Biện pháp thi công khoan ngầm bằng công nghệ robot kéo ống qua đường quốc lộ

Các khu công nghiệp Mỹ Xuân B1 thuộc vùng trọng điểm kinh tế trọng điểm phía Nam thành phố Hồ Chí Minh - Đồng Nai - Bà Rịa Vũng Tàu - Bình Dương đang thu hút rất nhiều các dự án đầu tư trong thời gian gần đây.

Hiện KCN Mỹ Xuân B1 - Conac đã thu hút được một lượng lớn các nhà đầu tư xây dựng các nhà máy trong lĩnh vực sản xuất vật liệu xây dựng, sắt thép, nhôm,.. KCN cũng đã hoàn thành việc lấy xác nhận "Công trình bảo vệ môi trường giai đoạn 1" trong năm 2016.

Do đó, để đảm bảo mục tiêu bảo vệ môi trường của KCN, dự án "Đường ống cấp khí cho khu vực KCN Mỹ Xuân B1" được đầu tư với mục tiêu là cung cấp khí cho KCN Mỹ Xuân B1 - Conac và trong tương lai là KCN Mỹ Xuân B1 - Tiến Hùng, KCN Mỹ Xuân B1 – Đại Dương, trong đó

Giải pháp cung cấp khí:

- Giai đoạn 1: Xây dựng đường ống dẫn khí 10 inch (10") từ KCN Mỹ Xuân A2 để cung cấp khi cho các nhà máy tại KCN Mỹ Xuân B1 - Conac và bố trí các đầu chờ dọc tuyến.

- Giai đoạn 2: Nghiên cứu xây dựng mạng đường ống sang KCN Mỹ Xuân B1 - Tiến Hùng để cung cấp cho các khách hàng trong tương lai.

1.2 Mục đích tài liệu

Mục đích của tài liệu này là đưa ra phương pháp để Nhà thầu thực hiện và kiểm soát việc thi công tuyến ống khí ngầm khoan ngan qua đường Quốc Lộ 51 Km39+900, thuộc dự án “ĐƯỜNG ỐNG CẤP KHÍ CHO KHU VỰC KHU CÔNG NGHIỆP MỸ XUÂN B1”.

1.3 Các văn bản pháp lý

- Luật Xây dựng số 50/2014/QH 13 ngày 18/06/2014 của Quốc hội khóa 13 kỳ họp thứ 7;

- Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 thông qua ngày 23/06/2014 có hiệu lực từ ngày 01/01/2015 của Quốc hội khóa 13 kỳ họp thứ 7;

- Nghị định số 59/2015/NĐ-CP ngày 18/6/2015 của Chính phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng;

- Nghị định số 42/2017/NĐ-CP ngày 05/4/2017 của Chính phủ về sửa đổi, bổ sung một số điều Nghị định số 59/2015/NĐ-CP ngày 18/6/2015 của Chính phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng;

- Nghị định số 46/2015/NĐ-CP ngày 12/5/2015 của Chính phủ về quản lý chất lượng và bảo trì công trình;

- Quyết định số 04/2015/QĐ-TTg ngày 20/01/2015 của Thủ tướng Chính phủ về việc ban hành Quy định về quản lý an toàn trong hoạt động dầu khí;

- Quyết định số 60/QĐ-TTg ngày 16/1/2017 của Thủ tướng chính phủ về Quy hoạch tổng thể phát triển công nghiệp khí Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035;

- Nghị định số 13/2011/NĐ-CP ngày 11/02/2011 của Chính phủ về an toàn công trình dầu khí trên đất liền;

- Nghị định số 11/2010/NĐ-CP ngày 24 tháng 02 năm 2010 của Chính phủ quy định về quản lý và bảo vệ kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ;

- Thông tư số 50/2015/TT-BGTVT ngày 23 tháng 09 năm 2015 của Bộ Giao thông vận tải về việc "Hướng dẫn thực hiện một số điều của nghị định số 11/2010/NĐ-CP ngày 24 tháng 02 năm 2010;

