Đăng ký thành viên

Dominion Powers vượt qua địa hình khó khăn xây dựng lại đường dây 550kV

Dominion Powers đã vượt qua rất nhiều thách thức trong khi xây dựng lại đường dây từ Núi Storm đến Valley trên những địa hình đồi núi cực đoan (Ảnh st)

Tuyến đường dây 550kV từ Núi Storm đến Valley hoạt động như một siêu xa lộ năng lượng, đi qua hai bang và đóng vai trò cấp nguồn quan trọng cho toàn bộ địa bàn dịch vụ của Tập đoàn Dominion Energy (Mỹ). Là một phần của mạch vòng truyền tải điện 500kV ban đầu mà Bắc Mỹ xây dựng, trải dài từ bang West Virginia, đến bang Maryland và quay trở lại bang Virginia. Tuyến đường dây này đi vào vận hành lần đầu vào năm 1965, với các trụ điện thép chằng néo có khả năng chống chịu thời tiết. Sau nhiều năm hoạt động, hệ thống đã xuống cấp do lão hóa và ăn mòn nên cần tiến hành thay thế.

Dự án xây dựng lại này đối mặt với nhiều thách thức lớn, bao gồm địa hình đồi núi hiểm trở, quy định thường xuyên thay đổi và các giải pháp kỹ thuật phức tạp. Nhóm dự án đã giải quyết thành công tất cả những vấn đề này để đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất của đường dây trong tương lai.

Một trụ điện chằng néo cũ hiện có trên Đường dây 550kV từ Núi Storm đến Valley (Ảnh st)

Một lối đi qua vùng nước nông bằng xích neo (Ảnh st)

Một cần cẩu lớn trên một cây cầu tạm thời (Ảnh st)

Mở đường

Các đơn vị thi công đã áp dụng nhiều phương pháp xây dựng để tiếp cận và tái thiết tuyến đường dây từ Núi Storm đến Valley, trong đó mỗi phương pháp đều đòi hỏi phân tích và cân nhắc kỹ lưỡng. Dự án này rất phức tạp vì vị trí của nó. Việc tiếp cận rất khó khăn do địa hình đồi núi cực đoan, hệ thống đường hạn chế và nhiều điểm giao cắt suối. Ngoài ra, chiều dài dự án gồm 103,8km đường dây và hơn 185,1km đường bộ đã tạo ra những thách thức lớn về hậu cần trong việc tiếp cận hành lang truyền tải. Việc điều động những chiếc xe đầu kéo lớn chở vật liệu đến các công trường xây dựng thường gặp nhiều khó khăn và chậm trễ do phải di chuyển qua các con đường rừng quanh co, chật hẹp.

Kỹ thuật viên phát hiện một vết nứt trong quá trình khoan móng trụ (Ảnh st)

Sự phức tạp của thiết kế kỹ thuật

Các đội thi công đường bộ đã đối mặt với nhiều thách thức khi phải xây dựng đường tiếp cận đến từng vị trí kết cấu đường dây, đồng thời thực hiện việc cắt các tấm đệm khoan, tấm đệm cần cẩu và kéo các tấm đệm này lên sườn núi. Tất cả đều phải đảm bảo tuân thủ nghiêm ngặt các giới hạn xáo trộn cho phép. Ví dụ, một tấm đệm có kích thước khoảng 30,5m x 61m, và đội thi công phải san phẳng tấm đệm này sao cho độ dốc không vượt quá 1% đến 2% so với mặt phẳng chuẩn. Bề mặt nằm ngang này là cần thiết để vận hành thiết bị căng lớn một cách an toàn cũng như có đủ không gian để xếp 18 cuộn dây dẫn và bốn cuộn sợi quang.

Dominion Energy sử dụng đường rừng trên đất của Cục Kiểm Lâm Mỹ (USFS) trong giai đoạn 3, nhưng các con đường này bị cỏ dại mọc um tùm và xuống cấp. Nhiều đoạn đường bộ cực kỳ hẹp và hầu như không thể đi qua bằng xe bán tải vì người quản lý bỏ bê trong nhiều thập kỷ. Dự án Núi Storm đã xây dựng lại những con đường này với chiều rộng tối thiểu là 4,3m. Ở một số phân đoạn, nhóm thi công xây dựng rộng hơn nhiều để có thể chứa xe cẩu nhiều trục và xe đầu kéo rơ moóc 240 tấn, với yêu cầu bán kính quay vòng là 55 độ.

