Khoan giếng tiếp địa: khi nào cần, quy trình thi công

Khoan giếng tiếp địa là phương pháp tạo điện cực nối đất theo chiều sâu: khoan một hoặc nhiều lỗ thẳng đứng xuống lớp đất ẩm, thả cáp đồng hoặc cọc tiếp địa vào rồi lấp bằng hóa chất giảm điện trở. Giải pháp này được dùng khi cách đóng cọc thông thường không thể đưa điện trở nối đất về mức yêu cầu, điển hình là ở công trình có mặt bằng chật hẹp hoặc nền đất đá, đất đồi khô.

Khoan giếng tiếp địa là gì và hoạt động ra sao?

Điện trở của một điện cực nối đất phụ thuộc chủ yếu vào điện trở suất của đất bao quanh nó và chiều dài phần điện cực tiếp xúc với đất. Lớp đất mặt thường khô, lẫn xà bần, cát san lấp nên dẫn điện kém. Càng xuống sâu, đất càng ẩm và ổn định hơn, nhất là khi chạm tới tầng đất sét ẩm hoặc mạch nước ngầm. Giếng tiếp địa tận dụng đặc điểm đó: thay vì trải rộng hàng chục cọc ngắn trên mặt bằng, ta đưa một điện cực dài xuống thẳng vùng đất dẫn điện tốt.

Một ưu điểm khác là điện trở của giếng ít biến động theo mùa, vì lớp đất sâu không bị khô hạn như lớp đất mặt. Bạn có thể xem lại nguyên lý chung trong bài tiếp địa chống sét là gì.

Khi nào cần khoan giếng tiếp địa?

Không phải công trình nào cũng cần khoan giếng. Với đất ruộng, đất thịt ẩm, một bãi cọc mạ đồng 2,4 m bố trí đúng khoảng cách thường đã đạt yêu cầu. Nên cân nhắc khoan giếng trong các trường hợp sau:

• Nhà phố, nhà ống, tòa nhà trong đô thị không còn đất trống để trải bãi cọc, chỉ có một khoảng sân nhỏ hoặc vỉa hè.
• Khu vực đồi núi, trung du, ven biển có lớp đất mặt là đá, sỏi, cát khô với điện trở suất cao, đóng cọc không xuống hoặc đóng nhiều cọc vẫn không đạt.
• Công trình yêu cầu điện trở thấp và ổn định quanh năm như trạm viễn thông, phòng máy chủ, trạm biến áp, nhà máy có thiết bị điều khiển nhạy cảm.
• Công trình cải tạo, toàn bộ mặt bằng đã đổ bê tông, việc đào rãnh dài gây tốn kém và ảnh hưởng hoạt động.
• Đã thi công bãi cọc nhưng đo kiểm không đạt, cần bổ sung điện cực sâu để kéo điện trở xuống.

Trước khi quyết định, nên xem xét các biện pháp đơn giản hơn được tổng hợp trong bài cách giảm điện trở tiếp địa. Khoan giếng hiệu quả nhưng đòi hỏi thiết bị chuyên dụng nên chỉ dùng khi thật sự cần.

So sánh bãi cọc đóng thông thường và giếng khoan tiếp địa

Tiêu chí	Bãi cọc đóng thông thường	Giếng khoan tiếp địa
Diện tích mặt bằng cần có	Lớn, cọc cách nhau ít nhất bằng chiều dài cọc, nên từ 2 lần trở lên	Rất nhỏ, mỗi giếng chỉ chiếm một hố kiểm tra
Độ sâu điện cực	Khoảng 2,4 đến 3 m, sâu hơn nếu nối cọc	Từ hơn chục mét đến vài chục mét, tùy địa chất
Hiệu quả ở đất đá, đất khô	Thấp, khó đóng cọc	Tốt nếu khoan tới lớp đất ẩm
Độ ổn định theo mùa	Dao động rõ giữa mùa mưa và mùa khô	Ổn định hơn
Thiết bị thi công	Búa tay, máy đóng cọc cầm tay, dụng cụ đào rãnh	Máy khoan giếng, máy bơm, nguồn nước thi công
Thời gian và chi phí	Nhanh, chi phí thấp hơn	Lâu hơn, chi phí cao hơn và phụ thuộc địa chất