- Quyết định số 59/2011/QĐ-UBND ngày 27 tháng 9 năm 2011 của UBND tỉnh Bà rịa - Vũng tàu về việc "phê duyệt quy hoạch phát triển Công nghiệp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu giai đoạn 2011-2020, xét đến năm 2025";

- Quy hoạch Khu công nghiệp Mỹ Xuân A2;

- Quy hoạch Khu công nghiệp Mỹ Xuân B1 - Conac;

- Quy hoạch Khu công nghiệp Mỹ Xuân B1 - Tiến Hùng;

- Công văn số 39-2017/CV-FICD ngày 31/3/2017 của Công ty TNHH Phát triển Quốc tế Formosa về Phương án tuyến ống trong KCN Mỹ Xuân A2 để cấp khí cho KCN Mỹ Xuân B;

- Công văn số 409/CT-QBL ngày 12/9/2018 của Công ty Cổ phần Đầu tư Xây dựng Dầu khí Idico về việc “Thỏa thuận hướng tuyến ống cung cấp khí gas trong KCN Mỹ Xuân B1 – Conac”;

- Công văn số 144/CT-KT ngày 08/8/2017 của Công ty Cổ phần Phát triển đường Cao tốc Biên Hòa – Vũng Tàu về việc “Xây dựng công trình đường ống dẫn khí thiên nhiên qua QL51, tỉnh Bà rịa – Vũng tàu”;

- Công văn số 5035 /TCĐBVN-QLBTĐB ngày 16/8/2017 của Tổng Cục đường bộ Việt Nam về việc “Chấp thuận xây dựng công trình đường ống cấp khí thiên nhiên đi ngầm qua QL.51 tại Km39+900, QL.51, địa phận tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu”;

- Công văn số của UBND tỉnh Bà rịa – Vũng tàu về việc “Chấp thuận chủ trương hướng tuyến đường ống cấp khí cho khu vực Khu công nghiệp Mỹ Xuân B1”;

- Công văn số 2415/BQL-ĐT ngày 13/12/2018 của Ban quản lý các KCN tỉnh Bà rịa – Vũng tàu về việc “thông báo chấp thuận chủ trương đầu tư” dự án đường ống cấp khí cho khu vực KCN Mỹ Xuân B1;

- Công văn số 4727/BCT-DKT ngày 13/6/2018 của Bộ Công thương về việc “Thông báo kết quả thẩm định Thiết kế cơ sơ Dự án Đường ống cấp khí cho khu vực Khu công nghiệp Mỹ Xuân B1”;

- Giấy chứng nhận Đăng ký kế hoạch bảo vệ môi trường số 187/UBND-TNMT ngày 15/6/2018 của UBND Thị Xã Phú Mỹ “Xác nhận Công ty Cổ phần Công nghệ dầu khí Việt Nam đã đăng ký Kế hoạch bảo vệ môi trường của Dự án Đường ống cấp khí cho khu vực Khu công nghiệp Mỹ Xuân B1, địa điểm: Phường Mỹ Xuân, thị xã Phú Mỹ);

- Giấy thẩm duyệt PCCC số 63/TD-PCCC ngày 05/12/2018 của Công an tỉnh Bà rịa – Vũng tàu, Phòng cảnh sát Phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ chứng nhận Công trình Đường ống cấp khí cho khu vực KCN Mỹ Xuân B1 đã được thẩm duyệt thiết kế về PCCC.

1.4 Định nghĩa và viết tắt

Chủ đầu tư	:	Công ty Cổ phần Công nghệ
Nhà thầu	:	Công ty Cổ phần
Dự án	:	Đường ống cấp khí cho khu vực Khu Công nghiệp
Gói thầu	:	Thiết kế, Mua sắm, Chế tạo và Thi công, Lắp đặt (EPC)

BDA : Ban Dự Án

CBAT : Cán Bộ An Toàn

CBKT : Cán Bộ Kỹ Thuật

MMTB : Máy Móc Thiết Bị

KCN : Khu Công Nghiêp

BVEC : Công ty CP Phát triển đường cao tốc Biên Hòa-Vũng Tàu

GASTECH : Công ty Cổ phần Công nghệ Dầu Khí Việt Nam

CHẤN HƯNG : Công ty CPThương mại Dịch vụ Kỹ thuật Chấn Hưng

QL51 : Quốc lộ 51

HT : Hệ Thống

2.0 CÔNG TÁC CHUẨN BỊ THI CÔNG

Công tác chuẩn bị đã thực hiện theo hạng mục thi công toàn tuyến ống.

