Rekod di Bawah Laut
Pada April 2026, sebuah mesin pengorek terowong gergasi China yang beroperasi di bawah salah satu laluan air tersibuk di selatan China mencapai pencapaian yang belum pernah diraih oleh projek seumpamanya. Shenjiang-1, mesin penggalian yang dibangunkan dalam negara, mengorek terowong Muara Sungai Mutiara sehingga kedalaman 113 meter di bawah dasar laut, sekali gus mencipta rekod dunia baharu bagi terowong kereta api berkelajuan tinggi bawah laut terdalam yang pernah dibina. Pencapaian ini menandakan kemajuan penting dalam projek kereta api berkelajuan tinggi Shenzhen-Jiangmen sepanjang 116 kilometer, yang dirancang untuk menghubungkan pantai timur dan barat Kawasan Teluk Besar Guangdong-Hong Kong-Macau yang penting dari segi ekonomi. Apabila siap, laluan kereta api itu akan memendekkan masa perjalanan antara Shenzhen dengan Jiangmen kepada kurang daripada satu jam, manakala perjalanan antara Qianhai di Shenzhen dengan Nansha di Guangzhou akan mengambil kira-kira 30 minit.
Kandungan
Terowong itu sendiri membentang sepanjang 13.69 kilometer di bawah muara antara Dongguan dengan Guangzhou, dengan kira-kira 11.05 kilometer melalui kawasan bawah air. Jurutera menjangkakan penggalian akan mencapai kedalaman maksimum yang lebih besar, iaitu 116 meter, sebelum terowong mula menaik ke pantai bertentangan. Pada kedalaman ini, projek berdepan tekanan hidrostatik hampir 11 bar, kira-kira bersamaan dengan daya remukan yang dialami penyelam di kedalaman laut ekstrem. Dalam keadaan sedemikian, pekerja tidak dapat mengakses muka penggalian dengan selamat, maka seluruh operasi pemotongan perlu dilakukan melalui kawalan jauh dan sistem automatik. Persekitaran ini tidak memberi ruang untuk kesilapan, kerana kegagalan tekanan boleh menyebabkan air masuk secara mendadak, ketidakstabilan tanah dan kerosakan struktur yang dahsyat.
Naga Keluli Beraksi
Di tengah-tengah pencapaian kejuruteraan ini ialah Shenjiang-1, sebuah mesin pengorek terowong perisai buburan yang dihasilkan oleh Biro ke-14 Kumpulan Kereta Api China. Mesin itu berukuran kira-kira 130 meter panjang, seberat 3,800 tan dan dilengkapi kepala pemotong berdiameter kira-kira 13.42 meter, menjadikannya antara mesin pengorek terowong berdiameter terbesar yang kini beroperasi dalam mana-mana projek kereta api bawah laut di seluruh dunia. Kepala pemotongnya menampilkan motif hiasan singa menari yang mencerminkan warisan budaya Wilayah Guangdong, meskipun fungsinya semata-mata untuk kegunaan industri. Mesin itu direka dan dibina sepenuhnya di China serta mempunyai hak harta intelek domestik sepenuhnya. Kadar tekanan reka bentuk keseluruhannya sehingga 12 bar membolehkannya beroperasi dalam tekanan hidrostatik ekstrem yang meningkat dengan setiap meter kedalaman.
Sejak memulakan kerja pada Disember 2021, Shenjiang-1 beroperasi tanpa henti selama lebih empat tahun, bergerak maju lebih empat kilometer merentasi keadaan geologi antara yang paling mencabar pernah dihadapi mesin pengorek terowong. Kadar kemajuan purata hanya dua meter sehari mungkin kelihatan perlahan kepada pemerhati luar, namun kelajuan itu mencerminkan kesukaran melampau bentuk muka bumi berkenaan, bukannya kekurangan kuasa mekanikal. Mesin itu perlu sentiasa melaraskan kelajuan putaran, tekanan lumpur dan kadar kemajuan ketika melalui bahan yang terdiri daripada tanah liat marin lembut hingga granit utuh dengan kekuatan mampatan melebihi 124 megapascal. Setiap meter memerlukan pelarasan teliti kerana lapisan geologi berubah tanpa amaran daripada mendapan lembut kepada batuan kristal keras.
