“Cấp 600 m” nghe như một giá trị mục tiêu có thể đối chiếu trực tiếp: nhu cầu ghi 600 m, tài liệu thiết bị ghi 600 m, nhìn qua là khớp. Nhưng trong dự án cấp nước, trước tiên cần xác định giếng này sẽ được làm thành dạng nào — khoan sâu bao nhiêu, dùng đường kính giếng bao lớn, hạ loại ống giếng nào, lắp cấp bơm chìm nào, đi qua những địa tầng nào. Sau khi các điều kiện này được xác định, mới đến lượt thảo luận liệu thông số thiết bị có thể bao phủ hay không. Bài viết này lấy tài liệu công khai của WRT600 tại trang này làm tham chiếu, theo trình tự hình thành của chính mục tiêu cấp nước, đối chiếu từng bước với các hạng mục năng lực thiết bị.
Trước tiên xem thiết bị được tham chiếu trong bài này
WRT600 là giàn khoan giếng nước thủy lực toàn phần, tháp thẳng, kiểu gắn xe; trong thông số công khai, độ sâu khoan tối đa là 600 m, đường kính lỗ khoan 140–450 mm, lực nâng 37 T, lực trục 6 T, mô-men xoắn quay 15000 / 7500 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 70 / 140 r/min, hành trình tiến 7 m, đường kính cần khoan khuyến nghị 102 / 114 / 127 mm, chiều dài cần khoan 3 m hoặc 6 m, trọng lượng toàn máy khoảng 26 T, kích thước vận chuyển khoảng 10 × 2.48 × 3.75 m, trang bị động cơ diesel 132 kW. Khi khoan bằng búa DTH, áp suất làm việc khuyến nghị 1.2–3.5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min. Mọi đánh giá dưới đây chỉ được triển khai trong phạm vi tài liệu này.
Bước 1: Độ sâu giếng mục tiêu trước hết rơi vào đoạn lỗ khoan nào
“Độ sâu giếng” trong dự án cấp nước thường có ba tầng nghĩa: độ sâu giếng thiết kế, độ sâu chôn của tầng chứa nước mục tiêu, và lượng dự phòng phải khoan sâu thêm để tìm nước. 600 m là độ sâu khoan tối đa do tài liệu thiết bị đưa ra, không có nghĩa mọi giếng đều phải khoan tới 600 m. Ở những khu vực mực nước ngầm sâu, tầng chứa nước nông không ổn định, hoặc cần lượng dự phòng tìm nước lớn hơn, năng lực cấp 600 m mới có ý nghĩa. Ngược lại, nếu tầng chứa nước mục tiêu đã ổn định ở khoảng 200 m, thì bản thân điều kiện độ sâu giếng không tạo thành lý do để chọn cấp thiết bị này.
Kết quả của bước này nên là một khoảng độ sâu lỗ khoan rõ ràng, và độ sâu này là khoan xuyên qua đá gốc hay chủ yếu dừng ở tầng rời phía trên.
Bước 2: Đường kính lỗ khoan và kết cấu hoàn thiện giếng quyết định mức tải
Phạm vi đường kính lỗ khoan 140–450 mm bao phủ nhiều loại kết cấu hoàn thiện giếng, nhưng giếng nước nông nghiệp và cộng đồng thường không cần dùng đường kính lớn nhất trong thời gian dài; các dự án khu mỏ, công nghiệp và cấp nước lưu lượng lớn mới có thể cần đường kính giếng lớn hơn. Việc chọn đường kính lỗ khoan phải phục vụ mục tiêu hoàn thiện giếng cuối cùng: ống giếng, ống lọc, thông số bơm chìm và sản lượng nước dự kiến. Đường kính lỗ khoan càng lớn, tải trong lỗ khoan ở cùng độ sâu càng lớn, yêu cầu về lực nâng, mô-men xoắn và lưu lượng khí cũng thay đổi theo.
Những nội dung cần xác định trước bao gồm: đường kính lỗ khoan kết thúc, đường kính và vật liệu của ống giếng và ống lọc, vị trí đoạn chống thấm, có cần dùng ống chống để tạo đoạn lỗ khoan ổn định phía trên hay không. Những công việc này không phải đọc ra từ bảng thông số thiết bị, mà là kết quả của điều tra địa chất thủy văn và thiết kế hoàn thiện giếng.
