Công nghệ khoan qua đường mới cho đường kính nhỏ để chôn cáp điện trên khoảng cách dài

Công nghệ khoan qua đường mới cho đường kính nhỏ để chôn cáp điện trên khoảng cách dài

1.  Công nghệ khoan ngầm hướng ngang

Việc chôn cất cáp không rãnh là một thách thức lớn đối với cả các nhà cung cấp điện và kỹ sư để đảm bảo kết nối Bắc - Nam, hàng nghìn km đường dây điện ngầm mới sẽ được lắp đặt, trong đó ít nhất 10% sẽ sử dụng công nghệ khoan ngầm.

Đối với các dự án mở rộng mạng lưới truyền tải điện cao áp này là một thành công, chúng là rất quan trọng: sự an toàn của việc cung cấp năng lượng, gây thiệt hại tối thiểu cho cả dân số và môi trường trong quá trình thực hiện và vận hành ngoài việc đáp ứng thời hạn dự kiến và giảm thiểu chi phí. Với tất cả những điều kiện này Herrenknecht AG đã phát triển một phương pháp khoan ngầm mới được gọi là E-Power Pipe.

Kỹ thuật lắp đặt hệ thống dây điện ngầm mới này đòi hỏi, trên hết là cơ hội đáp ứng nhu cầu của người dân và bảo tồn thiên nhiên nhờ cập nhật đầy đủ thiết kế của các bố cục. Để đảm bảo tất cả những điều trên, chính phủ Đức đã tăng số lượng các dự án thí điểm bằng cách tìm kiếm mục tiêu chính là an toàn và tốc độ để có được sự chấp nhận tối đa của người dân trong suốt tuyến đường và để có thể đẩy nhanh việc thực hiện dự án.

Chỉ bằng các phương tiện công nghệ khoan ngầm định hướng ngang như E-Power Pipe có thể bảo vệ bề mặt, chăm sóc môi trường và đẩy nhanh quá trình xây dựng có thể được đảm bảo bằng cách đạt được sự chấp nhận tốt hơn của dân số bị ảnh hưởng.

2.  Công nghệ khoan ngầm

2.1. Phương pháp thi công khoan qua đường không thể tiếp cận

2.1.1.Khoan ngang định hướng

Khoan hướng ngang (PHD) đòi hỏi phải đặt các đường ống trong ba giai đoạn của công việc. Đầu tiên, khoan thí điểm được thực hiện bằng cách sử dụng một chảo khoan quay liên tục từ điểm bắt đầu đến điểm đến. Bước tiếp theo, sau khi đạt đến điểm đến, mở rộng đường kính với reamer. Khi nó kéo đường ống, reamer mở rộng khoan. Khoan định hướng ngang được duy trì với việc sử dụng hệ thống treo bùn bentonite, đồng thời sẽ đảm bảo việc vận chuyển vật liệu khai quật. Nói chung, mở rộng diễn ra trong nhiều giai đoạn cho đến khi đường kính cuối cùng cần thiết đạt được. Điều này nên được khoảng 30% đến 50% lớn hơn đường kính của đường ống được đặt. Trong giai đoạn cuối cùng của quá trình kéo ống ngầm, đường ống được cài đặt. Để làm điều này, đường ống được kết nối tại điểm đến trong một reamer với một khớp xoay nối nó vào chảo khoan và kéo nó theo hướng điểm bắt đầu.

 

Ba giai đoạn của phương pháp khoan định hướng ngang.

 

Phương pháp khoan ngang trực tiếp (PHD) chủ yếu được sử dụng để đặt các đường ống có đường kính lên đến 60". Điều kiện cho việc sử dụng các thủ tục tiến sĩ là phải có mặt bằng vững chắc. Thời gian lắp đặt máy khoan ngang và chi phí chuẩn bị công trường tương đối thấp. Tuyến đường chủ yếu là cong và do áp lực cao tác động lên máy khoan ngang đòi hỏi độ che phủ tối thiểu khoảng 10 đến 15 lần đường kính ngoài của đường ống.

