হংকংয়ের সমুদ্রতলের মহাসড়ক নির্মাণকারী বিশাল সুড়ঙ্গ খননযন্ত্র

সমুদ্রের তলদেশে সড়ক নির্মাণ

২০২০ সালের ২৭ ডিসেম্বর হংকং এক নতুন ধরনের যোগাযোগপথ চালু করে। তুয়েন মুন–চেক ল্যাপ কক লিংকের উত্তর সংযোগটি সমুদ্রতল কেটে উত্তর-পশ্চিম নিউ টেরিটরিজকে হংকং আন্তর্জাতিক বিমানবন্দর এবং হংকং–ঝুহাই–ম্যাকাও সেতুর সঙ্গে যুক্ত করে। প্রকল্পটির কেন্দ্রে ছিল Herrenknecht Mixshield S-880, ‘চিন লিয়াংইউ’ নামের একটি সুড়ঙ্গ খননযন্ত্র। ১৭.৬৩ মিটার শিল্ড ব্যাসের এই যন্ত্রটি এখনো শিল্ড ব্যাসের হিসাবে বিশ্বের বৃহত্তম সুড়ঙ্গ খননযন্ত্র হিসেবে গিনেস ওয়ার্ল্ড রেকর্ডসের স্বীকৃতি ধরে রেখেছে। এটি ছিল একটি ফুটবল মাঠের চেয়েও লম্বা, অধিকাংশ জাহাজের চেয়ে ভারী এবং এমন চাপের মধ্যে কাজ করার উপযোগী করে তৈরি, যা সাধারণ যন্ত্রপাতিকে চূর্ণ করে দিত। এটি যে সুড়ঙ্গ খনন করেছে, সেটিই এখন হংকংয়ের গভীরতম, দীর্ঘতম ও প্রশস্ততম পানির নিচের সড়ক সুড়ঙ্গ। প্রায় ৯ কিলোমিটার দীর্ঘ এই পথ নির্মাণে ব্যয় হয়েছে প্রায় HK$18.2 billion, অর্থাৎ প্রায় US$2.3 billion.

প্রকল্পটির লক্ষ্য শুধু রেকর্ড গড়া ছিল না। স্থল, সমুদ্র ও আকাশপথের মধ্যে যাতায়াত আরও সহজ করার প্রয়োজন ছিল শহরটির। মোট প্রায় ৫ কিলোমিটার পানির নিচের সুড়ঙ্গ নিয়ে দুটি সমান্তরাল টিউবকে জাহাজ চলাচলের পথ, নরম সমুদ্রতলের কাদা এবং সংবেদনশীল উপকূলীয় প্রতিবেশের নিচ দিয়ে যেতে হয়েছে। পুরোনো পদ্ধতিতে এ ধরনের সুড়ঙ্গ নির্মাণ করতে হলে ব্যাপক খননকাজ, সামুদ্রিক যান চলাচলে বিঘ্ন এবং পরিবেশ নিয়ে বছরের পর বছর বিরোধের মুখে পড়তে হতো। সমাধান ছিল জার্মানিতে তৈরি একটি যন্ত্র, যা সামনে এগোনোর সঙ্গে সঙ্গে মাটি খনন, স্থিতিশীল রাখা এবং সুড়ঙ্গের আস্তরণ বসানোর কাজ করতে পারে।

যন্ত্রটি এত বড় হওয়ার কারণ

১৭.৬৩ মিটার শিল্ড বেছে নেওয়ার কারণ শুধু প্রকৌশলগত উচ্চাকাঙ্ক্ষা নয়, ভূগর্ভের অবস্থাও। তুয়েন মুন ও চেক ল্যাপ ককের মাঝের সমুদ্রতলে ৩০ মিটার পর্যন্ত সামুদ্রিক সঞ্চিত স্তর ও পলিবাহিত কাদামাটি রয়েছে। মাটি অত্যন্ত নরম এবং পানিতে সম্পৃক্ত হওয়ায় সুড়ঙ্গ খনন অস্থিতিশীল হয়ে পড়ে। কোনো কোনো স্থানে সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে প্রায় ৯০ মিটার নিচে শিলাস্তর রয়েছে। প্রচলিত সুড়ঙ্গ খননযন্ত্রের পক্ষে পানির প্রবল প্রবাহ ও ধসে পড়া মাটি সামলানো কঠিন হতো। প্রকল্পটির জন্য দরকার ছিল Mixshield নকশার যন্ত্র, যা কাদা-মিশ্রণ ও সংকুচিত বাতাসের নিয়ন্ত্রিত সমন্বয়ে খননমুখের চাপের ভারসাম্য বজায় রাখতে পারে।

