Inginerii elveţieni au construit o fabrică de beton într-o cavernă din interiorul unui munte, pentru a construi noul tunel Gotthard

E un fapt relativ frecvent întâlnit la lucrările mai mari de infrastructură civilă să aibă alături o fabrică de beton, doar că de obicei, prin fabrică de beton se înţelege un sistem de recipiente şi mecanisme de amestecare a ingredientelor pentru producţia de beton final. Asemenea fabrici sunt amplasate de obicei direct în aer liber, pe un teren din apropierea şantierului propriu-zis. Dar când complexitatea proiectului devine una uriaşă, iar acesta e derulat de ingineri elveţieni de construcţii civile, calificaţi adeseori ca fiind printre cei mai pricepuţi din lume, totul devine regândit la o scară mult mai ambiţioasă, pentru a asigura randamentul maxim al lucrărilor. De curând, inginerii elveţieni au dezvăluit că ei au construit o fabrică de beton avansată într-o cavernă uriaşă pe care au excavat-o în interiorul unui munte cu acest scop, pentru ca acea fabrică să furnizeze betonul necesar construcţiei tunelului Gotthard.

E vorba de cel de-al doilea tunel Gotthard de pe autostrada A2 din Elveţia. Construcţia tunelului rutier Gotthard a fost aprobată în 1969, el urmând să devină cel mai mare din lume la acel moment, la 16.942 metri lungime. Artera a fost proiectată să aibă două tunele paralele, câte unul pentru fiecare sens, dar încă din start elveţienii au decis că e suficient să construiască iniţial doar un singur tunel rutier şi unul de evacuare, pentru celălalt construit doar intrările şi lăsându-le aşa. Ideea a fost să nu se stimuleze prea mult traficul din regiune, aşa că în 1980, când primul tunel a fost deschis, în el a început a se circula pe două sensuri, câte o bandă pe sens. Timp de 46 de ani, până în prezent, există în continuare doar acest prim tunel.

Abia în 2014 a fost aprobată construcţia celui de-al doilea tunel — nu pentru că elveţienii ar vrea să degajeze traficul, ci pentru că primul tunel are nevoie de reparaţie capitală, care ar fi posibilă doar dacă ar exista al doilea tunel, unde să fie redirecţionat traficul. Iar după ce ambele tunele ar fi gata, ar urma să se circule în ambele, dar tot pe o singură bandă pe sens, cu trafic limitat la maxim 1.000 maşini şi 150 camioane pe oră. E clar, deci, că elveţienii nu-şi doresc trafic intens pe aici, or, pentru camioanele în tranzit există tunelul feroviar de bază Gotthard, mult mai lung, care transportă camioanele pe platforme feroviare trase de o locomotivă.

Ei bine, din 2014 până în 2024 inginerii au avut 10 ani pentru planificarea minuţioasă a construcţiei noului tunel Gotthard, cu calcule profunde, pentru randament maxim. Ei au determinat, spre exemplu, că forarea noului tunel va genera 7,4 milioane de tone de rocă dură, pe care inginerii s-au gândit că e cel mai raţional să o refolosească. Aşa că 1,8 milioane de tone vor fi folosite pentru crearea de materiale noi de construcţie la şantierul tunelului, inclusiv betonul despre care vorbim azi. Alte 1,9 milioane de tone vor fi folosite în modelare de teren şi la autostrada din Airolo. Alte 3,5 milioane tone for fi folosite la bararea conturului lacului Uri. Şi doar 0,3 milioane de tone nu vor putea fi folosite direct şi vor fi stocate undeva în mod corespunzător.

În februarie 2025, elveţienii au demarat forarea noului tunele, folosind două utilaje TBM de forare, care ar urma să se întâlnească la mijloc în 2027. Utilajele TBM au fost produse în sudul Germaniei, de renumita companie Herrenknecht, considerată inventatorul utilajelor TBM moderne, aşa cum le ştim azi, şi cu siguranţă cea mai experimentată din lume. Utilajele folosite în Elveţia au 7.138 CP şi, respectiv, 7.613 CP, variaţia fiind aleasă din cauza durităţii rocilor în cele două părţi. A fost nevoie de 110 camioane pentru a le transporta la destinaţie.

