Khoan ngầm kéo ống bằng kỹ thuật đường ống bursting / splitting

Khoan ngầm kéo ống bằng kỹ thuật đường ống bursting / splitting

Bẻ ống và tách ống là các phương pháp khoan ngầm kéo ống được sử dụng để thay thế các đường ống hiện có bằng PE100 theo cùng một hướng thẳng hàng mà không cần loại bỏ đường ống hiện có. Bùng nổ và tách rời, bằng cách sử dụng sự liên kết hiện có để thay thế đường ống, tránh được sự cần thiết phải đảm bảo bất kỳ quyền ưu tiên bổ sung nào để lắp đặt đường ống thay thế PE100. Bùng nổ và chia tách có thể được sử dụng để nâng kích thước đường ống do đó tăng khả năng lưu lượng của nó nếu điều này là cần thiết.

Đầu nổ ống được sử dụng để thay thế các đường ống giòn như đất sét, xi măng amiăng, bê tông và gang bằng cách kéo qua đường ống chủ một đầu nổ tĩnh hoặc động để phân mảnh đường ống hiện có và một hình nón giãn nở, đôi khi được kết hợp trong đầu nổ để đẩy các mảnh vỡ hướng ra đất xung quanh. Đồng thời, một ống nhựa PE100 mới gắn vào phía sau của đầu nổ được lắp đặt theo cùng một hướng thẳng hàng với ống ban đầu.

Tách ống được sử dụng để thay thế các loại ống mềm như thép, gang dẻo và nhựa thông qua việc cắt chúng thành các đoạn dọc theo chiều dài của chúng bằng cách sử dụng một đầu bên trong có gắn lưỡi dao cắt. Giống như khi nổ ống, một ống PE100 mới gắn vào mặt sau của đầu cắt được lắp vào cùng một hướng thẳng hàng với ống ban đầu.

Có ba phương pháp nổ ống: khí nén, thủy lực và kéo tĩnh. Sự khác biệt giữa chúng là ở nguồn năng lượng và phương pháp phá vỡ đường ống cũ. Phương pháp khí nén và thủy lực sử dụng lực động để phá vỡ đường ống cũ trong khi kéo tĩnh sử dụng một lực kéo không đổi. Việc lựa chọn một phương pháp cụ thể phụ thuộc vào điều kiện đất đai, điều kiện nước ngầm, mức độ nâng cấp yêu cầu, loại ống mới, cấu tạo của đường ống hiện có, độ sâu của đường ống và sự sẵn có của các nhà thầu có kinh nghiệm với thiết bị phù hợp. Thiết bị nổ ống tĩnh đã thay thế thiết bị nổ bằng khí nén như một biến thể được sử dụng phổ biến nhất chủ yếu vì không có sóng xung kích tạo ra bởi thiết bị nổ động, có thể gây ra thiệt hại cho các tiện ích chôn liền kề.

 

Tách ống nhất thiết phải là phương pháp kéo tĩnh.

Quy trình nổ ống bao gồm việc tiến một đầu nổ hình nón có đường kính lớn hơn từ 50 đến 100 mm so với ống thay thế mới qua đường ống hiện có. Sự giãn nở xuyên tâm gây ra bởi hình dạng của đầu nổ lớn hơn khả năng chịu kéo và độ bền cắt của ống chủ, dẫn đến sự phân mảnh hoặc tách rời của đường ống. Khi đầu nổ được kéo qua đường ống chủ, các mảnh vỡ được đẩy vào hình khuyên tạo thành, tạo ra một khoang cho ống PE100, ngay sau đầu nổ khi nó đồng thời được kéo hoặc đẩy vào khoang mới hình thành.

Tách ống sử dụng các nguyên tắc tương tự như nổ ống để thay thế các ống không giòn và do đó yêu cầu cắt như thép, gang dẻo và ống nhựa. Đầu tách đường ống điển hình sử dụng máy cắt hoặc lưỡi cắt để cắt đường ống chủ trong khi đầu vỏ giãn nở bám theo nó và bóc mở đường ống chủ, tạo không gian cho đường ống PE100 mới.

 

 

Đường ống bursting / splitting - ứng dụng PE100

• Phích nước.
• Nguồn khí.
• Đường ống thoát nước tăng.
• Sự thay thế

Đường ống bursting / splitting - quy trình khoan ngầm kéo ống

Các thanh thép được đưa vào đường ống hiện có từ trục kéo. Các thanh được kết nối với nhau bằng các kiểu kết nối khác nhau. Khi các thanh đến trục chèn, đầu nổ được nối với các thanh và đường ống mới được nối với phía sau của đầu. Một bộ phận thủy lực trong trục kéo sẽ kéo từng thanh một và các phần thanh được tháo ra. Đầu nổ và đường ống mới được kéo bằng thanh hoặc cáp làm đứt đường ống hiện có và đẩy các mảnh vỡ ra đất xung quanh. Quá trình khoan đặt ống ngầm được tiếp tục cho đến khi đầu nổ chạm đến trục kéo, nơi nó được tách ra khỏi đường ống mới. Nếu cáp hoặc tời được sử dụng thay cho cụm thanh, quá trình kéo tiếp tục với mức gián đoạn tối thiểu, nhưng lực có sẵn cho hoạt động sẽ ít hơn.