3.0 NHÂN LỰC THI CÔNG

Theo sơ đồ tổ chức thi công của dự án đã được chủ đầu tư phê duyệt

Danh sách nhân sự tham gia thi công khoan ngầm

STT	Họ Và Tên	Ngày sinh	Số CMT/ căn cước	Quê quán	Công việc
1	Nguyễn Văn Thanh	6/5/1970	038070006601	Thanh Hóa	Giám đốc - chỉ huy trưởng
2	Trần Anh Tuấn	13/06/1972	273136899	Hà Tĩnh	Phó chỉ huy
3	Đặng Xuân Diễn	7/10/1961	024716077	Nghệ An	Phó chỉ huy
4	Đặng Minh Nhựt	1986	025748413	Đồng Tháp	Phó chỉ huy
5	Đỗ Thị Kim Mỷ	17/05/1997	291141831	Tây Ninh	Thư ký
6	Nguyễn Ngọc Thành	20/03/1992	173754257	Thanh Hóa	Đội trưởng
7	Nguyễn Tiến Long	27/06/1998	175023765	Thanh Hóa	Kỹ thuật
8	Trần Mạnh Sùng	30/09/1976	033076001982	Hưng Yên	Lái máy khoan
9	Âu Lê Hải	1973	312381178	Bắc Giang	Lái máy khoan
10	Dương Văn Minh	19/04/1987	281286071	Nghệ An	Phụ Khoan
11	Nguyễn Thanh Hùng	03/09/1972	038072003565	Thanh Hóa	Phụ Khoan
12	Nguyễn Văn Sáng	12/081968	261623922	Thái Nguyên	Phụ Khoan
13	Võ Xuân Oánh	30/10/1965	181484282	Nghệ An	Phụ Khoan
14	Đoàn Văn Đông	1/12/1996	251064894	Lâm Đồng	Phụ Khoan
15	Dương Văn Đại	10/10/1999	187766885	Nghệ An	Phụ Khoan
16	Nguyễn Ngọc Nợi	20/11/1970	172156753	Thanh Hóa	Phụ Khoan
17	Phan văn Trúc	20/03/1977	261221690	Thái Nguyên	Phụ Khoan
18	Phạm Minh Tuấn	19/05/1976	320940871	Bến Tre	NV Kỹ thuật
19	Đào Minh Tuấn	29/08/1995	362427232	Cần Thơ	NV Kỹ thuật
20	Nguyễn Minh Phụng	09/08//1995	301600511	Long An	NV Kỹ thuật

1.0 THIẾT BỊ THI CÔNG

Danh sách máy móc thiết bị thi công:

STT	Chủng loại MMTB	Số lượng	Sở hữu/Thuê	Ghi chú
1	Container văn phòng 20ft	01	Sở hữu
2	Container kho vật tư 10ft	01	Sở hữu
3	Máy phát điện 10 kVA	01	Thuê
4	Máy đào 1 m3	02	Thuê
5	Máy hàn A300	20	Sở hữu
6	Máy mài, cắt Ø150	10	Sở hữu
7	Máy nén khí dầu (8m3/phút)	01	Sở hữu
8	Máy khoan cầm tay	05	Sở hữu
9	Máy doa lỗ	01	Sở hữu
10	Máy nén áp lực + Recorder	01	Thuê
11	Máy khoan ống ngầm HDD	01	Thuê
12	Bộ trộn dung dịch khoan 2000L	01	Thuê
13	Bộ định vị đầu khoan	01	Thuê
14	Máy đo khoảng cách bằng tia laser	01	Thuê
15	Máy đo sâu	01	Thuê
16	Bộ đàm	03	Sở hữu
17	Xe bồn chở nước sạch	01	Thuê

2.0 CÔNG TRÌNH TẠM PHỤC VỤ THI CÔNG

- Chấn Hưng sẽ vận chuyển 01 container 20 ft có chứa các MMTB, dụng cụ phục vụ thi công của Chấn Hưng và các Công trình khác đặt tại bãi tập kết trong khu vực thi công.

