Lý do đường băng nóng chảy, đường ray biến dạng ở Anh

[miro1510]

Ở một quốc gia có khí hậu ôn đới như Anh, đợt nắng nóng kỷ lục gần đây đã tạo ra thách thức đối với cơ sở hạ tầng và khiến hệ thống giao thông đối mặt với một loạt vấn đề.

Nhiệt độ khắc nghiệt đã tạo ra thách thức đối với cơ sở hạ tầng và gây ra sự gián đoạn trên các tuyến đường sắt của Anh. Một số chuyến tàu hỏa đã bị hủy bỏ, trong khi những chuyến khác giảm tốc độ vì sợ rằng đường ray có thể bị vênh.

Đường băng sân bay và một số tuyến đường bộ cũng cho thấy những vấn đề trong thời tiết khắc nghiệt.

"Nhiều cơ sở hạ tầng của chúng ta không được xây dựng để chống chọi với nhiệt độ như hiện nay", Bộ trưởng Giao thông Anh Grant Shapps cho biết.

Biến dạng đường ray

Các thanh đường ray thép nở ra và có xu hướng bị vênh khi nhiệt độ thay đổi tại bất kể vùng khí hậu nào.

Theo Cơ quan vận hành và phát triển đường sắt Anh Network Rail, các tuyến đường sắt trên toàn thế giới được thiết kế để hoạt động trong phạm vi nhiệt dao động 45 độ C, tùy theo điều kiện khí hậu địa phương. Chẳng hạn mạng lưới đường sắt của Tây Ban Nha được thiết kế để hoạt động bình thường trong khoảng 0-45 độ C. Đối với Saudi Arabia, con số này là 10-55 độ C.

Trong khi đó, tại xứ ôn đới như Anh, đường sắt thường được thiết kế để đảm bảo hoạt động trong phạm vi nhiệt độ bình thường là âm 10-30 độ C. Thanh tà vẹt cùng lớp đá ballast trải đều bên dưới đường ray có vai trò cố định đường ray trong cả mùa đông và mùa hè.

Tuy nhiên, khi nước Anh ghi nhận ngày nóng nhất từ trước đến nay, với mức nhiệt vượt quá 40 độ C, nhiệt độ thực tế tại đường ray có thể đạt đến 60 độ C, dẫn đến tình trạng các thanh thép giãn nở và oằn lại.

Một đoàn tàu di chuyển nhanh trên đường ray có thể đẩy nhanh quá trình đó thông qua sức nóng do ma sát gây ra. Vì vậy, trong thời tiết nắng nóng khắc nghiệt, các chuyến tàu có thể đối mặt với rủi ro cao hơn do hiện tượng đường ray thép cong vênh.

Trong bối cảnh đó, giới hạn tốc độ tàu đã được đưa ra để bảo vệ các tuyến đường sắt. Tại một số tuyến đường sắt, giới hạn tốc độ thậm chí bị giảm xuống một nửa.

Các đường dây cấp điện bên trên các tuyến đường sắt đã điện khí hóa cũng giãn nở và xệ xuống khi trời nóng hoặc co lại khi gặp thời tiết lạnh. Các kỹ sư đã tìm kiếm giải pháp bằng cách sử dụng hệ thống ròng rọc để giảm tác động của hiện tượng này. Nhưng cuối cùng, đường dây điện vẫn chùng xuống nếu thời tiết quá nóng, khiến chúng có nguy cơ rối và mắc vào cần lấy điện trên nóc đoàn tàu.

Nhựa đường bị tan chảy

National Highways, công ty thuộc sở hữu của chính phủ Anh chịu trách nhiệm vận hành, bảo trì các tuyến đường bộ, cho biết đường cao tốc và tuyến đường huyết mạnh được xây dựng với bề mặt rải nhựa đường đã cải tiến.

Theo lý thuyết, chúng khó bị tan chảy và có thể chịu được nhiệt độ trong lòng đạt 60 độ C hoặc nhiệt độ không khí bên ngoài ở mức 40 độ C.

Tuy nhiên, phần lớn loại nhựa đường cơ bản được rải trên các tuyến đường địa phương có thể bắt đầu chảy ra ở nhiệt độ 50 độ C.

