113 metara ispod morskog dna iskopava se najdublji podvodni željeznički tunel na svijetu

Podvodni tunel „Pearl River” doseže 113 metara ispod morskog dna, koristi kineski stroj za bušenje tunela promjera 13,42 metra i skratit će putovanje između Shenzhena i Jiangmena na manje od jednog sata, prenosi CGTN. Stroj za bušenje tunela Shenjiang-1, razvijen i proizveden u potpunosti u Kini, radio je neprekidno četiri godine kako bi napredovao na prvih 4 km dionice. Prosječna brzina iskopa iznosila je samo 2 metra dnevno, što odražava neke od najnepovoljnijih geoloških uvjeta s kojima se stroj za bušenje tunela ikada suočio.

Svjetski rekord za dubinu željezničke pruge

Podvodni tunel imat će ukupnu duljinu od 13,69 km i prelazit će estuarij Biserne rijeke između Dongguana i Guangzhoua, u području Velikog zaljeva Guangdong-Hong Kong-Makao. Najdublja točka tek dolazi: inženjeri predviđaju da će tunel dosegnuti 116 metara ispod morskog dna prije nego što se popne prema drugoj obali.

Dubina od 113 metara ispod morskog dna nije samo rekordna brojka. Ona potpuno mijenja inženjering potreban za održavanje stabilnosti fronte iskopa, zaštitu betonske obloge i osiguravanje da tunel izdrži desetljeća željezničkog prometa.

Hidrostatski tlak povećava se za oko 1 bar svakih 10 metara dubine. To znači da se na 113 metara ispod morskog dna tlak na strukturu približava 11 bara, slično tlaku s kojim se suočavaju ronioci na ekstremnim dubinama.

U takvim uvjetima nijedan radnik normalno ne može ući u prednji dio iskopa. Cijela operacija mora biti daljinski upravljana, pri čemu je komora stroja za bušenje tunela pod tlakom bentonitnog mulja kako bi se uravnotežio tlak vode i tla.

Shenjiang-1 radi pod ekstremnim pritiskom

Stroj za bušenje tunela Shenjiang-1 projektiran je za rad u okruženju u kojem bi pad tlaka mogao uzrokovati iznenadni prodor vode, nestabilnost tla i strukturni rizik, prenose kineski mediji. Stoga sustav iskopa mora održavati kontinuiranu ravnotežu između mehaničkog napredovanja, tlaka isplake i uklanjanja materijala.

Obloga tunela sastoji se od prefabriciranih betonskih prstenova sastavljenih od devet segmenata. Svaki dio mora biti ugrađen s milimetarskom preciznošću kako bi izdržao velika opterećenja i osigurao projektirani vijek trajanja od 100 godina.

Ta je preciznost još važnija jer će tunel moći primati brze vlakove. Svako odstupanje akumulirano tijekom 13,69 km moglo bi ugroziti stabilnost pruge i sigurnost prometa pri velikim brzinama.

Geologija estuarija Biserne rijeke

Estuarij Biserne rijeke ima jedan od najsloženijih geoloških profila u južnoj Kini.

Bušilica Shenjiang-1 mora prolaziti kroz morske sedimente, sedimentne stijene, metamorfne materijale i magmatske formacije nastajale milijunima godina.

Dionica se sastoji od 13 različitih geoloških slojeva, pet vrsta kompozitnih stijena i šest rasjednih zona. Svaki sloj drugačije reagira na iskop, što zahtijeva stalna podešavanja rotacije reznog kotača, tlaka isplake i brzine napredovanja.

Mekana glina može teći kada se poremeti, fini pijesak može se rastopiti pod vibracijama, raspucana stijena može se urušiti u blokovima, a netaknuti granit brzo troši alate. Ta kombinacija objašnjava zašto je stroj za bušenje tunela napredovao samo 2 metra dnevno u dijelu radova.

Izgradnja podvodnog tunela ispod obalnog grada

Prvi krug dovodi svježi mulj izravno u komoru pod tlakom. Taj mulj stvara potpornu barijeru protiv vanjskog tlaka, kontinuirano kalibriranu kako bi se održala ravnoteža s okolnom vodom i terenom.

Kontrola mora biti iznimno precizna. Ako tlak padne, fronta se može destabilizirati; ako previše poraste, može uzrokovati deformacije tla i utjecati na sigurnost iskopa.

Dva muljna kruga omogućuju Shenjiangu-1 rad 24 sata dnevno.

Drugi krug transportira na površinu mulj opterećen otpadom, pomiješan s iskopanim materijalom. Ta se smjesa kroz cijevi podiže do postrojenja za separaciju, gdje se bentonit obrađuje i pumpa natrag u stroj za bušenje tunela.

Količina uklonjenog materijala jednaka je punjenju cisterne svakog sata rada. U međuvremenu, iza komore za iskop, radnici uz pomoć robotskog montera postavljaju betonske segmente.

Taj se sustav ne može zaustaviti u kritičnim dijelovima. Iskop funkcionira kao kontinuirana podzemna tvornica, gdje tlak, mulj, beton, senzori i mehaničko napredovanje moraju raditi bez prekida.

Sedam inovacija

Razvoj Shenjianga-1 zahtijevao je specifična rješenja Kineske korporacije za izgradnju željeznica (China Railway Construction Corporation) za rijetku kombinaciju dubine, tlaka i geološke složenosti. Stroj je morao riješiti probleme s kojima se konvencionalni strojevi za bušenje tunela ne suočavaju istodobno.

Prva inovacija bio je sustav brze zamjene alata za rezanje pod ultravisokim tlakom, bez ulaska radnika u komoru. Kod konvencionalnih strojeva za bušenje tunela takva vrsta održavanja obično zahtijeva specijalizirane ronioce i duge protokole dekompresije.

Druga inovacija bio je sustav demontaže stroja za bušenje tunela na licu mjesta u ograničenom prostoru ispod morskog dna. To je rješenje bilo nužno jer nisu sve točke estuarija dopuštale tradicionalna ulazna okna za uklanjanje stroja.

Kineski stroj za bušenje koristi praćenje u stvarnom vremenu i protokole za geološke hitne slučajeve

Ostale inovacije uključuju kontrolu slijeganja u ultrasloženim tlima, praćenje parametara iskopa u stvarnom vremenu, termalno upravljanje komorom pod tlakom, redundantnu komunikaciju na velikoj dubini i protokole za geološko reagiranje u izvanrednim situacijama.

Ta su rješenja dokumentirana kao tehnologije koje se mogu replicirati za buduće podvodne projekte. To pokazuje da Kina tunel Shenzhen-Jiangmen ne smatra izoliranim projektom, nego laboratorijem za novu generaciju podvodnih tunela.

Stečeno znanje može se primijeniti na željezničkim, cestovnim i logističkim prijelazima u drugim složenim estuarijima. Shenjiang-1 ne samo da iskopava tunel, već testira i industrijske granice kineskog tuneliranja pod visokim tlakom.