- Văn phòng làm việc tại công trường: Container 20 ft hoặc nhà thuê.

- Nhà ở của cán bộ/công nhân sẽ được thuê nhà dân các khu vực thi công khoảng 5km.

- Sử dụng máy phát điện 10kVA cung cấp điện để hàn ống lồng và ống dẫn khí Nguồn nước phụ vụ cho công tác khoan được cung cấp bằng xe bồn và các bể nước di động

3.0 TIẾN ĐỘ THI CÔNG khoan

- Tiến độ thi công được lập tính từ ngày Chủ đầu tư nhận được giấy phép chấp thuận thi công được cấp bởi Cục Quản Lý đường bộ IV

- Chi tiết tiến độ thi công xem tại tài liệu số G-CH-CH I&C-PL-PM-004 và sẽ được hiệu chỉnh, cập nhật theo thực tế thi công.

4.0 vật tư thi công

Danh mục vật tư chính thi công đoạn tuyến như bao gồm như sau

Stt	Vật tư, thiết bị	Std	Facing	Sch	inch	ĐV	K.lượng
1	Ống đúc 10", API 5L/ A106 Gr.B, SCH-40 (273.05x9.27mm) bọc 3LPE dày 2.5mm	ANSI B36.10	BE	40	10’’	m	160
2	Ống hàn 16", SCH-10 (406.4x6.35mm) Mạ kẽm (ống lồng)	ANSI B36.10	BE	40	16’’	m	160

5.0 CHIỀU SÂU, KHOẢNG CÁCH TỚI CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM

Chiều sâu chôn ống khi băng qua đường Quốc Lộ 51 được xác đinh dựa trên tiêu chuẩn API RP 1102, thông số đầu vào là chiều dày thành ống, độ sâu chôn ống qua đường, các thông số của đường và xe vận hành. Kiểm tra ứng suất trong ống so với ứng suất cho phép và tính mỏi của mối hàn so với giới hạn mỏi của mối hàn để đảm bảo ống không bị hư hại hay phá hủy trong quá trình vận hành.

Chiều sâu chôn ống được xác định phù hợp với nội dụng của công văn số 5053/TCĐBVN-QLBTĐB về việc chấp thuận xây dựng công trình đường ống cấp khí thiên nhiên đi ngầm qua QL 51 tại Km 39+900, QL51, địa phận tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu của Tổng cục đường bộ Việt Nam: “Khoảng cách từ điểm cao nhất của vỏ ống bảo vệ bên ngoài (của đường ống cấp khí) đến mặt đường tối thiểu là 4m”

Khoảng cách từ đỉnh ống tới các công trình ngầm đoạn qua Quốc Lộ 51

Stt	Mô tả	Khoảng cách (m)	Yêu cầu trong CV 5035 /TCĐBVN-QLBTĐB ngày 16/8/2017
1	Khoảng cách từ hố khoan HDD đến QL51 - Đến bó vỉa QL51 - Đến phạm vi hành lang ATĐB	- 57m - 32m	30m (đạt)
2	Khoảng cách từ hố tiếp nhận đến QL51 - Đến bó vỉa QL51 - Đến phạm vi hành lang ATĐB	- 75m - 50m	30m (đạt)
3	Khoảng cách từ mặt đường tới đỉnh ống lồng	5	4 (đạt)
4	Khoảng cách từ đáy ống thoát nước tới đỉnh ống lồng	2	Đạt
5	Khoảng cách từ đáy ống cấp nước tới đỉnh ống lồng	2	Đạt
6	Khoảng cách từ đáy các công trình ngầm khác tới đỉnh ống lồng	2	Đạt

6.0 BIỆN PHÁP Thi công

6.1 Huy động máy móc thiết bị và nhân lực

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

Nhân lực thi công thực hiện dự án phải đảm bảo đã được đào tạo về an toàn và có các chứng chỉ chuyên ngành phù hợp với lĩnh vực phụ trách

6.2 Chuẩn bị công tác khoan

Sử dụng máy toàn đạc điện tử xác định phạm vi khu vực thi công ngoài thực địa

1.1 Công tác khoan dẫn hướng

Sau khi công tác đào và giá cố chống sạt lở hố khoan và hố tiếp nhận hoàn thành, tiến hành lắp đặt máy khoan và thi công khoan dẫn hướng theo trình tự sau

ü Lắp đặt giàn đế đỡ.

