Công nghệ khoan ngang định hướng HDD, giải pháp mới cho hệ thống ống nước ngầm

Công nghệ khoan ngang định hướng HDD, giải pháp mới cho hệ thống ống nước ngầm

Khoan định hướng ngang (HDD) không phải là một công nghệ mới trong việc lắp đặt hệ thống ống áp lực để phân phối nước hoặc vận chuyển nước thải. Cho đến gần đây, quá trình lắp đặt thường tốn kém hơn so với các phương pháp cắt hở truyền thống cho cùng một chiều dài đường ống đã lắp đặt vì nó yêu cầu thiết bị khoan chuyên dụng cao để hoàn thành việc lắp đặt.

Trong bài viết này, chúng tôi sẽ phát triển sự hiểu biết cơ bản về kỹ thuật và khám phá một số thách thức và thành công từ quan điểm của kỹ sư thiết kế.

Khoan định hướng HDD là gì?

Khoan ngang định hướng HDD là một phương pháp lắp đặt hệ thống ống và cáp ngầm dưới lòng đất theo một con đường định trước. Trong hơn 30 năm qua, công nghệ này đã phát triển từ nguồn gốc của nó như một phương pháp xây dựng đường ống ưa thích để băng qua các tuyến đường thủy chính đến một kỹ thuật có thể được sử dụng trong các hành lang tiện ích rất tắc nghẽn dọc theo hệ thống đường cao tốc bận rộn cũng như trên những khoảng cách xa hơn nơi mở truyền thống -các phương pháp cắt sẽ yêu cầu giới hạn giờ làm việc và / hoặc tác động xấu đến các hoạt động dọc theo con đường.

Công nghệ hiện tại giới hạn chiều dài một lỗ khoan trong khoảng 8.000 feet tuyến tính và đường kính ống là 48 inch trở xuống. Nói chung, quá trình khoan đặt ống ngầm HDD tuân theo ba giai đoạn cơ bản được mô tả dưới đây.

Khoan định hướng ngang HDD

Giai đoạn đầu - Lỗ thí điểm

Giai đoạn đầu tiên của quá trình này bao gồm việc khoan lỗ thí điểm. Trong giai đoạn này của quá trình, đường dẫn lỗ hoa tiêu được giám sát và các số đọc định kỳ về độ nghiêng và phương vị của cạnh đầu của mũi khoan được thực hiện cùng với các phép đo khoảng cách đã khoan kể từ điểm khảo sát cuối cùng. Thông tin này được sử dụng để tính toán các tọa độ ngang và dọc dọc theo lỗ hoa tiêu so với điểm vào ban đầu trên bề mặt. Sau đó, người vận hành có thể điều chỉnh độ nghiêng mũi khoan khi cần thiết để lên khỏi mặt đất tại điểm thoát xác định trước.

Giai đoạn thứ hai của quá trình này bao gồm việc mài trước lỗ thí điểm để chuẩn bị lắp đặt đường ống áp lực. Mặc dù không bắt buộc, nhiều nhà thầu có kinh nghiệm lặp lại bước trung gian này để giảm thiểu lực cần thiết để kéo đường ống dọc theo lỗ thí điểm ban đầu mà không làm quá tải thiết bị khoan. Dụng cụ doa thường bao gồm một loạt máy cắt và vòi phun dung dịch khoan hình tròn và thường được cấu hình tùy chỉnh cho kích thước lỗ khoan hoặc loại đất cụ thể.

Giai đoạn cuối cùng bao gồm việc kéo đường ống áp suất qua lỗ thí điểm đã được mở rộng. Điều này được thực hiện bằng cách gắn bộ phận kéo đường ống đúc sẵn phía sau cụm doa tại điểm thoát và kéo cụm trở lại giàn khoan. Một khớp xoay được sử dụng giữa doa và đường ống áp lực đang được lắp đặt để giảm thiểu lực xoắn truyền đến đường ống áp lực khi nó được kéo qua lỗ thí điểm mở rộng vào vị trí cuối cùng của nó. Sau khi ống được kéo qua lỗ khoan, nó thường được phép “thả lỏng” trong một khoảng thời gian để tự điều chỉnh bất kỳ độ giãn dài nào có thể xảy ra trong quá trình lắp đặt.