Mengapa Kedalaman Mengubah Segalanya
Muara Sungai Mutiara mempunyai profil geologi antara yang paling kompleks di selatan China. Laluan terowong itu merentasi 13 lapisan geologi berbeza, lima jenis batuan komposit dan enam zon sesar yang terbentuk selama jutaan tahun. Setiap lapisan bertindak secara berbeza apabila diganggu oleh mesin seberat 3,800 tan. Tanah liat marin lembut boleh mengalir dan beralih apabila kepala pemotong melaluinya, manakala pasir halus berisiko mencair akibat getaran berterusan. Batuan retak boleh runtuh menjadi bongkah secara tiba-tiba tanpa amaran, sementara granit keras menyebabkan alat pemotong cepat haus ketika menembusi batu dengan kekuatan mampatan melebihi 124 megapascal. Kawasan zon sesar sepanjang 490 meter yang mempunyai lapisan batuan tidak sekata dan tekanan air yang amat tinggi menimbulkan risiko serius khususnya pada peringkat awal pembinaan, sekali gus memerlukan pelarasan berterusan bagi memastikan muka penggalian stabil dan mengelakkan tanah mendap di atas laluan terowong.
Tekanan hidrostatik meningkat kira-kira satu bar bagi setiap sepuluh meter kedalaman. Pada kedalaman rekod semasa, iaitu 113 meter, air dan tanah di sekeliling mengenakan tekanan hampir 11 bar pada struktur terowong. Apabila terowong mencapai kedalaman maksimum 116 meter, tekanan akan mencecah 1.06 megapascal. Sebagai gambaran, daya itu menumpukan beban bersamaan lebih 10 kilogram pada kawasan sebesar kuku jari. Tekanan sedemikian menuntut setiap unsur struktur menahan daya yang jauh melebihi tekanan yang dihadapi terowong kereta api biasa. Tiada pengalaman kejuruteraan atau piawaian reka bentuk domestik yang setanding sebelum projek ini bermula, menyebabkan pasukan terpaksa mencipta tatacara sambil meneruskan kerja. Gabungan tekanan tinggi dan geologi yang tidak menentu menjelaskan mengapa Shenjiang-1 kadangkala hanya bergerak maju dua meter sepanjang sehari operasi berterusan, kerana pengendali mengesahkan kestabilan pada setiap peringkat sebelum meneruskan kerja.
Buburan, Konkrit dan Ketepatan Milimetrik
Bagi mengekalkan kestabilan dalam keadaan ini, kru pembinaan menggunakan kaedah penggalian perisai buburan, teknik penting untuk terowong bawah air dalam tanah tepu. Proses ini menggunakan bentonit, sejenis tanah liat penyerap, yang dicampurkan menjadi pes pekat untuk menyokong muka penggalian serta menghalang air dan tanah daripada menerjah masuk ke dalam terowong. Shenjiang-1 mengendalikan dua litar buburan yang saling berhubung dan berfungsi seperti sistem peredaran mesin itu. Litar pertama menyalurkan buburan bentonit baharu terus ke ruang bertekanan di belakang kepala pemotong, lalu membentuk penghalang pelindung yang ditentukur agar seimbang tepat dengan tekanan air dan tanah dari luar. Jika tekanan turun terlalu rendah, bahagian hadapan menjadi tidak stabil dan berisiko runtuh atau banjir secara tiba-tiba. Jika tekanan meningkat terlalu tinggi, tanah di sekeliling boleh berubah bentuk dan menjejaskan keselamatan keseluruhan operasi.
