VỀ TIỀM NĂNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ KHÔNG ĐÀO PHỤC VỤ THI CÔNG HẠ NGẦM CÁC TUYẾN CÁP VIỄN THÔNG – ĐIỆN LỰC Ở NƯỚC TA (23/02/2018)

1. Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, nhịp độ phát triển tại các đô thị diễn ra ngày càng cao, với tỷ lệ đô thị hóa đạt khoảng 34,5% vào năm 2014. Bộ mặt đô thị ngày càng thay đổi theo hướng văn minh hiện đại hơn, đi cùng với đó là hệ thống các công trinh hạ tầng kỹ thuật dần được hình thành, đồng bộ từng bước nâng cao chất lượng đô thị, cải thiện đời sống người dân, tạo lập nền tảng phát triển đô thị bền vững.

Theo tiến trình phát triển, hệ thống cáp điện và viễn thông cũng có những bước phát triển vượt bậc, đáp ứng cơ bản nhu cầu cho phát triển. Để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, tốc độ phát triển của hệ thống Cáp điện - Viễn thông và vấn đề mỹ quan đô thị phát triển thì việc hạ ngầm các tuyến cáp Điện lực – Viễn thông là rất cần thiết. Tuy vậy, quá trình xây dựng và phát triển các hệ thống Cáp điện – Viện thông trải qua thời gian tương đối dài, công tác quy hoạch mạng lưới, không gian có nhiều bất cập dẫn đến để hạ ngầm hệ thống các tuyến cáp nói trên đòi hỏi một nguồn kinh phí rất lớn để xây dựng [1,2]. Hơn nữa, với việc áp dụng công nghệ đào hở  như hiện nay có nhiều nhược điểm như: do phần lớn các tuyến cáp nằm trong khu vực đông dân cư, khu vực tuyến phố có mật độ giao thông lớn nên rất khó bố trí mặt bằng để thi công; tốc độ thi công và hoàn trả mặt bằng chậm; khối lượng công tác đào lớn, hướng tuyến dài (Hình 1)… nên thi công gặp rất nhiều khó khăn thậm chí là nguyên nhân chủ yếu làm đội giá thành.

Để khắc phục các hạn chế trên, tại các nước đã ứng dụng thành công Công nghệ không đào (trenchless) để thi công hệ thống hạ tầng kỹ thuật ngầm trong thành phố nói chung và áp dụng cho thi công hạ ngầm các tuyến Cáp điện – Viễn thông nói riêng. Với công nghệ mới này đã mở ra một phương pháp thi công có tính đột phá trong thi công hệ thống hạ tầng kỹ thuật tại các thành phố lớn trong những năm tới.

1.png

Hình 1. Hiện trạng hệ thống cáp và phương pháp thi công hiện nay

2. Đặc điểm của kỹ thuật không đào

So với các kỹ thuật thi công khác, công nghệ không đào ra đời tương đối muộn, tuy vậy đã gây được sự chú ý và có bước phát triển mạnh mẽ trong khoảng hơn 20 năm gần đây trong cả hai phương diện lý luận và công nghệ thi công. Việc áp dụng công nghệ thi công này đã tạo ra một bước đột phá trong thi công xây dựng mạng lưới đường ống phục vụ hạ ngầm các tuyến cáp, hệ thống thoát nước… cho các thành phố lớn ở các quốc gia có điều kiện kinh tế và khoa học công nghệ phát triển. Đặc điểm cũng là ưu thế lớn nhất của công nghệ này chính là việc không cần khai đào từ bề mặt địa tầng (đào hở) cũng có thể thi công các đường ống ngầm xuyên qua đường bộ, đường sắt, sông, thậm chí có thể đi xuyên qua dưới đế móng của các công trình xây dựng do đó đây chính là một phương pháp thi công an toàn, hiệu quả, tiết kiệm và bảo vệ môi trường nhất là trong hoàn cảnh các thành phố lớn có mật độ dân cư đông, áp lực giao thông lớn như hiện nay (Hình 2).

2.png

Hình 2. Mô phỏng quá trình thi công hạ ngầm cáp bằng công nghệ Trenchless

3.png

Hình 3. Một số Model máy khoan theo công nghệ Trenchless điển hình.