2.1.2. Kéo ống trực tiếp

Kéo ống trực tiếp là một phương pháp khoan ngầm kéo ống được sử dụng để đặt ống kim loại mà không cần rãnh. Nó kết hợp những lợi thế của microtunelazers và khoan ngang trực tiếp. Trong một bước duy nhất, khoan định hướng ngang được thực hiện và đường ống được cài đặt. Việc khai thác vật liệu khai quật được thực hiện bằng cách sử dụng mạch bùn của máy, giống như chúng được thực hiện trong máy AVN.

Trong phương pháp kéo ống trực tiếp, tất cả các đội đứng về một phía của chướng ngại vật cần được phá. Trong trục tấn công có đặt máy AVN, được hàn vào ống kim loại cần lắp. Pipe Thruster cung cấp lực đẩy cần thiết cho việc đào và lắp đặt đường ống.

Không giống như phương pháp khoan hướng ngang, kéo ống trực tiếp cũng có thể được sử dụng trong đất không ổn định hoặc có tính thấm cao. Kéo ống trực tiếp kết hợp những lợi thế của dẫn động đường ống và phương pháp khoan hướng ngang PHD. Điều này có nghĩa là khoan ngầm được hỗ trợ một cách máy móc bằng cách ngăn chặn sự sụp đổ của nó. Phương pháp khoan ngầm kéo ống này đòi hỏi ít lớp phủ hơn. Lớp phủ này là khoảng ba lần đường kính ngoài của đường ống. Tuy nhiên, không giống như phương pháp khoan hướng ngang, chiều dài của ống trực tiếp nhỏ hơn và tùy thuộc vào đường kính khoan, nó sẽ tăng từ 300 đến 1400 mét.

 

Phương pháp kéo ống trực tiếp.

 

2.1.3. Đường ống Express

Pipe Express là một phương pháp bán mương để lắp đặt đường ống ngầm. Sử dụng một máy khoan ngầm như một đơn vị khai quật và một thruster ống như là một đơn vị lực đẩy, phương pháp này có thể được sử dụng trong hầu hết các điều kiện địa hình. Do thiết kế bán mương, Pipe Express không thể được sử dụng như phương pháp khoan qua đường hay qua sông. Với Pipe Express có thể lắp đặt ống thép có đường kính từ 36 "đến 60" và chiều dài khoảng 1000 mét.

Phương pháp Pipe Express.

 

2.2. Phương pháp khoan ngầm các đường hầm có thể truy cập

2.2.1. Biện pháp thi công cọc ống thép

Cọc ống thép là một phương pháp để chạy đường hầm lên đến bốn mét đường kính bên trong. Trong trường hợp này, đẩy để đặt các ống bê tông được đưa ra bởi một khung lực đẩy có xi lanh thủy lực và được đặt trong cuộc tấn công tốt. Không giống như phương pháp khoan ngầm được mô tả ở trên, không thể chuẩn bị toàn bộ đường ống để dẫn động tại địa điểm bắt đầu của các quá trình khoan ngầm. Như với phương pháp kéo ống trực tiếp, vật liệu khoan ngầm được tạo ra bằng cách sử dụng một mạch bùn kín. Máy được điều khiển từ một thùng chứa trên bề mặt gần giếng tấn công.

 

Biện pháp thi công cọc ống thép (AVN).

 

Cọc ống thép có thể được thực hiện trong bất kỳ điều kiện đất. Chiều dài ống tối đa thay đổi từ 200 đến 1500 mét, tùy thuộc vào đường kính và địa chất. Đó là lý do tại sao các máy microtunnel từ 250 mm đến 4000 mm có sẵn.

2.2.2. Lớp phủ với dovelas

Bắt đầu từ đường kính 2300 mm và thực hiện độ dài dài hơn, phương pháp phủ dovelas thường là giải pháp thiết thực nhất. Không giống như hàng rào ống, với phương pháp này, ngay cả khoan ngầm có thể được thực hiện trong điều kiện địa kỹ thuật phức tạp nhất (ví dụ như thông qua các khu vực miền núi), nơi đóng cọc ống ở mức giới hạn do yêu cầu về lực đẩy.