Cấu tạo một giếng tiếp địa

Một giếng tiếp địa hoàn chỉnh gồm các thành phần:

• Lỗ khoan thẳng đứng, đường kính đủ để thả điện cực và đổ hóa chất, độ sâu theo thiết kế và địa chất thực tế.
• Điện cực thả giếng: phổ biến nhất là cáp đồng trần tiết diện từ 50 mm² trở lên, đầu dưới gắn vật nặng hoặc một đoạn cọc đồng để kéo cáp thẳng xuống đáy. Một số thiết kế dùng cọc tiếp địa nối dài bằng khớp nối hoặc ống đồng.
• Vật liệu lấp giếng: hóa chất giảm điện trở đất như GEM, trộn với nước thành dạng vữa rồi rót đầy quanh điện cực. Sau khi đông kết, khối vật liệu này dẫn điện tốt, giữ ẩm và bảo vệ điện cực khỏi ăn mòn.
• Mối nối đầu giếng: cáp trong giếng được nối với cáp liên kết bãi tiếp địa hoặc dây thoát sét bằng mối hàn hóa nhiệt.
• Hố kiểm tra có nắp đậy tại miệng giếng để đo điện trở định kỳ và kiểm tra mối nối.

Độ sâu giếng tiếp địa bao nhiêu là đủ?

Không có một con số chung cho mọi công trình. Độ sâu cần khoan phụ thuộc vào:

• Cấu trúc địa chất: lớp đất dẫn điện tốt nằm ở độ sâu nào, mực nước ngầm cao hay thấp.
• Giá trị điện trở yêu cầu: ≤ 10 Ω cho chống sét theo khuyến nghị của TCVN 9385:2012, ≤ 4 Ω cho nối đất an toàn điện hoặc thấp hơn theo hồ sơ thiết kế.
• Số lượng giếng có thể bố trí và việc giếng có kết hợp với bãi cọc nông hay không.

Cách làm đúng là khảo sát điện trở suất đất trước, ước tính độ sâu dự kiến, sau đó khoan và đo kiểm tra theo từng giai đoạn. Nếu khoan tới độ sâu dự kiến mà số đo chưa đạt thì khoan sâu thêm hoặc bổ sung giếng thứ hai. Khi làm nhiều giếng, các giếng nên cách nhau một khoảng tương đương chiều sâu giếng để vùng tản dòng không chồng lấn; trường hợp mặt bằng không cho phép thì phải chấp nhận hiệu quả của giếng bổ sung bị giảm đi.

Quy trình thi công khoan giếng tiếp địa

1. Khảo sát. Xác định điện trở yêu cầu, đo điện trở suất đất hoặc đo bãi tiếp địa hiện hữu, kiểm tra công trình ngầm (đường ống nước, cáp điện, cáp viễn thông) tại vị trí dự định khoan.
2. Định vị giếng. Chọn vị trí gần chân dây thoát sét hoặc gần tủ điện tổng để đường dẫn ngắn, tránh lối đi lại chính, thuận tiện đưa máy khoan vào.
3. Khoan. Khoan thẳng đứng đến độ sâu thiết kế, ghi nhật ký các lớp đất gặp phải. Với nền dễ sạt lở cần có biện pháp giữ thành lỗ khoan trong lúc thi công.
4. Thả điện cực. Thả cáp đồng trần có gắn vật nặng xuống tới đáy giếng, giữ cáp nằm giữa lỗ khoan. Cáp phải liền sợi, không nối giữa chừng trong lòng giếng.
5. Lấp giếng bằng hóa chất. Trộn hóa chất giảm điện trở với nước theo tỷ lệ hướng dẫn của nhà sản xuất, rót từ từ để vữa điền đầy từ đáy lên, tránh tạo khoang rỗng. Phần trên cùng lấp bằng đất mịn, đầm chặt.
6. Đấu nối. Hàn hóa nhiệt cáp giếng với cáp liên kết bãi tiếp địa, thanh cái nối đất hoặc dây thoát sét. Xem hướng dẫn tại bài hàn hóa nhiệt trong tiếp địa chống sét.
7. Lắp hố kiểm tra. Đặt hộp hoặc xây hố có nắp tại miệng giếng, tham khảo bài hố kiểm tra tiếp địa.
8. Đo kiểm và hoàn công. Đo điện trở bằng máy chuyên dụng theo phương pháp 3 cực, lập biên bản, cập nhật vị trí và chiều sâu giếng vào bản vẽ hoàn công.

