Đường hầm qua eo biển Anh
Thời điểm: 1987- 94
Địa điểm: eo biển Manche, giữa Anh và Pháp
Thật đáng nguyền rủa khi phải sống trên đảo! Khoảng cách ngắn này còn khó nhọc và bất tiện hơn cả cuộc hành trình.
Thư của Edward Gibbon gửi Huân tước Sheffield, 1783
Ngày 30/10/1990, một cuộc thăm dò thám hiểm diễn ra trong một khoảng cách ngắn dưới lòng đất giữa hai máy đào hầm trong lòng đất đá phấn bên dưới Eo biển Anh. Nước Anh nói cho đúng ra, không khác nào là một hòn đảo, với đường hầm dưới nước dài 51,5km (32 dặm) là đường hầm dài nhất thế giới gần hoàn tất.
ü Một trong những sự cố máy khoan hầm phức tạp, đồ sộ nhìn thấy khi ngang qua các chỗ nối. Những cỗ máy này chế tạo đặc chủng dành cho dự án, giá mỗi cỗ máy là 10 triệu £ (bảng Anh)
Lịch sử dự án
Đề nghị một số loại hình nối liền cố định nào đó giữa Anh và Pháp có từ thời Napoléon, chính Napoléon ủng hộ ý tưởng này (mặc dù về sau ông có thay đổi quan điểm). Năm 1802, Albert Mathieu đề nghị làm một hầm chui có nhiều ống khói thông gió, thắp sáng bằng đèn khí đốt, mặc dù thiết kinh thế về mặt kỹ thuật là bất khả thi. Vào thập niên 1880, nhiều đoạn hầm chui ngắn được thi công bên dưới Vách đá Shakespeare, ở phía Anh, và eo biển phía Pháp. Người đề xướng, Hầu tước Edward Watkins, uống rượu vang và đãi khách sang trọng dưới đất để chứng minh công trình sẽ diễn tiến tết đẹp ra sao, nhưng Chính phủ rút lại lời giúp đỡ do sợ quân đội Anh xâm lược. Năm 1974 có một sáng kiến khác nhưng phía Anh làm ngơ, vì lúc này không có cam kết tài chánh. Sau cùng, sau khi Anh gia nhập Thị trường chung (lúc ấy là Liên minh châu Âu), sau cùng mới công nhận phải có tuyến đường cố định mang ý nghĩa thương mại, vì thế năm 1986, hợp đồng dành cho Eurotunnel, một liên hợp các công ty Anh-Pháp phối hợp, thiết kế, thi công và điều hành một đường hầm chuẩn bị cho các dịch vụ tàu hỏa con thoi vận chuyển xe cộ và xe lửa chở khách.
Rõ ràng đường hầm thiết kế cho xe lửa, hơn là vận tải bằng đường bộ. Hầm đường bộ dài nhất trong dãy Apls, St Gothard chỉ dài 16km (10 dặm), nhưng tiếp cận giới hạn thông gió hiệu quả không cần giếng thông gió trung gian. Chiều đài của hầm có đường kính tối đa mà một người lái ô tô bình thường trong hầm không bị lạc phương hướng. Hầm chui đường sắt có đường kính nhỏ hơn nhiều, so sánh diện tích chiếm dụng của đường sắt so với đường ô tô - cộng với khả năng tai nạn giảm phần lớn.
