Những đường hầm nổi tiếng 5

Gothard base tunnel- Đường hầm dài nhất thế giới.


(Rất tiếc tôi không thể đăng hình ảnh lên đây từ vài hôm nay. Xin bạn đọc thứ lỗi)

Một quốc gia nhỏ bé, nhưng là nơi có con đừơng hầm dài nhất thế giới: Thụy Sĩ. Ta thường thấy hình ảnh nước này qua các bưu thiếp với các ngọn núi phủ tuyết vạn niên, bao lấy một thung lũng êm đềm, rải rác các ngôi nhà xinh xinh, khói vươn mao màng. Nhưng trên thực tế, sự lưu thông ra bên ngoài là một ác mộng. Vì vậy, các kỹ sư công chánh nơi đây sẽ làm một việc mà thế giới đánh giá là một công trình thiết kế “Extrem Engineer”, một công trình kỹ thuật vô tưởng.

Hiện nay đường đèo Gotthard và đường hầm hiện hữu vượt núi Alps từ Thụy Sĩ qua Ý rất tấp nập, một huyết mạch lưu thông cho chính nước này và còn cả cho Đức, và Áo. Vào năm 1980, một con đường hầm thứ hai được đề, nhưng với điều kiện số lượng xe qua đây phải quá 1 triệu chiếc 1 năm. Đường này bắt đầu từ Erstfeld- Thụy Sĩ, phía bắc và chấm dứt ở Bodio- Ý Đại Lợi, phía nam. Sở dĩ người ta phải tính tới việc này vì sợ số tiền thu vào không đủ trang trải cho phí tổn xây cất dự trù tới US$ 7 tỷ đồng tương đương với tổng sản lượng của Campuchia năm 2006.

Ngoài ra kỹ thuật đào đường hầm cũng rất khó khăn mà kỹ sư phải tính toán chi ly. Nó sẽ phải đào xuyên qua các mẫu đá cứng nhất thế giới. Một phần lớn đường này là đoạn thẳng, số còn lại ngoằn nghèo, quanh co. Phần đường thẳng, các kỹ sư tính dùng tới một máy khoan đường kính khoảng 19m, cao bằng một tòa nhà 3 từng, dài bằng 4 lần sân chơi bóng bầu dục của Mỹ (370m). Máy này có thể nạo được các lớp đá cứng nhất, và một ngày nó có khả năng đào 130 m. Liệu máy có khả năng làm việc trong 6 năm liên tiếp không? Để tăng thêm sự chịu đựng, các lưỡi cắt đá đã được chế tạo đặc biệt tại Colorado- Hoa Kỳ. Một mẫu đá lấy ra từ nơi sẽ được đào đem đến đây để các kỹ sư thí nghiệm thật sự bằng cách cho lưỡi cắt lăn qua lại trên đá này. Còn đầu máy khổng lồ, nơi các lữoi cắt được ráp vào được chế tạo tại Đức. Cả máy lẫn 58 lưỡi  cắt được chuyển về miệng hầm ráp lại. Tuy nhiên, máy chưa bao giờ có dịp thật sự làm việc.

 Ở các khúc cong máy không thể dùng được vì nó quá dài, người ta phải dùng tới tay chân các thợ mỏ nếu đá tương đối mềm và dùng thuốc nổ nơi đá cứng.

Năm 1988, công dân nước này đã bỏ phiếu tán thành làm đường hầm này. Tuy nhiên, các lá phiếu đã đưa ra điều kiện về ngân sách làm các kỹ sư phải tính thiết kế như thế nào rẻ, đúng thời gian và bền. Hơn thế nữa, đường hầm phải thật an toàn. Nó sẽ tồn tại để sử dụng ít nhất là 100 năm.

Cuối cùng, con đường hầm được chấp nhận làm năm 1996, và số xe lưu thông trong năm 2011 đã vượt qua số 6 triệu chiếc. Hơn nhiều lần người ta mong muốn. Kể từ năm ấy, các kỹ sư phải làm một cuộc điều tra về các lớp đất đá nơi con đường dự trù xây cất. Các mẫu đá được đem phân chất tại một trung tâm thử nghiệm ở Cororado, Hoa Kỳ để tính ra độ cứng. Dựa vào đó, các kỹ sư xây cất sẽ quyết định cho tốc độ máy khoan hay lượng chất nổ để phá. Lượng chất nổ rất quan trọng; phải là các chuyên viên chất nổ lão thành tính toán rất chính xác. Nếu ít quá sẽ không đạt mục tiêu; nếu nhiều quá sẽ làm hại tới lớp đá bên trên trần làm hầm không an toàn.