যানবাহনের চাহিদাও যন্ত্রটির আকার নির্ধারণ করেছে। পরিকল্পিত সুড়ঙ্গের ভেতরের ব্যাস ১৫.৬ মিটার হওয়া দরকার ছিল, যাতে প্রতিটি দিকে মহাসড়কের দুটি করে লেনের পাশাপাশি নিরাপত্তার জায়গা, বায়ু চলাচলের নালি, বৈদ্যুতিক ব্যবস্থা এবং রক্ষণাবেক্ষণের প্রবেশপথ রাখা যায়। সুড়ঙ্গ খননযন্ত্র সামনে এগোনোর সঙ্গে সঙ্গে প্রিফ্যাব্রিকেটেড কংক্রিটের আস্তরণ খণ্ড বসায় বলে সুড়ঙ্গের বাইরের ব্যাস ভেতরের ব্যাসের চেয়ে বড় হতে হয়। আস্তরণের বলয়গুলোর পুরুত্ব, টেইল স্কিন এবং কাটার হেড যোগ করলে প্রয়োজনীয় শিল্ড ব্যাস দাঁড়ায় ১৭.৬৩ মিটার। ভূগর্ভে ঘুরতে থাকা ছয়তলা ভবনের প্রায় সমান উচ্চতা এটি। এই কাঠামোর মাপ অনুযায়ীই নির্ভুলভাবে তৈরি করা হয়েছিল চিন লিয়াংইউকে।

Mixshield কীভাবে সমুদ্রতলকে আটকে রাখে

সুড়ঙ্গ খননযন্ত্রকে প্রায়ই বিশাল ড্রিল বলা হয়, তবে S-880 বরং চলন্ত ডুবোজাহাজ কারখানার মতো কাজ করেছে। এর সামনের ঘূর্ণায়মান কাটার হেড সুড়ঙ্গের খননমুখ থেকে মাটি ও শিলা কেটে সরাত। কাটার হেডের পেছনে ছিল খননকক্ষ, যাতে ভরা থাকত বেনটোনাইটের ঘন কাদার মতো তরল এবং সংকুচিত বাতাসের একটি স্তর। স্লারি সুড়ঙ্গের খননমুখে চাপ প্রয়োগ করে সমুদ্রের পানি ও কাদাকে যন্ত্রের ভেতরে ঢুকে পড়া থেকে আটকাত। স্লারির ওপরের সংকুচিত বাতাস সেই চাপ সূক্ষ্মভাবে নিয়ন্ত্রণের সুযোগ দিত। কাটার হেড সামনে এগোতে থাকলে খনন করা মাটি স্লারির সঙ্গে মিশে যেত এবং পাইপের মাধ্যমে পৃষ্ঠের একটি পৃথকীকরণ কেন্দ্রে পাম্প করে পাঠানো হতো। সেখানে যন্ত্রপাতি মাটির কণা সরিয়ে পরিষ্কার বেনটোনাইট আবার ভূগর্ভে পাঠাত।

যন্ত্রটির সামনের অংশ যখন মাটি আটকে রাখত, পেছনের অংশ তখন সুড়ঙ্গের আস্তরণ বসাত। রোবোটিক সেগমেন্ট স্থাপনকারী যন্ত্র বাঁকানো কংক্রিটের খণ্ড তুলে বলয় তৈরি করত, যা সুড়ঙ্গের দেয়াল গঠন করত। প্রতিটি বলয় চারপাশের মাটিকে ঠেকনা দিত এবং একটি মসৃণ নলাকার কাঠামো তৈরি করত, যেখানে পরে সড়ক, আলো ও বায়ু চলাচলের ব্যবস্থা বসানো হয়। এই কাজে সব ব্যবস্থাকে তাল মিলিয়ে এগোতে হতো: চাপ, পাম্প, স্লারির রাসায়নিক গঠন, হাইড্রোলিক ধাক্কা, খণ্ড সরবরাহ এবং জরিপ। কোনো একটি অংশ ধীর হলে পুরো কাজ থেমে যেত। এই সমন্বিত ব্যবস্থায় একটি যন্ত্রই হয়ে উঠেছিল সম্পূর্ণ উৎপাদন লাইন।