Foto: Transpotare de componente ale utilajelor TBM

Acolo, la şantier, utilajele au fost asamblate pe durata a câteva luni, pentru a fi gata de marea lor misiune mecanizată. De fapt, totul e atât de mecanizat, încât e nevoie de doar 50 de muncitori la construcţia acestui tunel.

Foto: Asamblarea utilajelor TBM la şantierul tunelului Gotthard

Totuşi, chiar şi cu o asemenea planificare şi cu calcule, elveţienii tot au avut o surpriză în, când unul din utilajele TBM s-a blocat. Au existat multiple lucrări de forare pentru a alunge la el pe căi ocolitoare şi a asigura excavarea tunelului prin alte metode în zona critică, după care în această primăvară e aşteptată repornire acelui TBM.

Ei bine, atunci când utilajele TBM forează în roca montantă, ele transferă materialul rezultat pe bandă rulantă în spatele lor. Elveţienii au conceput mecanisme de transportare a rocii pe bandă rulantă până la localizarea fabricii de beton. Şi ei au ales să nu construiască această fabrică afară, aşa cum ar fi normal chiar şi la forarea de tunele, ci în interior, excavând o cavernă de 148 metri lungime, 18 metri lăţime şi 16 metri înălţime.

De ce in interiorul muntelui? În primul rând pentru că relieful din afară nu oferă suficient spaţiu în apropiere, pentru a o amplasa acolo. În al doilea rând, pentru ca fabrica să nu depindă de condiţiile meteo foarte variabile din regiune — or, în interiorul muntelui ea va avea aceleaşi condiţii de operare pe întreaga durată a proiectului. Şi printre aceste condiţii se numără şi avalanşele, prezente uneori în regiune.

După săparea cavernei, inginerii au asamblat întreaga fabrică în interior, capabilă de a produce materialele necesare tunelului. Întrucât există două utilaje TBM, materialul provine din două surse, fiind adus iniţial în Stalvedro, în afara tunelului, în partea de sud. Acolo roca este procesată, mărunţită dacă e cazul şi triată pe categorii. Iar cea necesară producţiei e beton e încărcată în vagoane mici de cale ferată şi transportată în partea de nord, după care are loc descărcarea în zona mecanismelor care îl transportă pe bandă rulantă în caverna fabricii.

Această rocă uniformizată e folosită la producţia de beton în fabrică, iar partea cea mai curioasă e că o mare parte din beton e folosit la producţia arcurilor mari, pe care utilajul TBM le plasează pe structura forată a tunelului, construind astfel carcasa de bază a tunelului în spatele său. Pe măsură ce avansează în forare, utilajul TBM montează inele de 2 metri lungime, care conţin câte 6 asemenea arcuri de beton.

Astfel, fabrica de beton pregăteşte iniţial armătura pentru aceste arcuri, după care foloseşte formele de turnare, umplându-le cu beton proaspăt amestecat. Acest forme sunt apoi procesate de un braţ robotizat pentru netezire, dar există şi oameni care verifică şi perfecţionează munca automatizată.

Aceste segmente sunt apoi trimise în camera fierbinte, unde sunt supuse unui proces de uscare controlată pe durata a 8 ore. După asta sunt transportate într-o zonă de temperatură normală, unde mai sunt lăsate 24 ore pentru maturare.

Abia apoi sunt urcate pe platforme feroviare şi transportate afară pe terenul de stocare a lor, unde încap până la 560 de asemenea arcuri.

De aici, ele sunt urate pe un camion special şi sunt transportate câte 6 în interiorului tunelului, până camionul ajunge la utilajul TBM.

Aceeaşi fabrică furnizează betonul necesar şi pentru multe alte elemente mai mici ale construcţiei tunelului. Iar fabrica poate produce până la 5.000 metri cubi de beton pe săptămână, ceea ce echivalează cu 500-600 betoniere. Însă, întrucât totul e produs chiar în interiorul muntelui, nu e nevoie de aceste sute de camioane săptămânal, care să transporte betonul, şi alte camioane care să transporte din depărtare arcurile fabricate, sau alte mii de camioane care să transporte roca pentru producţia de beton. Toată această localizare în interiorul muntelui înseamnă randament, iar randamentul se traduce aici în timp şi bani economisiţi.