Để xây dựng tuyến đường sắt ngầm dài 5,8 km kết nối hai thành phố San Francisco và Oakland, Mỹ đã thực hiện một phương pháp thi công hiếm có: đánh chìm 57 mô-đun thép và bê tông khổng lồ, mỗi đoạn dài gần 100 m, xuống đáy vịnh San Francisco. Công trình không chỉ là một kỳ tích về kỹ thuật dưới nước mà còn phải đối mặt với thách thức đặc biệt khi nằm giữa khu vực có hoạt động địa chấn mạnh.
Đường hầm Transbay Tube hiện là một phần quan trọng của hệ thống đường sắt đô thị BART (Bay Area Rapid Transit), giúp các đoàn tàu di chuyển trực tiếp dưới đáy vịnh thay vì phụ thuộc vào cầu hoặc phà như trước đây.
Khác với các đường hầm truyền thống được đào xuyên lòng đất, Transbay Tube được xây dựng theo phương pháp "ống dìm" (immersed tube tunnel). Toàn bộ 57 đoạn kết cấu thép và bê tông được chế tạo sẵn tại Xưởng đóng tàu Bethlehem ở phía nam San Francisco trước khi hạ thủy, kéo đến vị trí lắp đặt và đánh chìm xuống một rãnh đã được nạo vét dưới đáy vịnh.
Mỗi mô-đun dài khoảng 100 m, gần bằng chiều dài một sân bóng đá, sau đó được ghép nối với nhau để tạo thành đường hầm dài khoảng 5,8 km. Bên trong, công trình có hai ống đường sắt chạy song song cùng hệ thống hành lang kỹ thuật ở giữa, phục vụ bảo trì, thông gió và vận hành.
Để chuẩn bị cho quá trình lắp đặt, các kỹ sư đã nạo vét hơn 5,7 triệu thước khối vật liệu dưới đáy vịnh. Hệ thống tia laser đặt trên bờ được sử dụng để dẫn hướng các sà lan nạo vét và bảo đảm từng mô-đun được đặt đúng vị trí với sai số rất nhỏ.
Khi được kéo ra khu vực thi công, mỗi đoạn kết cấu được hạ xuống từ từ bằng hệ thống thủy lực dưới sự giám sát liên tục của các kỹ sư và thợ lặn. Theo BART, mỗi mô-đun còn được bổ sung khoảng 500 tấn sỏi để kiểm soát quá trình chìm và ổn định trước khi ghép nối với các đoạn còn lại.
Không chỉ đối mặt với điều kiện thi công dưới nước, Transbay Tube còn nằm trong khu vực chịu ảnh hưởng của hai đứt gãy địa chất nổi tiếng là San Andreas và Hayward. Điều này buộc các kỹ sư phải thiết kế đường hầm có khả năng thích ứng với các rung chấn thay vì chỉ gia tăng độ cứng kết cấu.
Theo BART, các mối nối của đường hầm được thiết kế để cho phép công trình "uốn" theo chuyển động của mặt đất khi xảy ra động đất, qua đó giảm nguy cơ nứt vỡ. Trong nhiều năm vận hành, công trình tiếp tục được gia cố thông qua chương trình nâng cấp an toàn địa chấn, bao gồm bổ sung lớp lót thép tại một số đoạn và cải tiến hệ thống bơm nhằm hạn chế nguy cơ thấm nước.
Môi trường biển cũng đặt ra thách thức lớn về ăn mòn. Để kéo dài tuổi thọ công trình, Transbay Tube sử dụng hệ thống bảo vệ catốt với các điện cực hy sinh lắp bên ngoài nhằm bảo vệ phần kết cấu thép khỏi quá trình oxy hóa.
Được đưa vào khai thác từ năm 1974, Transbay Tube hiện vẫn là một trong những tuyến giao thông quan trọng nhất của vùng Vịnh San Francisco. Không chỉ rút ngắn thời gian di chuyển giữa San Francisco và Oakland, công trình còn được xem là một trong những ví dụ tiêu biểu trên thế giới về kỹ thuật đường hầm ống dìm, kết hợp giữa quy mô lớn, độ chính xác cao và khả năng vận hành an toàn trong khu vực thường xuyên xảy ra động đất.
