Để xây dựng tuyến đường hầm dưới biển dài 6,7 km thuộc cầu Hong Kong - Chu Hải - Macau (HZMB), các kỹ sư Trung Quốc phải giải quyết một bài toán đặc biệt: Tạo ra hai đảo nhân tạo ngay giữa cửa sông Châu Giang, nơi tuyến đường từ trên cầu sẽ hạ xuống dưới biển rồi nổi lên trở lại sau đó vài km.

Thay vì sử dụng phương pháp truyền thống là đổ đá tạo đê chắn giữ, các kỹ sư lựa chọn một giải pháp táo bạo hơn. 120 khối trụ thép khổng lồ dạng rỗng được đưa ra biển, bố trí thành hai vòng khép kín, sau đó hạ sâu xuống nền đáy biển. Vật liệu được đổ vào bên trong các khối trụ, từng bước hình thành hai đảo nhân tạo.

Mỗi khối trụ có đường kính khoảng 22-22,5 m, cao hơn 50 m và nặng khoảng 550 tấn. Tài liệu chính thức của Hong Kong ghi nhận chiều cao tối đa 51 m, trong khi một số tài liệu liên quan đến dự án cho biết có cấu kiện cao tới 55 m.

Điều đáng chú ý là toàn bộ 120 khối trụ được lắp đặt trong 221 ngày, từ tháng 5 đến tháng 12/2011, nhanh hơn đáng kể so với phương án truyền thống, vốn có thể mất khoảng 3 năm để hình thành các đảo.

Vì sao phải xây đảo nhân tạo?

HZMB không chỉ là một cây cầu. Toàn bộ tuyến dài khoảng 55 km, kết hợp cầu vượt biển, đường dẫn, hai đảo nhân tạo và đường hầm dưới biển dài khoảng 6,7 km.

Việc xây cầu trên cao xuyên suốt tuyến không phù hợp với điều kiện khu vực. Cửa sông Châu Giang có mật độ tàu thuyền lớn, trong khi vị trí công trình nằm gần sân bay quốc tế Hong Kong, khiến chiều cao của các kết cấu cầu bị hạn chế.

Giải pháp là đưa tuyến đường xuống dưới biển. Để thực hiện, tuyến cầu phải dẫn tới một đảo nhân tạo, từ đó hạ xuống đường hầm, đi qua luồng hàng hải dưới đáy biển rồi nổi lên tại đảo thứ hai.

Mỗi đảo có diện tích khoảng 100.000m2, tổng cộng gần 200.000m2, tương đương khoảng 28 sân bóng đá.

8 búa rung hạ những khối trụ nặng hàng trăm tấn

Các khối trụ thép không được thả đơn giản xuống đáy biển. Để đưa chúng xuyên vào nền đất, các kỹ sư sử dụng 8 búa rung cỡ lớn hoạt động đồng bộ trên mỗi cấu kiện.

Rung động làm giảm tạm thời lực cản của đất quanh thành trụ, giúp khối thép từ từ xuyên xuống nền đáy biển. Một số khối được hạ sâu khoảng 33 m dưới đáy biển.

Đây là công đoạn đòi hỏi độ chính xác cao. Chỉ một khối trụ bị nghiêng hoặc lệch vị trí cũng có thể ảnh hưởng đến toàn bộ đường viền của đảo nhân tạo. Độ thẳng đứng của từng cấu kiện vì thế được theo dõi liên tục trong quá trình thi công.

Khối trụ đầu tiên của đảo phía Tây được lắp đặt ngày 15/5/2011. Đến tháng 9, phần khung bao quanh đảo phía Tây cơ bản hoàn thành; khối trụ cuối cùng của đảo phía Đông được hạ xuống vào tháng 12 cùng năm.

Kết cấu thép sau đó trở thành tường chắn giữ, tạo không gian để vật liệu được đưa vào san lấp và hình thành mặt bằng cho các công trình trên đảo.

Những hòn đảo nhân tạo mở đường cho đường hầm nặng hàng triệu tấn

Sau khi hai đảo được hình thành, một thách thức kỹ thuật lớn hơn nằm giữa chúng: Đường hầm dưới biển.

Đường hầm HZMB được tạo thành từ 33 đốt hầm lớn đúc sẵn và một đoạn kết nối cuối. Mỗi đốt tiêu chuẩn dài khoảng 180 m, rộng 38 m, cao 11 m và nặng tới 80.000 tấn.

Các đốt hầm được chế tạo bên ngoài, vận chuyển bằng đường thủy rồi hạ xuống một rãnh đã chuẩn bị dưới đáy biển. Tại điểm sâu nhất, đường hầm nằm khoảng 46 m dưới mặt biển.

Việc sử dụng đường hầm dìm cho phép tuyến giao thông đi qua khu vực có mật độ tàu thuyền cao mà không phải xây một cây cầu quá cao, đồng thời đáp ứng những hạn chế về chiều cao do vị trí gần sân bay.

Tuyến kết nối dài 55 km đi vào hoạt động năm 2018

HZMB bắt đầu được xây dựng vào đầu thập niên 2010 và mở cửa cho giao thông vào tháng 10/2018.

Phần chính của công trình gồm khoảng 22,9 km cầu trên biển và 6,7 km đường hầm, được nối bởi hai đảo nhân tạo. Tính cả các tuyến đường dẫn và đoạn kết nối, toàn bộ hệ thống dài khoảng 55 km.

Công trình được thiết kế với tuổi thọ 120 năm, vượt mức 100 năm thường được sử dụng làm vòng đời thiết kế cho nhiều cây cầu lớn của Trung Quốc vào thời điểm đó.

Sau khi đi vào khai thác, HZMB trở thành tuyến giao thông quan trọng kết nối Hong Kong, Chu Hải và Macau. Tháng 1/2026, giới chức Trung Quốc cho biết cửa khẩu Chu Hải thuộc HZMB đã ghi nhận hơn 100 triệu lượt hành khách xuất nhập cảnh lũy kế kể từ khi tuyến được đưa vào sử dụng năm 2018.