Khoan ngầm qua đường diễn ra trên lá chắn của máy. Các phân đoạn riêng lẻ (đúc sẵn) được vận chuyển qua đường hầm đến máy khoan ngầm, sau khi hoàn thành bước tiến cuối cùng, các phân đoạn được đặt trên tấm chắn đuôi với sự hỗ trợ của người lắp dựng, tạo thành một vòng. Các xi lanh lực đẩy của máy đào hầm TBM nằm trên vòng được chế tạo và bắt đầu một bước tiến mới.

 

Phác thảo của một công việc lớp phủ dovelas điển hình (EPB).

2.3. Phương pháp khoan hướng ngang và phạm vi ứng dụng

Mỗi phương pháp được mô tả ở trên đều có phạm vi riêng. Điều kiện địa hình, đường kính khoan và chiều dài đường hầm đóng một vai trò quan trọng trong việc lựa chọn phương pháp khoan ngầm phù hợp. Sau đây là tổng quan về phạm vi áp dụng các phương pháp được mô tả ở trên. Đầu tiên, chúng được chia thành các mặt cắt ngang có thể truy cập và không thể tiếp cận và sau đó được so sánh trong một bảng.

 

Tóm tắt các phương pháp khoan qua đường được trình bày.

3.  E-Power Pipe công nghệ khoan đặt ống ngầm mới

3.1. Tình hình ban đầu

Trong khi các phương pháp khoan qua đường và kéo đường ống ngầm được mô tả ở trên nên được sử dụng chủ yếu để đi qua các khu vực nhạy cảm, nó là cần thiết để phát triển một công nghệ mới để lắp đặt đơn nhất của hệ thống dây điện ngầm. Yêu cầu chính: đặt hệ thống dây điện ở độ sâu nông, với một sự tách biệt được thiết lập và tất cả điều này trong phần lớn nhất có thể. Bảng sau đây cho thấy các phương pháp khoan ngầm có sẵn cho các loại cài đặt dây điện khác nhau. Như có thể thấy, cho đến bây giờ không có phương pháp nào có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu cần thiết trong khu vực không thể tiếp cận của việc cài đặt.

 

Tóm tắt các phương pháp có sẵn để đặt cáp ngầm không rãnh.

 

Với 'E-Power Pipe', Herrenknecht AG đã phát triển một phương pháp mới để giải quyết khoảng cách này. Cáp ngầm có thể được đặt với phạm vi phủ sóng tối thiểu chỉ 2 mét bề mặt với một không gian nhỏ giữa chúng, trong các phần dài. Hầm AVNS 350XB, với đường kính khoan 505 mm, được thiết kế để hoạt động trên chiều dài hơn 1000 mét. Công nghệ máy AVNS là sự phát triển mới nhất của Herrenknecht AG. Nhờ sử dụng một nhà máy điện thủy lực mới trong máy và công nghệ vận chuyển bơm đẩy, chiều dài ống dài hơn đáng kể có thể đạt được trong đường kính nhỏ.

3.2. Phương pháp khoan ngang bằng ống điện tử

Bắt đầu từ giếng khoan, khung lực đẩy được lắp đặt tại điểm xuất phát và kết nối với đường hầm thông qua một số ống khoan. Với sự trợ giúp của lực đẩy, đường hầm trượt đến điểm đến dọc theo đường dẫn đã đặt. Một khi các cửa hàng cũng đạt được, tunneler được tháo rời. Tiếp theo, kết nối ống bảo vệ nhựa với ống khoan hiện có và lắp đặt nó ở mặt sau của nó. Trong quá trình khoan ngầm, ống bảo vệ được kết nối cơ học và nhiệt với tầng dưới bằng cách thêm vật liệu phụ. Điều này tạo ra một kết nối không khoảng cách giữa các ống dây bảo vệ và mặt đất xây dựng. Đầu vào của hệ thống dây điện ngầm được thực hiện sau khi nhà ở bảo vệ được hoàn thành, không phải là một phần của thủ tục.

 

E-Power Pipe phương pháp để cài đặt hệ thống dây điện ngầm trenchless.

 

3.3. Các yếu tố tạo nên phương pháp đặt đường ống mới

Nhu cầu về một phương pháp mới để lắp đặt hệ thống cáp ngầm trong một cấu trúc khép kín đã nhường chỗ cho sự phát triển của một số yếu tố riêng lẻ, khi kết hợp lại, dẫn đến một phương pháp sáng tạo và thân thiện với môi trường để lắp đặt chính xác cáp ngầm.