Trong lúc đang thăm dò các mẫu đá năm 1996, họ bất ngờ tìm ra hồ nước ngầm nằm cả triệu năm trong lòng núi, ăn thông sang vị trí đào hầm. Nối đổi thiết kế, đào sang nơi khác thì phí tổn đào hầm sẽ phải tăng lên khủng khiếp. Các nhà địa chất dùng khoan nhỏ để kiểm chứng. Khi mới hoàn tất họ thấy cả chục tấn nước cát ào ra khủng khiếp. Nếu tiếp tục đào ở đây thì sẽ không thể dùng chất nổ. Vì khi đá vỡ trăm ngàn tấn nước sẽ ào ra làm trôi tất cả vật dụng và sinh mạng các thợ mỏ. Hơn thế nữa, các kỹ sư không thể kiểm soát được sự công phá của nước tác dụng vào đá quanh đường hầm. Bây giờ các nhà thiết kế phải làm một hệ thống bảo vệ đặc biệt nơi đây làm tốn tới 600 triệu đô la. Số tiền này hiển nhiên nằm ngoài ngân sách dự trù.

Vấn đề giải quyết xong thì đến phiên giải bài toán an toàn. Nếu chỉ đào một hầm cho cả xe lưu thông hai chiều thì rẻ nhất, nhưng không an toàn khi một xe bị trật đường rày thì hai xe sẽ đụng đối đầu.

Giải pháp thứ hai là dùng cách thiết kế của Channel tunnel là 2 ống lưu thông tách biệt cho hai chiều, nhưng có một ống an toàn chạy chính giữa như đã viết trước. Nhưng cách này quá tốn kém. Các nhà thiết kế đề ra rất nhiều đề án và nghiên cứu kỹ càng.

Cuối cùng họ chấp nhận giải pháp sẽ làm 2 ống lưu thông cách biệt cho hai chiều lưu thông, nhưng cứ 300 m lại có một ống nhỏ an toàn nối liền hai ống. Nếu một trong hai ống có tai nạn thì hành khách sẽ vào ống an toàn sang ống kia.

Khi một phần của một ống bị tai nạn sẽ ngăn lưu thông của các xe khác. Làm sao giải quyết? Họ sẽ có một hệ thống đường rày chuyển từ ống này sang ống kia. Trong trường hợp trên, xe sẽ được chuyển quan ống kia lúc an toàn. Xe di chuyển một đoạn tránh chỗ bị kẹt rồi trở về ống cũ để tiếp tục hành trình.

Khi một đám cháy được phát hiện, hệ thống máy vi tính sẽ báo động cho nhân viên điều hành xe lửa. Xe sẽ được dừng lại ở ống an toàn kế tiếp. Nơi đó, hành khách sẽ được chuyển vào ống an toàn. Cùng khi ấy, máy bơm khi mát ngoài vào đường hầm đồng thời đẩy khói ra ngoài. Riêng hành khách của xe bị nạn thì sao? Sau khi được đưa sang ống an toàn, một xe lửa khác sẽ đến đem số khách này về nơi họ muốn đến. Xe này có thể là xe lửa mới đến sau và mới chuyển được chạy vùa nói trên. Các hành khách xe bị nạn theo một ống chuyển phụ đến trạm ngừng kế tiếp lên xe và tiếp tục hành trình.Trên máy vi tính thiết kế, đây là đường hầm an toàn nhất thế giới. Nhưng phải đợi thêm hai năm nữa khi sự lưu thông thật sự ta mới thấy hệ thống này có thật an toàn như tưởng tượng không.

Đường được khởi đào tại hai đầu và sẽ ngặp nhau ở khoảng giữa đường trong lòng núi Alps. Nếu hai ống bắc nam gặp nhau mà bị chệch 10 cm thì đường hầm phải đào lại cả trăm mét. Nên nhớ rằng sự chính xác phải tính theo không gian ba chiều, vì đường hầm có chỗ cao 300m nhưng có khi lên đến 500 m so với mặt nước biển. Vậy kỹ thuật phải thật chính xác.

Người ta đặt vị trí một GPS chính ở hai đầu thêm vào 3 cái nữa trên khúc đường. Bốn vệ tinh nhân tạo GPS sẽ tính thật đúng vĩ độ, kinh độ và cao độ của vị trí đang đào và hướng mà họ phải tiến tới.

