Những dự án lớn của đất nước như là một sự thách thức trí tuệ, tri thức để các chuyên gia, nhà khoa học tìm giải pháp đóng góp cho sự phát triển của các dự án này. Tất cả các giải pháp kỹ thuật mang lại lợi ích đều được hoan nghênh. Nhưng tất nhiên, phải theo một quy trình, trình tự nhất định.
Riêng đối với các dự án đường cao tốc đã được triển khai giai đoạn 2017 - 2020, 2021 - 2025 và giai đoạn 2026 - 2030, một trong những vấn đề lớn và phức tạp đặt ra đối với các chủ đầu tư, tư vấn, đơn vị thi công là lựa chọn giải pháp phù hợp để làm cao tốc, bảo đảm đáp ứng được yêu cầu về chất lượng, độ bền của những đoạn đường cao tốc đi qua vùng đất yếu, địa tầng phức tạp. Trong đó, đặc biệt phải kể tới những đoạn cao tốc đi qua khu vực ĐBSCL - một vùng châu thổ mới, được bồi lắng trong nhiều năm, có tầng bùn khá sâu, khi làm cầu Mỹ Thuận phải làm cọc có độ sâu tới 90 m, còn khi làm cầu Mỹ Thuận 2 phải làm cọc sâu tới hơn 100 m mới tới tầng sỏi, cuội.
Quá trình thi công xây dựng cầu Đài Xuyên trên cao tốc Vân Đồn - Tiên Yên, tỉnh Quảng Ninh.
Gần đây, Công ty TNHH Thương binh nặng Hòa Bình đề xuất sử dụng giải pháp xây dựng đường cao tốc bằng cầu bản rỗng bê tông cường độ cao trên cọc ly tâm, kết hợp với giải pháp dầm nhịp lớn HPC và UHPC cho một số khu vực cao tốc đi qua vùng ĐBSCL, hay còn gọi là giải pháp công nghệ thi công cầu bản bê tông cường độ cao trên cọc PRC (giải pháp cầu bản trên cọc), là một giải pháp kết cấu cầu theo sơ đồ khung chịu lực tích hợp mố trụ dẻo từ kết cấu lắp ghép công nghệ đã được áp dụng trong xây dựng cao tốc cầu cạn tại Trung Quốc, Indonesia, Đức và Đài Loan những năm qua. Tại Việt Nam, mặc dù giải pháp này đã được áp dụng tại một số công trình, nhưng chưa được áp dụng phổ biến rộng rãi.
Giải pháp này đã được Công ty Hòa Bình thi công xong 1 đoạn tuyến dài 500 m, gồm 65 nhịp 7,75 m, chia thành 3 liên, xây dựng 2 tầng, nằm trong khu phi thuế quan Lạch Huyện của TP Hải Phòng (tuyến D3A); được thực hiện thử tải, kiểm định kết cấu trong khoảng thời gian từ tháng 02 - 6/2024, cho kết quả kiểm định kết cấu cầu đáp ứng toàn bộ các yêu cầu của thiết kế. Đáng chú ý, kết quả này cũng đáp ứng các yêu cầu của Tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia Việt Nam như: TCVN7888:2014 - Tiêu chuẩn cọc bê tông ly tâm ứng lực trước, TCVN11823:2017 - Tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ; Tiêu chuẩn thiết kế cầu của Hoa Kỳ: AASHTO LRFD 2007, AASHTO LRFDUHP-1; ASTM C1856/C1856M-17; đảm bảo tuổi thọ thiết kế trên 100 năm; được tính toán thiết kế kháng chấn với cấp động đất từ cấp 7, cấp 8.
Từ các công bố trên truyền thông của Công ty Hòa Bình, cũng như tham khảo thêm các kinh nghiệm về công trình tương tự trên thế giới và nghiên cứu về địa hình và phân bố địa chất các lớp đất yếu ở khu vực ĐBSCL, ông Mai Triệu Quang, một chuyên gia cầu đường ở Công ty CP Tư vấn và Đầu tư xây dựng ECC, đã tiến hành phân tích chi tiết và so sánh kinh tế kỹ thuật giải pháp cầu bản nhịp ngắn liên tục trên cọc có chiều dài khác nhau với các giải pháp truyền thống đang được sử dụng ở khu vực này, cụ thể là phương án dầm Supper T nhịp 35 m.
Kết quả phân tích cho thấy, kết cấu cầu bản liên tục nhịp ngắn dạng này nếu được áp dụng thay cho kết cấu nhịp dầm đơn giản dùng dầm Supper T ở các đoạn cầu cạn không yêu cầu vượt nhịp lớn (qua các khu vực đồng ruộng ngoài đô thị) sẽ đem lại tiết kiệm đáng kể cả về chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vòng đời.
Ông Mai Triệu Quang đã phân tích thêm lý do kết cấu cầu bản liên tục trên cọc có thể hạ giá thành đáng kể vì, với giải pháp thiết kế và thi công truyền thống, đã tối ưu hóa được cả trong thiết kế, sử dụng vật liệu cường độ cao (bê tông mác 60 - 80 Mpa), sản xuất quy mô công nghiệp trong nhà máy và áp dụng biện pháp thi công tiên tiến trên công trường bằng phương pháp đúc sẵn lắp ghép và toàn khối hóa ở công trường…
Theo đánh giá của một số chuyên gia, giải pháp của Công ty Hòa Bình là sử dụng cọc bê tông đúc sẵn ép xuống lòng đất, tạo thành gần như một nền cứng, phía trên sử dụng những bản bê tông, sàn bê tông trực tiếp thực chất là một giải pháp xử lý nền đất yếu rất tốt.