Các thanh kéo được đẩy qua đường ống cũ từ bộ kéo thanh ở lối đào thoát và được gắn vào bộ kích nổ hoặc đầu tách và bộ giãn nở, lần lượt được gắn vào ống PE100, tại đoạn đào đầu vào. Nếu PE100 đang được phân phối từ một cuộn dây, đầu tiên của cuộn dây trước tiên phải được kéo qua máy nắn / làm tròn lại.

Sau đó, bộ kéo thanh được vận hành từ từ cho đến khi đầu nổ / bộ tách nằm an toàn bên trong chính cũ, sau đó nó có thể được vận hành ở tốc độ bình thường cho đến khi đầu bộ tách / nổ nhô ra ở bộ kéo thanh. Việc hiển thị và ghi liên tục lực kéo trên ống PE tại tời là rất quan trọng để đảm bảo rằng nó không thể bị tác động và hư hỏng bởi lực kéo quá mức. Ở một số quốc gia (Đức, Tây Ban Nha & Anh), lực kéo trên đường ống mới phải được theo dõi trong suốt quá trình nổ / tách ống. Việc đo lực kéo là không khả thi với các phương pháp nổ ống động vì vậy có thể kết hợp một liên kết yếu ở đầu kéo; Ví dụ, đây là thông lệ bình thường trong ngành công nghiệp khí đốt của Hoa Kỳ. Liên kết yếu sẽ bị hỏng khi chịu lực căng cao, do đó bảo vệ quá tải nhưng cần có biện pháp phòng ngừa để giữ dây tời có thể bay với tốc độ cao vào và nếu không được chứa có thể ra khỏi đào thoát.

Bursting / splitting – máy khoan lắp đường ống ngầm

Máy khoan lắp đường ống ngầm được sử dụng trong nổ và tách ống là đầu nổ / bộ chia, một bộ giãn nở có thể được kết hợp với đầu nổ / tách, các thanh kéo, một bộ kéo hoặc tời thanh và một bộ nguồn thủy lực. Tất cả các đầu nổ tĩnh và động đều kết hợp lưỡi cắt hoặc đĩa lăn cắt để tập trung lực cắt Các đầu tĩnh ngày nay có đường kính đầu nhỏ hơn nhiều so với đầu kéo (đầu nổ), đủ nhỏ để luồn qua đường ống sẽ được thay thế. Điều này dẫn hướng đầu mở rộng qua đường ống hiện có; nó cũng có thể bao gồm các "vây" tiếp xúc đầu tiên với đường ống hiện có. Sử dụng các vây này làm điểm đứt chính là một cách rất hiệu quả để đảm bảo rằng đường ống bị vỡ dọc theo toàn bộ chu vi. Tất cả các thiết bị được sử dụng trong hoạt động nổ ống được cung cấp bởi một hoặc nhiều máy phát điện thủy lực.

Đối với đường kính nhỏ của vật liệu ống giòn, chẳng hạn như gang hoặc xi măng amiăng, đầu thường là một lưỡi và hình nón đơn giản, chẳng hạn như sau:

 

 

Đối với đường kính lớn hơn, lưỡi dao đơn được thay thế bằng bộ dao cắt quay. Điều này đảm bảo rằng các mảnh vỡ nhỏ một cách hợp lý trong khi lực nổ thấp hơn và hành động nổ mượt mà hơn.

 

 

Đối với các ống giòn có đường kính lớn, đầu dao cắt vận hành bằng thủy lực có thể được sử dụng trong đó các lá giãn nở được kéo dài ra bên ngoài trong khi đầu cắt tĩnh để tạo ra hành động nổ, sau đó chúng được rút lại, đầu kéo về phía trước và quá trình lặp lại:

 

 

Ở đầu lối vào, thiết bị sẽ là một rơ-moóc cuộn và máy nắn / làm tròn lại ống hoặc một bộ con lăn để mang dây, trong khi ở đầu lối ra, thiết bị sẽ là một tời hoặc một bộ kéo thanh được đặt trong rãnh. Công suất của bộ tời hoặc bộ kéo thanh phụ thuộc vào đường kính của ống được nổ / tách. Đối với các đường ống lớn nhất, giá trị này có thể cao tới 2500 kN. Lưu ý rằng đây là tải trọng kéo giữa tời và burster / bộ chia, và không phải là tải trọng kéo trên chính ống PE100; điều này sẽ thấp hơn nhiều.