Đối với các giai đoạn 1, 2A và 3, Dominion Energy đã lắp đặt tổng cộng 185km đường bộ, di chuyển hơn nửa triệu tấn đá và lắp đặt 117,5km biện pháp kiểm soát xói mòn và trầm tích (ví dụ như hàng rào bùn và vớ bùn) cũng như khoảng 1,9km ống cống. Công ty điện lực này cũng đã lắp đặt hai cây cầu cố định trên đất tư nhân, một trong số đó dài hơn 60m bắc qua nhánh phía nam của Sông Potomac. Dominion Energy đánh giá cây cầu vượt nước nông 75 tuổi hiện tại và xác định nó không phù hợp với thiết bị hạng nặng, nên cần xây dựng cây cầu mới. Để cho phép giao thông xây dựng băng qua các bến cạn hiện có, Dominion Energy đã lắp đặt 15 cầu vượt nước nông tạm thời trên tài sản của USFS. Những cây cầu tạm thời này phải thiết kế riêng để đáp ứng các tiêu chí vượt nước nông nghiêm ngặt của USFS, nỗ lực này mất hai năm để được Cục Kiểm Lâm chấp thuận. 

Độ cao của Núi Storm liên tục đặt ra thách thức cho đội thi công. Vào mùa đông, thời tiết khắc nghiệt như tuyết, băng, gió lớn và sương mù đã làm hạn chế các hoạt động xây dựng gần trạm biến áp. Sau khi đội thi công cắt đường xá và các miếng đệm làm việc vào sườn núi, họ gặp khó khăn mới trong việc xây dựng các trụ điện do có rất ít khu vực bằng phẳng để dàn dựng và lắp đặt các thành phần thanh giằng. Kết quả là, đội thi công phải lắp ráp hầu hết các trụ điện thành các phân đoạn nhỏ hơn nhiều và tiến hành lắp ráp trên không do thiếu mặt đất bằng phẳng.

Một cấu trúc tạm thời có ba cọc neo (Ảnh st)

Đội thi công đường dây dựng một trụ điện trên sườn núi (Ảnh st)

Giảm thiểu tác động môi trường

Từ quan điểm môi trường, Dominion Energy phải đánh giá hơn 200 loài động vật khác nhau để xác định xem dự án đường dây từ Núi Storm đến Valley có ảnh hưởng đến môi trường sống của chúng hay không. Sau nhiều nghiên cứu kỹ lưỡng, công ty điện lực này xác định dự án có thể ảnh hưởng đến bốn loài, bao gồm kỳ nhông Cow Knob, dơi tai dài, rùa gỗ và cá hồi suối. Với thời gian và nỗ lực đáng kể, công ty đã cẩn thận thực hiện các biện pháp giảm thiểu tác động lên môi trường sống của các loài này nhằm ngăn ngừa mọi tổn hại. Không tháng nào trong năm đội thi công không gặp phải những hạn chế về thời gian làm việc, gây ảnh hưởng đến tiến độ dự án.

Ngoài ra, trong quá trình thực hiện dự án, nhóm khảo sát phát hiện một hang dơi nằm trong hành lang tuyến. Để đảm bảo an toàn, các chuyên gia tham gia theo dõi hang và xác định loài dơi đang cư trú tại đó. Nhóm khảo sát cũng sử dụng radar xuyên đất để xác định kích thước và vị trí đầy đủ của hang, đồng thời đảm bảo việc lắp đặt móng trụ không ảnh hưởng đến môi trường sống.

Các quy định luôn thay đổi

Tiếp cận các địa điểm xây dựng luôn là một thách thức lớn. Địa hình đồi núi tại các giai đoạn 1, 2A và 3 đặc biệt gây khó khăn cho việc thi công đường bộ, nhất là tại các khu vực do Sở Bảo vệ Môi trường bang West Virginia và Cục Kiểm lâm Mỹ (USFS) quản lý, do quy định thường xuyên thay đổi.

