Hướng dẫn lắp đặt và vận hành máy khoan địa chất tại công trình giúp kỹ sư tối ưu an toàn, năng suất và độ chính xác khi khảo sát địa chất thi công.
Nhiều đơn vị khảo sát địa chất khi bắt đầu thi công thường gặp khó khăn trong việc lắp đặt, cân chỉnh và vận hành máy khoan địa chất, dẫn đến sai số lớn trong quá trình lấy mẫu, giảm năng suất khoan và thậm chí gây hư hỏng thiết bị. Trên thực tế, máy khoan địa chất chỉ hoạt động ổn định và an toàn khi được lắp đặt đúng kỹ thuật, tuân thủ quy trình khởi động – vận hành – dừng máy theo tiêu chuẩn. Với kinh nghiệm cung cấp và hỗ trợ kỹ thuật cho hàng trăm công trình trên toàn quốc, Công ty TNHH Hanoi Vietnam nhận thấy rằng phần lớn sự cố xảy ra đều bắt nguồn từ các bước lắp đặt và vận hành chưa chuẩn.
Bài viết này cung cấp hướng dẫn chi tiết về: chuẩn bị mặt bằng, định vị máy, lắp đặt hệ thống khoan, kiểm tra an toàn, quy trình vận hành máy khoan địa chất, xử lý sự cố và các lưu ý khi thi công. Nội dung được trình bày theo cách dễ hiểu, phù hợp cho kỹ sư, đội trưởng khoan, tổ thi công và những đơn vị đang có nhu cầu mua hoặc vận hành thiết bị khoan địa chất thực tế ngoài công trường.
Chuẩn bị mặt bằng lắp đặt máy khoan địa chất
Trước khi lắp đặt máy khoan địa chất, việc đầu tiên và quan trọng nhất là chuẩn bị mặt bằng thi công. Một khu vực khoan không đạt tiêu chuẩn sẽ gây mất an toàn, giảm độ chính xác của lỗ khoan và ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ thiết bị. Điều này đặc biệt quan trọng với các dòng máy khoan XY-1, XY-1M, XY-200, XY-3 hay máy khoan tự hành.
Mặt bằng phải được san phẳng, có độ dốc nhỏ hơn 5%, nhằm đảm bảo máy khoan đứng cân bằng, tránh rung lắc khi hoạt động. Trong thực tế thi công, nhiều công trình vùng đồi núi hoặc nền đất yếu buộc phải gia cố bằng tấm thép, gỗ hoặc đệm bê tông ngay dưới chân máy để tăng khả năng chịu lực.
Khoảng cách làm việc xung quanh máy tối thiểu 3m để thuận lợi cho việc lắp đặt cột khoan, vận chuyển ống khoan, lắp – tháo mũi khoan và bố trí bơm tuần hoàn. Nếu mặt bằng nhỏ hoặc bị hạn chế, đội thi công phải thiết kế lại hướng tiếp cận, đường ống bùn và vị trí bể chứa dung dịch khoan sao cho an toàn nhất.
Nguồn điện hoặc nguồn động lực (nếu sử dụng máy nổ) phải được bố trí ổn định. Việc đặt máy phát điện quá gần khu vực khoan có thể gây rung động hoặc ảnh hưởng đến âm thanh điều khiển. Nên đặt cách tối thiểu 5–10m.
Lắp đặt máy khoan địa chất đúng kỹ thuật
Việc lắp đặt máy khoan địa chất đòi hỏi sự phối hợp của ít nhất 2–3 kỹ thuật viên. Mục tiêu chính là đảm bảo trục khoan thẳng đứng, máy cố định chắc chắn và các bộ phận hoạt động thông suốt trước khi khoan.
Cố định thân máy
Đặt máy lên nền phẳng, căn chỉnh bằng thủy bình hoặc bọt nước. Sau đó dùng chèn gỗ hoặc kê thép để điều chỉnh độ cân bằng theo bốn hướng. Việc siết bulong chân máy phải thực hiện đều, tránh lệch lực khiến máy rung khi khoan sâu.
Một số dòng máy XY-200 trở lên có mô men xoắn lớn cần thêm thanh giằng để cố định vào nền.
Lắp cột khoan (mast)
Cột khoan quyết định độ thẳng của lỗ khoan. Khi dựng cột:
- Kiểm tra các chốt khóa, bản lề và chốt an toàn
- Dựng cột lên từ từ bằng tời hoặc cần nâng của máy
- Kiểm tra độ thẳng bằng dây dọi hoặc nivo
- Cố định cột bằng thanh chống để tránh rung lắc
Cột khoan bị lệch dù chỉ vài độ sẽ làm lỗ khoan xiên, gây kẹt mũi hoặc gãy cần.
