Hà Nội, Thứ Bảy Ngày 11/07/2020

Công nghệ không đào trên sáu Châu lục

Mtđt, 21:07 05/09/2017

Các dự án nổi bật, các công trình thi công đặc trưng trên thế giới trong lĩnh vực không đào cũng được đề cập đến dưới đây

Sơ lược

Bài viết dưới đây nối tiếp chuỗi bài của nhóm tác giả “Công nghệ không đào trên 6 châu lục”. Các bài viết từ tạp chí “TRENCHLESS INTERNATIONAL” số 30/2016 được lựa chọn và trích lược giới thiệu các hãng được vinh danh tại hội thảo NO DIG Thổ Nhĩ Kỳ 2015. Các dự án nổi bật, các công trình thi công đặc trưng trên thế giới trong lĩnh vực không đào cũng được đề cập đến dưới đây.

Trong loạt bài viết “Công nghệ kích ngầm trên 6 châu lục” được chuẩn bị với sự hợp tác của Qũy công nghệ kích ngầm Ba Lan, chúng tôi xin giới thiệu tóm tắt các bài viết được lựa chọn từ báo “TRENCHLESS INTERNATIONAL” số 30/2016

1. Các đề cử NO DIG Thổ Nhĩ Kỳ 2016

Từ ngày 28 đến ngày 30 tháng 9 năm 2015, tại Istambul - Thổ Nhĩ Kỳ, đã diễn ra hội thảo quốc tế thường niên kết hợp triển lãm NO - DIG Thổ Nhĩ Kỳ 2015, do hiệp hội TSITT ((Hiệp hội công nghệ không đào Thổ Nhĩ Kỳ) tổ chức. Tham dự hội thảo có khoảng 150 thành viên từ 31 quốc gia, riêng khu vực triển lãm thành tựu với 94 quầy từ 21 nước đã có khoảng 900 người tham quan. Trong thời gian hội thảo, các thành tựu do ISTT (International Society for Trenchless Technology) công nhận và trao giải trong các lĩnh vực sau:

- Công trình của năm trong lĩnh vực phục hồi cải tạo

- Công trình của năm trong lĩnh vực HDD - khoan ngang định hướng

- Máy móc thi công

- Công trình của năm trong lĩnh vực đào tạo chuyển giao công nghệ

Trong lĩnh vực phục hồi cải tạo, hãng Stroitelna Mechanizatzia của Bulgaria đã được trao giải thưởng nhờ việc hoàn thành công trình rất phức tạp: phục hồi cải tạo 2 đường ống công nghiệp song song dẫn nước làm mát từ máy phát điện trong nhà máy điện Zhezkazgan tại Kazakstan.

Các đường ống này được xây dựng từ những năm 50 của thế kỷ trước và đã bị ăn mòn, nhiều chỗ đã rò rỉ. Nhà đầu tư trước đây đã đã thay thế một phần đường ống bằng các phương pháp truyền thống, nhưng phần còn lại nằm dọc theo các tòa nhà hoặc dưới các phân xưởng đòi hỏi áp dụng công nghệ không đào. Công việc phức tạp dưới nhiều khía cạnh. Các đoạn ống có đường kính khác nhau và dao động tư 1.220mm đến 2.220 mm và các mối nối cũng khác nhau. Bản thân các đường ống cũng làm việc dưới áp suất thay đổi, cụ thể vào các tháng mùa hè dưới áp suất trọng lực, còn mùa đông dưới áp suất 2bar. Để ứng dụng công nghệ lót ống găng tay CIPP, loại ống lót liner AquaCure RP đã được lựa chọn.