Bước 3: Lực nâng và mô-men xoắn được kiểm tra theo công đoạn, không theo tổng lượng
Lực nâng 37 T và lực trục 6 T cung cấp dự phòng cho việc hạ và rút cần khoan, thu hồi búa DTH và một phần thao tác ống chống. Ở độ sâu lỗ khoan cấp 600 m, trọng lượng bản thân cần khoan, ma sát thành lỗ và trọng lượng ống chống đều tăng, nên bước này cần xem xét công đoạn cụ thể: cần hạ cột cần khoan nặng bao nhiêu, ống chống hạ theo mấy đoạn, có cần kéo nâng khi trong lỗ xuất hiện bất thường hay không. Tài liệu đồng thời đưa ra một ranh giới: nếu xuất hiện lực cản rút cần bất thường, trước tiên nên xử lý bằng cách làm sạch lỗ và đánh giá trạng thái trong lỗ, không nên chỉ dựa vào lực nâng tối đa để kéo cưỡng bức.
Hạng mục mô-men xoắn tương ứng với hai nhóm giá trị: 15000 / 7500 N·m và 70 / 140 r/min. Tốc độ thấp mô-men xoắn cao phù hợp hơn với đường kính lỗ khoan lớn, đá cứng và đoạn lỗ có lực cản cao; cấp tốc độ cao phù hợp với địa tầng ổn định có lực cản nhỏ hơn. Trong thi công, cần điều chỉnh động theo tải quay, mạt khoan trở lên và trạng thái dụng cụ khoan, chứ không nên hiểu hai cấp này như lựa chọn tốc độ đơn giản.
Hành trình tiến và quy cách cần khoan ảnh hưởng đến tổ chức thi công
Hành trình tiến 7 m, dùng với cần khoan 3 m hoặc 6 m. Cần khoan 6 m giảm số lần nối cần, có lợi cho hiệu quả khoan liên tục; cần khoan 3 m phù hợp hơn với công trường hạn chế không gian hoặc điều kiện vận chuyển thông thường. Tốc độ nâng nhanh 30 m/min, tốc độ tiến nhanh 41 m/min chủ yếu dùng cho thao tác cần khoan và hồi vị đầu động lực. Những hạng mục này không thay đổi việc có thể đạt tới 600 m hay không, nhưng ảnh hưởng đến số lần công đoạn và nhịp độ hiện trường ở cùng độ sâu lỗ khoan.
Bước 4: Xác nhận phương pháp khoan theo từng đoạn của tổ hợp địa tầng
Nhiều giếng nước có phần trên là tầng phủ rời, phần dưới chuyển dần sang đá phong hóa và đá cứng nguyên khối; định vị của WRT600 chính là có thể dùng khoan quay bằng dung dịch hoặc ống chống bảo vệ thành ở phần trên, và chuyển sang búa DTH ở phần dưới.
- Địa tầng rời như tầng đất, sét, cát và cát sỏi: có thể bố trí bơm dung dịch và dụng cụ khoan phù hợp để khoan quay bằng dung dịch; tuần hoàn dung dịch mang mạt khoan ra ngoài và giúp ổn định thành lỗ; khi tầng rời phía trên dày, còn có thể kết hợp ống chống để tạo đoạn lỗ ổn định.
- Địa tầng đá tương đối nguyên khối: có thể bố trí búa DTH áp suất khí trung bình hoặc cao để khoan DTH. Thi công đá cứng cần đảm bảo bôi trơn búa DTH, trạng thái mũi khoan và làm sạch lỗ liên tục.
- Tầng chứa nước mạnh và đoạn phun nước: nước ngầm sẽ thay đổi việc thải mạt trong lỗ và trạng thái làm việc của búa DTH; cần ghi lại độ sâu tầng ra nước chính, và điều chỉnh phương án cấp khí, làm sạch lỗ và ống chống theo lưu lượng nước phun; giai đoạn hoàn thiện giếng còn cần bố trí ống lọc và đoạn chống thấm theo vị trí tầng chứa nước.
- Khu vực khô hạn và thiếu nước: trong địa tầng đá phù hợp, khoan DTH chủ yếu dựa vào va đập khí nén và thải mạt, phụ thuộc thấp vào lượng lớn nước khoan; nếu tầng rời phía trên dày, vẫn có thể cần dung dịch hoặc ống chống hỗ trợ.