সমুদ্রের নিচে কাজের প্রচণ্ড চাপ

খননমুখে পানির স্থিতিক চাপ ৫ বার পর্যন্ত পৌঁছেছিল, যা সমুদ্রপৃষ্ঠে বায়ুমণ্ডলীয় চাপের পাঁচ গুণ। প্রায় ৫০ মিটার গভীরে একজন ডুবুরি যে ধরনের চাপ অনুভব করেন, এটি তার সমতুল্য। হংকং সরকারের সংবাদ পরিষেবার এক সরকারি প্রতিবেদনে পরিস্থিতির বর্ণনা দেওয়া হয়েছে এভাবে:

তুয়েন মুন-চেক ল্যাপ কক সুড়ঙ্গের সবচেয়ে গভীর অংশটি সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে প্রায় ৬০ মিটার নিচে। সেখানে বিশেষজ্ঞ হাইপারবারিক কর্মীদের পৃষ্ঠের তুলনায় প্রায় ছয় গুণ বেশি চাপের মধ্যে কাজ করতে হয়েছে।

কাটারমুখে চাপ বজায় রেখেও কর্মীদের নিরাপদ রাখতে S-880-এ এয়ারলক কক্ষ ব্যবহার করা হয়েছিল। এসব বায়ুরোধী প্রকোষ্ঠের মাধ্যমে কর্মীরা ধাপে ধাপে স্বাভাবিক বায়ুচাপ থেকে চাপযুক্ত খননকক্ষে যেতে পারতেন। কাটার সরঞ্জামের রক্ষণাবেক্ষণ, পরিদর্শন ও মেরামতের জন্য প্রশিক্ষিত কর্মীদের চাপযুক্ত এলাকায় প্রবেশ করতে হতো। সেখানে তাঁদের কঠোর হাইপারবারিক চিকিৎসা-নিরাপত্তা বিধি মেনে চলতে এবং ডিকম্প্রেশনজনিত অসুস্থতা এড়াতে ধীরে ধীরে স্বাভাবিক চাপে ফিরতে হতো। সেখানে থাকার সময় সীমিত ছিল এবং কাজের জন্য চিকিৎসা তত্ত্বাবধান দরকার হতো। ফলে সুড়ঙ্গের সাধারণ রক্ষণাবেক্ষণও ডুব দেওয়ার মতো কাজে পরিণত হয়েছিল।

পৃষ্ঠে না ফিরেই আকার পরিবর্তন

প্রকল্পের সবচেয়ে অস্বাভাবিক অধ্যায় শুরু হয়েছিল প্রথম ৬৫০ মিটার খননের পর। উত্তরের প্রবেশপথের কাঠামোর জন্য ১৭.৬ মিটার ব্যাসের সুড়ঙ্গ দরকার হওয়ায় চিন লিয়াংইউ শুরু থেকেই পূর্ণ আকারে কাজ করে। এই অংশের পর পানির নিচের বাকি পথ ১৪ মিটার ব্যাসে নির্মাণ করা সম্ভব ছিল। যন্ত্রটিকে পৃষ্ঠে তুলে নিয়ে গিয়ে দ্বিতীয় একটি খননযন্ত্র নামানোর বদলে প্রকৌশলীরা সুড়ঙ্গের ভেতরেই S-880-কে রূপান্তর করেন। ১৭.৬ মিটার শিল্ডের বাইরের অংশ খুলে ফেলা হয়, ভেতরের ব্যবস্থা নতুন করে সাজানো হয় এবং সমুদ্রতলের নিচে থাকা অবস্থাতেই ১৪ মিটার শিল্ড বসানো হয়।

