3 Biện pháp thi công ống ngầm xuyên đường phổ biến

Biện pháp thi công ống ngầm xuyên đường là hạng mục quan trọng trong các công trình cấp thoát nước, PCCC, viễn thông, gas và đường ống dẫn khí chôn ngầm. Tùy điều kiện địa chất, tải trọng giao thông và yêu cầu nghiệm thu, nhà thầu có thể chọn đào hở, khoan kích ngầm hoặc khoan định hướng HDD để thi công ống ngầm băng đường an toàn, hạn chế phá mặt đường. Với tuyến ống thép chôn ngầm, lớp băng quấn chống ăn mòn QMA/Xunda cần được xử lý đúng kỹ thuật tại thân ống, mối hàn, co, tê, van và mặt bích trước khi lấp đất.

Biện pháp thi công ống ngầm xuyên đường là gì?

Biện pháp thi công ống ngầm xuyên đường là nhóm phương pháp kỹ thuật dùng để lắp đặt đường ống, ống lồng hoặc cáp kỹ thuật bên dưới đường bộ, đường sắt, vỉa hè, khu công nghiệp mà không làm ảnh hưởng lớn đến mặt đường và hạ tầng hiện hữu.

Mục tiêu của hạng mục này là đưa tuyến ống qua đường đúng tim tuyến, cao độ thiết kế, hạn chế sụt lún, tránh va chạm công trình ngầm và đảm bảo khả năng thử áp, nghiệm thu, vận hành lâu dài.

Trong thực tế, lựa chọn phương án phụ thuộc vào đường kính ống, chiều dài tuyến, địa chất, tải trọng giao thông và yêu cầu kỹ thuật:

Đào hở: phù hợp tuyến ngắn, mặt bằng rộng, ít giao thông.
Khoan kích ngầm: phù hợp ống/cống đường kính lớn, cần kiểm soát cao độ chính xác.
Khoan định hướng HDD: phù hợp thi công ống ngầm băng đường, hạn chế phá mặt đường; thường dùng bentonite để bôi trơn, ổn định lỗ khoan và hỗ trợ kéo ống.

Với ống thép hoặc đường ống dẫn khí chôn ngầm, cần xử lý thêm lớp bọc chống ăn mòn theo datasheet vật liệu trước khi chôn lấp.

Các phương án thi công ống ngầm xuyên đường phổ biến

Thi công đào hở qua đường

Thi công đào hở là phương pháp truyền thống. Nhà thầu sẽ cắt phá mặt đường, đào rãnh đến cao độ thiết kế, đặt ống, lấp đất từng lớp và hoàn trả lại kết cấu mặt đường.

Phương pháp này phù hợp với:

Tuyến ống ngắn.
Mặt bằng thi công rộng.
Khu vực ít phương tiện qua lại.
Hạ tầng ngầm không quá phức tạp.

Ưu điểm của đào hở là thiết bị đơn giản, dễ kiểm soát trực tiếp tim tuyến, cao độ, lớp đệm cát và mối nối. Tuy nhiên, nhược điểm là ảnh hưởng giao thông lớn, phát sinh bụi, tiếng ồn, đất thải và chi phí hoàn trả mặt đường.

Với ống thép chôn ngầm, cần tránh đặt ống trực tiếp lên nền có đá sắc hoặc vật cứng. Trước khi lấp đất, lớp bọc chống ăn mòn tại thân ống và mối hàn cần được kiểm tra. Nhà thầu có thể dùng băng quấn chống ăn mòn kim loại kết hợp sơn lót primer theo datasheet vật liệu để hạn chế rách lớp bọc, hở mí hoặc bong mép.

Thi công khoan kích ngầm

Khoan kích ngầm, hay Pipe Jacking, là phương pháp thi công không đào hở. Hệ thống kích thủy lực được đặt trong giếng kích để đẩy từng đốt ống xuyên qua lòng đất đến giếng nhận. Đất phía trước đầu đào được đưa ra ngoài bằng vít tải, bơm bùn hoặc giải pháp phù hợp với địa chất.