Kết nối hệ thống truyền động
Tùy theo từng dòng máy, hệ thống truyền động có thể là hộp số cơ khí hoặc thủy lực. Các bước bắt buộc gồm:
- Kiểm tra dầu hộp số
- Kiểm tra dây curoa, độ căng và độ mòn
- Lắp trục các đăng vào đầu quay
- Kiểm tra độ trùng khớp giữa động cơ và bầu khoan
Nếu sai lệch 1–2mm, máy có thể kêu lớn, mau hỏng bạc đạn và hao công suất.
Lắp ống khoan và mũi khoan đầu tiên
Đối với khoan địa chất thông thường, mũi khoan ba chấu hoặc mũi khoan xoắn được sử dụng cho tầng đất mềm. Nếu khoan tầng đá, sử dụng mũi hợp kim hoặc mũi kim cương.
Ống khoan phải được vệ sinh sạch đất đá, bôi dầu mỡ vào ren, lắp theo đúng chiều xoắn để tránh bị tuột ren dưới lỗ.
Lắp đặt hệ thống bơm tuần hoàn và bể chứa dung dịch khoan
Máy bơm tuần hoàn đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển dung dịch khoan xuống đáy lỗ. Hệ thống bơm thường gồm:
- Bơm piston hoặc bơm ly tâm
- Bộ lọc rác
- Đường ống dẫn dung dịch
- Bể trộn – bể lắng
Bố trí bể trộn – bể lắng
Thông thường cần ít nhất 2–3 bể:
- Bể trộn dung dịch (nước + bentonite hoặc polymer)
- Bể chứa tuần hoàn
- Bể lắng để tách cát đá
Dung dịch khoan phải đạt độ nhớt tiêu chuẩn để tránh kẹt mũi, rửa thành lỗ và ổn định địa chất.
Lắp đặt bơm tuần hoàn
- Đặt bơm gần bể chứa để tăng hiệu suất hút
- Kiểm tra các van khóa và ống mềm
- Mồi nước trước khi khởi động bơm
- Đảm bảo không có rò rỉ trên đường ống
Dung dịch rò rỉ sẽ gây mất áp, giảm tốc độ khoan và tăng nguy cơ sập lỗ.
Kiểm tra an toàn trước khi vận hành máy khoan địa chất
Trước khi vận hành bất kỳ máy khoan địa chất nào, kỹ sư phải lập danh sách kiểm tra theo tiêu chuẩn an toàn hiện trường. Các tiêu chí bắt buộc bao gồm:
- Kiểm tra bu lông cột khoan và chân máy
- Kiểm tra dầu động cơ, dầu hộp số, dầu thủy lực
- Kiểm tra tình trạng chổi than, dây điện, công tắc
- Kiểm tra phanh tời và dây cáp
- Kiểm tra dụng cụ như kẹp ống, chìa khóa cần, búa đóng
- Kiểm tra bể chứa dung dịch đầy đủ
- Kiểm tra ống khoan thẳng, không cong vênh
Chỉ khi toàn bộ các hạng mục đạt yêu cầu, máy mới được phép chạy thử.
Quy trình vận hành máy khoan địa chất tại công trình
Đây là phần quan trọng nhất và là bước quyết định độ chính xác của lỗ khoan, chất lượng mẫu địa chất và hiệu suất thi công.
Khởi động máy
- Mở van gió, khởi động động cơ nổ hoặc motor điện
- Chạy không tải 2–3 phút
- Kiểm tra tiếng ồn, độ rung
- Khởi động bơm tuần hoàn để đưa dung dịch xuống lỗ
Không được phép khoan khi hệ thống bơm chưa hoạt động.
Bắt đầu khoan
- Đưa mũi khoan xuống vị trí đã định
- Tăng tốc độ quay vừa phải, tránh quá nhanh gây trượt mũi
- Hạ lực nén từ từ, không ép mạnh
- Quan sát dung dịch lên khỏi miệng lỗ để xác định đáy
Ở tầng đất mềm, tốc độ quay 200–300 vòng/phút; tầng đá chỉ 80–150 vòng/phút tùy loại mũi.
Nối ống khoan
Khi khoan đạt hết chiều dài ống khoan, cần nối ống:
- Dừng máy
- Kẹp ống bằng ê-tô
- Dùng khóa để tháo đầu khoan
- Lắp thêm một đoạn cần mới
- Tiếp tục khoan
Việc nối ống phải làm mạnh nhưng chuẩn, tránh lệch ren hoặc trật khớp.
Ghi nhật ký khoan
Nhật ký khoan gồm:
- Độ sâu
- Tầng đất đá
- Tốc độ khoan
- Lượng dung dịch tiêu thụ
- Thời gian dừng máy, sự cố
Nhật ký này phục vụ báo cáo khảo sát địa chất và nghiệm thu công trình.
Lấy mẫu địa chất trong quá trình khoan
Lấy mẫu đúng kỹ thuật là nhiệm vụ quan trọng nhằm đánh giá chính xác cấu trúc địa tầng.