সুড়ঙ্গের ভেতরে এভাবে শিল্ড ছোট করার ঘটনা অত্যন্ত বিরল। সমুদ্রের চাপের মধ্যে, সীমিত জায়গায় এবং দিনের আলোয় সরাসরি পৌঁছানোর সুযোগ ছাড়াই কাজটি করতে হয়েছিল। রূপান্তর শেষ হলে একই যন্ত্র সুড়ঙ্গের বাকি অংশ খনন চালিয়ে যায় এবং আরেকটি ১৪ মিটার Herrenknecht যন্ত্রের পাশাপাশি কাজ করে। ২০১৯ সালের ২৭ ফেব্রুয়ারি দুটি যন্ত্রের খননকাজ শেষ হয়। ১৭.৬৩ মিটার অংশটি ২০১৫ সালের ২৫ মার্চ থেকে ৩ নভেম্বরের মধ্যে খনন করা হয়েছিল; এরপর যন্ত্রটির রূপান্তর করা হয়। একটি সুড়ঙ্গ খননযন্ত্রের একটানা কাজের পথে ভিন্ন ব্যাসের সুড়ঙ্গ নির্মাণের প্রয়োজন হয় এমন ভবিষ্যৎ প্রকল্পেও এই পদ্ধতি কাজে লাগতে পারে বলে অগ্রগতি হিসেবে নথিবদ্ধ করা হয়েছে।

সংযোগপথে উদ্ভাবন

দুটি টিউববিশিষ্ট সড়ক সুড়ঙ্গে সাধারণত ক্রস প্যাসেজ থাকে, যা সরু সংযোগপথ হিসেবে দুই প্রধান সুড়ঙ্গের মধ্যে জরুরি নির্গমন ও রক্ষণাবেক্ষণের সুযোগ দেয়। তুয়েন মুন–চেক ল্যাপ কক লিংকে এমন ৫৭টি সংযোগপথ দরকার ছিল। এসব স্থানে চাপ ৫.৮ বার পর্যন্ত পৌঁছেছিল, যা চাপযুক্ত কক্ষে কাজের জন্য পেশাদার ডুবুরি ব্যবহারের Herrenknecht-এর সুপারিশ করা ৩.৬ বার সীমার চেয়ে বেশি। পানির নিচের কিছু সুড়ঙ্গে প্রচলিত পদ্ধতি হলো মাটি জমিয়ে ফেলা। মাটির পানি বরফে পরিণত করে ভূস্তর স্থিতিশীল করা হয় এই পদ্ধতিতে। তবে নরম ও পানিতে সম্পৃক্ত সমুদ্রতলের কাদায় পদ্ধতিটি ধীর ও ঝুঁকিপূর্ণ হতো।

এর বদলে দলটি ৩.৬ মিটার ব্যাসের একটি মিনি-স্লারি সুড়ঙ্গ খননযন্ত্র ব্যবহার করে। এত উচ্চ চাপে ক্রস প্যাসেজ নির্মাণে বিশ্বে এই প্রথম এমন যন্ত্র ব্যবহৃত হয়। আশপাশের স্লারি ব্যবস্থা চাপ নিয়ন্ত্রণে রাখার মধ্যে ছোট যন্ত্রটি দুই প্রধান টিউবের মাঝের দেয়াল খনন করে। এতে মাটি জমিয়ে ফেলার প্রয়োজন এড়ানো যায়, নির্মাণের সময় কমে এবং সমুদ্রের পানি, নরম কাদা ও চরম চাপ মিলিয়ে তৈরি বিপজ্জনক কর্মপরিবেশে ঝুঁকিও সীমিত থাকে।

গতি, পুরস্কার ও পরিবেশগত সুফল

জটিলতা সত্ত্বেও S-880 দ্রুত এগিয়েছিল। এক দিনে সর্বোচ্চ ৩০ মিটার এবং এক সপ্তাহে রেকর্ড ১৬৭.২ মিটার খনন করা হয়। এ পরিসংখ্যান শুধু যন্ত্রের শক্তি নয়, কংক্রিটের খণ্ড, বেনটোনাইট ও বদলি যন্ত্রাংশের নিরবচ্ছিন্ন সরবরাহ নিশ্চিত করতে প্রয়োজনীয় সরবরাহ-সমন্বয়েরও পরিচয় দেয়। আমেরিকান সোসাইটি অব মেকানিক্যাল ইঞ্জিনিয়ার্সের নথিতে যন্ত্রটির ক্ষমতা ৫,৬০০ কিলোওয়াট এবং পানিতে সম্পৃক্ত মাটি ও শিলায় দিনে প্রায় ৩০ মিটার এগোনোর সক্ষমতার কথা উল্লেখ করা হয়েছে।