AquaCure RP liner trên công trường tại nhà máy điện ớ Kazakstan

Công tác thi công xây dựng gắn liền với nhiều vấn đề nảy sinh về kỹ thuật. Trước hết là vấn đề vận chuyển các ống lót từ nhà máy ở Bulgaria qua Ukraina và Nga đến công trình ở Kazakstan. Bên cạnh đó, mặt bằng thi công thuộc nhà máy điện rất chật hẹp, cộng thêm điều kiện nhiệt độ môi trường cũng phức tạp: khoảng từ 45ºC vào tháng 8 đến -10ºC vào tháng 9. Các ống lót sau khi được nhúng nhựa nặng trên dưới 12 tấn, gây khó khăn trong quá trình đảo ngược. Ngoài ra, tuyến ống của 1 đường cống có 2 đoạn cong chuyển hướng với góc xoay 35º cho mỗi góc

Mặc dù gặp nhiều khó khăn, công trình cuối cùng cũng thành công tốt đẹp. Chỉ riêng quá trình đảo ngược kéo dài 72 giờ cho một đường ống và 96 giờ cho đường ống thứ 2, toàn bộ công trình hoàn thành trong vòng 4 tháng cuối năm 2014

Quá trình đảo ngược ống lót trong hố xuất phát trên địa bàn nhà máy điện

Trong lĩnh vực HDD - khoan ngang định hướng, hãng Ekol Yapi Insaat Sanayi tại Ticaret đã dành giải nhờ vào công trình xây dựng 2 đoạn đường ống khí đốt theo công nghệ HDD với chiều dài 487m và 847m tại Istambul, Thổ Nhĩ Kỳ. Trong thời gian thi công đã gặp không ít khó khăn như: Điều kiện địa chất không đồng nhất dọc tuyến khoan - đất nền thay đổi từ cát, cát pha đến đất sét trạng thái chặt; chênh cao cao độ giữa diểm đầu và điểm cuối đường khoan cũng rất lớn: 22m; Công trình nằm hoàn toàn ở khu vực đô thị với mật độ xây dựng lớn, dưới các trục đường hầm giao thông chính.

Việc thi công được thực hiện bằng máy khoan 250 tấn của hãng Herrenknecht. Trong giai đoạn một đường ống với chiều dài 487m, đường kính 914mm - nặng khoảng 230 tấn - đã được lắp đặt (hình 3). Công trình cũng phá kỷ lục về chiều dài khoan ngang HDD tại Thổ Nhĩ Kỳ trước đây là 400m.

Kỷ lục này ngay sau đó cũng bị phá vỡ bởi công tác lắp đặt đoạn thứ 2 của công trình với chiều dài 847m. Toàn bộ công tác thi công được tiến hành ngầm dưới lòng đất, bên trên là lưu lượng giao thông lớn, vị trí sát với đường hầm metro và hào kỹ thuật, cộng với điều kiện địa chất không thuận lợi đối với công tác khoan: nền đất sét chặt. Toàn bộ quá trình kéo dài 9 tháng, từ tháng 10/2014 đến hết tháng 6/2015

Đường ống thành phẩm chuẩn bị kéo đến công trình tại Istambul

Trong lĩnh vực máy móc và thiết bị, hãng IMS Robotics đã được trao giải với hệ thống IMS Robotics’ Sewer to Lateral (STL). Hệ thống máy robot này cho phép gia cố sửa chữa đường cống nhánh từ cống chính trong phạm vi 15m.Tổ hợp Micro Robot có chiều dài 3m bao gồm xe tự hành, robot xoay và hệ thống liên lạc vệ tinh. Trong điều kiện thuận lợi hệ thống robot STL có thể di chuyển với tốc độ 4m/phút

Hệ thống robot STL

Trong lĩnh vực đào tạo, chuyển giao công nghệ, hãng Australian Drilling Industry Trainig Commettee (ADITC) đã đoạt giải thưởng với việc soạn thảo chương trình, đào tạo các khóa học chuyên đề về kỹ thuật khoan ngang định hướng (HDD). Khóa đào tạo này được soạn thảo dưới dạng mở trên mô hình của DICAT (Drilling Industry Certyfication and Traning) được nghiên cứu và thực hiện từ năm 1978 bởi ADITC nhằm hỗ trợ cho các công ty chuyên về khoan ngang. Quyết định về việc ứng dụng mô hình làm chỗ dựa cho các hãng và các chuyên gia ứng dụng công nghệ HDD được đưa ra vào năm 2013/2014 sau rất nhiều đề nghị và các câu hỏi chuyên sâu được gửi đến ADITC. Cứ mỗi năm hoặc 2 năm một lần, chương trình đào tạo được mở phục vụ cho các hãng bắt đầu làm quen với công nghệ HDD và các nhà chuyên môn.

