Đường sắt xuyên núi: Kỳ công kết nối Tel Aviv và Jerusalem

Israel đã xây dựng một trong những tuyến đường sắt phức tạp nhất trong lịch sử giao thông nước này, xuyên qua những dãy núi đá vôi giữa Tel Aviv và Jerusalem.

Một đoàn tàu trên tuyến đường sắt cao tốc Tel Aviv – Jerusalem

Dự án có tổng vốn đầu tư khoảng 7 tỷ shekel, tương đương hơn 2 tỷ USD vào thời điểm triển khai, mất hơn một thập kỷ để hoàn thành và trở thành công trình hạ tầng có ý nghĩa đặc biệt đối với hệ thống giao thông Israel.

Tuyến đường sắt dài khoảng 56-57 km, kết nối khu vực Tel Aviv với Jerusalem. Trước khi tuyến đường sắt đi vào hoạt động, hành trình giữa hai thành phố bằng đường bộ thường mất khoảng 90 phút, thậm chí lâu hơn vào giờ cao điểm. Dù khoảng cách địa lý không quá xa, địa hình núi non của dãy Judea từ lâu là một trở ngại lớn đối với giao thông giữa hai trung tâm kinh tế và chính trị của Israel.

Thay vì đi vòng hoặc vượt qua những dãy núi, các kỹ sư lựa chọn phương án xuyên thẳng qua lòng núi. Tuyến đường gồm nhiều đường hầm và cầu lớn, đòi hỏi những giải pháp kỹ thuật phức tạp để vượt qua địa hình hiểm trở và điều kiện địa chất thay đổi liên tục.

Tel Aviv là trung tâm thương mại, kinh tế của Israel, trong khi Jerusalem là nơi tập trung các cơ quan chính phủ, các tổ chức nhà nước và nhiều cơ quan ngoại giao. Hằng ngày, hàng nghìn người di chuyển giữa hai thành phố, gồm công chức, doanh nhân, khách du lịch và người dân.

Trước đây, việc đi lại chủ yếu dựa vào mạng lưới đường bộ qua vùng đồi Judea. Tuyến đường quanh co, thường xảy ra ùn tắc và dễ bị ảnh hưởng bởi tai nạn hoặc các sự cố giao thông. Trong điều kiện thuận lợi, hành trình có thể mất khoảng 90 phút; vào giờ cao điểm, thời gian di chuyển có thể kéo dài hơn đáng kể.

Tuyến đường sắt mới đã thay đổi đáng kể tình hình. Thời gian di chuyển giữa Jerusalem và khu vực Tel Aviv được rút xuống khoảng 28 phút trong điều kiện vận hành phù hợp, biến hai khu vực từng bị ngăn cách bởi địa hình núi thành một không gian giao thông kết nối nhanh hơn.

Ý tưởng xây dựng tuyến đường sắt được đưa ra từ những năm 1990. Dự án ban đầu dự kiến hoàn thành khoảng năm 2008, song phải đối mặt với hàng loạt vấn đề về thiết kế, địa chất, xây dựng và tổ chức thi công. Tuyến đường cuối cùng được đưa vào khai thác từ năm 2018.

Một trong những thách thức lớn nhất của dự án là hệ thống đường hầm. Địa chất bên dưới khu vực đồi núi Jerusalem rất phức tạp, không đồng nhất. Các lớp đá có những vết nứt, cấu trúc khác nhau và có hệ thống nước ngầm.

Điều đó khiến các kỹ sư không thể áp dụng một phương án đào hầm duy nhất cho toàn bộ tuyến. Từng đoạn phải được khảo sát, đánh giá và điều chỉnh phương pháp thi công tùy theo điều kiện thực tế.

Dự án gồm 5 đường hầm chính, trong đó đường hầm dài nhất khoảng 11,6 km, thuộc nhóm những đường hầm đường sắt dài nhất tại Israel. Quy mô công trình cũng đặt ra yêu cầu mới đối với ngành xây dựng đường sắt của nước này, vốn trước đó chưa có nhiều kinh nghiệm với những đường hầm có chiều dài và mức độ phức tạp tương tự.

