Một giếng cấp nước có độ sâu quy hoạch khoảng bốn đến năm trăm mét, khi hỏi giá thường có hai phương án được đưa ra: một thiết bị có cấp độ sâu khoan vừa đủ bao phủ nhu cầu, và một thiết bị có độ sâu khoan cao hơn một cấp. Chênh lệch giá nằm ngay đó, nhưng vấn đề không đơn giản là “độ sâu khoan dư ra có dùng được hay không”. Điều thực sự cần đánh giá là: giếng này, về tải trọng trong lỗ khoan, đường kính hoàn thiện giếng, quy trình theo địa tầng và điều kiện vào công trường, có hạng mục nào đã tiến sát giới hạn năng lực của thiết bị cấp thấp hơn hay không. Nếu chỉ là con số độ sâu giếng gần nhau, việc nâng cấp chưa chắc cần thiết; nếu nhiều điều kiện đồng thời căng thẳng, cấp độ sâu khoan lớn hơn thường chỉ là một chỉ số bộc lộ dư lượng năng lực của toàn bộ hệ thống.
Trước hết phân biệt hai việc: giới hạn độ sâu khoan của thiết bị và nhu cầu thực tế của giếng này
Độ sâu khoan tối đa trong tài liệu thiết bị là giới hạn năng lực, không phải mục tiêu mà mỗi giếng đều phải đạt tới. Độ sâu khoan tối đa của WR500S là 500 m, nhưng tài liệu cũng ghi rõ rằng độ sâu cấp 500 mét không có nghĩa là mỗi giếng đều phải khoan tới 500 mét; độ sâu giếng cuối cùng nên được xác định theo điều kiện địa chất thủy văn địa phương và vị trí tầng xuất nước. Vì vậy, bước đầu tiên để đánh giá “có đáng dùng thiết bị cấp cao hơn hay không” không phải là xem chênh lệch độ sâu giếng bao nhiêu, mà là xác định trước độ sâu tầng chứa nước mục tiêu, đường kính hoàn thiện giếng và tổ hợp địa tầng, rồi đối chiếu từng hạng mục với phạm vi bao phủ của thiết bị cấp thấp hơn.
Nếu tầng chứa nước mục tiêu nằm trong phạm vi độ sâu khoan của thiết bị cấp thấp hơn, đồng thời đường kính hoàn thiện giếng và xử lý cột khoan đều có dư lượng, thì việc nâng cấp chỉ dựa trên con số độ sâu khoan trong phần lớn trường hợp không tương ứng với điểm khó thực tế trong vận hành. Ngược lại, nếu độ sâu giếng gần giới hạn, đường kính lỗ khoan cuối thiên lớn, tầng phủ lỏng phía trên dày cần ống chống, khi nhiều điều kiện chồng lên nhau, dư lượng của thiết bị cấp thấp hơn có thể đồng thời bị thu hẹp.
Đánh giá nâng cấp nên xem những nhóm năng lực nào, chứ không chỉ xem độ sâu khoan
Lực nâng và tải trọng cột khoan
Khi độ sâu lỗ khoan tăng, trọng lượng bản thân cần khoan, ma sát thành lỗ và trọng lượng ống chống đều tăng, yêu cầu về lực nâng cho thao tác nâng hạ cần khoan và ống chống cũng tăng theo. WR500S được trang bị lực nâng 30 T, tài liệu định vị đây là “cung cấp dư lượng lớn hơn cho xử lý cột khoan ở lỗ sâu”. Khi đánh giá có cần thiết bị cấp cao hơn hay không, có thể tính sơ bộ trọng lượng cột khoan ở độ sâu cuối dự kiến với lực nâng của thiết bị cấp thấp hơn: nếu thao tác nâng hạ cần khoan bình thường đã gần giá trị định mức, dư lượng thấp, thì đáng cân nhắc cấp cao hơn; nếu vẫn còn khoảng trống rõ ràng, tính cấp bách của việc nâng cấp sẽ yếu hơn.
Cần lưu ý rằng tài liệu đồng thời nhắc rằng nếu xuất hiện lực cản rút cần bất thường, nên làm sạch lỗ trước và đánh giá trạng thái thành lỗ và dụng cụ khoan, tránh trực tiếp dùng lực nâng tối đa để xử lý cưỡng bức. Dư lượng lực nâng không thể thay thế việc đánh giá xử lý bất thường trong lỗ khoan.