Phương pháp này phù hợp với:

Ống/cống đường kính lớn.
Cống thoát nước.
Ống bê tông cốt thép.
Ống thép hoặc ống lồng thép.
Tuyến đi dưới quốc lộ, đường sắt hoặc khu vực giao thông quan trọng.

Ưu điểm của Pipe Jacking là hạn chế phá mặt đường, kiểm soát cao độ tốt bằng hệ thống laser và giảm khối lượng hoàn trả mặt bằng.

Nhược điểm là chi phí thiết bị cao, cần giếng kích và giếng nhận đủ không gian thi công. Nếu khảo sát địa chất không kỹ, gặp chướng ngại vật hoặc lực kích tăng bất thường, công trình có thể lệch hướng, kẹt ống hoặc phải xử lý bổ sung. Với tuyến dùng ống thép, các mối nối, đầu ống và vùng lớp phủ bị gián đoạn vẫn cần được bọc chống ăn mòn trước khi chôn lấp hoặc đưa vào vận hành.

Thi công khoan định hướng HDD

Khoan định hướng HDD là phương án phổ biến khi cần thi công ống ngầm băng đường nhưng hạn chế phá mặt đường. Quy trình thường gồm ba bước chính:

Khoan dẫn hướng.
Khoan nong mở rộng.
Kéo ống qua tuyến khoan.

Ở bước khoan dẫn hướng, đầu khoan được điều khiển theo tim tuyến và cao độ thiết kế. Hệ thống định vị như Digitrak hoặc Gyro giúp theo dõi độ sâu, hướng đi và góc nghiêng. Dung dịch bentonite được bơm liên tục để làm mát đầu khoan, bôi trơn cần khoan, ổn định thành lỗ và vận chuyển mùn khoan ra ngoài.

Sau khi hoàn thành lỗ dẫn hướng, nhà thầu dùng reamer để nong lỗ khoan lớn hơn đường kính ngoài của ống hoặc ống lồng. Việc này giúp giảm ma sát khi kéo ống. Ống sau đó được nối với đầu kéo qua swivel và kéo liên tục về phía máy khoan.

HDD phù hợp với:

Ống HDPE.
Ống thép.
Ống PCCC.
Cáp điện, cáp viễn thông.
Đường ống dẫn khí chôn ngầm.

Rủi ro chính cần kiểm soát gồm sai hướng khoan, frac-out bentonite, sập thành lỗ, bó ống, kẹt ống và trầy xước lớp bọc chống ăn mòn khi kéo qua lỗ khoan. Vì vậy, công tác khảo sát địa chất, kiểm soát bentonite, lực kéo và lớp bọc ống cần được thực hiện chặt chẽ.

Quy trình thi công ống ngầm xuyên đường

Quy trình thi công ống ngầm xuyên đường áp dụng cho hệ thống cấp nước, thoát nước, khí đốt, PCCC, viễn thông… cần tuân thủ QCVN/TCVN hiện hành, thiết kế được duyệt và biện pháp thi công cụ thể. Trong thực tế, khoan định hướng HDD thường được ưu tiên để giảm ảnh hưởng giao thông, hạn chế phá kết cấu mặt đường và kiểm soát an toàn khi thi công ống ngầm băng đường.

Bước 1 – Khảo sát hiện trạng và xác định tim tuyến

Nhà thầu cần thu thập hồ sơ hiện trạng, khảo sát địa hình, địa chất, thủy văn, mực nước ngầm và các công trình ngầm như cáp điện, viễn thông, ống cấp nước, cống thoát nước, tuyến gas. Với khu vực phức tạp, nên khoan thăm dò hoặc đào kiểm tra để giảm rủi ro va chạm.

Sau khảo sát, đội kỹ thuật xác định tim tuyến, cao độ, độ dốc, vị trí hố khoan, hố nhận, giếng kích hoặc giếng nhận. Kết quả cần thể hiện trên bản vẽ thi công và được phê duyệt trước khi triển khai.

Bước 2 – Lập phương án thi công và biện pháp an toàn

Phương án thi công phải nêu rõ phương pháp áp dụng: đào hở, khoan kích ngầm hoặc HDD. Nội dung cần có sơ đồ mặt bằng, tiến độ, thiết bị, biện pháp phân luồng giao thông, xử lý bùn thải, nước ngầm, chống sạt lở và ứng phó sự cố.