Trên bàn tín và vẽ đã xong, bây giờ người ta bắt đầu khởi sự. Trước tiên là tính việc làm hệ thống xe lửa đưa gần 2000 công nhân đến làm việc. Làm rồi, các ngừoi này phải có nơi ăn uống cạnh bên để khỏi mất thì giờ. Họ phải tạo ra một làng cho các người tham gia công tác nghỉ ngơi; phải có nhà máy làm nước uống cho làng; phải có một nhà máy biến chế, trộn xi măng với 24 triệu tấn đá đào ra từ đường hầm. Số lượng đá này đủ để làm một free way dài 650 km. Đây là một sáng kiến không cần đem đá đổ đi xa mà có thể dùng nó vào việc kiến thiết cho đường hầm và công trình hế cận. Một vấn đề khác là nước ngầm trong núi đá. Khi nước trào ra ngừơi ta phải cho nó chảy vào một hồ rồi dùng hệ thống lọc. Lúc nước đã tinh kiết, ngừoi ta cho nước chảy vào các sông bên cạnh.

Các máy đào phải chạy liên tiếp không nghỉ trong 6 năm, nên phài có môt hãng máy chế tạo dụng cụ thay thế ngay chỗ ấy.

Năm 2002, máy cắt đá hoàn tất ráp lại và thử cắt ngay miệng hầm. Máy quay trong tiếng vỗ tay, reo hò của các kỹ sư, nhân viên chính phủ, nhân công cùng các kỹ thuật gia.

Khi máy vào đường hầm nó bắt đầu khoan, cả bộ máy tiến tới trong khi đầu máy quay tròn, ngược chiều kim đồng hồ; các lưỡi cắt nghiền đá dưới sức ép mạnh vô cùng. Mỗi lưỡi cắt ép vào đá dưới sức 26 tấn bằng 58 chiếc xe hơi cùng lúc đâm vào đá. Ngay sau đầu máy, có các mũi khoan tự động khoan vào đá. Sự khoan này là làm các đá đã bị nứt trong lúc khoan rơi xuống. Nó sẽ tránh việc đá đột nhiên rơi lúc các thợ đang làm việc kế tiếp. Sau đầu máy 55m, một máy xịt xi măng lỏng mau khô lên trần và bên hông để giữ đá với nhau trong vài giây đồng hồ. Các đá vụn sau khi bị nghiền nát rơi vào các lỗ hở trên đầu máy rồi vào một rãnh chính giữa, rồi tự động chạy ra sau để các xe chở đá ra khỏi ống. Cứ mỗi 2 m, máy khoan cho ngưng lại đề kỹ thuật gia, nhân viên điều kiển chỉnh lại góc độ và máy khoan lại tiếp tục chu kỳ.

Vì có hai ống hầm vào đào từ hai đầu lại nên cần 4 máy khoan. Và còn phần khoan từ giữa về nam hay bắc nên người ta cần tới 6 máy khoan.

Năm 2009, 4 ống, 2 nam, 2 bắc gặp nhau; đường hầm hoàn tất công trình khoan.

Hiện nay, đường hầm còn trong giai đoạn làm ống thật an toàn, hệ thống điện, hệ thống báo động, máy điện tử, trải đường với xi măng và cuối cùng đặt đường cho xe lửa.

Các công việc này đều kị nước. Nhưng mưa, tuyết tan đều tạo ra nước ngấm qua đất đá bên trên luôn luôn dò xuống. Các chuyên viên đã xịt, trải một lớp lưới phatic, với các sợi dây bên ngoài lớp xi măng do máy xịt lần đầu. Hệ thống lưới plastic này hướng dẫn nước ngầm chảy xuống ống cống ở 1/3 bên dưới ông khoan. Bên ngoài lưới này là một lớp plastic khác dày hơn được phủ lên làm cả đường hầm khô ráo.

Bây giờ, người ta lại đặt một mạng lưới kim loại rồi xịt xi măng đặc biệt vào lưới. Khi xi măng khô người đặt 1 ống kim loại uốn quanh hầm. Sau đó người ta bơm một lớp xi măng đặc biệt vào trong mạng. Khi xi măng hoàn toàn người ta tháo bỏ ống kim loại và bây giờ ống là một ống xi măng nhãn nhụi. Như đã viết, xi măng này được chế tao rất khó và chính xác. Nó được thừ nghiệm tại một trung tâm cách hầm khoảng 75 km.

Con đường hầm Gotthard xuyên qua lòng núi Alps này dài trên 57 km sẽ lấy mất vị trí số 1 của đường hầm dài nhất thế giới ở Nhật- Seikan vào năm 2016 khi nó sẽ được khánh thành. Nó dài gấp 3 lần đối với tất cả đường hầm xuyên núi dài nhất thế giới hiện nay.

Vận tốc xe lửa chở hàng: 100 m/h

Vận tốc xe lửa chở khách: 155 m/h