2. Một số công trình tiêu biểu đã được thực hiện trong lĩnh vực công nghệ không đào .

2.1. Phục hồi gia cố đường ống nước trong căn cứ quân sự tại Pensylwania (Mỹ) bằng công nghệ Primus Line

Trên phạm vi căn cứ quân sự ở Mechanicsburg ở Pensywania đã thực hiện phục hồi gia cố mạng lưới đường ống bằng việc ứng dụng công nghệ Primus Line. Trong căn cứ - từ thế chiến II - có khoảng 60 phân xưởng sản xuất, nhà kho đã được xây dựng rất nhanh chóng. Kéo theo đó là lượng nước lớn cần được cung cấp hàng ngày để đảm bảo hoạt động của căn cứ cũng như phục vụ cho phòng cháy chữa cháy. Điều kiện tiên quyết khi thực hiện công tác phục hồi gia cố là vẫn phải đảm bảo lượng nước cung cấp cho việc sản xuất không bị gián đoạn.

Sau 70 năm khai thác, mạng lưới cấp nước bằng gang có đường kính 152, 203, 305mm không đáp ứng yêu cầu khai thác do đã bị rỉ sét mạnh và vỡ nứt. Phương án phục hồi gia cố - ứng dụng Công nghệ Primus Line - đã được lựa chọn (hình 5), đồng thời nhân cơ hội kết hợp tăng áp suất trong đường ống từ 4,5bar lên 6,5 bar. Liner Primus Line là loại ống compozyt có cấu tạo gồm 3 lớp: trong cùng là lớp polietylen, lớp cốt (lõi) bằng sợi Kevlar có sức chịu kéo cao và lớp ngoài cùng bằng polietylen có khả năng chống nứt lớn. Công nghệ này mặc dù đã được áp dụng tại châu Âu từ khoảng 15 năm nay, tuy nhiên, tại Bắc Mỹ thì đây là công trình đầu tiên được ứng dụng trên phạm vi rộng .

Như đã đề cập, điều kiện bắt buộc khi thực hiện dự án là không được để gián đoạn viện cung cấp nước cho căn cứ. Vì vậy, Người ta đã phải lắp đặt các ống polietylen HDPE với đường kính 152 và 203mm và 10 vị trí bơm để cung cấp cho căn cứ.

Ống lót Primus line thành phẩm tại hiện trường chuẩn bi cho thi công


Công tác thi công được triển khai từ tháng 4/2014, bắt đầu bằng việc khảo sát CCTV lòng ống, tiếp theo là làm sạch đường ống bằng thiết bị quét kim loại và vòng đẩy cao su cạo rỉ, thu và đẩy cặn rỉ khỏi đường ống.

Giai đoạn tiếp theo là kéo ống lót găng tay bằng đầu kéo với tốc độ khoảng 6m/phút. Ống lót gia cố được liên kết chặt vào thành ống cũ nhờ vào áp suất không khí có giá trị 0,5bar thối vào ống lót, phần cuối sẽ được liên kết mặt bích với ống hiện hữu. Công đoạn cuối cùng là thử áp lực nước và khử trùng.

Làm sạch lòng ống trước khi gia cố sửa chữa


Công tác thi công đã kết thúc tốt đẹp, mặc dù tiết diện đường ống bị giảm nhưng lưu lượng sau khi phục hồi gia cố đã tăng lên khoảng 20%

2.2. Xây dựng tunel Billy Bishop dưới kênh phía tây của hồ Ontario tại Toronto - Canada

Vào tháng 7/2015, công trình đường hầm cho người đi bộ ở độ sâu 30m dưới lòng kênh phía tây của hồ Ontario - Canada, nối sân bay Billy Bishop ở Toronto với thành phố đã đưa vào sử dụng (hình 7). Kế hoạch xây dựng này được hình thành từ năm 1935, nhưng do sự phản đối của dân cư trong vùng nên đã không thể hoàn thành. Các đề xuất và hậu quả tương tự lại được đưa ra vào các năm 1982, 1995.