 

 

Những hình ảnh này cho thấy các bộ kéo thanh điển hình tại chỗ, với bức thứ hai cho thấy bộ kéo đến khi kết thúc hoạt động nổ.

Công nghệ khoan ngang định hướng đặt ống ngầm

Việc nổ và tách đường ống không phải là không có rủi ro đối với cơ sở hạ tầng bị chôn vùi liền kề, đặc biệt trong trường hợp đường kính lớn, kích thước lớn và ở các khu vực tắc nghẽn cơ sở hạ tầng. Vị trí chính xác và xác định các dịch vụ lân cận là điều tối quan trọng.

Ngoài ra, tất cả các kết nối dịch vụ trên đường dây được thay thế phải được ngắt kết nối trước khi hoạt động và kết nối lại sau đó với đường ống mới. Nếu có các kết nối dịch vụ thường xuyên, mỗi kết nối có một cuộc đào, các giải pháp thay thế có thể hiệu quả hơn về chi phí trong khi không gây gián đoạn hơn, mặc dù có khả năng gây hại nhiều hơn cho cơ sở hạ tầng bị chôn vùi khác và chính kết cấu đường. Các kết nối dịch vụ có thể được xử lý hiệu quả hơn nhiều bằng cách sử dụng kỹ thuật chân không và lõi và dụng cụ cắt lỗ.

Cũng cần xem xét nguy cơ hư hỏng đường ống PE mới do các mảnh vỡ của đường ống cũ. Điều này ít được quan tâm hơn trong việc tách ống so với việc vỡ ống. Nếu các mảnh vỡ không được dịch chuyển tốt bởi bộ tách sóng hoặc hình nón bộ chia, chúng có thể làm xước ống PE100 khi nó đi qua chúng. Nguy cơ này càng lớn khi mặt đất chứa đá hoặc sỏi có thể khiến các mảnh vỡ chồng chất lên nhau thay vì bị đẩy ra khỏi đường đi. Ống PE100 được tráng phủ đặc biệt có sẵn để giảm nguy cơ này

Các loại đất và ảnh hưởng của chúng tới phương pháp khoan ngầm

Để đảm bảo công việc khoan đặt ống ngầm thành công, điều cần thiết là phải biết điều kiện đất nền. Phương pháp này chuyển các mảnh vỡ của đường ống hiện có vào đất và do đó thích hợp nhất cho đất có thể nén được. Các điều kiện mặt đất thích hợp cho việc nổ / tách ống bao gồm đất sét, phù sa, nói chung là vật liệu kết dính mềm. Cát và sỏi rời và trung bình cũng khả thi.

 

 

Đường kính, áp suất và Dải độ dài

Đối với đường ống áp lực và dịch vụ, nổ ống và tách ống có thể được sử dụng với đường kính từ 50mm đến 800mm và trên chiều dài lên đến 200 mét trong một lần kéo. Đây là những giới hạn của hệ thống và có sự cân bằng giữa đường kính và chiều dài với việc tăng kích thước cũng là một yếu tố quan trọng trong việc xác định tính thực tế và chiều dài có thể.

Áp suất là một chức năng của SDR của ống PE100 được lắp đặt

Thiết kế, đặc điểm kỹ thuật & lập kế hoạch cho qua s trình thi công đặt đường ống ngầm

Thiết kế

Thiết kế chất lỏng cho công suất của đường ống mới để xác định đường kính cần thiết.

Chọn SDR dựa trên áp suất vận hành

Kiểm tra khả năng chịu tải căng thẳng trong quá trình kéo vào

Sự chỉ rõ

Chỉ định tải trọng kéo tối đa cho phép trong quá trình kéo vào

Chỉ định phụ kiện cuối và chi tiết kết nối dịch vụ.

Chỉ định ống PE100 tráng nếu cần

Lập kế hoạch

Tính phù hợp của việc sử dụng nổ ống phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm chiều dài đoạn nổ, vật liệu ống chủ, đường kính kích thước lớn và điều kiện địa chất. Các dự án thay thế nước uống thường liên quan đến việc lắp đặt các đường mới 90mm, 180mm, 200 mm, 250 mm hoặc 300 mm giữa các vị trí van. Đường ống dẫn khí cũng thường được tăng kích thước bằng cách sử dụng nổ / tách đường ống. Thay thế kích thước theo kích thước cũng phổ biến cho cả nước và khí. Khi cần tăng kích thước, thông thường nhất là một hoặc hai kích thước ống, ví dụ từ 150 đến 200 mm, 200 mm đến 250 mm hoặc 250 đến 300 mm. Việc tăng kích thước lớn hơn mức này đòi hỏi nhà thầu phải có kế hoạch và kinh nghiệm đáng kể.

