Huy động 400.000 tấn thép xây siêu công trình vượt biển dài 55km, tích hợp đường hầm và 2 đảo nhân tạo, vốn đầu tư 520.000 tỷ đồng

Cầu Hồng Kông - Chu Hải - Ma Cao thực chất là tổ hợp gồm cầu, đảo nhân tạo và đường hầm dưới đáy biển, được xây dựng để vượt qua một trong những khu vực hàng hải đông đúc nhất Trung Quốc.

Dự án được khởi công năm 2009, hoàn thành năm 2018 và chính thức khánh thành ngày 23/10/2018. Tổng vốn đầu tư ước tính khoảng 20 tỷ USD, tương đương khoảng 520.000 tỷ đồng.

Theo BBC, tổng chiều dài toàn tuyến khoảng 55km, gấp khoảng 20 lần cầu Cổng Vàng tại San Francisco, Mỹ. Khoảng 400.000 tấn thép đã được sử dụng trong quá trình xây dựng, lượng vật liệu được ví đủ để dựng khoảng 60 tháp Eiffel.

Công trình kết nối Hồng Kông với Chu Hải và Ma Cao qua cửa sông Châu Giang, đồng thời được thiết kế để chịu được nhiều điều kiện khắc nghiệt như bão, động đất và va chạm với tàu thuyền.

Tuy nhiên, bài toán khó nhất không chỉ nằm ở quy mô.

Không thể chỉ xây một cây cầu

Điểm đặc biệt của dự án là toàn bộ tuyến không được thiết kế dưới dạng một cây cầu liên tục.

Khu vực cửa sông Châu Giang có mật độ giao thông hàng hải rất lớn, với hơn 4.000 lượt tàu thuyền qua lại mỗi ngày. Nếu dựng cầu trên toàn bộ tuyến, các trụ và nhịp cầu có thể ảnh hưởng tới luồng hàng hải.

Giải pháp được lựa chọn là đưa một phần tuyến xuống dưới đáy biển.

Vì vậy, công trình được thiết kế thành tổ hợp gồm cầu vượt biển, 2 đảo nhân tạo và một đường hầm ngầm dài khoảng 6,7km. Điểm sâu nhất của hầm nằm khoảng 46m dưới mực nước biển.

Thiết kế này đồng thời giúp giải quyết một yêu cầu khác. Tuyến công trình nằm gần đường bay của sân bay quốc tế Hồng Kông, khiến chiều cao các kết cấu trên mặt biển phải được kiểm soát chặt chẽ.

Bởi vậy, thay vì một cây cầu liên tục, các kỹ sư lựa chọn mô hình cầu, đảo nhân tạo, hầm rồi trở lại cầu.

Hai đảo nhân tạo được xây dựng giữa biển đóng vai trò chuyển tiếp, đưa mặt đường từ cầu dần hạ xuống đường hầm và sau đó nâng trở lại ở phía bên kia.

33 đốt hầm, mỗi đốt nặng khoảng 80.000 tấn

Đường hầm dưới biển là một trong những hạng mục phức tạp nhất của dự án.

Thay vì đào xuyên hoàn toàn dưới đáy biển, phần hầm chính được xây dựng theo công nghệ ống dìm. Toàn bộ kết cấu gồm 33 đốt hầm khổng lồ được chế tạo riêng rồi vận chuyển ra vị trí lắp đặt. Mỗi đốt nặng khoảng 80.000 tấn.

Để di chuyển những cấu kiện khổng lồ này, các kỹ sư tận dụng lực nổi của nước. Sau khi hoàn thiện trong ụ đúc, nước được bơm vào trong nhiều ngày để các đốt hầm nổi lên.

Từng cấu kiện sau đó được kéo ra biển, đưa tới đúng vị trí, hạ xuống đáy và ghép nối với độ chính xác cao.

Quá trình này đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ dòng chảy, thủy triều, độ sâu và vị trí của từng đốt hầm, bởi chỉ một sai lệch nhỏ cũng có thể ảnh hưởng tới khả năng kết nối của cả tuyến.

Hai đảo nhân tạo rộng khoảng 100.000 m²

Hai đảo nhân tạo ở 2 đầu đường hầm cũng được xây dựng bằng phương pháp khác với cách bồi lấp truyền thống.

Các kỹ sư sử dụng 120 trụ thép cỡ lớn đóng xuống đáy biển để tạo thành vành đai bao quanh khu vực thi công.

Mỗi trụ có đường kính khoảng 22m, cao gần 50m và nặng tới 500 tấn, xấp xỉ trọng lượng của một chiếc Airbus A380.

Sau khi hệ thống trụ thép tạo thành vành đai, phần không gian bên trong mới được xử lý để hình thành đảo.

Mỗi đảo có diện tích khoảng 100.000 m² và được hoàn thành trong hơn 7 tháng.

Từ đây, tuyến đường trên cao bắt đầu hạ dần độ cao trước khi đi xuống hầm dưới biển, rồi tiếp tục đi lên để nối trở lại với phần cầu ở đầu bên kia.

Công trình phải chịu bão, động đất và va chạm tàu

Ngoài bài toán vượt biển, dự án còn phải đáp ứng hàng loạt yêu cầu về độ bền và an toàn.

Kết cấu được tính toán để chống chịu bão thường xuyên xuất hiện tại khu vực cửa sông Châu Giang, đồng thời có khả năng ứng phó với động đất và nguy cơ tàu thuyền va vào các hạng mục trên biển.

Quá trình thiết kế và thi công huy động nhiều công nghệ do các đơn vị Trung Quốc phát triển, cùng sự tham gia tư vấn của chuyên gia đến từ Đức, Nhật Bản và Hà Lan.

Sau gần một thập kỷ xây dựng, công trình dài 55km đã trở thành một trong những hệ thống giao thông vượt biển có cấu trúc phức tạp nhất thế giới, kết hợp trên cùng một tuyến cả cầu, đảo nhân tạo và đường hầm dưới đáy biển.