Tình hình chỉ thay đổi cho đến khi cảng hàng không Toroto tuyên bố sẽ chịu toàn bộ chi phí để xây dựng 186m tunel. Gía thành của công trình có đường kính 10m này là 82,5tr USD. Trong giai đoạn đầu, dự án đã gặp phải một số vấn đề về kỹ thuật. Một trong số đó là đĩa khoan và hầm kỹ thuật còn để lại từ năm 1935 khi bắt đầu dự án làm cản trở quá trình khoan. Vấn đề khác nữa là sự không nhất quán của đất nền đáy lòng kênh do chịu ảnh hưởng từ công tác khoan trước đó.

Vì vậy, việc hạ độ sâu của tunel thêm 10m so với ban đầu đã được chấp thuận. Máy khoan TBM của Canada có tên “Chip” và “Dale” đã được sử dụng cho công trình. Công trình được triển khai mà không hề làm xáo trộn đến các hoạt động tại sân bay, vốn vẫn hoạt động bình thường trong thời gian thi công.

Sơ đồ đường hầm

Tuynel trong giai đoạn thi công.

Đầu khoan TBM “Chip” trong hố xuất phát chuẩn bị khoan

2.3. Phục hồi, thay thế đường ống thoát nước thải và nước mưa tại Johanesburg, Nam Phi

Chỉ trong vòng 30 năm lại đây, ga tàu hỏa Park station yên bình tại Johanesburg đã trở nên nhộn nhịp chật chội với lượng người qua lại lên đến khoảng 180.000 người/ngày đêm. Điều này làm cho hệ thống đường ống xây bằng đá thoát nước mưa và nước thải phải làm việc quá tải.

Thêm vào đó, 22 điểm dịch vụ ăn uống phục vụ cho khách cũng được hình thành, càng làm tăng áp lực lên mạng lưới thoát nước, cụ thể với số lượng đáng kể về cặn rác, nhất là cặn dầu mỡ vì chỉ rất ít trong lượng dầu mỡ thải được tách thải riêng. Kết quả là làm giảm đáng kể lưu lượng thoát trong các đường ống do dầu mỡ liên kết tạo thành lớp đặc quánh cản trở dòng chảy. Vì vậy để giải quyết thoát nước, hàng ngày đều bắt buộc phải xử lý bằng cách bơm trực tiếp. Giải pháp tình thế này gây ra không ít phiền toái, tiền bạc và gây mùi khó chịu cho môi trường. Một vấn đề khác nữa là các giếng thu của hệ thống thoát nước mưa giữa các đường chờ tàu không hợp lý dẫn đến dòng chảy khó thoát vào mạng lưới

Từ sự cần thiết trên, việc sửa chữa gia cố mạng lưới thoát nước đã được thống nhất triển khai. Dự án bao gồm cả việc khảo sát lòng cống bằng thiết bị radar GPR và CCTV, nhờ đó sẽ có hình ảnh 3 chiều về hiện trạng trong lòng cống.

Dự án được thực hiện bước 1 bằng việc nạo vét lòng cống và các hố thu: đã thu được khoảng 588m3 bùn cặn. Tiếp theo, việc thay thế đoạn ống cống cũ dài 1.184m bằng cống mới cũng đã được chấp thuận và phương án thi công là áp dụng kỹ thuật khoan ngang HDD vì tuyến cống mới sẽ phải đi dưới hệ thống đường ray, sân chờ và các tunel vận hành, nơi mà các hoạt động sẽ vẫn phải đảm bảo bình thường, không bị gián đoạn cũng như bị ảnh hưởng. Ống cống HPDE PN10 có đường kính 250mm đã được lắp đặt. Đoạn đầu tiên có chiều dài 300m đi dưới các đường ray xe lửa, đoạn tiếp theo dài 47 m được thi công tương tự . Tiếp theo, các đường cống đi xiên góc dưới đường ray. Người ta đã thực hiện khoan từ 14 vị trí giếng đầu ở độ sâu 6m (hình 10)

Toàn bộ công trình được hoàn thành mà không gặp phải sự cố nào. Mạng lưới thoát nước mới được đưa vào sử dụng vào tháng 7/2015. Tiếp theo, đường cống thoát từ 22 nhà hàng dịch vụ được đấu nối vào và phần nước thải được thoát và xử lý riệng.