নির্মাণকালে ব্যবহৃত প্রযুক্তিগত উদ্ভাবনের স্বীকৃতিস্বরূপ প্রকল্পটি ২০১৯ সালে ইন্টারন্যাশনাল টানেলিং অ্যান্ড আন্ডারগ্রাউন্ড স্পেস অ্যাসোসিয়েশনের ITA Tunnelling Award পায়। পুরস্কারজয়ী আরেকটি সমাধান ছিল উত্তরের প্রবেশপথের কাঠামোতে ব্যবহৃত শুঁয়োপোকা-আকৃতির কোফারড্যাম ব্যবস্থা, যা অত্যন্ত নরম মাটিতে প্রচলিত ডায়াফ্রাম ওয়ালের বিকল্প ছিল। পরিবেশগত বিবেচনাও সমান গুরুত্বপূর্ণ ছিল। হংকং হাইওয়েজ ডিপার্টমেন্ট একটি প্রকৌশলবিষয়ক নিবন্ধে লিখেছে:

প্রচলিত ইমার্সড টিউব পদ্ধতির বদলে সুড়ঙ্গ খননযন্ত্র ব্যবহার করায় প্রায় ১ কোটি ১০ লাখ ঘনমিটার সামুদ্রিক পলি খনন ও অপসারণ এড়ানো গেছে; এই পরিমাণ প্রায় ৪,৯০০টি আদর্শ সুইমিং পুলের সমান। এতে চীনা সাদা ডলফিনসহ অন্যান্য সামুদ্রিক প্রাণীর ওপর প্রভাব কমাতেও সহায়তা হয়েছে।

একই সরকারি নোটে বলা হয়, এই পদ্ধতিতে আর্মস্টন রোডে ভারী সামুদ্রিক যান চলাচলে বিঘ্ন কমেছে এবং বিমানবন্দরে বিদ্যুৎ সরবরাহকারী বিদ্যমান সমুদ্রতলের বিদ্যুৎ কেবল সরিয়ে নেওয়ার প্রয়োজন হয়নি। উত্তর সংযোগটি ২০২০ সালের ২৭ ডিসেম্বর যান চলাচলের জন্য খুলে দেওয়া হয়। দক্ষিণ সংযোগটি এর আগেই ২০১৮ সালে চালু হতে শুরু করেছিল, যা এই পথকে বৃহত্তর হংকং–ঝুহাই–ম্যাকাও সেতু নেটওয়ার্কের সঙ্গে যুক্ত করে।

যে রেকর্ড এখনো একটি যুগের পরিচয়

S-880 চিন লিয়াংইউ এখন আর প্রতিটি প্রযুক্তিগত বিভাগে সবচেয়ে শক্তিশালী যন্ত্র নয়। সাম্প্রতিক বছরগুলোতে চীনসহ বিভিন্ন দেশে আরও বেশি ধাক্কা দেওয়ার ক্ষমতা, উন্নত স্বয়ংক্রিয় ব্যবস্থা কিংবা ভিন্ন কাটার হেড নকশার সুড়ঙ্গ খননযন্ত্র এসেছে। তবে শিল্ড ব্যাসের রেকর্ডের জন্য গিনেস এখনো চিন লিয়াংইউকেই স্বীকৃতি দেয়, আর এর সম্পন্ন করা প্রকল্পটি এখনো অসাধারণ। এত বড় ব্যাস, এত গভীর পানির নিচের চাপ এবং একটানা খননকাজের মধ্যে সুড়ঙ্গেই শিল্ড রূপান্তরের সমন্বয় ঘটিয়েছে, এমন যন্ত্র খুব কমই আছে।