4.png

Hình 4. Một số hình ảnh thi công thực tế tại hiện trường

3. Phương pháp thi công

3.1 Một số công tác chuẩn bị kỹ thuật cần chú ý trước khi thi công

Quá trình chuẩn bị mặt bằng thi công cần chú ý kết hợp thực hiện các công tác sau đây:

  • Thăm dò hiện trạng địa tầng của hướng tuyến: Căn cứ tài liệu về quy hoạch mạng lưới đường ống ngầm làm căn cứ để tiến hành điều tra, khảo sát lại khu vực địa tầng tuyến đường ống cáp điện dự định đi qua. Quá trình điều tra, khảo sát địa tầng cần làm rõ các thông tin như: loại tuyến ống, độ sâu và mật độ phân bố của nó để làm căn cứ lập phương án thiết kế thi công hướng đào.
  • Đo đạc địa hình, địa mạo: Căn cứ hướng tuyến đã được phê duyệt, địa hình khu vực thi công và vị trí dự kiến bắt đầu khoan để đánh dấu khoảng cách, phương vị từ trên mặt đất, dọc theo hướng tuyến trên mặt đất cũng cần xây dựng các mốc cao độ thể hiện cao độ của tuyến ống. Khi thi công mũi khoan dẫn hướng cần căn cứ các mốc cao, hướng tuyến độ làm căn cứ để theo dõi quá trình khoan của mũi dẫn hướng.
  • Thăm dò địa chất khu vực thi công: Cần sử dụng các mũi khoan khảo sát thăm dò trước để xác định đặc trưng địa tầng khu vực dự định đặt đường ống cáp.

3.2 Các bước thi công

 

3.2.1 Thi công lỗ khoan dẫn hướng(Hình 5): Dùng mũi khoan dẫn hướng khan từ mặt đất theo một góc nghiêng đã được xác định trước trùng với hướng tuyến ống đã thiết kế (Hình 2). Ở vị trí điểm tới (điểm cuối của hướng tuyến) đào các giếng thu nhận mũi khoan tới. Trên bề mặt các mũi khoan dẫn hướng được thiết kế có các lỗ nằm trong các mặt phẳng nghiêng khác nhau, bên trong được đặt sẵn thiết bị cảm biến phát tín hiệu định vị, Bùn được phun qua các lỗ ở đầu mút lưỡi khoan khi khoan thông qua bơm áp lực cao dẫn bùn từ các giếng trên mặt đất thông qua cần đến mũi khoan. Bùn phun ra kết hợp với tác dụng cắt của đầu lưỡi mũi khoan hình thành vách lỗ khoan. Ngoài ra bùn còn có tác dụng như chất bôi trơn – dung dịch khoan làm giảm nhiệt độ gây ra do ma sát giữa mũi khoan với đất đá đồng thời làm nhanh ổn định hình dạng, hạn chế sập vách lỗ khoan. Quá trình thi công, trên mặt đất có thể dùng thiết bị thu tín hiệu để xác định các tham số như tọa độ, độ sâu, độ lệch và hướng dốc… của mũi khoan, thông thường thì khi chiều sâu khoan đạt được tương ứng một cần khoan sẽ tiến hành định vị một lần. Chiều dài cần khoan thay đổi phụ thuộc vào tình hình địa chất, góc nghiêng của quỹ đạo đường đào so với phương ngang, nhưng thường giá máy khoan càng dài thì cần khoan càng dài. Công nhân vận hành máy khoan căn cứ vào các tham số thu được để phán đoán vị trí, độ chếch và quỹ tích đường đi của mũi khoan.

5.png

a.  Cần khoan      b. Mũi khoan trong đá       c. Mũi khoan trong đất

 