Litar kedua mengangkut buburan yang sarat dengan bahan buangan kembali ke permukaan melalui rangkaian paip. Di loji pengasingan, pekerja menapis keluar batuan dan tanah liat yang digali, kemudian merawat dan mengitar semula bentonit untuk digunakan semula di dalam terowong. Isipadu bahan yang dikeluarkan kira-kira bersamaan muatan sebuah lori tangki setiap jam operasi berterusan. Sementara itu, di belakang ruang penggalian, sebuah pemasang robot memasang segmen pelapik konkrit pratuang dengan ketepatan milimetrik. Setiap gelang terowong terdiri daripada sembilan segmen melengkung yang masing-masing berukuran kira-kira dua meter lebar. Bahagian-bahagian ini perlu dicantumkan dengan sempurna untuk membentuk struktur kedap air yang direka untuk jangka hayat perkhidmatan 100 tahun, sambil menyokong landasan untuk kereta api berkelajuan tinggi yang bergerak pada 250 kilometer sejam. Ketidakjajaran kecil sekalipun, jika terkumpul sepanjang 13.69 kilometer, boleh mengubah geometri landasan, menghasilkan getaran dan mengancam keselesaan penumpang serta keselamatan operasi jangka panjang.
Alat yang Membaiki Diri Sendiri
Gabungan unik kedalaman, tekanan dan kerumitan geologi memaksa jurutera China membangunkan penyelesaian yang jauh melangkaui peralatan pengorekan terowong konvensional. Inovasi utama pertama membolehkan Shenjiang-1 menukar alat pemotong yang haus di bawah tekanan tinggi ekstrem tanpa menghantar pekerja ke dalam ruang berkenaan. Pada mesin tradisional, penyelenggaraan seperti ini biasanya memerlukan penyelam khusus dan prosedur penyahmampatan yang panjang, sekali gus menghentikan kemajuan selama beberapa hari. Penemuan kedua ialah sistem penyahpasangan di lokasi yang membolehkan kru meleraikan mesin di ruang sempit di bawah dasar laut, kerana bukan semua lokasi di sepanjang muara menyediakan syaf keluar yang sesuai untuk mengeluarkan mesin secara biasa. Keupayaan ini penting kerana keadaan geologi berubah dengan begitu ketara di sepanjang laluan sehingga mesin mungkin perlu dikeluarkan atau diubah suai di lokasi yang pembinaan syaf konvensional mustahil atau terlalu mahal.
Kemajuan lain termasuk kawalan mendapan segera dalam tanah tidak stabil, pemantauan berterusan parameter penggalian melalui sensor terbenam, sistem pengurusan haba bagi ruang bertekanan, rangkaian komunikasi berlebihan yang beroperasi pada kedalaman ekstrem dan protokol tindak balas kecemasan untuk kejadian geologi mendadak seperti kemasukan air yang tidak dijangka atau lonjakan tekanan. China Railway Construction Corporation telah mendokumentasikan teknologi ini sebagai sistem yang boleh diterapkan semula untuk projek bawah air pada masa depan. Perancang China tidak menganggap terowong Sungai Mutiara sebagai pencapaian tunggal yang terasing, sebaliknya sebagai makmal industri bagi generasi baharu laluan bawah laut yang kelak boleh digunakan untuk koridor kereta api, jalan raya dan logistik di muara lain yang kompleks di seluruh dunia. Pengetahuan yang diperoleh daripada mengekalkan keseimbangan tekanan pada kedalaman 113 meter akan menjadi panduan bagi mesin masa depan untuk mengendalikan laluan bawah laut yang lebih dalam atau lebih panjang.
Apabila Kecerdasan Buatan Bertemu Batuan Dasar
Shenjiang-1 menyediakan tenaga, manakala rangkaian sistem digital bertindak sebagai otak. China Railway Tunnel Group menggunakan sistem yang dinamakan Lapan Sistem Pintar untuk mengurus pembinaan terowong kereta api China yang paling dalam dan bertekanan air tertinggi. Sistem ini merangkumi pengorekan terowong pintar, pemasangan segmen, penyelarasan, diagnostik, pemantauan, pengeluaran komponen, pengurusan bahan dan pengudaraan. Platform pengurusan pintar menyepadukan pemantauan masa nyata, pengurusan kolaboratif, panduan pengorekan terowong tambahan dan analisis data raya ke dalam satu gambaran operasi. Semasa Kongres Terowong Dunia 2024 di Shenzhen, pakar antarabangsa melawat tapak itu untuk melihat bagaimana sistem berkenaan berfungsi dalam keadaan ekstrem sebenar.