Sự phù hợp giữa mô-men xoắn quay với đường kính lỗ khoan và tính chất đá
Mô-men xoắn tối đa của hệ thống quay WR500S là 11000 / 5500 N·m, tương ứng tốc độ quay tối đa 75 / 150 r/min, chế độ tốc độ thấp mô-men xoắn cao phù hợp với đường kính lỗ khoan lớn, đá cứng và tải trọng cao hơn. Nếu đường kính hoàn thiện giếng cấp nước này lớn, hoặc phải đi qua đoạn lỗ khoan có tỷ lệ đá cứng cao, mô-men xoắn của thiết bị cấp thấp hơn có thể căng thẳng ở đoạn đá cứng; khi đó giá trị của thiết bị cấp cao hơn không chỉ nằm ở độ sâu khoan, mà ở việc cấp mô-men xoắn có bao phủ được đường kính lớn và đoạn đá cứng hay không. Phạm vi đường kính khoan của WR500S là 105–400 mm, khi đánh giá nên đặt đường kính dự kiến vào phạm vi này, chứ không chỉ so sánh độ sâu khoan.
Khác biệt quy trình do hình thức tháp khoan và chiều dài cần khoan
WR500S sử dụng tháp khoan co duỗi, khi vận chuyển có thể rút ngắn kích thước ngoài của thiết bị, sau khi đến hiện trường triển khai hỗ trợ thi công liên tục với cần khoan 6 m. Đối với độ sâu lỗ khoan cấp 500 mét, giảm số lần nối cần có thể giảm thời gian phụ trợ. Nếu thiết bị cấp thấp hơn sử dụng cần khoan ngắn hơn hoặc tháp cố định, tần suất nối cần cao hơn, quy trình ở đoạn lỗ sâu sẽ kết nối thường xuyên hơn. Hạng mục này có cấu thành lý do nâng cấp hay không phụ thuộc vào việc độ sâu giếng này có thực sự rơi vào khoảng cần nối cần thường xuyên hay không, và yêu cầu của hiện trường về nhịp độ thi công.
Điều kiện phối hợp cấp khí và quy trình tuần hoàn
WR500S hỗ trợ khoan DTH búa lỗ sâu và khoan quay bằng dung dịch; khoan DTH khí nén khuyến nghị áp suất làm việc 1,2–3,5 MPa, lưu lượng khí tiêu thụ 16–55 m³/min. Tài liệu chỉ rõ rằng khi đường kính lỗ khoan tăng, tầng đá cứng hơn, độ sâu lỗ khoan tăng hoặc độ cao tăng, yêu cầu về lưu lượng máy nén khí sẽ cao hơn; lựa chọn máy nén khí nên đồng thời xem xét áp suất và lưu lượng. Vì vậy, nâng cấp thiết bị không tự động đồng nghĩa với việc giếng này sẽ thi công thuận lợi — máy nén khí có khớp được hay không là một điều kiện phối hợp bắt buộc phải xác minh đồng thời trong đánh giá nâng cấp. Nếu năng lực máy nén khí tại hiện trường không đủ, độ sâu khoan và mô-men xoắn của máy khoan cấp cao hơn cũng không phát huy được.
Đặt các điều kiện này trở lại cùng một bảng đánh giá
| Hạng mục đánh giá | Trường hợp xu hướng nâng cấp mạnh hơn | Trường hợp cần xác minh thêm |
|---|---|---|
| Độ sâu giếng mục tiêu | Gần giới hạn độ sâu khoan của thiết bị cấp thấp hơn, và vị trí tầng chứa nước có thể sâu hơn | Độ sâu tầng chứa nước chưa xác định, chỉ có ước tính sơ bộ |
| Đường kính hoàn thiện giếng | Đường kính dự kiến gần giới hạn trên phạm vi đường kính của thiết bị cấp thấp hơn | Thông số ống giếng và máy bơm chìm chưa xác định |
| Tải trọng cột khoan | Trọng lượng cột khoan ở độ sâu cuối dự kiến gần lực nâng của thiết bị cấp thấp hơn | Chưa tính trọng lượng thực tế của cần khoan và ống chống |
| Tính chất đá và mô-men xoắn | Tỷ lệ đoạn đá cứng hoặc đoạn lỗ khoan đường kính lớn cao | Tài liệu cột địa tầng không đầy đủ |
| Phụ trợ cấp khí | Độ sâu và đường kính lỗ khoan yêu cầu lưu lượng máy nén khí tăng đồng thời | Áp suất và lưu lượng máy nén khí hiện có chưa rõ |
| Vào công trường và triển khai | Mặt bằng có thể chứa việc triển khai tháp khoan và bố trí chân chống của thiết bị cấp lớn hơn | Giới hạn chiều rộng, chiều cao đường và sức chịu tải mặt đất chưa xác nhận |
Tác dụng của bảng này không phải đưa ra kết luận rập khuôn, mà kéo “nâng cấp” từ việc so sánh đơn lẻ độ sâu khoan trở về việc đối chiếu đồng thời nhiều điều kiện. Nếu phần lớn hạng mục đánh giá rơi vào cột bên trái, thiết bị cấp cao hơn mới có khả năng tương ứng với nhu cầu vận hành thực tế; nếu phần lớn rơi vào cột bên phải, việc bổ sung tài liệu trước có ý nghĩa hơn là so sánh giá trực tiếp.
