Mổ xẻ "quái vật" dưới lòng đất ở Hà Nội: Dài hơn 100 mét, nặng 850 tấn, có ít nhất 80.000 bộ phận riêng lẻ

Chiều 3/2, Ban Quản lý đường sắt đô thị Hà Nội cùng với Tư vấn và các nhà thầu đã khởi công khoan hầm bằng máy đào TBM (Tunnel Boring Machine) thứ hai có tên gọi “Táo bạo” cho đoạn tuyến đi ngầm của Dự án tuyến đường sắt đô thị thí điểm thành phố Hà Nội, đoạn Nhổn - ga Hà Nội. Nhà thầu phụ trực tiếp vận hành việc khoan hầm bằng TBM là công ty Cổ phần FECON.

Theo FECON, bộ đôi máy TBM được thiết kế riêng cho dự án tuyến đường sắt Nhổn - ga Hà Nội. Máy được sản xuất bởi hãng Herrenkecht (Đức), dài hơn 100m, nặng khoảng 850 tấn. Công nghệ thi công hầm bằng máy được đánh giá là tiên tiến hàng đầu thế giới.

Máy khoan hầm (TBM) do Herrenknecht sản xuất được tích hợp nhiều công nghệ hiện đại. Dưới đây là những điểm đặc biệt của TBM.

Đầu cắt chất lượng cao

Một máy đào hầm bao gồm khoảng 80.000 bộ phận riêng lẻ, 30% trong số đó đến từ các đơn vị chế tạo sẵn và lắp ráp phức tạp. Máy khoan phải làm việc trong nhiều điều điều kiện như: địa chất đa dạng, đất mềm, dễ vỡ hoặc thậm chí là có nước ngầm, đường hầm chạy bên dưới cửa sông, điều kiện không gian hẹp hoặc các tòa nhà cực kỳ nhạy cảm với sự lắng đọng trên bề mặt... Vì vậy, thiết bị cần được chế tạo để đáp ứng được những yêu cầu khó khăn nhất.

Phần quan trọng nhất và ở phía trước nhất của mỗi TBM là đầu cắt, được gọi là bánh xe cắt, có các công cụ trích xuất vật liệu và loại bỏ chúng trong phần phía sau. Bánh xe cắt có thể điều chỉnh theo địa chất gặp phải trong một dự án cụ thể. 

Ví dụ, đầu cắt TBM khiên đôi trong ống đôi dài khoảng 20km của Đường hầm Follo Line tại Na Uy tạo ra lực đẩy hàng nghìn tấn để khai thác hiệu quả. Để đối phó với những lực cực lớn như vậy, chi tiết này được sản xuất bởi Dillinger (tập đoàn luyện kim lớn của Châu Âu). “Tỷ lệ chiều rộng và độ dày của các tấm từ Dillinger rất tốt”, Stephan Göggel, giám đốc sản xuất chịu trách nhiệm tại Herrenknecht ở Schwanau nhấn mạnh. 

Lực khoan siêu lớn

Các tấm cực dày do Dillinger sản xuất với kích thước lớn còn ảnh hưởng với khối truyền động. Kích thước của khối này phụ thuộc vào mô-men xoắn và lực đẩy. Bộ truyền động và hộp số là một bộ phận được lắp ráp trước, chiếm phần lớn nhất và đồng thời cũng là phần nặng nhất của mỗi máy.

Vỏ máy đơn khối là đặc trưng của hộp số máy Herrenknecht. Chúng đảm bảo độ ổn định tối đa cho khối truyền động, cũng được thiết kế đặc biệt. Nhiều động cơ riêng lẻ, được bó trong ổ trục chính, tạo ra mô-men xoắn cho đầu cắt. Cho đến nay, kỷ lục được nắm giữ bởi 48 động cơ riêng lẻ cho ổ trục chính của máy cân bằng áp suất đất (EPB), được sử dụng để xây dựng đường hầm ba làn xe trên xa lộ thành phố M30 ở Madrid.

Đầu cắt được truyền động bằng mô-men xoắn 96.000kNm. Tuy nhiên, đường kính của máy này đã được cải thiện bằng một máy TBM có đường kính đào gần 16m hiện đang được sử dụng để sản xuất đường hầm Santa Lucia nhằm nâng cấp xa lộ giữa Florence và Bologna. Bộ truyền động đầu cắt được lắp đặt tại đây là hộp số lớn nhất do Herrenknecht cung cấp.

Tất cả các vỏ hộp số và bộ truyền động đều được chế tạo tại Schwanau (đơn vị chuyên sản xuất máy khoan hầm) để bảo vệ công nghệ phức tạp bên trong. 

“Dillinger cung cấp cho chúng tôi các tấm thép nặng cần thiết cho một dự án trong vòng tám đến mười tuần. Thực sự là rất nhanh”,ông Stephan Göggel cho biết.

Khoảng 80% là thép chất lượng S355J2+N

Theo tiêu chuẩn của Herrenknecht, các tấm nặng phải đảm bảo giá trị va đập cao hơn so với yêu cầu của tiêu chuẩn. Trong khi đó, S355J2 + N là loại thép kết cấu có tính chống thấm thấp, có độ bền kéo cao, có thể dễ dàng hàn với thép hàn khác. Với khả năng kháng ăn mòn tốt, thép S355J2+N thích hợp cho việc hoạt động trong môi trường khắc nghiệt và điều kiện thời tiết biến đổi.

Ngoài các thử nghiệm siêu âm thông thường, các thử nghiệm siêu âm loại S3E3 chứng minh trong các trường hợp triển khai cụ thể, cho thấy các tấm không có tạp chất. Tất cả các đường cắt theo đường viền đều được sản xuất tại nhà máy ở Schwanau, các bộ phận riêng lẻ được lắp ráp, hàn, thiết kế và lắp ráp trước thành một vỏ hộp số hoàn chỉnh. 

Theo Stephan Göggel, Dillinger cung cấp những sản phẩm tốt nhất: “Chúng tôi yêu cầu một số lượng lớn các tấm có thông số kỹ thuật và trọng lượng đạt chất lượng”.