“Mặt đường trở nên trơn trượt và lún, khiến các phương tiện rất khó phanh”, giáo sư Xiangming Zhou, người đứng đầu bộ phận nghiên cứu công trình dân dụng và môi trường tại Đại học Brunel (Anh), nói.

Nhựa đường trộn đá dăm có giá rẻ, ít mài mòn lốp hơn một số vật liệu khác, nhưng vì chúng có màu đen nên có xu hướng nóng lên nhanh hơn dưới ánh nắng mặt trời, giáo sư Zhou cho biết thêm.

Đây là lý do tại sao các chức trách Anh đã yêu cầu các loại xe tải chuyên dụng, thường được sử dụng trong thời tiết băng giá, ở chế độ chờ để rải cát và bụi đất lên mặt đường nhựa.

Khoảng 4% tuyến đường tại Anh làm bằng bê tông. Nhiều quốc gia dùng bê tông để xây dựng tuyến đường cao tốc vì vật liệu này bền hơn so với nhựa đường. Dù vậy, chúng vẫn không tránh khỏi vấn đề trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, và việc đóng cửa tuyến đường A14 là một ví dụ.

Con đường hai chiều gần Cambridge vốn có mặt đường nhựa rải trên những tấm bê tông cũ. Do thời tiết nắng nóng, nhiệt độ cao khiến các tấm bê tông cũ nở ra và cong vênh, tạo ra vết lồi lõm khiến đơn vị vận hành phải đóng cửa và sửa chữa khẩn cấp trong đêm.

Rick Green, chủ tịch của Liên minh Công nghiệp Nhựa đường, nói rằng để xây dựng một con đường có thể chống chọi với mọi nhiệt độ là “thách thức đối với các kỹ sư thiết kế”. Ở nhiệt độ cực cao, bề mặt "không nóng chảy, nhưng nhựa bitum trong đó có thể mềm ra", "làm tăng nguy cơ biến dạng".

Đường băng sân bay hư hại

Sân bay Luton, phía bắc London, cũng gặp vấn đề về nhựa đường khi nhiệt độ tăng vọt. Sân bay đã phải tạm dừng hoạt động vào chiều 18/7 sau khi nắng nóng gây ra "khiếm khuyết" trên đường băng, buộc các chuyến bay phải chuyển hướng.

Theo sân bay, "nhiệt độ bề mặt cao khiến một phần nhỏ (trên đường băng) bị trồi lên" và các kỹ sư đã sửa trong vòng vài giờ, nhưng điều đó vẫn gây ra gián đoạn lớn cho hành khách.

Trong khi các con đường địa phương thường có bóng mát từ cây cối và nhà cửa xung quanh, đường băng tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời và chịu thêm áp lực nhiệt do máy bay hạ cánh cũng như cất cánh. Việc sửa chữa và bảo trì thường xuyên diễn ra.

Sân bay Heathrow, nơi thậm chí còn nóng hơn Luton, cũng gặp vấn đề về đường băng vào tuần trước.

Sky News ngày 18/7 đưa tin thời tiết nóng cũng làm chảy nhựa đường băng tại Căn cứ Không quân Brize Norton ở Oxfordshire, đông nam nước Anh. Hãng tin trích dẫn một nguồn tin quân sự, cho biết Không quân Hoàng gia Anh đã tạm dừng các chuyến bay vào và ra khỏi căn cứ.

Giải pháp là gì?

Network Rail đã chi hàng trăm triệu bảng Anh mỗi năm cho việc giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, hầu hết số tiền được sử dụng để chống lại xói mòn hoặc thiệt hại do mưa bão.

Cơ sở hạ tầng trong tương lai có thể được tính toán để chống chịu khi khí hậu ấm hơn, nhưng sau đó nó có thể dễ bị hỏng và nứt hơn trong thời tiết mùa đông lạnh giá, khi đường ray bị co lại. Một số vật liệu đường ray, chẳng hạn thanh tà vẹt bê tông, được thiết kế để chịu đựng được mức nhiệt dao động trong phạm vi lớn hơn nhưng sẽ đắt hơn đáng kể.

Trước thời tiết khắc nghiệt, các quốc gia cũng sẽ phải theo dõi để thích ứng và điều này chắc chắn tốn nhiều thời gian cùng chi phí. Các dự án cải tạo những tuyến đường để chống chịu tốt hơn với nắng nóng sẽ trở thành một bài toán kinh tế và chính trị.