Với HDD, cần làm rõ độ sâu tuyến khoan, bán kính cong, đường kính lỗ khoan, cấp nong mở rộng, dung dịch bentonite slurry, lực kéo dự kiến và phương án xử lý khi mất áp, kẹt ống hoặc gặp công trình ngầm.

Bước 3 – Chuẩn bị vật tư, máy móc và nhân lực

Vật tư chính gồm ống thép, ống HDPE, ống lồng bảo vệ, bentonite, grout, vật liệu hàn, cát đệm, sơn lót primer và băng quấn chống ăn mòn kim loại.

Thiết bị cần chuẩn bị gồm máy khoan HDD, reamer, máy bơm dung dịch khoan, máy hàn, cẩu, máy đầm, thiết bị định vị, máy thử áp và thiết bị dò ngầm. Trước khi thi công, cần kiểm tra CO/CQ, datasheet vật liệu, độ dày lớp bọc, hạn sử dụng primer và tình trạng thiết bị.

Bước 4 – Đào rãnh hoặc thi công khoan ngầm

Nếu đào hở, rãnh cần được đào theo tim tuyến, gia cố thành hào khi cần và xử lý đáy hào phẳng, không có vật sắc nhọn.

Với HDD, nhà thầu đào hố khoan và hố nhận, sau đó khoan dẫn hướng bằng lỗ thí điểm khoảng 80–150 mm theo quỹ đạo thiết kế. Độ sâu thường khoảng 1,5–5 m tùy tải trọng đường. Sau đó dùng reamer mở rộng lỗ khoan lớn hơn đường kính ống khoảng 20–30%, đồng thời bơm bentonite để ổn định thành lỗ, bôi trơn và đưa mùn khoan ra ngoài.

Bước 5 – Hạ ống, lắp đặt ống lồng và căn chỉnh cao độ

Ống chính được hàn hoặc nối thành chuỗi trên mặt đất, lắp đầu kéo và kiểm tra lớp chống ăn mòn trước khi kéo. Khi đi qua đường lớn, đường sắt hoặc đường ống dẫn khí chôn ngầm, nên dùng ống lồng thép API 5L hoặc tương đương.

Ống lồng thường vượt mép đường khoảng 1–2 m mỗi đầu theo thiết kế. Khi kéo ống bằng HDD, cần dùng swivel để giảm mô-men xoắn và kiểm soát cao độ bằng laser, GPS hoặc hệ định vị, sai số theo yêu cầu dự án.

Bước 6 – Hàn nối, xử lý mối nối và bảo vệ đường ống

Mối hàn ống thép cần được kiểm tra bằng siêu âm, X-quang hoặc phương pháp NDT theo yêu cầu dự án. Với ống HDPE, mối nối phải hàn nóng chảy đúng quy trình nhà sản xuất.

Sau kiểm tra, mối hàn, đầu ống lồng, co, tê, van, mặt bích và vùng lớp phủ bị trầy cần được làm sạch, quét primer và bọc lại bằng băng quấn bitum, butyl hoặc sleeve heat-shrink. QMA cung cấp băng quấn chống ăn mòn QMA và Xunda cho các vị trí này trước khi chôn lấp.

Bước 7 – Kiểm tra, thử áp và nghiệm thu kỹ thuật

Trước khi lấp đất, cần kiểm tra tim tuyến, cao độ, độ dốc, mối nối, ống lồng và lớp bọc chống ăn mòn. Với tuyến ống áp lực, thử áp thường thực hiện ở mức khoảng 1,5 lần áp suất làm việc, thời gian giữ áp theo quy định dự án.

Lớp bọc cần kiểm tra ngoại quan, độ bám dính và có thể dùng holiday detector để phát hiện lỗ kim, vết rách, hở mí trước khi nghiệm thu.

Bước 8 – Lấp đất, đầm chặt và hoàn trả mặt đường

Lấp đất phải thực hiện từng lớp dày khoảng 20–30 cm, đầm chặt đạt K ≥ 0,95 hoặc theo thiết kế. Với ống thép đã bọc băng quấn, cần có lớp cát sạch hoặc đất mềm phủ trên ống khoảng 20–30 cm trước khi lấp cơ giới.

