Máy đào hầm nổ xuyên đá cứng đầu tiên trên thế giới

Các nhà khoa học Trung Quốc phát triển máy đào hầm và nổ đá (BBM) đầu tiên trên thế giới, có thể tăng hơn 30% hiệu suất khi khoan lớp đá siêu cứng.

Máy đào hầm và nổ đá tại cơ sở sản xuất. Ảnh: CRSIC

Chen Jiale, nhà nghiên cứu ở Tập đoàn công nghiệp và khoa học đường sắt Trung Quốc (CRSIC) cho biết cỗ máy sẽ được sử dụng trong những dự án thủy điện và thủy lợi, khai khoáng, xây dựng đường cao tốc và đường sắt, Interesting Engineering hôm 22/5 đưa tin. "Việc phát triển cỗ máy đào hầm và nổ đá có thể giải quyết nhiều thách thức hiện nay trong xây đường hầm dài và lớn, cung cấp giải pháp mới cho dự án như vậy", Chen chia sẻ.

Không chỉ sở hữu sức mạnh của máy đào hầm hiện đại, BBM sử dụng kết hợp các công nghệ cơ khí, điện, thủy lực, cảm biến và dẫn hướng, cho phép dùng đồng thời phương pháp khoan truyền thống và kích nổ. Cỗ máy trang bị hai đầu cắt và tận dụng lợi thế bổ trợ của mỗi phương pháp, nâng cao hiệu suất và thân thiện với môi trường. Theo Chen, thiết kế này kết hợp hiệu quả chức năng của máy đào hầm (TBM) với phương pháp khoan truyền thống và kích nổ, bao gồm nhiều chế độ đào đất".

BBM đã hoàn thành thử nghiệm trong ba điều kiện hoạt động khác nhau. Kết quả thử nghiệm cho thấy trong điều kiện đá siêu cứng, hiệu suất của đầu cắt rỗng có thể tăng 30% sau khi xử lý nứt trước. Một hạn chế của TBM thông thường là xu hướng dễ bị kẹt và gây chậm tiến độ khi gặp phải điều kiện địa chất phức tạp như sụt lở đá đột ngột, vùng đứt gãy và biến dạng lớn ở lớp đá mềm.

BBM do CRSIC đồng phát triển với Phòng thí nghiệm khoa học thủy văn và kỹ thuật quốc gia thuộc Đại học Thanh Hoa, có thể xử lý một loạt điều kiện địa chất phức tạp. Ví dụ, nếu BBM gặp phải một vùng đứt gãy lớn, thiết bị nhỏ hơn có thể xử lý trước khu vực, sử dụng đầu cắt tròn của BBM. Trong trường hợp bùn hoặc nước tràn vào đột ngột, BBM có thể dùng đầu cắt tròn để nạo vét và loại bỏ bùn đất, sau đó là xử lý nền và chống thấm.

Chen nhấn mạnh ba trang bị quan trọng của BBM gồm đầu cắt rỗng cung cấp lối xuyên qua điều kiện địa chất bất lợi để xử lý trước, tránh việc đổi hướng. Hoạt động chế độ kép của BBM, tích hợp cả phương pháp khoan và kích nổ, cho phép đồng thời đào và nổ đất. Cách này kết hợp độ an toàn và hiệu quả của TBM cùng với tính linh hoạt của hai phương pháp.

Cuối cùng, khi điều kiện đá xung quanh thuận lợi, khối đá ở trung tâm có thể được dùng để tạo ra cốt liệu tại chỗ (vật liệu rời nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo có thành phần hạt xác định, khi nhào trộn với xi măng và nước, tạo thành bê tông), giảm chi phí dự án và thúc đẩy xây dựng xanh. Theo nhà nghiên cứu Qin Pengxiang ở Đại học Thanh Hoa, BBM có giá trị ứng dụng sâu rộng và tiềm năng lớn.

CRSIC thuộc Tập đoàn đường sắt Trung Quốc, góp phần vào phát triển thiết bị xây dựng hạng nặng sử dụng trong một số dự án cơ sở hạ tầng thách thức nhất trong nước. Công ty có trụ sở ở Vũ Hán, thủ phủ tỉnh Hồ Bắc của Trung Quốc, đã sản xuất máy đào hầm hình khiên cỡ lớn Jiangcheng Pioneer cũng như Lu Wu, máy dựng cầu dầm đơn 1.000 tấn đầu tiên trong nước, cần cẩu giàn rãnh kép 2.000 tấn với lực nâng lớn nhất nước và Yuehai, máy dựng dầm hộp 1.800 tấn lớn nhất thế giới.

An Khang (Theo Interesting Engineering)