PEMBINAAN terowong dasar laut memerlukan kepakaran kejuruteraan yang tinggi serta teknologi canggih bagi memastikan kerja pengorekan dapat dilakukan dengan selamat.
Ini kerana, proses itu perlu dilakukan dalam persekitaran bertekanan air tinggi, keadaan geologi kompleks dan risiko ketidakstabilan tanah.
Di sebalik pembinaan terowong dasar laut, terdapat teknologi kejuruteraan yang membolehkan laluan pengangkutan dibina menembusi batuan keras, tanah lembut dan kawasan berdepan tekanan air tinggi.
Antara mesin menjadi tumpuan dalam bidang tersebut ialah Yongzhou, iaitu sebuah mesin pengorek terowong berperisai atau tunnel boring machine (TBM) buatan China yang dibangunkan untuk projek Terowong Dasar Laut Jintang di Zhejiang.
Menurut Ketua Jurutera Mekanikal Projek Yongzhou, Dong Bing, mesin gergasi itu direka untuk menghadapi keadaan geologi yang kompleks sambil memastikan pengorekan dilakukan secara terkawal di bawah dasar laut.
“Keistimewaan Yongzhou bukan sekadar saiznya, tetapi keupayaan reka bentuknya untuk menangani keadaan bawah tanah yang berubah-ubah.
“Pengorekan di bawah laut memerlukan kawalan teliti terhadap tekanan air, kestabilan tanah dan pergerakan struktur terowong,” katanya dalam artikel diterbitkan oleh portal Interesting Engineering.
Tambahnya, sebarang perubahan tekanan atau ketidakstabilan permukaan pengorekan boleh meningkatkan risiko kemasukan air, kerosakan peralatan dan perubahan kedudukan terowong.
Oleh itu, mesin tersebut perlu menggabungkan sistem mekanikal, hidraulik, pengendapan dan pemantauan digital bagi membolehkan kerja dilakukan dalam persekitaran sukar dijangkau oleh manusia.
Untuk makluman, mesin pengorek Yongzhou mula diperkenalkan kepada umum selepas keluar daripada barisan pemasangan di Changsha, wilayah Hunan, pada tahun 2024.
Mesin itu dibangunkan menerusi kerjasama antara China Railway 14th Bureau Group dan China Railway Construction Heavy Industry Corporation.
Kedua-dua entiti berkenaan terlibat secara langsung dalam pembangunan teknologi pembinaan infrastruktur rel kereta api.
Menurut laporan pemerintah wilayah Hunan, Yongzhou mempunyai panjang keseluruhan kira-kira 135 meter dan diameter pengorekan 14.57 meter.
Ia merupakan antara mesin pengorek terowong berdiameter besar yang dibina khusus untuk projek di bawah laut.
Mesin tersebut telah digunakan dalam pembinaan Terowong Jintang yang menghubungkan kawasan pesisir Ningbo dengan Pulau Jintang di Zhoushan.
Terowong sepanjang 16.18 kilometer itu merupakan sebahagian daripada projek landasan kereta api Ningbo-Zhoushan.
Daripada keseluruhan laluan berkenaan, kira-kira 11.21 kilometer (km) dibina menggunakan kaedah pengorekan berperisai.
Apabila siap, projek itu dijangka menyediakan sambungan rel ke Zhoushan, yang sebelum ini tidak mempunyai perkhidmatan kereta api terus.
Komponen utama mesin Yongzhou adalah kepala pemotong (cutterhead) yang berputar untuk memecahkan dan mengikis bahan geologi di depannya.
Menurut Bing, mesin itu dilengkapi 308 alat pemotong yang direka bagi menghadapi variasi tanah dan batuan sepanjang laluan pengorekan.
“Apabila kepala pemotong berputar, alat pemotong mengenakan daya pada permukaan batuan sehingga bahan tersebut pecah menjadi serpihan.
“Bahan yang dikeluarkan kemudiannya perlu diuruskan melalui sistem pengangkutan tanah korekan supaya ruang di hadapan mesin kekal terkawal dan kerja dapat diteruskan,” ujarnya.