Vì trục chính cũ sẽ bị phá hủy, tình trạng bên trong và cấu trúc của nó không có hậu quả gì, nhưng vật liệu ống, loại và đường kính phải được biết để đảm bảo rằng đầu nổ và hình nón giãn nở chính xác được chọn và thiết bị kéo có thể cung cấp đủ lực lượng.

Tuyến đường của trục chính cũ nên được theo dõi cẩn thận và kiểm tra các khúc cua có thể khiến bộ nổ bị kẹt và bất kỳ khúc cua nào nằm ở vị trí đó nên được thử để xác định xem có cần phải cắt ra trước khi lắp vào không. Vị trí hố tại các khúc cua như vậy có thể được khuyến khích. Các vị trí hố đào nói chung phải tính đến chiều dài khả thi tối đa đối với đường kính, kích thước và điều kiện đất dự kiến.

 

 

Nếu có các kết nối dọc theo tuyến đường, như sẽ có trong một cơ sở phân phối chính cục bộ, thì tất cả các kết nối đó phải được định vị chính xác vì chúng sẽ cần được cắt ra trước khi bắt đầu bùng phát. Lựa chọn thiết bị là rất quan trọng đối với sự thành công của nổ và tách ống.

Bảng sau đây cung cấp chỉ dẫn về công suất của bộ tời / bộ kéo thanh cần thiết cho một loạt các kích thước đường ống chủ. Một lần nữa lưu ý rằng đây là công suất của tời và dựa trên lực kéo cần thiết để kéo đầu nổ / tách qua đường ống chủ đang bị nổ / tách. Chúng không đại diện cho tải trọng kéo trên bản thân ống PE100 được giới hạn ở các mức thấp hơn nhiều. Tài liệu của nhà sản xuất ống PE100 cung cấp tải trọng kéo tối đa cho phép trên đường ống.

Khi tăng kích thước, hai kích thước quan trọng phải được tính toán: khoảng cách đến bề mặt và khoảng cách đến các đường ống và cấu trúc hiện có. Đầu tiên, cần xác định kích thước phù hợp.

Tăng kích thước đồng hiệu quả = OD của bộ mở rộng - ID của đường ống chủ

Trong đó OD của bộ mở rộng là OD lớn nhất của ống mới PLUS, khe hở cắt quá mức từ 10 đến 30%.

Ví dụ: ID của đường ống chủ 150mm; OD của bộ mở rộng 225mm (ống mới OD 200mm + đường cắt 25mm). Tăng kích thước đồng hiệu quả là 225 - 150 = 75mm

Độ sâu của lớp phủ phải không nhỏ hơn 10 x kích thước lớn hơn đồng hiệu quả Khoảng cách đến các đường ống và cấu trúc hiện có không được nhỏ hơn 3 x kích thước lớn đồng thời hiệu quả với tối thiểu là 400mm. trong đất dạng hạt nơi các đường ống lân cận giòn và dễ vỡ (ví dụ như đất sét, CI) thì khoảng cách tối thiểu phải không nhỏ hơn 5 x kích thước lớn đồng thời với hiệu quả tối thiểu là 400mm.

Nếu trong các chiều dài lẻ tẻ, khoảng cách đến các đường ống liền kề và qua đường ống nhỏ hơn các khoảng cách tới hạn này, thì nên tiến hành các cuộc đào nhỏ để quan sát sự đi qua của thiết bị nổ / chia ống và theo dõi bất kỳ chuyển động nào. Phương pháp này áp dụng lực căng cho ống PE100 trong quá trình lắp đặt. Tải trọng kéo trên đường ống trong quá trình lắp đặt phải được tính toán để xác định xem nó có vượt quá tải trọng tối đa cho phép hay không. Các nhà sản xuất ống có thể tư vấn về tải trọng cho phép.

Nếu tính toán cho thấy có thể vượt quá tải trọng tối đa cho phép thì có thể phải tăng công suất của ống PE100 bằng cách tăng độ dày của nó. Điều này sẽ yêu cầu kiểm tra ID và OD để đảm bảo rằng dung lượng dòng chảy và khe hở bên ngoài vẫn còn đầy đủ. Đối với việc nổ và tách đường ống có thể cần một bộ giãn nở lớn hơn, điều này sẽ dẫn đến đồng hiệu quả về kích thước cao hơn.

 

Xem thêm Công nghệ khoan ngang định hướng đặt đường ống ngầm, Công nghệ khoan ngầm kéo ống