Để thực hiện công việc, Israel sử dụng các máy đào hầm khổng lồ do Đức cung cấp. Những cỗ máy này được thiết kế để cắt xuyên qua các lớp đá vôi cứng dưới lòng đất. Sau khi được vận chuyển tới Israel, máy được lắp ráp tại công trường và đưa vào vị trí tại các cửa hầm.
Một trong những máy đào được sử dụng có 24 động cơ điện cung cấp năng lượng cho đầu cắt quay. Máy từng bước phá vỡ các lớp đá cổ, trong khi các kỹ sư liên tục theo dõi tình trạng địa chất để điều chỉnh hoạt động.

Tốc độ đào chỉ khoảng 16-20 m/ngày. Con số này có thể không lớn nếu so với các công trình xây dựng thông thường, nhưng việc đào xuyên qua đá vôi cứng, đồng thời bảo đảm ổn định và an toàn cho đường hầm là một quá trình phức tạp. Tăng tốc quá mức có thể gây mất ổn định, trong khi thi công quá chậm sẽ làm tăng chi phí và kéo dài tiến độ.

Sau đầu cắt của máy đào, hệ thống gia cố đường hầm được triển khai gần như ngay lập tức. Các tấm bê tông đúc sẵn được sản xuất bên ngoài đường hầm, kiểm tra, vận chuyển xuống lòng đất và lắp đặt để tạo lớp kết cấu bảo vệ.

Quá trình đào và gia cố phải được thực hiện đồng thời. Các thiết bị quan trắc cũng được bố trí để theo dõi chuyển động và rung chấn trên mặt đất. Đây là yêu cầu quan trọng bởi phía trên các đường hầm không phải là vùng đất trống mà có đường sá, khu dân cư và nhiều công trình hạ tầng khác.

Nước ngầm cũng là một vấn đề đáng kể. Địa hình đồi Judea có các hệ thống nước ngầm và những tầng đá vôi bị nứt. Trong quá trình đào, công nhân đã gặp nước ở một số khu vực. Các kỹ sư phải sử dụng nhiều biện pháp như chống thấm, thoát nước và bơm nước để duy trì điều kiện thi công an toàn.

Không chỉ đào xuyên núi, tuyến đường sắt còn phải vượt qua các thung lũng sâu giữa những khu vực địa hình cao thấp khác nhau. Nhiều cây cầu lớn được xây dựng để duy trì tuyến đường sắt theo hướng thiết kế. Một trong những cây cầu đường sắt cao nhất Israel cao khoảng 100 m so với đáy thung lũng.

Mỗi vị trí móng cầu lại có điều kiện địa chất riêng, đòi hỏi các kỹ sư phải tiến hành khảo sát và tính toán độc lập. Kết cấu thép và bê tông được kết hợp để tạo nên những cây cầu có khả năng chịu tải của các đoàn tàu chạy với tốc độ cao.

Một công trình đặc biệt khác là nhà ga cuối tuyến tại Jerusalem. Do Jerusalem là một trong những thành phố có lịch sử lâu đời nhất thế giới, việc xây dựng một nhà ga lớn trên mặt đất gặp nhiều hạn chế về không gian và những yêu cầu liên quan đến bảo tồn khảo cổ.

Nhà ga Yitzhak Navon – điểm cuối phía Đông của tuyến đường sắt nhanh Tel Aviv-Jerusalem, nằm ở độ sâu 80 mét dưới lòng đất

Giải pháp được lựa chọn là xây dựng nhà ga dưới lòng đất. Ga Jerusalem Yitzhak Navon nằm khoảng 80 m dưới mặt đất, thuộc nhóm những nhà ga đường sắt nằm sâu nhất thế giới. Việc xây dựng nhà ga ở độ sâu này đòi hỏi phải đào và vận chuyển một khối lượng lớn đá, đồng thời bảo đảm các công trình phía trên không bị ảnh hưởng.

