Đường hầm dưới nước được xây như thế nào?

Theo thời gian, các kỹ sư đã phát triển nhiều phương pháp xây dựng đường hầm giúp quá trình xây dựng tiết kiệm nhân lực và an toàn hơn.

Đường hầm Old Elbe bên dưới sông Elbe ở thành phố Đức Hamburg. Ảnh: Wellknownwoody
Đường hầm Old Elbe bên dưới sông Elbe ở thành phố Đức Hamburg. Ảnh: Wellknownwoody

Khiên đào đường hầm

Đường hầm dưới nước vẫn là một thách thức cho tới năm 1818 kỹ sư người Anh - Pháp Marc Isambard Brunel sau khi theo dõi lớp vỏ ngoài của con hà cho phép nó đục xuyên qua lớp gỗ, Brunel áp dụng quy tắc và tăng kích thước thành khiên đào đường hầm.

Trong trường hợp này, đây là một khoang đúc bằng gang hình chữ nhật khổng lồ với mặt khiên tỳ lên thành đất và mở ra đều đặn để công nhân có thể đào lớp đất mềm bên ngoài. Mặt khiên sau đó sẽ đẩy về phía trước bằng kích vít và quá trình lặp lại. Lớp vỏ bảo vệ của đường hầm được xây bằng gạch ở khoảng trống mới đục đẽo phía sau. Phương pháp này dẫn tới sự ra đời của đường hầm dưới nước đầu tiên xây dưới sông Thames ở London, hoàn thành năm 1842. Những đường hầm sau đó dưới sông Thames cải tiến phương pháp thông qua điều áp không khí ở mặt trước khiên để ngăn ngập lụt trong lúc xây dựng.

Ngày nay, khiên đào hầm vẫn được sử dụng, nhưng thay có hình trụ và thường sản xuất từ thép. Thép cũng được dùng để tạo những vòng đỡ cho đường hầm. Những biến thể hiện đại cũng tận dụng kích thủy lực để đẩy mặt khiên về phía trước. Nhưng khi cỗ máy không di chuyển, có thể tiếp cận khu vực ở mặt trước khiên thông qua một cánh cửa. Nhằm bảo vệ công nhân làm việc bên trong, mặt khiên cũng có nắp che chắn.

Máy đào hầm

Đào xuyên qua lớp đá dưới nước là thách thức hoàn toàn khác. Đó là khi công nghệ hiện đại cách mạng hóa xây dựng dưới dạng máy đào hầm (TBM), cỗ máy giúp xây đường hầm eo biển Manche. TMB có chức năng tương tự khiên đào hầm nhưng trong trường hợp này, thay vì sức người, một đầu cắt xoay tròn được sử dụng để đào qua lớp đá phía trước. Cỗ máy làm vậy bằng cách gây áp lực lên lớp đá, khiến nó nứt ra. Thay vì cần con người di chuyển mảnh vụn khỏi đường đi, đá nứt vỡ được chuyển đi bằng băng chuyền. Tổng cộng 11 cỗ máy TMB được dùng để đào 3 đường hầm dài 56,3 km tại độ sâu 45 m bên dưới đáy biển.

Đường hầm dạng ống chìm

Với những phương pháp trước, thành đường hầm được xây trong quá trình đào. Tuy nhiên, kỹ sư người Mỹ W.J. Wilgus đã phát triển kỹ thuật xây đường hầm ống chìm. Phương pháp này bao gồm tạo ra đường hầm từ nhiều đoạn ống đúc sẵn ở nơi khác, sau đó nạo vét đường rãnh ở lòng sông hoặc đáy biển để đặt đường hầm. Các đoạn ống được thả nổi và nhấn chìm vào vị trí, sau đó rút hết nước trong ống. Vật liệu đã đào được phủ lên đường hầm để chôn vùi công trình và khôi phục lại đáy biển.

Theo IFL Science

vnexpress.net

Đọc thêm

8 đột phá y học 2025

8 đột phá y học 2025

National Geographic vừa công bố 8 đột phá y học 2025, từ thuốc ngừa HIV tiêm 2 lần mỗi năm, chỉnh sửa gene cá nhân hóa đến tái tạo chi, mở ra kỷ nguyên chăm sóc sức khỏe mới.
VinFuture 2025 vinh danh 4 công trình khoa học "cùng vươn mình - cùng thịnh vượng"

VinFuture 2025 vinh danh 4 công trình khoa học "cùng vươn mình - cùng thịnh vượng"

Quỹ VinFuture chính thức công bố các Chủ nhân Giải thưởng VinFuture 2025. 4 công trình khoa học công nghệ xuất sắc được vinh danh đã khẳng định nhất quán chủ điểm năm nay là “Cùng vươn mình – Cùng thịnh vượng”, thể hiện vai trò hợp tác khoa học xuyên biên giới để cùng giải quyết các thách thức toàn cầu về y tế, môi trường và sinh kế cho nhân loại.
Nhà khoa học VinFuture hiến kế để chung sống an toàn khi AI thông minh hơn con người

Nhà khoa học VinFuture hiến kế để chung sống an toàn khi AI thông minh hơn con người

Tốc độ phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI) đang diễn ra nhanh hơn bất kỳ cuộc cách mạng công nghệ nào trước đây, đẩy nhân loại vào một tình huống chưa từng có tiền lệ: phải nghĩ cách chung sống với một thực thể thông minh hơn chúng ta. Tại Tọa đàm “AI vì nhân loại: Đạo đức và an toàn AI trong kỷ nguyên mới” diễn ra chiều 2/12, các nhà khoa học VinFuture đã thảo luận nhiều “kế sách” hay.
4 công nghệ mở đường cho tương lai gây chú ý tại Tuần lễ VinFuture 2025

4 công nghệ mở đường cho tương lai gây chú ý tại Tuần lễ VinFuture 2025

Lần đầu tiên được tổ chức, “Diễn thuyết truyền cảm hứng: Công nghệ đột phá tương lai”, diễn ra sáng 2/12 tại Hà Nội, đã mang đến một khởi đầu đầy ấn tượng cho Tuần lễ Khoa học - Công nghệ VinFuture 2025. 4 nhà khoa học quốc tế đã mang đến 4 câu chuyện đổi mới đang tái định hình tương lai thế giới, với chung 1 tầm nhìn là khoa học phục vụ con người.
Các nhà khoa học hàng đầu thế giới hiến kế nuôi sống 10 tỷ người tại Tuần lễ KHCN VinFuture 2025

Các nhà khoa học hàng đầu thế giới hiến kế nuôi sống 10 tỷ người tại Tuần lễ KHCN VinFuture 2025

Biến đổi khí hậu đang đẩy nông nghiệp toàn cầu vào vòng xoáy bất ổn, đe dọa an ninh lương thực của gần 10 tỷ người trong tương lai. Tại Tuần lễ KHCN VinFuture 2025, các nhà khoa học hàng đầu thế giới sẽ cùng thảo luận về những đổi mới có thể giúp nhân loại nuôi sống hành tinh một cách bền vững.
Khi AI “vẽ” giấc mơ an cư

Khi AI “vẽ” giấc mơ an cư

Trong bối cảnh đô thị "đất chật người đông", việc ứng dụng AI giúp các kiến trúc sư phá vỡ những giới hạn về không gian, tạo ra những ngôi nhà phố thông minh và giàu cảm xúc.