Lắp đặt máy khoan trên sân chờ của nhà ga tại Johanesburg

2.4. “Du lịch đến Ấn Độ” - lịch sử và hiện tại của mikrotunelling (CN kích ngầm) ở Ấn Độ

Công nghệ kích ngầm mikrotunelling xuất hiện tại Ấn Độ lần đầu tiên là vào năm 1998 ở Mumbai, khi xây dựng 3,5km đường ống có kích thước 900 mm và 1.200 mm đi dưới đường ray xe lửa và đường quốc lộ. Điều kiện địa chất tại vị trí công trình rất đa dạng: từ đất cát pha và sét pha đến đá nhỏ, đá cuội. Mặc dù điều kiện đất nền không thuận lợi nhưng dự án đã thành công tốt đẹp, mở đường cho các công trình tương tự. Mười năm sau, một dự án lớn ứng dụng công nghệ microtunelling được triển khai tại Delhi, đó là lắp đặt 8km đường ống có đường kính từ 1.000 đến 1.500mm.

Đến nay, nhiều công trình ứng dụng công nghệ này được triển khai thành công tại nhiều nơi trên Ấn Độ như Hyderabad, Kalcuta, Assam và Goa. Đã có khoảng 104km đường ngầm được xây dựng bằng công nghệ microtunelling và khoảng 25 loại thiết bị đã được sử dụng thi công.

Một trong những dự án lớn nhất tại Ấn Độ là công trình Dehli Jal Board Interceptor Projekt được triển khai vào năm 2008. Dự án có giá trị 320tr USD bao gồm việc mở rộng mạng lưới thoát nước tại Dehli với mục tiêu là cải thiện hiện trạng kỹ thuật của mạng lưới đường ống phục vụ cho 70% nhu cầu của thành phố, đồng thời đảm bảo chất lượng nước nguồn từ sông Jamuna và có thể sử dụng cho trồng trọt. Khối lượng chính công trình bao gồm xây dựng 57,6 km đường cống thoát nước ở độ sâu 6-18m, lắp đặt 132 giếng thu và 6 trạm bơm trên tuyến.

Công tác khảo sát phân tích đánh giá hiện trạng cho thấy có rất nhiều vấn đề phức tạp và trở ngại dọc theo tuyến cống (hình 11); ví dụ như nhiều đoạn đấu nối bất hợp pháp vào đường cống, số lượng đáng kể các cầu, đường ray xe lửa và dọc theo tuyến là 2 đường ống cấp nước có đường kính 1.800mm. Kết quả phân tích hiện trạng cũng chỉ ra rằng một đoạn có chiều dài khoảng 2km trùng với đường hầm metro, thêm vào đó điều kiện nước ngầm cũng không thống nhất và theo mùa: giao động từ 3 đến 7m kể tử mặt đất phụ thuộc vào mùa khô hay mùa mưa.

Hiện trạng công trường xây dựng đường ống tại Dehli - Ấn Độ


Mặc dù gặp nhiều khó khăn, công trình cuối cùng cũng hoàn thành. Đĩa khoan kích ngầm microtunelling do hãng MTS và Herrenknecht cung cấp.

Trong quá trinh thi công có xuất hiện một vấn đề khác là việc cung cấp cống thành phẩm theo chiều dài yêu cầu không khả thi do điều kiện vận chuyển khó khăn. Vì vậy, ống cống cường độ cao HDPE với liên kết đốt cống bằng mặt bích đã được quyết định thay thế và nhà thầu cung cấp cống, hãng KK Spun Pipe đã mua toàn bộ phân xưởng sản xuất và công nghệ từ Châu Âu. Nhờ đó, toàn bộ 57km đường cống đã hoàn thành.