Khi rà soát Giấy phép xây dựng chung (CGP) mà bang West Virginia sửa đổi vào năm 2019, Dominion Energy phải điều chỉnh toàn bộ kế hoạch đường bộ trong bang. Mỗi thiết kế phải bao gồm đầy đủ mặt bằng và mặt cắt ngang (từ trên không và mặt bên), đồng thời chèn mặt cắt ngang sau mỗi 30,5m. Mức độ chi tiết này tương đương với yêu cầu cho một dự án đường cao tốc.

Ngoài ra, USFS áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt về xáo trộn đất đai và yêu cầu bên thi công phải đưa tất cả các công trình đất, kể cả công trình tạm thời vào các kế hoạch thiết kế đầy đủ và nộp cơ quan xem xét. Yêu cầu này khiến nhóm dự án gần như không thể thực hiện kịp thời bất kỳ điều chỉnh nào trên thực địa.

Truyền thông tại Vườn Quốc Gia

Thông báo công khai là một khía cạnh khác của dự án đường dây từ Núi Storm đến Valley, yêu cầu nhóm thực hiện phải lập kế hoạch kỹ lưỡng. Dự án có thể ảnh hưởng đến du khách khi họ đến tham quan Rừng quốc gia George Washington. Cộng tác với USFS, Dominion Energy đã phát triển một ứng dụng để thông báo cho du khách về tình hình xây dựng và đường sá. Trang web hiển thị các con đường mở không có công trình xây dựng, các con đường đóng do công trình xây dựng và các đường vòng có sẵn. Dominion Energy đã quảng bá ứng dụng trên các tờ báo địa phương và chạy quảng cáo kỹ thuật số trên các nền tảng truyền thông xã hội. Phương pháp truyền thông toàn diện này mang lại lợi ích cho du khách khi đến vườn quốc gia bằng cách giảm thiểu các gián đoạn trong quá trình xây dựng đường dây truyền tải đang hoạt động.

Dây neo cho mối nối ở giữa nhịp (Ảnh st)

Trụ đầu néo tự đỡ mới bên cạnh tấm đệm căng phân cấp (Ảnh st)

Thiết kế trụ điện sáng tạo

Việc xây dựng lại đường dây từ Núi Storm đến Valley đòi hỏi phải thay thế hơn 260 kết cấu trên địa hình hiểm trở, xa xôi, đòi hỏi phải có các kế hoạch xây dựng đường rộng lớn đã đề cập ở trên. Ba phần tư số trụ điện trong dự án cần mở rộng chân trụ theo thiết kế riêng nhằm đảm bảo móng trụ nằm trong phạm vi cho phép. Ví dụ, công trình 550/131 có sự thay đổi độ cao lớn nhất trên một trụ điện duy nhất, với chênh lệch 9,1m giữa chân trụ thứ nhất và thứ ba.

Dự án yêu cầu xây dựng một nhóm trụ điện mới với thiết kế riêng nhằm thay thế các kết cấu giằng hiện có bằng các trụ thép mạ kẽm tự đỡ. Nhóm dự án xây dựng các trụ thép dạng thanh giằng 5C để chịu được điều kiện thời tiết khắc nghiệt của vùng này. Ngoài ra, bộ phận tiêu chuẩn của Dominion Energy còn thiết kế các trụ 5C có cửa sổ trung tâm lớn hơn để nâng cao khoảng cách leo trèo cho thợ đường dây. Với một nửa độ cao của đường dây trên 610m và một số đoạn thậm chí đạt tới 914m, nhóm dự án thiết kế các trụ đáp ứng các tiêu chí chịu băng cực đoan của dây và sử dụng trụ dày 50,8mm.

Các kỹ sư đã lựa chọn thép mạ kẽm để kéo dài tuổi thọ của các kết cấu, họ sử dụng các thành phần thép dày hơn và mặt bằng hộp lớn để tạo ra các trụ điện chắc chắn, tự đỡ, giảm thiểu nhu cầu bảo trì và tăng độ dẻo dai trước bất kỳ sự kiện đường dây dồn dập nào.