Để có được hiệu suất cao nhất có thể, số lượng thay đổi đường ống và thời gian cần thiết để làm như vậy nên càng thấp càng tốt. Do đó, các ống khoan phải được kết nối với nhau để đảm bảo lắp đặt các ống dây bảo vệ. Những đặc điểm này dẫn đến sự phát triển của một ống khoan mới, nhờ chiều dài của nó, cho phép đẩy gần như liên tục và tăng tốc đáng kể kết nối của mạch bùn với một hệ thống neo được tích hợp vào đường ống.

Một khung lực đẩy đặc biệt đã được phát triển cho ống khoan này với một nét 10 mét và lực đẩy 350 tấn. Việc truyền lực đẩy được thực hiện bằng cách sử dụng một vòng lực đẩy được kết hợp thông qua một cơ chế đóng cửa các ống khoan, đạt được một kết nối vững chắc. Kết nối này đảm bảo việc loại bỏ tiếp theo của các đường ống khoan.

AVNS 350XB tunneler là một phát triển mới đáp ứng các yêu cầu độ sâu lắp đặt, chiều dài và độ chính xác của phương pháp khoan qua đường. Ba trong số các thành phần đường hầm đã được phát triển đặc biệt cho ứng dụng này. Có lẽ sự mới lạ quan trọng nhất là sự kết hợp của một máy bơm phun như một máy bơm thức ăn chăn nuôi. Thiết kế độc đáo này của Herrenknecht AG cho phép công suất bơm 1000 l / phút và, đồng thời, đòi hỏi rất ít không gian. Một tính năng độc đáo khác là bộ phận thủy lực được tích hợp vào đường hầm, giúp loại bỏ các vấn đề thông thường của khớp nối ống thủy lực có kích thước này và tổn thất điện năng do hậu quả. Một hệ thống đo lường đảm bảo khoan chính xác theo đường dẫn được xác định. Vị trí, hướng và độ nghiêng của đường hầm liên tục được kiểm tra. Hệ thống đo lường dựa trên từ trường được tạo ra trên bề mặt thích hợp cho các phần dài. Lĩnh vực ứng dụng của máy, tùy thuộc vào việc đá lỏng lẻo hay đá mềm được chiết xuất, đạt tới 30 MPa.

4. Ưu điểm cho công nghệ khoan ngầm kéo ống ngày nay

Với sự phát triển của công nghệ AVNS, nhu cầu mà thị trường hiện tại từ lâu đã phải thực hiện các lô đất dài hơn và đường kính nhỏ hơn được đáp ứng. Sự kết hợp độc đáo của nhà máy thủy lực và công nghệ vận tải với đường kính khoan 505 mm mở rộng phạm vi ứng dụng trong xây dựng đường ống và dẫn động đường ống.

5. Thử nghiệm thực địa

Sau khi được sản xuất, các yếu tố đường hầm đã được thử nghiệm tại một băng ghế thử nghiệm Herrenknecht AG để xác định sự phù hợp của chúng. Băng ghế thử nghiệm cho phép khoan ba lỗ song song với chiều dài 30 mét. Sự sắp xếp của các lỗ tương ứng chính xác với các yêu cầu của một cài đặt trong điều kiện thực tế. Sau khi kiểm tra xong, anh chuyển đến hiện trường để thi công đoạn đầu tiên của tuyến cáp ngầm. Trong giai đoạn xây dựng được lên kế hoạch cho mục đích này, các ống bảo vệ cho ba đường dây 380 kV phải được lắp đặt với chiều dài 300 mét. Không gian của mỗi trục khoan là 1 mét với lớp phủ 2,5 mét. Hiệu quả của phương pháp khoan hướng ngang này đã được chứng minh trong dự án thí điểm, lên đến 126 mét khoan mỗi ngày và 266 mét mỗi ngày loại bỏ các ống bảo vệ đã đạt được.

 

6. Danh mục bài viết tham khảo

Phương pháp khoan qua đường bằng robot

Phương pháp khoan định hướng ngang HDD