Hệ thống thang máy và thang cuốn kết nối nhà ga ngầm với mặt đất, trong khi các hệ thống dự phòng, thông tin liên lạc và an toàn được tích hợp nhằm bảo đảm hoạt động trong điều kiện khẩn cấp.

Một thách thức khác là điện khí hóa tuyến đường. Hệ thống đường sắt truyền thống của Israel trước đó chưa được thiết kế cho một tuyến đường sắt điện tốc độ cao như vậy. Tuyến mới cần hệ thống tín hiệu hiện đại, dây điện trên cao và nhiều thiết bị đường sắt được nâng cấp. Trong các đường hầm, việc lắp đặt càng phức tạp do không gian hạn chế. Dây điện phải được đặt chính xác phía trên đường ray để bảo đảm đoàn tàu vận hành an toàn.

Các đoàn tàu có thể đạt tốc độ khoảng 160 km/giờ, mặc dù tốc độ thực tế trên từng đoạn phụ thuộc vào thiết kế đường hầm và các yêu cầu an toàn.

Dự án cũng từng gây tranh luận về chi phí, tác động môi trường và những vấn đề pháp lý, chính trị liên quan đến một số khu vực mà tuyến đường đi qua. Sau khi khai trương năm 2018, tuyến đường sắt tiếp tục trải qua giai đoạn điều chỉnh kỹ thuật, với một số sự cố và gián đoạn dịch vụ trong những tháng đầu vận hành.

Theo thời gian, dịch vụ được hoàn thiện và tuyến đường sắt trở thành một phần quan trọng trong hệ thống giao thông của Israel. Tác động của công trình không chỉ nằm ở việc rút ngắn thời gian đi lại. Trước đây, một chuyến đi giữa Tel Aviv và Jerusalem phụ thuộc nhiều vào tình trạng đường bộ, trong khi ùn tắc, tai nạn hoặc các sự cố bất ngờ có thể làm đảo lộn lịch trình. Tuyến đường sắt tạo ra một kết nối nhanh và có tính dự báo cao hơn giữa hai trung tâm lớn của đất nước.

Hàng nghìn kỹ sư, công nhân và chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực đã tham gia dự án, từ kỹ thuật đường hầm, thiết kế đường sắt, điện, tín hiệu, an toàn đến môi trường. Sự phối hợp giữa các lĩnh vực là yếu tố quan trọng, bởi sự chậm trễ ở một khâu có thể tác động đến toàn bộ tiến độ.

Công trình cũng cho thấy chi phí và quy mô của những dự án hạ tầng lớn luôn đi kèm các cuộc tranh luận về hiệu quả đầu tư dài hạn. Những người ủng hộ coi tuyến đường sắt là khoản đầu tư cho năng lực giao thông và khả năng kết nối của Israel, trong khi dự án từng chịu chỉ trích về chi phí cao và thời gian thi công kéo dài.

Dù vậy, xét trên phương diện kỹ thuật, tuyến đường sắt Tel Aviv-Jerusalem là một công trình kết hợp nhiều giải pháp phức tạp: đào xuyên núi, xây cầu qua thung lũng, kiểm soát nước ngầm, xây nhà ga sâu dưới lòng đất và vận hành tàu điện tốc độ cao. Những dãy núi ngăn cách hai thành phố không bị phá bỏ. Thay vào đó, các kỹ sư khảo sát, nghiên cứu địa chất và tìm cách xây dựng xuyên qua chúng. Từ một hành trình đường bộ kéo dài khoảng một tiếng rưỡi, tuyến đường sắt đã tạo ra một kết nối nhanh hơn đáng kể giữa Tel Aviv và Jerusalem, đồng thời trở thành một trong những dự án hạ tầng đường sắt đáng chú ý của Israel trong những thập niên gần đây.