Máy khoan hầm khổng lồ TBM Bertha có đầu khoan đường kính 17,5m

Người Mỹ đã phải đặt sản xuất máy TBM-Bertha tại Nhật Bản theo cấu hình phù hợp với địa chất dưới lòng đất Seattle từ một năm trước.

Thành phố Seattle đã lựa chọn hàng chục giải pháp để thay một con đường trên cao dài gần 3km, nhưng cuối cùng chọn mua máy TBM-Bertha, để đào một đường hầm dưới trung tâm thành phố. Đường hầm này sẽ cấu trúc hai tầng, với bốn làn đường cao tốc. Ở hai bên có đường công vụ, ống kỹ thuật và lối khẩn cấp thoát hiểm cho người.

Hầm ở độ sâu 61 mét. Độ sâu này tránh được rắc rối bởi rừng cột chân móng nhà, rừng dây cáp ngầm, ống nước, cống ngầm, ống hơi đốt …khác nào ‘thiên la địa võng” của 160 tòa nhà cao tầng trên mặt đất.

Toàn bộ thiết bị khoan TBM-Bertha có dạng hình trụ khổng lồ, chia thành 41 phần được vận chuyển từ Nhật Bản tới. Nó được đặt theo phương nằm ngang.

TBM-Bertha dài 99,3 m, đường kính 17,5 m, nặng 7.000 tấn, trong đó có 6.350 tấn thép và máy móc.

Toàn hệ thống được hạ xuống “ga” ban đầu sát cửa hầm, sâu gần 25 mét, nhờ tám tầng giàn giáo “âm”. Bề ngang “ga” của hầm này cũng phải rộng 24,3 m.

TBM-Bertha lắp 260 răng, vấu cắt, hướng về phía “gương hầm” (tiết diện hầm). Lưỡi của máy có dạng bánh xe lớn, các vấu cứng đúc bằng hợp kim, lắp đa chiều, có thể nghiền, bào đá cứng.

Khi máy khoan xoay lưỡi, tiến vào sâu đến đâu, đất đá được “gọt” thành mặt phẳng (gương hầm) đến đấy, theo đường kính 17,5 m.

Cho dù máy gặp đá cứng hoặc đất nhão, các thiết bị đều có giải pháp xử lý, nghiền nát vụn, đưa ra ngoài.

Việc dóng hướng được thực hiện bằng định vị vệ tinh và tia laser cực chính xác.

TBM có công suất xoay và nâng 25.000 mã lực (18.600 kW), toàn bộ TBM di chuyển tốc độ khoảng 10m mỗi ngày.

Mô hình đường hầm trong tương lai, dưới thành phố Seattle

Phần lớn máy vận hành tự động, nhưng vẫn cần 25 người để điều khiển.

Theo sau lưỡi khoan, cắt là một tổ hợp điện-cơ, truyền động lực cho đầu khoan.

Sau lưỡi cắt khổng lồ là ống bùn. Nó chở bùn nhão và đất đá ra phía sau bằng guồng và băng chuyền, bản rộng tới 1m. Khoảng 850.000 mét khối đất đá phải được chuyển ra ngoài qua hệ thống này.

Hàng ngàn mét dây cáp, ống dẫn hơi, hóa chất và cả nước được đưa vào để cấp điện, cấp hơi, làm mát máy móc và trộn dung dịch, xi măng…

Bên trong vành đầu tiên là hệ kích thủy lực rất lớn, có tác dụng tịnh tiến đẩy lưỡi cắt về phía trước.

Hàng ngàn cấu kiện bê tông đúc sẵn hình cung, dày 0,6 m liên tục được đưa vào bằng xe goòng. Mỗi cấu kiện hình cung nặng tới 163 tấn. Tại đây có một bàn tay máy lớn đưa các cấu kiện này lắp ghép thành khuôn hầm, mỗi “khoanh bí” này rộng hơn 2 mét. Gắn chặt các cấu kiện là hệ thống bu lông vặn xiên, cùng chốt khóa cứng các tấm lại.

Nhờ có máy TBM Bertha, đường hầm này dự kiến hoàn thành trong 14 tháng. Sau khi hoàn thành TBM sẽ được tháo rời đưa lên mặt đất, một số bộ phận bán lại cho nhà sản xuất Hitachi Zosen Nhật Bản .

Hãng Hitachi Zosen này đã từng cung cấp trên 1.200 máy khoan hầm các loại cho nhiều nước.