Địa chất
Đường hầm có quy mô cần thiết hoàn toàn không thể khả thi nếu điều kiện đất không thuận lợi. Theo lý tưởng, những máy đào hầm giống như một loại vật tư luôn đồng nhất, cần duy trì ngắn hạn, và có độ thẩm thấu thấp để tối thiểu hóa lượng nước rò rỉ. Trong tất cả những khía cạnh này, các tầng đá phấn trong vùng, và nhất là Đá phấn Marl, là lớp đào hầm lý tưởng. Trước đây vào thế kỷ 17, một nhà văn lưu ý về vỉa đá phấn trồi lên ở Dover và Calais, nhưng vẫn chưa được khẳng định cho đến khi các nhà địa chất trong thế kỷ 19 tiến hành so sánh cổ địa lý học. Tính liên tục của các lớp đá phấn bên dưới eo biển Anh sau cùng được khẳng định vào năm 1959 qua các khảo sát kỹ thuật địa chất để thi công đường hầm. Sau này, những khảo sát chi tiết hơn về cao trình và độ dày của các lớp dọc tuyến đường thi công. Mục đích là hướng đường hầm đi qua lớp Đá phấn Marl, qua lớp đá che dày nhất bên dưới eo biển Manche.
Số liệu thực tế
| Đường hầm | 3, mối hầm trong mỗi chiều dành cho xe lửa, cộng với hầm phục vụ |
| Chiều dài | 51,5km; 37,5km nằm dưới biển |
| Độ sâu | trung bình 50m dưới đáy biển |
| Đường kính | Hầm hoạt động 8,2m bên ngoài- 7,6m bên trong; hầm phục vụ 5m bên trong |
| Hai hầm cách nhau | 30m |
| Nhân công | 13.000 |
| Chi phí | 15 tỷ $ |
| Thời gian xe chở khách qua hầm | 20 phút |
Thiết kế
ü Sau khi khảo sát địa chất của eo biển Anh, người ta quyết định đào Đường hầm qua lớp Đá phấn Marl vì đây là cách thích hợp nhất. (Thước đo theo trục tung trong biểu đồ được phóng đại).
ü Biểu đồ hệ thống các chi tiết trong Đường hầm qua eo biển Anh: hai hầm hoạt động nằm ở hai bên hầm hoạt động nằm ở hai bên hầm phục vụ ở giữa. Ong giảm áp suất và các lối đi ngang bố trí cách quãng dọc theo đường hầm.
''Đường hầm'' thực ra gồm hai hầm hoạt động có đường kính 7,6m (25n), cách nhau 30m (98ft) và một hầm phục vụ ở giữa nối với hai hầm hai bên bằng nhiều lối đi ngang ở cách khoảng 375m (1230ft). Đường kính hầm hoạt động ở mức tối thiểu thích hợp cho các toa tàu con thoi vận chuyển xe cộ, hàng hóa, bên dưới đường dây cáp cấp điện treo trên không. Hầm phục vụ là nơi tiếp cận các hầm chính trong điều kiện hoạt động bình thường cũng như trong trường hợp khẩn cấp, để sơ tán hành khách, mặt bằng ở các lối đi ngang được liên kết với khoảng cách cửa lên xuống ở toa xe. Mặt bằng này cũng có tác dụng như ống cung cấp khí trời, duy trì ở áp suất dương để tránh khói đi vào đường hầm hoạt động. Cũng có hai điểm mối nối đường sắt có nghĩa là khi cần, xe lửa có thể chuyển sang đường hầm khác.
ü Biểu đồ hệ thống các chi tiết trong Đường hầm qua eo biển Anh: hai hầm hoạt động nằm ở hai bên hầm phục vụ ở giữa. Ong giảm áp suất và các lối đi ngang bố trí cách quãng dọc theo đường hầm.
Trong thi công, hầm phục vụ cũng thiết kế như hầm dẫn hướng, tạo điều kiện kiểm tra chặt chẽ các điều kiện về đất hơn trước khi xe vào hầm chui hoạt động. ống giảm áp suất, đặt cách khoảng 250m (820ft), giảm áp suất không khí tích tụ do ''hiệu ứng piston'' của đoàn tàu di chuyển cao tốc qua đường hầm dài. Cũng có hệ thống làm mát để làm trung hòa nhiệt độ tăng do đoàn tàu di chuyển nhanh.