Các trụ tiếp tuyến nhẹ 5C (5CLT) mới và tiếp tuyến nặng 5C (5CHT) mới chiếm 80% các công trình mới. Nhóm thi công sử dụng phần chân mở rộng 0,76m cho các trụ có móng cột lộ ra lớn trên các sườn dốc. Các chuỗi chữ V treo dây dẫn trực tiếp siêu nặng 5C (5CXHT) làm từ các chuông cách điện thủy tinh bó 66k để chịu được các nhịp chịu tải trọng trên 914m, vì chúng rất có thể bị phủ trong hơn 25,4mm băng.

Nhóm thi công tạo ra các cụm đầu néo và treo sợi tùy chỉnh cho các nhịp rất lớn bằng cách sử dụng các tấm chắn và vật cách điện song song. Bản thân sợi là Alumoweld hai lớp với 36 sợi ở lõi và thiết kế độ căng tối đa là 21.389kg. Ngoài ra, nhóm thi công còn thiết kế dây dẫn mới và dây chống sét mới để chịu được các sự kiện thời tiết cực đoan hơn, phụ tải điện cao hơn và nâng cao khoảng hở so với đất. Những cập nhật này đáp ứng các tiêu chuẩn hiện tại của ngành về độ tin cậy và tính năng trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt của vùng đó.

Thực hiện các sửa đổi

Khu vực này có sườn núi làm cho việc xây dựng tấm đệm kéo dây truyền thống ở trụ đầu néo trở nên bất khả thi, vì thế các đội thi công đã điều chỉnh cách tiếp cận. Họ sử dụng kẹp Kellems để kéo hai cuộn dây lại với nhau, dừng kẹp dây chính xác trên một trụ đầu néo trung gian. Cách tiếp cận này cho phép công ty điện lực tránh phải lắp đặt thêm một mối ghép vào đường dây. Các đội làm việc với sự cẩn thận cảnh giác để kéo thành công hai cuộn dây tổng cộng khoảng 5.486m dây 1351 ACSS/TW/HS-285 Martin ba bó qua các ngọn núi.

Ngoài ra, việc cấp phép chậm trễ buộc nhóm thiết kế phải sửa đổi thiết kế đường dây ban đầu. Họ thêm vào hoặc hoán đổi các trụ đầu néo kép để đảm bảo các điểm dừng nằm bên ngoài khu rừng ở cả hai đầu của giai đoạn 3. Tại một trong những điểm dừng mới này, nhóm dự án đã lắp đặt trực tiếp một kết cấu đầu néo kép ba cực. Tại mỗi điểm chuyển tiếp từ dây ba bó mới sang dây hai bó hiện có, nhóm thi công sử dụng kết nối ba nhánh - hai nhánh trong các vòng nối lèo.

Dự án cũng đã phải đối mặt với những thay đổi đáng kể về độ cao ảnh hưởng đến độ căng của dây trong quá trình lắp đặt. Để giải quyết những thách thức này, nhóm thi công thường xuyên cắt bù để cân bằng độ căng trong các lần kéo dây. Giai đoạn 2 là giai đoạn duy nhất không yêu cầu tính toán báo cáo cắt bù/cắt dịch chuyển. Sự phối hợp cẩn thận giữa đội ngũ kỹ thuật và đội ngũ thực địa là yêu cầu thiết yếu để có dữ liệu về phạm vi nhiệt độ kịp thời cho các hoạt động làm chùng dây. Nhóm thi công sử dụng các giá trị từ biểu đồ để xác minh độ võng trong các khối trước khi áp dụng các phép bù.

Dự án thành công

Bất chấp số lượng lớn thách thức, nhóm dự án và các đội thực hiện của Dominion Energy đã hoàn thành thành công việc xây dựng lại đường dây Núi Storm - Valley. Dự án này là một thành tựu đáng chú ý về kỹ thuật, xây dựng đường xá, cấp phép và xây dựng. Nó là minh chứng cho sự sáng tạo, bền bỉ và cam kết về chất lượng mà Dominion Energy đã thể hiện.

Với việc xây dựng lại này, Dominion Energy đã tận dụng toàn bộ hành lang truyền tải hiện có, giữ nguyên các công trình ở cùng vị trí chung với các công trình hiện có, giải quyết nhu cầu về độ tin cậy lâu dài và nâng cao độ bền mà không cần bảo trì quá mức.

Biên dịch: Hồ Văn Minh

Theo “T&d world”, tháng 2/2025