Mặt đường được hoàn trả bằng asphalt, bê tông hoặc kết cấu tương đương hiện trạng. Bùn bentonite, đất thải và nước thải phải được thu gom đúng quy định. Sau thi công, cần theo dõi lún từ 7–30 ngày tùy yêu cầu trước khi hoàn tất hồ sơ hoàn công và bàn giao.

Yêu cầu kỹ thuật khi thi công ống ngầm xuyên đường

Yêu cầu về độ sâu chôn ống và cao độ tuyến ống

Độ sâu chôn ống phải đủ để chịu tải trọng đất, tải trọng giao thông và tránh va chạm với hạ tầng ngầm hiện hữu. Với tuyến thoát nước, chiều sâu tối thiểu thường tham chiếu theo QCVN 07-2:2016/BXD: khu vực không có xe cơ giới khoảng ≥ 0,3 m, khu vực có xe cơ giới khoảng ≥ 0,5 m. Với tuyến cấp nước, độ sâu thường từ ≥ 0,7 m cho ống D ≤ 300 mm và ≥ 1,0 m cho ống D > 300 mm, tùy thiết kế.

Khi thi công dưới quốc lộ, đường cao tốc hoặc đường sắt, tuyến ống thường được bố trí sâu hơn, có thể kết hợp khoan định hướng HDD và ống lồng bảo vệ. Cao độ tuyến phải đảm bảo độ dốc thiết kế, khoảng cách an toàn với công trình ngầm khác và không uốn cong đột ngột khi chuyển cao độ.

Yêu cầu về nền đặt ống và lớp đệm bảo vệ

Nền đặt ống cần ổn định, phẳng, không có đá sắc hoặc vật cứng làm hỏng lớp bọc. Với đào hở, đáy hào nên được đầm chặt, thường kiểm soát theo K ≥ 0,95 tùy lớp và yêu cầu thiết kế.

Lớp đệm bảo vệ thường gồm:

Lớp cát lót đáy dày khoảng 10–15 cm.
Lớp cát hoặc đất mịn quanh ống dày khoảng 15–20 cm.
Lớp phủ bảo vệ trên đỉnh ống khoảng 20–30 cm trước khi lấp cơ giới.

Với thi công ống ngầm băng đường bằng HDD, khoảng hở quanh ống có thể được ổn định bằng bentonite slurry hoặc grout theo biện pháp thi công.

Yêu cầu về ống lồng bảo vệ khi đi qua đường

Khi tuyến ống đi dưới đường có tải trọng lớn, quốc lộ, đường sắt hoặc khu vực giao thông quan trọng, nên dùng ống lồng bảo vệ để chịu tải cơ học, chống biến dạng và hỗ trợ bảo trì. Ống lồng thường là thép API 5L hoặc vật liệu tương đương, đường kính lớn hơn ống chính theo tính toán thiết kế.

Hai đầu ống lồng cần vượt khỏi mép đường theo yêu cầu dự án, được bịt kín để hạn chế nước thấm. Khoảng trống giữa ống chính và ống lồng có thể chèn grout, cát hoặc để rỗng tùy loại tuyến ống và chỉ dẫn kỹ thuật.

Yêu cầu chống ăn mòn cho ống thép chôn ngầm

Ống thép chôn ngầm phải được bảo vệ chống ăn mòn bề mặt ngoài để đảm bảo tuổi thọ vận hành. Theo định hướng của TCVN 5066:1990, lớp bọc có thể ở mức bình thường, tăng cường hoặc rất tăng cường tùy môi trường đất và mức độ ăn mòn.

Các hệ bảo vệ phổ biến gồm bitum, PE, PP, 3LPE hoặc băng quấn chống ăn mòn kim loại. Trước khi bọc, bề mặt ống phải sạch, khô, không dầu mỡ. Mối hàn, hai đầu ống lồng, co, tê, van và mặt bích cần được xử lý bổ sung bằng sơn lót primer và băng quấn phù hợp theo datasheet vật liệu. Với môi trường đất ăn mòn mạnh, có thể kết hợp bảo vệ catod bằng anode hy sinh hoặc dòng điện ngoài theo thiết kế.