Thi công đường hầm
Các cỗ máy khoan hầm (TBM) phức tạp và đắt tiền (mỗi cỗ giá khoảng 10 triệu £) chế tạo đặc chủng cho dự án. Đầu xoay, trang bị các đĩa cắt độ bền cao, lắp vào một tấm chắn phía trước có thể định hướng. Lực tác động cần thiết để đẩy đầu xoay về phía trước do hai pis- ton đẩy phía trước tương tác đẩy tấm chắn phía sau, định vị bằng các piston ''kẹp'' đạt đến giới hạn hành trình, các kẹp nhả ra, lấm chắn phía sau di chuyển về phía trước bằng các piston đẩy phía sau hoạt động dựa vào các mảnh rời lót bê tông đúc sẵn. Sau đó chu trình này lặp lại. Tiến độ ban đầu rất chậm do tính không đồng nhất của đất ở mỗi địa phương, nhưng sau cùng cũng đạt tiến độ kỷ lục, một tuần, một cỗ máy TBM đi được 428m (1400ft).
Bất chấp điều này, chương trình tổng thể chỉ có thể đạt được nếu công tác được xúc tiến đồng thời từ hai bờ biển Anh và Pháp. Nhu cầu kiểm soát chính xác hoạt động đào hầm mang ý nghĩa rất quan trọng, vừa giữ cho đường hầm đào trong lớp Đá phấn Marl, và nghiêm ngặt hơn, phải đảm bảo hai đường hầm phải gặp nhau thật chính xác, mặc dù toàn bộ chiều dài đào hầm giữa các giếng vào chỉ có 38km (22,3 dặm). Điều này đòi hỏi phải thiết lập các đường cơ sở thật chính xác ở mỗi nước, với vị trí tương đối của chúng xác lập bằng cách quan sát tín hiệu từ vệ tinh trên không. Đường cơ sở sau đó được thiết kế bên dưới các giếng vào và dọc theo đường hầm bằng những thiết bị quang học rất chính xác. Quan sát mục tiêu phía sau cỗ máy TBM giúp cho công tác giám sát và nắn thẳng liên tục. Sai sót khép kín sau cùng, sau khi đào 38km (23,6 dặm) đường hầm ''mò '', chênh lệch theo phương nằm ngang 350mm (chưa đến 14in) và theo phương thẳng đứng 58mm (2,3in) thật không thể tin được - đạt độ chính xác 1:650.000.
Từ lúc khởi công vào tháng 12/1987, chiều dài tổng cộng của ba hầm khoảng 153km (95 dặm), được đào chỉ trong 3,5 năm. Trong khi điều này là một bước đi có ý nghĩa, thì các hầm ít sử dụng không lắp đặt đường ray và thiết bị dây điện treo trên không, dịch vụ thoát nước và phụ trợ. Sau cùng đường hầm được bàn giao vào cuối năm 1993, chỉ chậm ba tháng so với kế hoạch ban đầu, và hầm đưa vào hoạt động trong năm sau.
Ngày 18/11/1996, đoàn tàu chở xe cộ và hàng hóa xuất phát từ Pháp sang Anh bị bốc cháy khi mới đi cách bờ 19km (12 dặm), hơn 30 hành khách bị mắc kẹt trong hầm. May thay, bất chấp sự cố này, dự phòng an toàn trong thi công đã phát huy tác dụng, tất cả hành khách đều sơ tán vào hầm phục vụ. Lửa bị dập tắt chỉ trong sáu tiếng, nhiệt độ trong hầm tăng cao đến mức một phần đoàn tàu bị nóng chảy dính chặt vào đường ray.
Cũng là một thành tựu kỹ thuật đáng ngạc nhiên, Đường hầm qua eo biển Anh là một thành công trong cách tổ chức, vì hầu hết công việc diễn ra trong những mặt bằng tù túng nằm xa với giếng vào. Thế nhưng, đường hầm cũng thể hiện tinh thần hợp tác quốc tế, khắc phục bất đồng ngôn ngữ và tập quán.