Lắp đặt thiết bị trong giếng xuất phát tại công trường Dehli


3. Giới thiệu các hãng cung cấp thiết bị trong “Trenchless International”

3.1. Hãng Transco Manufacturing

Hãng Transco Manufacturing từ Landsdale - Australia - cung cấp các thiết bị phục hồi các đầu khoan bị kẹt. Công nghệ phục hồi này dựa trên nguyên tắc bố trí 2 mũi khoan song song nối với nhau bằng thiết bị Pin Box - thiết bị chuyên liên kết dọc theo tuyến khoan khoảng 9m. Bên cạnh đó, hãng cũng chuyên môn hóa việc sản xuất một loạt các thiết bị chung sử dụng trong công nghệ khoan ngang HDD, ví dụ như các loại đầu khoan tương ứng với từng loại đất nền và đường kính khác nhau

3.2. Channeline International:

Hãng Channeline International từ 30 năm nay sản xuất các modul GRP phục vụ cho công tác sửa chữa, phục hồi gia cố các đường ống thoát nước có mặt cắt tròn và không tròn. Các modul này có thể có hình dạng và kích thước đa dạng tùy theo yêu cầu của chủ đầu tư , ví dụ Channeline Standard sản xuất các modul tối ưu nhất với chiều dài 2,4m, Channeline Multi Segment, Channeline – SL, Channeline – SL3, Channeline –CL . Các modul này cho phép cải thiện các thông số thủy lực, không bị rỉ sét và đảm bảo độ bền tiếp xúc bề mặt.. Tuổi thọ của sản phẩm đạt tới 50 năm

3.3. Mears Group Inc.

Hãng Mears Group Inc. thành lập năm 1970 và có trụ sở chính tại Rosebush, Michigan – Mỹ. Hiện nay hãng có rất nhiều chi nhánh trên thế giới, trong đó có Canada, Úc, Ả Rập, Malaisia. Mears Group chuyên về công nghệ khoan ngang HDD, nhất là các dự án liên quan đến biển và các dự án có các điều kiện địa chất phức tạp hoặc các dự án có tính chất đặc biệt . Các nhà thầu trong công nghệ HDD của hãng là một trong những đơn vị có uy tín trên thế giới. Hãng sở hữu 26 dàn khoan HDD với lực kéo từ 222 kN đến 5780 kN cùng đầy đủ các thiết bị kèm theo phục vụ cho công tác khoan.

3.4. KRE Engineering Services

KRE Engineering Services là hãng của Úc có trụ sở tại Miranda. Hãng thành lập năm 1991 với mục tiêu cung cấp các loại thiết bị khác nhau ứng dụng trong công nghệ không đào tại Úc và New Zeland. Trong thời gian gần đây, hãng đã mở rộng phạm vi hoạt động với mục tiêu là cung cấp cho thị trường nội địa với giá cạnh tranh nhất, sau đó phát triển ra các lục địa khác. KRE Engineering cũng cung cấp các thiết bị phục vụ cho khảo sát thăm dò mạng lưới hạ tầng kỹ thuật ngầm, bao gồm toàn bộ thiết bị và robot , trong đó sản phẩm mới nhất là robot có thể thao tác trong đường ống có đường kính trong từ 150mm.

Ghi chú: Tác giả bài viết là Tiến sỹ, kỹ sư Kubicka Ursula -Bộ môn mạng lưới HTKT và cấp thoát nước, khoa kỹ thuật môi trường, địa toán & năng lượng; trường ĐH Swietokrzyska -Kielce, Ba Lan

Tiến sỹ, kỹ sư Kubicka Ursula
Người dịch: Ks Lê Thị Hoài Mỹ
Công ty TNHH tư vấn thiết kế xây dựng Nhật Vỹ

Loading...
Bạn đang đọc bài viết Công nghệ không đào trên sáu Châu lục tại chuyên mục Công nghệ mới. Thông tin phản ánh, liên hệ đường dây nóng : 0912 345 014 - 0917 681 188 Hoặc email: bandientu.mtdt@gmail.com
Tin cùng chuyên mục Công nghệ mới
Trong tương lai, việc chủng ngừa cúm hằng năm có thể gặp nhiều thuận lợi hơn khi các nhà khoa học đã thử nghiệm thành công miếng dán văcxin thay thế cho mũi tiêm truyền thống.