Những lưu ý kỹ thuật và an toàn

• Luôn kiểm tra hạ tầng ngầm trước khi khoan. Trong đô thị, rủi ro khoan trúng ống nước, cáp ngầm là có thật.
• Không dùng muối ăn hoặc than củi thay cho hóa chất chuyên dụng. Muối làm giảm điện trở tạm thời nhưng ăn mòn điện cực nhanh và bị nước cuốn trôi.
• Với hệ chống sét, nên kết hợp giếng sâu với một vài tia hoặc cọc nông quanh chân dây xuống, vì dòng sét có tần số cao tản hiệu quả hơn khi điện cực phân bố gần điểm dòng đi vào đất.
• Đo điện trở sau khi hóa chất đã ổn định và ghi lại để so sánh với các lần đo định kỳ sau này.

Những yếu tố ảnh hưởng đến chi phí khoan giếng tiếp địa

Chi phí khoan giếng khác nhau rất lớn giữa các công trình nên chúng tôi không đưa ra đơn giá chung. Các yếu tố quyết định gồm:

• Địa chất và độ sâu phải khoan: khoan qua đá tốn thời gian và hao mũi khoan hơn nhiều so với khoan đất.
• Số lượng giếng và giá trị điện trở yêu cầu.
• Tiết diện, chiều dài cáp đồng và khối lượng hóa chất lấp giếng.
• Điều kiện mặt bằng: đường vào cho máy khoan, nguồn nước, nguồn điện thi công, yêu cầu hoàn trả mặt bằng.
• Vị trí công trình và chi phí vận chuyển thiết bị.

Để có con số sát thực tế, cần khảo sát hiện trạng. Bạn có thể tham khảo trang báo giá thi công lắp đặt chống sét trọn gói và liên hệ để được lập dự toán riêng cho hạng mục giếng tiếp địa.

Câu hỏi thường gặp

Khoan giếng tiếp địa có chắc chắn đạt điện trở yêu cầu không?

Khoan giếng làm tăng mạnh khả năng đạt yêu cầu nhưng kết quả vẫn phụ thuộc địa chất. Vì vậy cần đo kiểm trong quá trình thi công và có phương án khoan sâu thêm hoặc bổ sung giếng nếu chưa đạt.

Có thể dùng giếng nước sẵn có làm giếng tiếp địa không?

Không nên. Giếng nước sinh hoạt cần đảm bảo vệ sinh, còn giếng tiếp địa được lấp kín bằng hóa chất và không dùng để lấy nước. Hai công năng này không thể kết hợp trong cùng một giếng.

Một giếng tiếp địa có dùng chung cho chống sét và nối đất điện được không?

Các hệ nối đất trong công trình nên được liên kết đẳng thế với nhau. Khi dùng chung, điện trở phải đạt mức khắt khe nhất trong các yêu cầu, thường là ≤ 4 Ω, và công trình cần có thiết bị chống sét lan truyền ở tủ điện.

Hóa chất GEM trong giếng có phải bổ sung định kỳ không?

Các loại hóa chất giảm điện trở chuyên dụng sau khi đông kết sẽ ổn định lâu dài, không cần bổ sung như muối. Việc cần làm là đo điện trở định kỳ, thông thường mỗi năm một lần trước mùa giông sét.

Khoan giếng tiếp địa là giải pháp hiệu quả cho những công trình thiếu mặt bằng hoặc nằm trên nền đất khó, với điều kiện được khảo sát kỹ, dùng đúng vật tư và đo kiểm nghiêm túc. Nếu bãi tiếp địa của bạn đo mãi không đạt hoặc bạn đang chuẩn bị thi công trên nền đất đá, hãy gọi hotline 0975 599 666 – 0972 299 666 để Chống Sét Toàn Cầu khảo sát theo lịch hẹn và đề xuất phương án phù hợp.