Hai điểm phối hợp trong tài liệu WR500S đáng được xem cùng nhau
Thứ nhất là chân chống và độ ổn định mặt bằng. WR500S được trang bị chân chống thủy lực 1,6 m, dùng để cân bằng và hỗ trợ ổn định thiết bị; tài liệu chỉ ra rằng trên nền đất mềm nên bổ sung tấm đệm, tránh chân chống chịu lực lâu dài gây lún. Điều này có nghĩa là ngay cả khi quyết định nâng cấp, điều kiện mặt bằng cũng phải được thực hiện đồng thời, nếu không lực tác động lên tháp khoan và kiểm soát độ xiên lỗ khoan vẫn sẽ bị ảnh hưởng.
Thứ hai là điều kiện vận chuyển toàn máy. Trọng lượng toàn máy WR500S khoảng 10,6 T, kích thước ngoài khoảng 6,52 × 1,85 × 2,51 m, khi vận chuyển cần bố trí xe phẳng theo tải trọng xe, giới hạn chiều rộng và chiều cao đường. Thiết bị cấp cao hơn thường có yêu cầu bổ sung về vận chuyển và triển khai; khi đánh giá có nâng cấp hay không, nên đưa tuyến đường vào công trường và không gian mặt bằng vào cùng, chứ không chỉ xem năng lực khoan.
Những trường hợp nào không cần vội nâng cấp
- Độ sâu tầng chứa nước mục tiêu rõ ràng nằm trong phạm vi bao phủ của thiết bị cấp thấp hơn, và đường kính lỗ khoan cuối không gần giới hạn trên.
- Địa tầng chủ yếu là đất, cát và tầng phong hóa, tỷ lệ đoạn đá cứng thấp, nhu cầu mô-men xoắn không nổi bật.
- Lưu lượng và áp suất của máy nén khí hiện có đã khớp với đường kính và độ sâu lỗ khoan dự kiến, không cần thay đồng thời thiết bị cấp khí.
- Không gian mặt bằng, điều kiện đường và tần suất chuyển trường tạo thêm ràng buộc đối với thiết bị cấp lớn hơn.
Những trường hợp này chỉ cho thấy lý do nâng cấp chưa đủ mạnh, không có nghĩa thiết bị cấp thấp hơn chắc chắn phù hợp; cụ thể vẫn phải căn cứ vào điều kiện địa chất thủy văn tại hiện trường và thiết kế hoàn thiện giếng.
Những nội dung vẫn cần xác nhận tại hiện trường
Bài viết này được tổng hợp dựa trên tài liệu công khai của WR500S, không liên quan đến trường hợp dự án cụ thể. Khi thực tế đánh giá một giếng cấp nước có đáng chọn thiết bị cấp cao hơn hay không, ít nhất còn một số hạng mục cần xác nhận ở cấp dự án: độ sâu chính xác và lưu lượng nước của tầng chứa nước mục tiêu, kết cấu thân giếng và thiết kế ống lọc chắn nước, phương thức bảo vệ thành ở tầng phủ lỏng phía trên, áp suất và lưu lượng thực tế của máy nén khí hiện có, cũng như đường vào công trường và sức chịu tải mặt bằng của thiết bị. Các thông số địa tầng và hiệu quả hoàn thiện giếng không có trong tài liệu không thể suy ra chỉ từ thông số thiết bị.