Thử thách

Các nhà thiết kế đang xem xét khoan định hướng ngang HHD như một lựa chọn lắp đặt cần phải lưu ý về các điều kiện địa chất dọc theo con đường đã định trước. Đất cát và lớp nền nông tạo ra những thách thức lắp đặt riêng biệt, khác nhau đối với quá trình khoan ngầm kéo ống HDD. Một trong những nghiên cứu điển hình của KCI liên quan đến việc mở rộng lực lượng cống thoát nước thông qua một sân gôn có lưu lượng truy cập cao và sân tập lái xe trên đất cát. Trong giai đoạn đầu tiên của quá trình khoan ngầm kéo ống HDD, nhà thầu đã trải qua một số vụ nổ vì lỗ thí điểm ban đầu nằm quá gần bề mặt. Đất cát không kết dính trong khu vực bị đẩy lên trên dẫn đến đầu khoan bị lệch khỏi đường đi đã định. Giải pháp là lùi lại và lặn sâu hơn một chút trong các khu vực đất cát để tránh bị thổi thêm. Việc khoan qua lớp đá móng nông mang đến một loạt thách thức riêng biệt. Đầu khoan có thể cần được chế tạo bằng vật liệu hợp kim đặc biệt và các địa tầng đá gốc góc nông có thể gây ra các tình huống đào thoát mũi khoan khó khăn khỏi đường dẫn định trước.

Các hành lang tiện ích tắc nghẽn và / hoặc quyền ưu tiên tiện ích hạn chế (ROW) cũng là một thách thức đối với các phương pháp khoan định hướng HHD. Kỹ sư thiết kế được khuyến khích sử dụng các dịch vụ kỹ thuật tiện ích dưới bề mặt để thực hiện chỉ định Mức Chất lượng A của các tiện ích hiện có vượt qua con đường đã định trước. KCI gần đây đã hoàn thành một dự án yêu cầu mở rộng một trạm bơm bắt buộc thông qua ROW của Cơ quan Quản lý Đường cao tốc Tiểu bang rất hẹp đã có một số đường dây liên lạc ưu tiên cao dưới lòng đất và một đường dây khí đốt tự nhiên áp suất cao chính. Việc lập bản đồ thành công các tiện ích hiện có cho phép nhà thầu phụ HDD nhanh chóng cài đặt tiện ích mở rộng forcemain và giảm thiểu sự gián đoạn giao thông đến đường cao tốc của bang đông đúc.

Thành công và lợi ích thêm

Cả hai dự án được mô tả ở trên đều sử dụng khoan định hướng HDD chạy ngắn hơn (tức là khoảng cách giữa các điểm vào và ra ngắn hơn) do đất trong các khu vực dự án. Cách làm này đã mang lại cho nhà thầu cơ hội tốt nhất để đi theo tuyến đường đã thiết kế. Các kỹ thuật lắp đặt khoan định hướng HDD cũng có thể làm giảm các tác động đến môi trường vì chúng thường yêu cầu ít nhiễu đất hơn, thường chỉ giới hạn ở khu vực xung quanh các vị trí ra vào. Cách tiếp cận này cũng có thể rút ngắn lịch trình lập kế hoạch, cho phép và lắp đặt. Cụ thể, ít xáo trộn đất hơn chỉ yêu cầu các biện pháp kiểm soát xói mòn và trầm tích cơ bản và giấy phép cơ bản ở cấp địa phương. Trong các trường hợp trên, thời gian xây dựng cũng được giảm xuống do nhà thầu phụ có thể lắp đặt các đợt chạy trong ít giờ hơn với ít thiết bị hơn so với các công nghệ cắt hở truyền thống.

Phần kết luận

Khoan ngầm kéo ống có thể là một giải pháp thay thế khả thi để xem xét lắp đặt đường ống áp lực ở những khu vực thường chỉ yêu cầu kỹ thuật lắp đặt nắp cắt truyền thống. Ngoài việc đẩy nhanh tiến độ dự án, kỹ thuật xây dựng này cũng có thể giảm thiểu xáo trộn đất và tác động giao thông, có thể có lợi ích tích cực đối với việc cấp phép dự án. Khoan định hướng ngang HDD đang trở nên cạnh tranh hơn về chi phí so với các phương pháp truyền thống để phân phối nước và lắp đặt chính lực lượng cống.

Tìm hiểu thêm về Công nghệ khoan ngang định hướng đặt đường ống ngầm