Khi khoan DTH, áp suất làm việc khuyến nghị 1.2–3.5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min. Chọn máy nén khí cần đồng thời xem xét đường kính lỗ khoan, độ sâu lỗ khoan, quy cách búa DTH, độ cứng đá và độ cao so với mực nước biển; chỉ đạt áp suất mà lưu lượng không đủ vẫn sẽ gây va đập không đủ và khó thải mạt.
Bước 5: Điều kiện vào công trường và di chuyển được xem riêng một lượt
WRT600 dựa vào khung gầm gắn xe để hoàn thành di chuyển đường bộ, phù hợp với việc di chuyển thường xuyên giữa nhiều điểm dự án, có thể giảm số lần bốc xếp. Nhưng bước này và năng lực khoan là hai việc khác nhau: trọng lượng toàn máy khoảng 26 T, kích thước vận chuyển khoảng 10 × 2.48 × 3.75 m, kết cấu tháp thẳng cần xác nhận trước giới hạn chiều cao đường, khoảng không mặt bằng và không gian quay xe, cũng như sức chịu tải mặt đất công trường khoan, sức chịu tải cầu và chiều rộng đường. Kết cấu gắn xe giảm công đoạn bốc xếp, không có nghĩa mọi con đường đều có thể vào.
Ghép năm bước thành một bảng đối chiếu
| Khâu đánh giá | Nội dung cần xác định trước | Thông số công khai tương ứng của WRT600 |
|---|---|---|
| Độ sâu giếng mục tiêu | Độ sâu giếng thiết kế, độ sâu chôn tầng chứa nước mục tiêu, lượng dự phòng tìm nước | Độ sâu khoan tối đa 600 m |
| Đường kính lỗ khoan và kết cấu hoàn thiện giếng | Đường kính lỗ khoan kết thúc, ống giếng và ống lọc, đoạn chống thấm, có dùng ống chống hay không | Đường kính lỗ khoan 140–450 mm |
| Nâng và quay | Trọng lượng cột cần khoan, phân đoạn ống chống, dự tính lực cản trong lỗ | Lực nâng 37 T, lực trục 6 T, 15000 / 7500 N·m |
| Phương pháp khoan | Độ dày tầng rời phía trên, tính chất đá phía dưới, tình hình phun nước | Chuyển đoạn giữa khoan quay bằng dung dịch và DTH; 1.2–3.5 MPa, 16–55 m³/min |
| Vào công trường và di chuyển | Chiều rộng và giới hạn chiều cao đường, bán kính quay xe, sức chịu tải mặt bằng | Khoảng 26 T, khoảng 10 × 2.48 × 3.75 m |
Đảo ngược thứ tự cũng dùng được
Trong dự án thực tế, cũng có thể suy ngược từ năng lực thiết bị: trước tiên xác nhận máy toàn bộ 26 T và kết cấu tháp thẳng có thể vào công trường hay không, sau đó xem phương án đường kính lỗ khoan và ống giếng có nằm trong 140–450 mm hay không, rồi kiểm tra độ sâu lỗ khoan, lực nâng và mô-men xoắn có bao phủ tải dự kiến hay không. Giá trị của suy ngược là phát hiện sớm các ràng buộc cứng — nếu không vượt qua được cửa ải mặt bằng hoặc đường sá, thì việc kiểm tra thông số phía sau không có ý nghĩa.
Phần tài liệu này chưa trả lời
Tài liệu công khai của WRT600 không đưa ra hiệu quả khoan theo địa tầng cụ thể, sản lượng nước khi hoàn thiện giếng, chi phí trên đơn vị tiến độ hoặc tốc độ tiến độ trong các điều kiện đá khác nhau, cũng không đưa ra danh mục phối hợp đầy đủ cho các tổ hợp độ sâu lỗ khoan và đường kính lỗ khoan khác nhau. Điều kiện địa chất thủy văn, dụng cụ trong lỗ, góc khoan và phương thức vận hành có khác biệt; hiệu quả khoan, độ sâu khoan và hiệu quả hoàn thiện giếng cuối cùng nên lấy điều kiện hiện trường làm chuẩn. Điều tra địa chất thủy văn, đánh giá chất lượng nước, xác định độ sâu giếng, đường kính giếng, ống lọc và loại bơm của dự án chính thức đều cần được hoàn thành riêng ngoài việc chọn thiết bị.