Nhìn lại lịch sử cách đây hơn hai thập kỷ, Trung Quốc gần như phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà sản xuất nước ngoài để nhập khẩu các cỗ máy TBM với chi phí đắt đỏ lên tới hàng chục triệu USD mỗi chiếc, đi kèm những điều khoản bảo dưỡng độc quyền nghiêm ngặt.
Bước ngoặt xảy ra khi các tập đoàn nhà nước như Tập đoàn Đường sắt Trung Quốc (CRCC) và Tập đoàn Công nghiệp Thiết bị Đường sắt Trung Quốc (CREG) bắt tay vào chiến lược "đảo ngược công nghệ". Họ không chỉ nội địa hóa các linh kiện cơ khí, mà còn tập trung nghiên cứu các công nghệ lõi cốt yếu: hệ thống truyền động thủy lực áp lực cao, hệ thống điều khiển thông minh bằng AI và mới nhất là robot tự động hóa.
Đến nay, Trung Quốc không chỉ tự chủ 100% công nghệ chế tạo TBM từ hầm đất mềm, hầm đá cứng cho đến hầm cân bằng áp lực bùn xuyên biển, mà còn chiếm thị phần máy khiên đào toàn cầu.
Thách thức cực hạn nơi bờ biển Hạ Môn
Dự án cầu Hạ Kim (đoạn qua Hạ Môn, Trung Quốc) là một tổ hợp hạ tầng giao thông quy mô lớn, tích hợp toàn diện giữa cầu vượt biển, hầm ngầm đô thị và các nút giao lập thể. Để bảo tồn tối đa cảnh quan thiên nhiên ven biển đặc trưng của đảo Hạ Môn, toàn bộ tuyến chính và các đường nhánh nội đô đều được thiết kế đi ngầm sâu dưới lòng đất.
Nếu như nhánh hầm bên phải dài 1,04 km đã thông hầm thuận lợi vào tháng 3/2026 sau gần một năm thi công, thì nhánh hầm bên trái dài 1,33 km vừa khởi công lại đặt ra những bài toán hóc búa hơn rất nhiều. Tuyến hầm này nằm áp sát đường bờ biển, đối mặt trực tiếp với mực nước ngầm cao, địa tầng đá gốc biến động mạnh và hệ thống công trình kiến trúc, mạng lưới đường ống đô thị dày đặc phía trên.
Đặc biệt, khoảng cách tĩnh giữa hai nhánh hầm trái và phải tại điểm hẹp nhất chỉ vỏn vẹn 5 mét. Không gian thi công vô cùng chật hẹp này đòi hỏi độ chính xác tuyệt đối. Trong quá trình đào tiến, mũi khoan phải xuyên qua nhiều tầng đất đá hỗn hợp phức tạp, các khối đá mồ côi (boulder) chưa thể định vị và hệ thống neo cáp ngầm của các tòa nhà cao tầng xung quanh, đẩy rủi ro kỹ thuật lên mức báo động.
Bước tiến công nghệ từ siêu máy đào
Để giải quyết bài toán địa chất phức tạp này, đơn vị quản lý dự án – Công ty Đầu tư và Phát triển Kỹ thuật Đường bộ Cầu đường Hạ Môn – đã tiến hành khảo sát địa chất tinh vi và dò tìm hệ thống neo ngầm từ sớm nhằm tối ưu hóa thiết kế mặt cắt dọc của hầm, loại bỏ từng chướng ngại vật trước khi kích hoạt máy đào.
Đóng vai trò tiên phong trong chiến dịch này là siêu máy khiên đào cân bằng áp lực bùn mang tên "Hạ Môn" (Xiamen). Với tổng chiều dài lên tới 165 mét, đường kính đầu cắt của cỗ máy này đã thiết lập kỷ lục mới về kích thước đối với các dòng máy khiên đào áp lực bùn từng được sử dụng trong các công trình đường hầm tại tỉnh Phúc Kiến. Sức mạnh và quy mô của "Hạ Môn" cho phép dự án duy trì tiến độ ổn định ngay cả khi phải đối đầu với những tầng địa chất khắc nghiệt nhất.
Robot thay dao "made in China"
Điểm sáng công nghệ lớn nhất, mang tính đột phá của toàn bộ dự án lần này chính là việc áp dụng robot thay dao khiên đào tải trọng nặng, có khả năng co giãn được nghiên cứu và phát triển hoàn toàn trong nước đầu tiên tại Trung Quốc.
Trong công nghệ thi công hầm bằng TBM, việc thay thế các đĩa dao cắt bị mài mòn là hoạt động bảo dưỡng định kỳ bắt buộc nhưng luôn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn cao do không gian đầu cắt chật hẹp, áp lực lớn. Sự xuất hiện của cánh tay robot tự động hóa này đã thay đổi hoàn toàn cục diện.
Theo dữ liệu vận hành từ công trường, việc đưa robot vào thay thế con người đã giúp rút ngắn thời gian thay một đĩa dao cắt đơn lẻ xuống chỉ còn từ 25 đến 40 phút, tối ưu hóa hiệu suất tổng thể lên hơn 50%. Quan trọng hơn, giải pháp tự động hóa này đã triệt tiêu hoàn toàn các rủi ro về an toàn lao động vốn là nỗi ám ảnh của phương pháp thay dao thủ công truyền thống, tạo bệ phóng kỹ thuật vững chắc để công trình duy trì tiến độ xuyên suốt, an toàn và hiệu quả.