Lưu ý khi bảo vệ ống thép chôn ngầm xuyên đường

Vì sao ống thép chôn ngầm dễ bị ăn mòn?

Ống thép carbon khi chôn trong đất ẩm dễ phát sinh ăn mòn điện hóa. Đất chứa nước, oxy, muối và ion như Cl⁻, SO₄²⁻ hoạt động như chất điện ly, tạo vùng anode – cathode trên bề mặt kim loại. Khi lớp bọc bị hở, thép tiếp xúc trực tiếp với môi trường đất và quá trình oxy hóa diễn ra nhanh hơn.

Ngoài ra, tuyến ống xuyên đường còn chịu rung động, tải trọng giao thông, ma sát khi kéo ống HDD và nguy cơ trầy xước lớp phủ khi lấp đất. Vì vậy, lớp bọc chống ăn mòn cần có độ bám dính tốt, chống thấm, cách điện và chịu va đập theo datasheet vật liệu.

Các vị trí cần bảo vệ kỹ: mối hàn, co, tê, van, mặt bích

Các vị trí như mối hàn, co, tê, van và mặt bích là điểm dễ hư hỏng lớp phủ nhất vì bề mặt gồ ghề, nhiều khe hở và khó quấn kín hơn thân ống thẳng. Sau khi hàn hoặc lắp đặt, cần làm sạch bề mặt, quét primer và bọc lại bằng băng quấn phù hợp.

Đặc biệt:

Mối hàn cần bọc phục hồi lớp phủ sau khi kiểm tra NDT.
Co, tê, van, mặt bích cần dùng băng có độ giãn dài tốt để ôm sát biên dạng.
Vùng trầy xước lớp bọc cần sửa trước khi lấp đất hoặc kéo ống qua lỗ khoan.

Sử dụng băng quấn chống ăn mòn QMA X-65 và QMA X-100 cho ống ngầm

QMA X-65 và QMA X-100 là băng dính chống ăn mòn thuộc hệ QMA-X Series, dùng cho đường ống kim loại, mối hàn, co, tê, van, mặt bích và các tuyến ống chôn ngầm hoặc lộ thiên. Cả hai đều là băng quấn Polyethylene thi công nguội, gồm màng PE bảo vệ cơ học và lớp keo Butyl Rubber Asphalt giúp bám dính lên bề mặt thép đã xử lý primer.

Một số thông số đáng chú ý:

Thông số	QMA X-65	QMA X-100
Tổng độ dày	0.65 mm	1.0 mm
Độ giãn dài khi đứt	≥300%	≥400%
Lực bám dính trên thép đã lót	≥35 N/cm	≥48 N/cm
Độ bền điện môi	≥26 kV	≥40 kV
Chịu va đập	15 N·m	20 N·m
Nhiệt độ vận hành tối đa	+85°C	+85°C

Với hạng mục thông thường, QMA X-65 phù hợp cho thân ống, mối nối và vị trí cần lớp bọc linh hoạt. Với khu vực yêu cầu lớp phủ dày hơn, bề mặt phức tạp hoặc cần khả năng chịu va đập cao hơn, QMA X-100 là lựa chọn nên xem xét. Khi trình duyệt vật tư, nên yêu cầu đầy đủ catalogue, datasheet, CO/CQ và test report để đối chiếu với tiêu chuẩn dự án.

Kết luận

3 phương án phổ biến trong thi công ống ngầm xuyên đường gồm đào hở, khoan kích ngầm và khoan định hướng HDD; mỗi phương án phù hợp với từng điều kiện công trình khác nhau. Ngoài việc kiểm soát tim tuyến, cao độ, bentonite, ống lồng và thử áp, nhà thầu cần đặc biệt chú ý đến chống ăn mòn cho ống thép chôn ngầm. QMA cung cấp băng quấn chống ăn mòn kim loại QMA X-65, QMA X-100 và Xunda, hỗ trợ bảo vệ đường ống, mối hàn và phụ kiện theo datasheet, CO/CQ và yêu cầu kỹ thuật dự án.