ü Lắp đặt máy khoan dẫn huớng

ü Cố định máy vào nền đất

ü Lắp đặt các thiết bị phụ trợ cho máy khoan

ü Gắn cảm biến đầu dò vào mũi khoan, kiểm tra thiết bị đo khoảng cách

ü Lắp mũi khoan vào máy

ü Nối ống dẫn áp lực từ máy bom vào máy khoan

ü Xác định vị trí khoan, huớng khoan và đánh dấu tuyến khoan

ü Tiến hành khoan bằng máy khoan dẫn huớng tại các vị trí đã đánh dấu

ü Trong suốt quá trình khoan, hệ thống DCI – F5 được sử dụng để điều khiển đầu mũi khoan, đảm bảo mũi khoan đi đúng tuyến khoan, song song với mặt duờng và độ sâu theo yêu cầu đề ra

ü Trong suốt quá trình khoan một chất lỏng chuyên dụng Bentonite được sử dụng để làm mát, bôi trơn mũi khoan và ổn định đất xung quanh lỗ khoan. Ðồng thời máy bom sẽ hút tại hố thu bùn để đảm bảo nuớc và dung dịch khoan không chảy nguợc vào lỗ khoan

Khoan dẫn hướng

1.2 Công tác khoan mở rộng kích thước lỗ

Sau khi hoàn tất công tác khoan định hướng, đầu khoan và mũi khoan dẫn hướng sẽ được thay thế bằng đầu phá ngược. 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 lồng 16 inch.

Đầu phá ngược có tác dụng mở rộng đường khoan thành một đường hầm có kích thước đủ để kéo thành công kéo ống lồng 16 inch. 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 ống lồng 16inch, đặc biệt đối với đường khoan chiều dài lớn. Trình tự khoan mở rộng như sau

ü Tháo mũi khoan, lắp đầu phá và ống khoan. Vận hành máy khoan dẫn huớng kéo ống về để mở rộng kích thuớc lỗ khoan.

ü Quá trình khoan mở rộng đuợc thực hiện cho đến khi đuờng kính lỗ khoan đạt được kích thuớc mong muốn để kéo ống lồng

ü Trong suốt quá trình khoan một chất lỏng chuyên dụng Bentonite được sử dụng để làm mát, bôi trơn mũi khoan và ổn định đất xung quanh lỗ khoan. Ðồng thời máy bơm sẽ hút tại hố thu bùn để đảm bảo nuớc và dung dịch khoan không chảy nguợc vào lỗ khoan

Khoan mở rộng

1.3 Công tác kéo ống lồng

Ống lồng 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. Trình tự kéo ống lồng như sau

ü Hàn đầu kéo vào ống lồng

ü Lắp đặt các thiết bị phụ trợ (bao cát, con lăn...) phục vụ việc kéo ống

ü Ống lồng đuợc đặt lên thiết bị phụ trợ bằng xe cẩu chuyên dụng

ü Gắn mũi doa vào đầu ống khoan

ü Gắn đầu mũi doa vào đầu kéo ống lồng.

ü Ống lồng đuợc kéo ngược về với chất lỏng trợ lực chuyên dụng Bentonite.

ü Sau khi kéo ống lồng vào khoảng 11m, ống lồng thứ 2 sẽ duợc đặt lên thiết bị phụ trợ bằng xe cẩu. Tiến hành hàn ống lồng thứ 2 vào ống lồng thừ nhất. Tiếp tục thực hiện cho dến khi dạt duợc chiều dài ống lồng như thiết kế.