Các loại ống mẫu
| Loại ống mẫu | Đường kính (mm) | Ứng dụng |
|---|---|---|
| Ống mẫu SPT | 50–51 | Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn |
| Ống mẫu nguyên dạng Shelby | 70–100 | Đất mềm, sét bão hòa |
| Ống mẫu lõi (core barrel) | 42–75 | Khoan đá, thu hồi mẫu lõi nguyên vẹn |
Quy trình lấy mẫu
- Dừng khoan đúng vị trí
- Hạ ống mẫu xuống đáy lỗ
- Khoan tốc độ chậm
- Kéo ống mẫu lên bằng tời
- Bịt đầu mẫu, ghi nhãn theo độ sâu
Nếu mẫu bị nhiễm bẩn hoặc vỡ vụn, phải lấy lại.
Các lỗi thường gặp khi vận hành máy khoan địa chất
Trong thực tế thi công, những lỗi dưới đây xuất hiện thường xuyên và gây ảnh hưởng lớn đến tiến độ.
Máy khoan rung mạnh
Nguyên nhân:
- Cột khoan chưa thẳng
- Mũi khoan lệch tâm
- Ổ bi đầu quay mòn
Khắc phục:
- Kiểm tra và cân chỉnh cột khoan
- Thay mũi hoặc kiểm tra ren
- Thay bạc đạn
Bơm tuần hoàn không hút dung dịch
Nguyên nhân:
- Không mồi nước
- Van hút bị kẹt
- Đường ống rò rỉ
Khắc phục rất đơn giản: kiểm tra van, siết lại khớp nối, thay ống nếu cần.
Tuột ren ống khoan
Nguyên nhân phổ biến:
- Ren mòn
- Siết không đủ lực
- Dùng sai chiều mũi khoan
Ren tuột dưới lỗ rất nguy hiểm, có thể mất mũi khoan.
Hướng dẫn bảo dưỡng máy khoan địa chất sau khi vận hành
Để đảm bảo máy hoạt động bền bỉ và giảm chi phí sửa chữa, cần thực hiện bảo dưỡng định kỳ theo các mốc sau:
Sau mỗi ngày làm việc
- Rửa sạch ống khoan
- Kiểm tra dầu hộp số
- Lau chùi máy, tra dầu các vị trí quay
- Kiểm tra ren ống
Sau mỗi 100 giờ vận hành
- Thay dầu máy
- Thay lọc dầu và lọc gió
- Kiểm tra bạc đạn đầu khoan
Sau mỗi 300 giờ vận hành
- Đại tu hộp số nếu cần
- Kiểm tra khung máy, cột khoan, mối hàn
- Kiểm tra tời nâng – phanh – cáp
Bảng thông số kỹ thuật tham khảo cho một số dòng máy khoan địa chất phổ biến
| Dòng máy khoan địa chất | Đường kính khoan (mm) | Độ sâu khoan (m) | Công suất động cơ | Địa chất phù hợp |
|---|---|---|---|---|
| XY-1 | 75–108 | 100–150 | 16 HP | Đất mềm – trung bình |
| XY-1M | 75–127 | 150–180 | 22 HP | Lẫn sỏi, đất cứng |
| XY-200 | 89–150 | 200–300 | 33–45 HP | Đất cứng, đá phong hóa |
| XY-3 | 89–219 | 300–600 | 55–75 HP | Đá gốc, địa chất phức tạp |
| Máy khoan tự hành | 108–219 | 100–400 | Thủy lực | Địa hình khó tiếp cận |
Lưu ý quan trọng khi thi công khoan địa chất tại công trình
- Luôn kiểm tra mặt bằng trước khi dựng máy
- Không khoan khi dung dịch chưa đạt chuẩn
- Không đứng dưới cột khoan khi đang nâng ống
- Ghi chép đầy đủ nhật ký khoan
- Quan sát tiếng máy để phát hiện hư hỏng sớm
- Thực hiện quy tắc an toàn 5m: không người lạ đứng gần máy
Kết luận
- Lắp đặt máy khoan địa chất đúng kỹ thuật giúp đảm bảo độ thẳng lỗ và an toàn thi công.
- Vận hành máy phải theo quy trình tiêu chuẩn: khởi động – khoan – nối ống – lấy mẫu – dừng máy.
- Hệ thống bơm tuần hoàn và dung dịch khoan có vai trò quan trọng trong việc duy trì ổn định thành lỗ.
- Kiểm tra an toàn và bảo dưỡng định kỳ là yếu tố then chốt để máy hoạt động bền bỉ.
- Kỹ sư và đội thi công cần tuân thủ đầy đủ các hướng dẫn trong bài để nâng cao hiệu quả khảo sát địa chất thực tế.
Chat với tư vấn viên
Gọi ngay