Sistem pengorekan terowong pintar menggunakan rangkaian neural, pembelajaran mesin dan algoritma ramalan untuk menjangkakan tingkah laku geologi sebelum kepala pemotong menemuinya. Kawalan maklum balas pinggir membolehkan mesin melaraskan parameter secara automatik dalam tempoh kurang daripada satu saat, manakala kawalan fius kecemasan boleh menghentikan operasi serta-merta jika sensor mengesan lonjakan tekanan atau suhu yang tidak normal. Hong Kairong, ketua jurutera China Railway Tunnel Group, menjelaskan bahawa matlamat lebih luas usaha ini melangkaui projek tunggal berkenaan.
Seiring kemajuan penyelidikan dan pembangunan pembinaan terowong pintar, komitmen kami adalah untuk merapatkan jurang data antara pembinaan dengan operasi, sekali gus menetapkan piawaian baharu dalam bidang ini.
Baru-baru ini, projek ini turut menjadi tapak ujian bagi model besar menegak pertama China yang dibangunkan khusus untuk sektor terowong dan ruang bawah tanah. Dikeluarkan oleh Makmal Utama Negara bagi Mesin Pengorek Terowong, sistem kecerdasan buatan ini memanfaatkan data daripada 773 projek kejuruteraan dan 120 bilion rekod pembinaan untuk menjadikan pembinaan terowong lebih selamat dan cekap. Model itu sudah digunakan di Terowong Muara Sungai Mutiara, menandakan langkah ke arah operasi pengorekan terowong digital sepenuhnya.
Merapatkan Kawasan Teluk Besar
Projek kereta api Shenzhen-Jiangmen bukan sekadar usaha kejuruteraan. Ia merupakan projek keutamaan dalam strategi negara China untuk menyepadukan Kawasan Teluk Besar, rantau yang dihuni kira-kira 86 juta orang dengan keluaran dalam negara kasar gabungan hampir dua trilion dolar. Muara Sungai Mutiara kini menjadi halangan geografi utama yang memaksa pengembara antara pantai timur, lokasi Shenzhen dan Hong Kong, dengan pantai barat, tempat Guangzhou, Jiangmen dan Zhongshan terletak, menaiki feri atau menempuh perjalanan jalan raya melebihi dua jam. Laluan kereta api baharu itu akan memendekkan perjalanan antara Shenzhen dengan Jiangmen kepada kurang satu jam, manakala perjalanan antara Lapangan Terbang Shenzhen Timur dengan Nansha akan mengambil kira-kira setengah jam.
Laluan itu akan menghubungkan tujuh stesen: Xili, Lapangan Terbang Shenzhen Timur, Teluk Binhai, Nansha, Zhongshan Utara, Henglan dan Jiangmen. Dua daripadanya, Xili dan Lapangan Terbang Shenzhen Timur, akan beroperasi sebagai stesen bawah tanah. Stesen yang kedua mempunyai kawasan pembinaan seluas 487,500 meter persegi dan membolehkan penumpang bertukar antara kereta api berkelajuan tinggi, kereta api bawah tanah dan penerbangan dalam tempoh lima minit. Empat stesen akan dibina sebagai struktur bertingkat, manakala Jiangmen akan berfungsi sebagai stesen aras tanah. Laluan ini membentuk pautan penting yang masih belum lengkap dalam bahagian pesisir timur rangkaian kereta api berkelajuan tinggi nasional Lapan Menegak dan Lapan Mendatar China, iaitu rangkaian yang direka untuk menghubungkan pusat-pusat penduduk utama di negara paling ramai penduduk di dunia.
Pengurangan masa perjalanan dijangka mengubah geografi ekonomi rantau ini. Pekerja yang menetap di Jiangmen atau Zhongshan akan mendapat akses praktikal ke pusat pekerjaan di Shenzhen, manakala pengilang akan lebih mudah menghubungkan rantaian pengeluaran dan zon perdagangan bebas di kedua-dua belah muara. Setiap minit yang dijimatkan dalam pengangkutan di rantau sepadat ini terus meningkatkan produktiviti dan meluaskan pasaran buruh. Terowong ini akan mempengaruhi keputusan lokasi syarikat untuk membina kilang, tempat keluarga membeli rumah dan cara salah satu rantau paling produktif di China mengagihkan pertumbuhan antara bandar-bandar sepanjang dekad akan datang.
