Ảnh minh họa
Thay vì đào hầm trực tiếp bên dưới tuyến đường sắt đang khai thác, các kỹ sư Anh xây dựng trước một kết cấu bê tông dài 155 mét bên cạnh đường ray, sau đó sử dụng 4 kích thủy lực để đẩy toàn bộ công trình vào vị trí với tốc độ khoảng 1,5 mét/giờ. Phương pháp này giúp rút ngắn thời gian gián đoạn giao thông đường sắt, đồng thời tạo tuyến riêng cho tàu chở hàng.
Tại Werrington, phía bắc thành phố Peterborough (Anh), các kỹ sư đã áp dụng một phương pháp thi công đặc biệt để xây dựng đường hầm đường sắt Werrington. Thay vì đào đất trực tiếp dưới tuyến đường sắt đông đúc, toàn bộ kết cấu bê tông chính được xây dựng trước ở khu vực bên cạnh đường ray, sau đó mới được di chuyển xuống lòng đất bằng hệ thống kích thủy lực.
Công trình có chiều dài khoảng 155 mét, sử dụng khoảng 11.000 tấn bê tông. Quá trình đẩy kết cấu vào vị trí được thực hiện bởi 4 kích thủy lực, với tốc độ khoảng 1,5 mét mỗi giờ.
Xây dựng đường hầm bên cạnh đường ray rồi đẩy xuống lòng đất
Điểm đáng chú ý của dự án nằm ở trình tự thi công. Thay vì đào một đường hầm kéo dài dưới đường ray đang hoạt động, các kỹ sư lựa chọn xây dựng trước phần kết cấu chính trên mặt đất, tại vị trí gần nơi công trình sẽ được lắp đặt.
Phần kết cấu này có dạng khung vòm, gồm mái và hai bức tường bên. Sau khi hoàn thiện, công nhân tiến hành đào đất có kiểm soát ở phía trước, đồng thời sử dụng hệ thống kích thủy lực để đẩy khối bê tông tiến dần vào khoảng trống vừa được tạo ra.
Bốn kích thủy lực đảm nhiệm việc tạo lực đẩy cho kết cấu nặng khoảng 11.000 tấn. Dù sở hữu lực đẩy lớn, hệ thống vẫn vận hành với tốc độ tương đối chậm, khoảng 1,5 mét mỗi giờ, nhằm bảo đảm khả năng kiểm soát vị trí và hướng di chuyển.
Trong quá trình này, công nhân liên tục đào đất phía trước, theo dõi độ chính xác của kết cấu và điều chỉnh hoạt động của hệ thống kích. Chiến dịch kéo dài 9 ngày cho đến khi toàn bộ công trình nằm đúng vị trí thiết kế bên dưới tuyến đường sắt.
Để bảo đảm độ chính xác, các kỹ sư còn xây dựng hai đường hầm nhỏ hơn dưới đường ray trước khi tiến hành di chuyển kết cấu chính. Những đường hầm này được trang bị hệ thống dẫn hướng và các tấm đỡ, giúp kiểm soát độ cao cũng như hướng di chuyển của khối bê tông.
Do kết cấu có dạng cong thay vì đường thẳng, việc duy trì đúng quỹ đạo là yêu cầu quan trọng. Sai lệch trong quá trình đẩy có thể ảnh hưởng đến vị trí của đường hầm và hệ thống đường ray được lắp đặt bên trong sau đó.
Một chi tiết khác trong thiết kế là phần sàn cuối cùng không được xây dựng cùng kết cấu chính. Các kỹ sư chỉ di chuyển phần mái và hai bức tường bên, sau đó mới tiến hành đổ bê tông sàn tại vị trí cuối cùng. Cách làm này giúp giảm khối lượng cần di chuyển, đồng thời hạn chế lực cản trong quá trình đẩy công trình xuống lòng đất.
Tạo tuyến riêng cho tàu hàng, giảm xung đột với tàu khách
Trong thời gian thi công, khu vực đường sắt Werrington phải chịu một số hạn chế vận hành. Ba đường ray trong khu vực xây dựng tạm thời được tháo dỡ, hệ thống dây điện trên cao được nâng lên để tạo không gian cho hoạt động đào đất và di chuyển kết cấu.
Các hoạt động đường sắt vẫn được duy trì ở mức độ hạn chế. Sau khi đường hầm được đưa vào đúng vị trí, công nhân tiến hành hoàn thiện công trình, lắp đặt lại đường ray và chuẩn bị cơ sở hạ tầng để khôi phục hoạt động bình thường.
Mục tiêu chính của dự án là giải quyết tình trạng xung đột giữa tàu chở hàng và tàu khách trên tuyến đường sắt khu vực Peterborough.
Trước khi có đường hầm, các đoàn tàu chở hàng chạy chậm phải cắt ngang tuyến đường dành cho tàu khách tốc độ cao để tiếp cận các đường ray khác. Việc giao cắt này tạo ra điểm xung đột trong khai thác, ảnh hưởng đến khả năng lưu thông của cả hai loại hình vận tải.
Sau khi đường hầm Werrington được đưa vào sử dụng, tàu hàng có thể đi bên dưới tuyến đường sắt chính thay vì phải giao cắt trực tiếp với đường ray dành cho tàu khách. Nhờ đó, hai loại hình vận tải được phân tách về mặt hạ tầng, góp phần cải thiện năng lực khai thác và giảm nguy cơ ảnh hưởng lẫn nhau trong quá trình vận hành.
Theo Network Rail, việc xây dựng kết cấu bên cạnh đường ray rồi đẩy vào vị trí giúp tập trung phần lớn giai đoạn gây ảnh hưởng đến hoạt động đường sắt trong khoảng 9 ngày, thay vì phải duy trì tình trạng gián đoạn kéo dài nếu thi công theo phương pháp đào hầm truyền thống.