Kongsinya, reka bentuk kepala pemotong amat penting kerana laluan di sebelah Ningbo mengandungi pelbagai keadaan geologi, termasuk batuan keras, tanah lembut serta lapisan menggabungkan kedua-dua bahan itu.
Laporan dalam portal Interesting Engineering menjelaskan, kira-kira 70 peratus laluan di bahagian Ningbo dikategorikan sebagai keadaan tanah yang tidak menguntungkan untuk pengorekan.
Kekuatan batuan di sesetengah kawasan dilaporkan mencecah 240 megapascal (MPa) yang menunjukkan tahap ketahanan bahan perlu diatasi oleh mesin berkenaan.
“Perbezaan antara batuan keras dengan tanah lembut menimbulkan cabaran tersendiri.
“Batuan keras memerlukan daya pemotongan tinggi dan boleh mempercepatkan kehausan alat, manakala tanah lembut memerlukan kawalan tekanan serta kepala pengorekan berbeza.
“Apabila kedua-dua bahan ditemui serentak, kepala pemotong terpaksa menanggung beban yang tidak sekata.
“Keadaan ini boleh meningkatkan getaran, daya kilasan dan tekanan terhadap komponen mekanikal,” tulis laporan itu.
Masalah kehausan alat pemotong turut memberi kesan terhadap produktiviti.
Interesting Engineering melaporkan, kira-kira 4,000 alat pemotong telah diganti sepanjang operasi Yongzhou sehingga Oktober lalu.
“Pada bahagian yang lebih sukar, alat pemotong memerlukan penggantian selepas mesin bergerak beberapa puluh sentimeter.
“Keadaan tersebut menggambarkan bahawa kelajuan pengorekan bukan bergantung pada kuasa motor, sebaliknya turut dipengaruhi ketahanan bahan, keadaan geologi dan masa diperlukan untuk penyelenggaraan,” tulisnya.
Kepala pemotong yang tahan lasak juga perlu disepadukan dengan sistem pemacu utama, berkapasiti tinggi dan struktur perisai mampu menahan beban operasi.
Kesemua komponen itu bekerja secara bersepadu untuk memastikan daya pemotongan dapat dipindahkan dengan berkesan tanpa menjejaskan kestabilan mesin.
Dalam projek berskala besar, kegagalan satu komponen utama berpotensi menghentikan pengorekan dan memerlukan kerja pembaikan yang rumit.
Selain kekuatan mekanikal, Yongzhou turut menggunakan teknologi pemantauan digital bagi membantu jurutera mengesan perubahan operasi ketika mesin bergerak di bawah dasar laut.
Kamera dan sensor mengumpulkan data berkaitan keadaan kepala pemotong, tahap kehausan alat, daya kilasan serta tekanan minyak dan sistem pengedapan.
Maklumat itu membolehkan pasukan teknikal mengenal pasti tanda awal kerosakan sebelum keadaan menjadi lebih serius.
Sistem kawalan jarak jauh pula membolehkan operator memantau dan mengendalikan mesin dari pusat kawalan di permukaan, iaitu kira-kira empat kilometer dari lokasi pengorekan.
Sistem itu boleh menghantar amaran kepada jurutera melalui telefon pintar apabila mengesan keadaan luar biasa, termasuk perubahan kedudukan segmen terowong atau tekanan pada komponen tertentu.
Bing menjelaskan, sistem berkenaan lebih sensitif mengesan risiko ketika operasi berbanding manusia.
“Masalah tertentu mungkin tidak dapat dikenal pasti melalui pemeriksaan visual semata-mata kerana perubahan boleh berlaku dalam tempoh singkat.
“Sistem digital membantu menggabungkan data operasi, mengenal pasti keadaan berkaitan dan menganalisis kemungkinan punca masalah.
“Pendekatan ini membolehkan jurutera membuat penilaian berdasarkan maklumat yang lebih menyeluruh, sekali gus menyokong keselamatan dan kebolehpercayaan operasi,” katanya.
