất quan trọng với quá trình thi công khoan. Máy không ổn định khi khoan sẽ gây tải phụ uốn cong cần khoan, giảm khả năng truyền tải tới đầu khoan / đầu phá, phát sinh nguy cơ tai nạn lao động. Khi sự mất ổn định tăng lên mà không có giải pháp hạn chế phần nền móng đặt máy khoan sẽ bị phá hủy, máy nghiêng quá mức cho phép và bắt buộc phải xử lý lại nền móng, sàn đạo và neo ổn định lại mới có thể tiếp tục thi công. Thời gian và chi phí bỏ ra cho việc xử lý lại này ít nhất gấp 2 lần nếu làm đạt yêu cầu ngay từ đầu.

Như vậy công tác định vị máy khoan đóng vai trò rất quan trọng đối với việc đảm bảo tiến độ thi công, ngăn ngừa tai nạn, sự cố.   

Kinh nghiệm thi công và tính chuyên nghiệp, bài bản của đội thi công đóng vai trò quan trọng trong việc đánh giá thực địa nền móng, đưa ra giải pháp xử lý đúng đắn ngay từ đầu.

Cách đóng cọc cừ thép Larsen gia cố chống trượt đầu máy khoan (Hình ảnh thi công công trình khoan kéo bó ống D1000mm cho Điện Lực Sài Gòn – 2012)

3.      Bố trí con lăn đỡ tuyến ống phục vụ kéo.

Để có thể hoàn thành công tác kéo ống không xảy ra sự cố, tai nạn khi tuyến ống chuyển động trên bờ, 1 hệ thống con lăn được bố trí phù hợp với địa hình và khả năng uốn cong thực tế của tuyến ống.

 

Do địa hình đất vườn mấp mô, mật độ con lăn cần bố trí tối thiểu 4m / 1 con lăn.

Sử dụng con lăn giải quyết được các vấn đề sau:

·        Gỉam ma sát lên thân ống khi chuyển động trên bờ giúp giảm tải kéo.

·        Định vị tuyến ống đi theo đường kiểm soát tránh gây hư hại công trình lân cận và tai nạn, sự cố.

·        Thuận tiện cho việc hàn nối các đoạn ống đã tổ hợp thành tuyến liền trong quá trình kéo.

II.4. PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ GẶP CHƯỚNG NGẠI NGẦM KHI THI CÔNG

Chướng ngại vật ngầm trong quá trình khoan rất thường gặp với xác suất từ 30-70% tùy địa hình, địa vật hình thành ở địa tầng 3-7m dưới đáy sông. Qua quá trình hình thành từ nhiều năm qua các thời kỳ chiến tranh, dưới lòng sông khu vực ĐBSCL là nơi thi công công trình tồn tại nhiều sắt thép, phương tiện vận tải đường thủy bị đắm, thậm chí vũ khí còn sót lại sau chiến tranh. Nhà thầu Nhà thầu khoan ngầm Minh Phương Corp có thời gian thi công liên tục tại các tỉnh ĐBSCL từ năm 2009 đến nay và đã nhiều lần vượt qua những trở ngại này.

  Khi gặp chướng ngại vật dưới lòng sông, các bước cần thiết triển khai như sau:

1.      Khảo sát lại bằng khoan địa chất hoặc thợ lặn chuyên nghiệp để xác định loại trở ngại, kích thước.

2.      Lên phương án khắc phục hoặc điều chỉnh hướng đi đầu khoan:

a.      Trở ngại thuộc loại không gây nổ, không quá cứng: Tiếp tục khoan qua.

b.      Trở ngại có tính chất nguy hiểm hoặc quá cứng vững: Rút đầu khoan lại từ 30-100m, định vị lại đầu khoan, định hướng đi vòng đảm bảo có thể trở lại đường khoan cũ trong phạm vi 150-250m.

3.      Tổng hợp tình hình, lập báo cáo lên chủ đầu tư làm cơ sở thay đổi thiết kế đường khoan.