Hình 5. Cần và các loại mũi khoan dẫn hướng

3.2.2 Thi công rút cần mở rộng lỗ khoan: Sau khi hoàn tất công tác khoan định hướng, tại các giếng tới (vị trí khoan cuối cùng mà mũi khoan dẫn hướng chui ra) mũi khoan dẫn hướng được thay đổi bằng mũi khoan doa – Mũi khoan mở rộng hình nón có đường kính lớn hơn đường kính lỗ khoan do mũi khoan dẫn hướng tạo ra. Trên mặt lưỡi cắt của loại mũi khoan này được hàn các hạt Vonfram có độ cứng cao theo hình xoắn ốc, khi cần khoan được máy rút ngược trở lại thì lỗ khoan sẽ được mở rộng ra, điểm cuối cùng của mũi khoan doa có thể là Giếng xuất phát. Và cũng giống như mũi khoan định hướng, quá trình khoan mở rộng thì Bùn được bơm với áp lực cao từ trên mặt đất xuống thông qua cần khoan ra các lỗ nhỏ được bố trí trên các bề mặt rãnh cắt. Bùn áp lực cao khi kết hợp với tác dụng xoay cắt mở rộng của mũi doa có tác dụng như dung dịch khoan tránh kẹt mũi khoan, làm giảm nhiệt độ do ma sát khi khoan và làm tăng tốc độ và khả năng ổn định vách lỗ khoan, hạn chế hiện tượng sập lở vách lỗ khoan do trên vách lỗ khoan đã hình thành một lớp bùn có chức năng giữ ổn định tạm thời. Sau khi mũi khoan doa được kéo về đến vị trí máy khoan (Giếng xuất phát), tại vị trí Giếng xuất phát mũi khoan doa mới có đường kính lớn hơn sẽ được lắp vào cần khoan để tiếp tục mở rộng lỗ khoan, quá trình mở rộng lỗ khoan có thể lặp đi lặp lại theo chu kỳ đẩy – kéo rút ngược trở lại các mũi khoan doa cho đến khi lỗ khoan đạt đến đường kính thiết kế.

6.png

Hình 6. Các loại Mũi khoan doa mở rộng lỗ khoan

3.10 Thi công kéo rút ống:

 

Sau khi kết thúc quá trình mở rộng lỗ khoan, sử dụng thiết bị làm sạch để làm sạch lỗ khoan Khi làm sạch cần chú ý bảo đảm tỉ lệ và chất lượng lớp bùn đã tạo ra trước đó. Quá trình làm sạch kết thúc sau khi đạt tới yêu cầu của việc lắp đặt ống thì dừng lại. Ống trước khi đưa vào lắp đặt cần được kiểm tra kỹ chất lượng vật liệu, các đường hàn và đặc biệt chú ý các hư hỏng có thể có trong quá trình vận chuyển. Thông thường lỗ khoan sau khi mở rộng có đường kính lớn hơn nhiều so với đường kính ống dự định lắp đặt, trong lỗ khoan lại có lớp bùn bôi trơn nên vừa làm giảm lực cản khi kéo rút ống lại vừa giảm ma sát làm mòn ống. Đối với công đoạn thi công này công nhân vận hành máy khoan cần chú ý khống chế lực kéo và tốc độ kéo nhằm phòng tránh các hư hỏng ống có thể xảy ra.

7.png

Hình 7. Thi công kéo rút ống HDPE

4. Phân tích ưu nhược điểm của công nghệ Trenchelss

4.1 Ưu điểm

Với công nghệ này, chính bởi không cần đào từ bề mặt địa tầng, các lớp đất đá phía trên không bị xáo trộn nên đầu mút các đoạn ống ít hoặc không bị biến dạng do đó thường có tuổi thọ cao hơn so với phương pháp đào hở thông thường. Ngoài ra, nếu sử dụng phương pháp này còn có thể tiết kiệm được kinh phí dùng để giải phóng mặt bằng và di dời các công trình, vật cản, rút ngắn được hướng tuyến, rút ngắn thời gian thi công, giảm nguy cơ bị điện giật do rò điện khi có mưa lớn…

4.2 Nhược điểm

Công nghệ này có một số nhược điểm sau:

  • Chưa được nhiều doanh nghiệp trong nước biết đến, hoặc đã biết nhưng còn tâm lí “dè dặt” khi triển khai các công nghệ mới.
  • Vốn đầu tư ban đầu tương đối cao, chưa có nhà phân phối ở Việt Nam nên tương đối phức tạp trong việc tìm kiếm phụ tùng thay thế và vật tư tiêu hao.
  • Hiện nay các tuyến Cáp Điện lực – Viễn thông chủ yếu do các doanh nghiệp nhà nước quan lý, mà hệ thống các văn bản quy phạm pháp luật chuyên ngành xây dựng đối với lĩnh vực này còn chưa đầy đủ dẫn đến các kho khăn, thiếu căn cứ để các cấp thẩm quyền phê duyệt, triển khai.

