Phát hiện "quái vật" 4.000 tấn, cao bằng tòa nhà 4 tầng, miệt mài khoan xuyên 10,2 km đá cứng suốt 5 năm: Công trình cấp điện cho 160.000 hộ dân lộ diện

Cỗ máy khoan hầm khổng lồ mang tên Big Becky đã hoàn thành đường hầm chính dưới thác Niagara, thuộc bang Ontario, Canada. Thiết bị này bắt đầu hoạt động từ năm 2006, làm việc ở độ sâu từ 90 đến 140 mét dưới lòng đất nhằm đào một đường hầm chuyển hướng một phần dòng nước từ sông Niagara tới khu phức hợp thủy điện Sir Adam Beck. Mục tiêu của dự án là gia tăng sản lượng điện mà không cần xây dựng thêm đập mới trên dòng sông.

Theo các tài liệu do Ontario Power Generation (OPG) công bố, công trình đã tạo ra một đường hầm dài 10,2 km, với đường kính trong 12,7 mét và đường kính đào đạt 14,4 mét.

Khi đi vào vận hành, đường hầm giúp bổ sung khoảng 1,5 TWh điện mỗi năm cho các nhà máy thủy điện Sir Adam Beck, đồng thời cung cấp thêm khoảng 500 m³ nước mỗi giây cho hệ thống phát điện. Chính quyền bang Ontario kỳ vọng dự án sẽ đóng góp khoảng 1,6 tỷ kWh điện mỗi năm, đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng điện của khoảng 160.000 hộ gia đình.

Công trình cho phép khu phức hợp Sir Adam Beck gia tăng đáng kể sản lượng điện tái tạo. Đối với Ontario, đây được xem là một dự án hạ tầng chiến lược nhằm củng cố nguồn cung điện sạch trong nhiều thập kỷ tại khu vực vốn gắn liền với lịch sử phát triển thủy điện.

Vào thời điểm hoàn thành, Big Becky được xem là máy khoan hầm đá cứng có dầm chính lớn nhất thế giới. Thiết bị sở hữu đường kính 14,44 mét, dài khoảng 150 mét và có trọng lượng khoảng 4.000 tấn.

Tên gọi "Big Becky" được lựa chọn thông qua một cuộc thi dành cho học sinh địa phương, nhằm vinh danh Sir Adam Beck - nhân vật có vai trò quan trọng trong lịch sử ngành điện công cộng của Ontario.

Do được thiết kế để hoạt động trong môi trường đá cứng, máy khoan Big Becky không thể thi công ở các khu vực nền đất mềm. Vì vậy, quá trình đào hầm đòi hỏi phải kết hợp đồng thời giữa việc phá đá và gia cố kết cấu địa chất ngay sau khi đào.

Hệ thống chống đỡ ban đầu bao gồm bu lông đá, neo ma sát, lưới thép, thanh thép định hình và bê tông phun. Sau đó, đường hầm được hoàn thiện bằng lớp bê tông đổ tại chỗ kết hợp màng chống thấm nhằm thích ứng với điều kiện địa chất phức tạp trong khu vực.

Những thách thức liên quan đến địa chất và nước ngầm đã khiến dự án kéo dài và tốn kém hơn dự kiến ban đầu. Công trình chính thức đi vào hoạt động vào tháng 3/2013 với tổng mức đầu tư khoảng 1,5 tỷ đô la Canada, cao hơn đáng kể so với ngân sách ban đầu là 985,2 triệu đô la Canada.

Vào thời điểm máy khoan Big Becky hoàn thành công tác đào hầm, Global News cho biết dự án đã bị chỉ trích do chậm tiến độ khoảng bốn năm và vượt ngân sách gần nửa tỷ đô la Canada.

Theo các tài liệu kỹ thuật của OPG, tuyến đường hầm đi qua những lớp đá có ứng suất nội tại cao và các tầng địa chất dễ trương nở khi tiếp xúc với nước. Điều này buộc dự án phải áp dụng các giải pháp gia cố phức tạp hơn, làm tăng đáng kể độ khó trong quá trình thi công.

Các giải pháp kết cấu được lựa chọn nhằm bảo đảm tuổi thọ thiết kế của công trình đạt khoảng 90 năm. Trong khi đó, OPG cũng đánh giá đường hầm có khả năng vận hành trong 100 năm hoặc lâu hơn với chi phí bảo trì tương đối thấp.

Sau khi đào xuyên 10,2 km đá rắn dưới lòng đất, máy khoan Big Becky đã góp phần tạo nên một tài sản hạ tầng chiến lược cho lưới điện Ontario. Đường hầm tiếp tục khai thác sức mạnh của thác Niagara để chuyển hóa thành nguồn điện sạch quy mô lớn, phục vụ nhu cầu năng lượng của khu vực trong nhiều thập kỷ tới.