Pecutan Terakhir Menuju 2028
Pembinaan kereta api Shenzhen-Jiangmen bermula dengan bersungguh-sungguh pada 2024, dengan tarikh siap yang disasarkan pada 2028. Terowong Muara Sungai Mutiara merupakan komponen tunggal yang paling mencabar dari segi teknikal dalam keseluruhan koridor itu, dan kemajuannya pada dasarnya menentukan jadual bagi keseluruhan laluan. Walaupun Shenjiang-1 sudah melepasi kedalaman 113 meter, titik terdalam 116 meter masih menanti sebelum mesin itu mula melengkung naik ke arah pantai barat. Selepas beroperasi secara berterusan selama lebih empat tahun, mesin pengorek terowong itu membuktikan bahawa peralatan reka bentuk China mampu beroperasi dengan andal dalam keadaan yang belum pernah dicuba oleh mana-mana terowong kereta api sebelum ini.
Projek ini sudah menghasilkan harta intelek yang besar, bukan hanya berkaitan dengan terowong itu sendiri. Pasukan projek telah memfailkan lima paten ciptaan dan tujuh paten model utiliti, selain menerbitkan 17 makalah teknikal yang memberi panduan untuk projek masa depan dalam keadaan geologi serupa. Sumbangan ini merangkumi inovasi mekanikal hingga teknologi pembinaan pintar, termasuk alat ramalan geologi canggih dan robot kimpalan automatik yang mengekalkan mutu dalam keadaan bawah tanah yang keras. Dokumentasi dan data yang dikumpulkan pada kedalaman 113 meter di bawah dasar laut akan menjadi bahan rujukan bagi perancang yang mempertimbangkan laluan bawah air di muara kompleks lain, di China mahupun berpotensi di luar negara.
Apabila dibuka, laluan kereta api itu akan menjadi sebahagian daripada rangkaian kereta api berkelajuan tinggi China yang sudah beroperasi sepanjang lebih 45,000 kilometer, iaitu rangkaian terbesar seumpamanya di dunia. Namun, Terowong Muara Sungai Mutiara tetap menonjol walaupun dalam rangkaian yang begitu luas. Projek ini menguji had industri pengorekan terowong di bawah tekanan tinggi serta mengesahkan keupayaan mesin, alat kecerdasan buatan dan kaedah pembinaan generasi baharu yang dibangunkan dalam negara. Bagi jutaan penduduk Kawasan Teluk Besar, terowong ini bermakna perjalanan harian lebih pantas dan hubungan ekonomi lebih erat. Bagi masyarakat kejuruteraan global, projek ini menetapkan penanda aras baharu tentang kemampuan pembinaan terowong kereta api bawah air.
Kesimpulannya
- Terowong Muara Sungai Mutiara mencapai rekod dunia pada kedalaman 113 meter di bawah dasar laut pada April 2026, menjadikannya terowong kereta api berkelajuan tinggi bawah laut terdalam yang pernah dibina.
- Mesin pengorek terowong Shenjiang-1 yang dibangunkan dalam negara menggali lebih empat kilometer sepanjang empat tahun, merentasi 13 lapisan geologi, lima jenis batuan dan enam zon sesar.
- Tekanan hidrostatik pada kedalaman maksimum akan mencecah 1.06 megapascal, memerlukan teknologi perisai buburan kawalan jauh dan pelapik konkrit pratuang yang dibina untuk bertahan selama 100 tahun.
- Lapan Sistem Pintar yang menggunakan pembelajaran mesin dan rangkaian neural memandu kerja penggalian, bersama model besar menegak pertama China untuk pembinaan terowong.
- Kereta api Shenzhen-Jiangmen sepanjang 116 kilometer akan memendekkan masa perjalanan antara kedua-dua bandar kepada kurang satu jam apabila dibuka pada 2028, sekali gus mengukuhkan ekonomi Kawasan Teluk Besar Guangdong-Hong Kong-Macau.