4.3 Tiềm năng ứng dụng tại Việt Nam

Tại Việt Nam hiện nay công nghệ thi công Trenchless đã được biết tới và đưa vào thi công ở một số dự án thuộc lĩnh cấp vực thoát nước ở Thành phố Hồ Chí Minh, tuy nhiên vậy tổng chiều dài đường ống ứng dụng công nghệ thi công này so với tổng số chiều dài tuyến ống cần thi công còn khá khiêm tốn. Trong thời gian tới để đẩy nhanh tiến độ thi công thì việc tiếp tục ứng dụng công nghệ này là điều tất yếu. Còn đối với lĩnh vực thi công hạ ngầm các tuyến cáp Điện Lực – Viễn thông  cho đến nay hầu như chưa có. Để việc triển khai hạ ngầm cá tuyến Cáp tại các thành phố lớn không chỉ hoàn thành đúng kế hoạch,  đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật mầ còn mang lại hiệu quả kinh tế - xã hội cao, bởi có các ưu điểm nổi trội sau đây:

  • Việc lắp đặt, tháo dỡ máy khoan, chuẩn bị mặt bằng phuc vụ thi công, vận hành máy tương đối đơn giản đơn giản, phù hợp với trình độ lao động hiện nay của nước ta.
  • Chi phí vận hành, sử dụng, bảo dưỡng tương đối thấp.
  • Vật liệu phục vụ thi công tương đối phổ biến, có độ bền cao (ống HDPE).

5. Kết luận

Qua nghiên cưu đã phân tích được các bước thi công, ưu và nhược điểm của công nghệ Trenchless khi thi công các công trình thuộc lĩnh vực hạ tầng kỹ thuật, đặc biệt phù hợp phục vụ thi công hạ ngầm các tuyến cáp Viễn Thông – Điện Lực tại các thành phố lớn như Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, bởi:

  • Các bước thi công, vận hành đơn giản. Tiết kiệm chi phí cho việc thi công do khối lượng đào đắp, lát lại nền đối với các công trình tuyến ống rất thấp.
  • Thời gian thi công nhanh, giảm thiểu đến mức tối đa các tác động xã hội do việc đào hở gây ra. Thời thi công luồn dây cáp nhanh hơn do ma sát sinh ra giữa ống HDPE và dây điện tương đối thấp.
  • Việc sử dụng công nghệ này còn có ưu điểm kín nước do đó giảm khả năng mất an toàn do điện giật khi đường phố bị ngập nước.
  • Giá thành đầu tư ban đầu tương đối cao. Khó khăn trong việc tìm kiếm vật tư thay thế, phụ tùng tiêu hao.
  • Các doanh nghiệp phải chuyển đổi biện pháp thi công do đó cần có thời gian đào tạo cán bộ, công nhân làm quen với công nghệ mới.

6. Kiến nghị

Từ những phân tích về mặt kỹ thuật, hiệu quả kinh tế ta thấy rằng công nghệ Trenchless có thể áp dụng rỗng rãi trong thi công hạ ngầm các tuyến cáp Viễn Thông – Điện Lực, tuy vậy vẫn cần hoàn thiện  một số phương diện sau đây:

  • Xây dựng, hoàn thiện hệ thống định mức, các quy định về đấu thầu, triển khai dự án…để công nghệ này có thể được sử dụng rộng rãi trong những năm tới.

 

  • Hỗ trợ về vốn đầu tư ban đầu. Các doanh nghiệp thuộc lĩnh vực hạ tầng cần có sự liên kết với nhau để có thể sử dụng một cách hiệu quả nhất công nghệ này.

                     TS. Chu Việt Thức

                           Khoa Xây dựng

TÀI LIỆU THAM KHẢO.

 [1] http://www.evn.com.vn/d6/news/Ha-Noi-se-ha-ngam-100-luoi-dien-trung-ap-tu-vanh-dai-3-vao-trung-tam-6-13-19563.aspx          

[2]  http://baodautu.vn/ha-noi-dau-tu-10000-ty-dong-ha-ngam-cap-dien-va-vien-thong-d46374.html

[3]  http://www.evn.com.vn/d6/news/Ngam-hoa-luoi-dien-o-TP-Ho-Chi-Minh-6-12-19061.aspx

[4]  http://plo.vn/xa-hoi/dung-robot-dao-ngam-duong-de-dat-ong- nuoc615182.html

Bạn cần hỗ trợ?