উপকূলীয় শহরগুলো অবকাঠামো নির্মাণে কীভাবে এগোচ্ছে, তারও প্রতীক এই যন্ত্র। বন্দর, বিমানবন্দর ও মহানগর এলাকায় ভিড় বাড়তে থাকায় পরিকল্পনাবিদেরা নতুন পথের জন্য ভূগর্ভ ও পানির নিচের দিকে তাকাচ্ছেন। S-880-এর মতো বিশাল যন্ত্র পৃষ্ঠে কম বিঘ্ন ঘটিয়ে, কম খনন করে এবং পুরোনো পদ্ধতির তুলনায় পরিবেশের ওপর কম প্রভাব ফেলে এসব পথ নির্মাণের সুযোগ দেয়। এগুলো ব্যয়বহুল, প্রচুর শক্তিনির্ভর এবং প্রযুক্তিগতভাবে চ্যালেঞ্জিং; তবে আরও বেশি উপকূলীয় এলাকাকে নির্মাণস্থলে পরিণত না করেই যোগাযোগের সক্ষমতা বাড়ানোর পথ দেখায়।

চিন লিয়াংইউর নামকরণ করা হয়েছে মিং রাজবংশের এক চীনা সেনাপতির নামে। ১৫৭৪ সালে জন্ম নেওয়া এই সেনাপতি সাহস ও আনুগত্যের জন্য পরিচিত ছিলেন। ঊনবিংশ শতাব্দী থেকে চলে আসা বড় সুড়ঙ্গ খননযন্ত্রকে নারীর নামে নামকরণের দীর্ঘ ভূগর্ভস্থ প্রকৌশল ঐতিহ্যের সঙ্গে এই নামকরণও সঙ্গতিপূর্ণ। সেই অর্থে, যন্ত্রটি হংকংয়ের নিচের শিলাস্তরে অতীত ও ভবিষ্যৎ—দুটিই বয়ে নিয়ে গেছে।

মূল তথ্য

• Herrenknecht Mixshield S-880 চিন লিয়াংইউ ১৭.৬৩ মিটার শিল্ড ব্যাসের হিসাবে বিশ্বের বৃহত্তম সুড়ঙ্গ খননযন্ত্রের গিনেস ওয়ার্ল্ড রেকর্ডস খেতাব ধরে রেখেছে।
• যন্ত্রটি তুয়েন মুন–চেক ল্যাপ কক লিংকের ৫ কিলোমিটার দীর্ঘ দ্বৈত পানির নিচের সুড়ঙ্গ খনন করেছে, যা ২০২০ সালের ডিসেম্বরে চালু হয়।
• প্রকল্পে ব্যয় হয়েছে প্রায় HK$18.2 billion। এটি এখন হংকংয়ের গভীরতম, দীর্ঘতম ও প্রশস্ততম পানির নিচের সড়ক সুড়ঙ্গ।
• নরম, পানিতে সম্পৃক্ত সমুদ্রতলের মাটিতে চাপ নিয়ন্ত্রণে Mixshield প্রযুক্তিতে বেনটোনাইট স্লারি ও সংকুচিত বাতাস ব্যবহার করা হয়েছে।
• কাজ হয়েছে ৫.৮ বার পর্যন্ত চাপে; রক্ষণাবেক্ষণকারী কর্মীদের জন্য হাইপারবারিক বিধি এবং এয়ারলক কক্ষের প্রয়োজন হয়েছে।
• প্রকৌশলীরা সুড়ঙ্গের ভেতরেই যন্ত্রটিকে ১৭.৬ মিটার থেকে ১৪ মিটারে রূপান্তর করেন, যা অত্যন্ত বিরল একটি ইন-টানেল শিল্ড হ্রাস।
• ৩.৬ মিটার ব্যাসের একটি মিনি-স্লারি সুড়ঙ্গ খননযন্ত্র উচ্চ চাপে ৫৭টি সংযোগপথ নির্মাণ করে, যা এ শিল্পে প্রথম।
• প্রকল্পে প্রায় ১ কোটি ১০ লাখ ঘনমিটার খননকাজ এড়ানো গেছে এবং সামুদ্রিক প্রাণী ও জাহাজ চলাচলের পথের ওপর প্রভাব কমেছে।