Bagaimanapun, kawalan jarak jauh tidak bermaksud keseluruhan operasi berlangsung tanpa pengawasan manusia.
Operator masih diperlukan untuk menilai keadaan mesin, menyemak amaran sistem dan membuat keputusan berdasarkan situasi sebenar.
Pasukan projek juga sedang mengusahakan tahap automasi yang lebih tinggi supaya sebahagian pergerakan mesin dapat dilaksanakan mengikut parameter ditetapkan terlebih dahulu.
Keupayaan itu merupakan satu bentuk pembangunan, ia bukan bukti bahawa keseluruhan mesin telah beroperasi secara autonomi.
Satu lagi cabaran adalah kerja penyelenggaraan di bahagian hadapan mesin. Apabila alat pemotong haus atau rosak, juruteknik perlu menggantikannya bagi memastikan pengorekan dapat diteruskan.
Namun, kerja tersebut menjadi jauh lebih rumit apabila mesin berada puluhan meter di bawah dasar laut dengan persekitaran bertekanan air tinggi.
Bagi mengatasi masalah itu, mesin Yongzhou menggunakan sistem intervensi bertekanan yang dikenali sebagai Deep Sea Space Station.
Teknologi tersebut membolehkan pekerja terlatih menjalani tempoh penyesuaian tekanan dan bekerja secara bergilir-gilir dalam persekitaran bertekanan, sekali gus mengurangkan keperluan menjalani proses pemampatan serta penyahmampatan berulang kali.
Laporan Interesting Engineering turut menyatakan bahawa sembilan penyelam profesional dibahagikan kepada tiga kumpulan untuk menjalankan kerja penggantian alat pemotong selama 22 hari pada kedalaman kira-kira 75 meter di bawah dasar laut. Operasi pertama melibatkan penggantian 46 alat pemotong.
“Kaedah berkenaan menunjukkan bahawa kemajuan pembinaan terowong bukan sahaja bergantung pada keupayaan mesin menggali, malah melibatkan inovasi dalam penyelenggaraan dan keselamatan pekerjaan.
“Sistem sokongan tekanan tinggi perlu dikendalikan mengikut prosedur khusus kerana pekerja terdedah kepada risiko fisiologi apabila bekerja dalam keadaan tekanan luar biasa,” tulis laporan itu.
Cabaran kejuruteraan Yongzhou juga berkait dengan ketepatan laluan pengorekan.
Mesin itu bergerak dari arah Ningbo, manakala sebuah lagi TBM yang dinamakan Dinghai menggali dari arah Zhoushan.
Kedua-duanya perlu menuju ke titik pertemuan yang telah ditetapkan di bawah laut sebelum kerja pengorekan selesai.
Menurut laporan China News Service, Yongzhou telah menggali lebih daripada empat kilometer dari bahagian Ningbo, kurang satu kilometer berbaki sebelum mencapai titik pertemuan dirancang.
“Proses mempertemukan kedua-dua mesin pengorek berdiameter besar di bawah laut ini memerlukan pemantauan kedudukan, arah pengorekan dan keadaan geologi secara berterusan.
“Ketepatan amat penting kerana sebarang penyimpangan boleh menjejaskan keselarasan laluan dan meningkatkan kerumitan kerja penyambungan,” katanya.
Selepas kedua-dua mesin bertemu, peralatan berkenaan dirongkah di dalam terowong untuk dibawa keluar.
Kesimpulannya, projek itu memperlihatkan bagaimana kejuruteraan mekanikal, teknologi sensor, sistem kawalan digital dan kaedah penyelenggaraan boleh digabungkan untuk menangani cabaran infrastruktur yang sukar.
Yongzhou bukan sekadar mesin bersaiz besar, sebaliknya contoh teknologi pengorekan yang boleh disesuaikan dengan keadaan geologi dan tuntutan keselamatan.
Terowong Jintang dijangka menjadi komponen penting rangkaian kereta api Ningbo-Zhoushan apabila siap sepenuhnya pada 2028.