Đây là giải pháp hoàn toàn có thể làm được nhưng để đưa vào thực tiễn, các cơ quan quản lý nhà nước cần vào cuộc hỗ trợ cho các nhà khoa học, hỗ trợ cho các doanh nghiệp xây dựng hành lang pháp lý về: những quy định pháp luật liên quan, hệ thống quy chuẩn, tiêu chuẩn, định mức, đơn giá… làm cơ sở áp dụng đề xuất này vào thực tiễn, lan tỏa kết quả này cho xã hội thực hiện.
Giải pháp công nghệ cọc ly tâm của Công ty Hòa Bình rất thích ứng cho giải pháp mở rộng, nâng cấp các tuyến đường cao tốc đã xây dựng, đặc biệt là cho các tuyến nằm trong vùng đất yếu khu vực TP.HCM. Đương nhiên, phải chấp nhận suất vốn đầu tư có thể đắt hơn một chút nhưng được lợi rất nhiều như: Không mất nhiều thời gian; kiểm soát được chất lượng công trình; chủ động được tiến độ; và đặc biệt ít can thiệp tới điều kiện tự nhiên như nguồn nước.
Quá trình xây dựng công trình tại cầu Eo Cô Gái trên Quốc lộ 8A, sử dụng giải pháp cầu nhịp ngắn trên mố, trụ dẻo để xử lý điểm đen về sụt trượt.
Đặc biệt do tính chất của biến đổi khí hậu, ĐBSCL đang tự lún xuống mỗi năm khoảng 3,7 - 4,2 cm, nên giả sử có xử lý nền đất yếu thì nền đất của vùng này vẫn tự lún xuống mỗi năm. Nhưng nếu dùng giải pháp công nghệ cọc ly tâm giúp truyền tải trọng sâu hơn, thì tốc độ tự lún giảm đi rất nhiều, cho thấy giải pháp này có khả năng khắc phục được điều kiện đặc thù của ĐBSCL mà không ảnh hưởng tới các vấn đề khác như nguồn nước ngầm của khu vực này.
Giải pháp của Công ty Hòa Bình cũng sẽ giúp giảm thiểu rất nhiều ảnh hưởng đến công trình hiện hữu nếu áp dụng cho việc mở rộng, nâng cấp công trình hiện hữu đã hoàn thành và đi vào sử dụng theo phân kỳ và đến thời điểm này phải đầu tư hoàn chỉnh theo quy hoạch theo yêu cầu của Thủ tướng Chính phủ, Bộ trưởng Bộ Xây dựng.
Bởi nếu tiếp tục sử dụng biện pháp gia cố nền bằng cách lại gia tải khi mở rộng, nâng cấp công trình hiện hữu, sẽ tốn kém rất nhiều về kinh tế vì phải có giải pháp cắt lún trước, sau đó mới mở rộng được. Nói cách khác, phải làm hành lang cắt lún để không làm nền mới ảnh hưởng, kéo lún nền cũ vốn đã tồn tại ổn định từ 10 - 15 năm.
TS Trần Bá Việt - Phó chủ tịch Hội Bê tông Việt Nam đánh giá và khuyến nghị, nếu áp dụng giải pháp của Công ty Hòa Bình cho dự án mở rộng cao tốc Sài Gòn - Trung Lương có chiều dài đoạn cầu cạn 13,5 km là nhanh, rẻ và tốt nhất. Bên cạnh đó, một số tuyến cao tốc sẽ được triển khai trong năm 2026 và giai đoạn 2027 - 2030 cần chuyển sang sử dụng giải pháp cầu cạn với dầm bản rỗng trên cọc ly tâm cho khu vực đi qua ruộng, đồng, sình lầy, rừng với dầm UHPC cho vượt nút giao lộ, sẽ rút ngắn tiến độ hoàn thành công trình xuống 1 năm, tổng mức đầu tư tăng không nhiều, còn góp phần bảo vệ môi trường khu vực này.
Đánh giá chung về giải pháp cầu cạn của các chuyên gia, ông Nguyễn Văn Lâm - Công ty CP Tư vấn kỹ thuật và kiến trúc công trình giao thông cho rằng, các giải pháp đều không mới, cơ bản giống nhau và đã được áp dụng ở nhiều nước trong khu vực và trên thế giới.
Trong một số hội thảo do Tạp chí Xây dựng, Hội Vật liệu xây dựng tổ chức trước đây, bàn về giải pháp cầu cạn thay cho nền đường đắp ở ĐBSCL, các chuyên gia thường kiến nghị sử dụng các vật liệu và công nghệ mới để làm kết cấu nhịp cầu dài ra, giảm thiểu số lượng trụ cầu, rút ngắn thời gian thi công, tăng khả năng tiêu thoát lũ… vì vậy suất đầu tư cầu vẫn cao. Thì nay, với giải pháp của Công ty Hòa Bình đề xuất làm nhịp ngắn lại, và thực tế chứng minh suất đầu tư xây dựng cầu giảm đi đáng kể, chỉ khoảng 15 triệu đ/m2 mặt cầu.
Ở Việt Nam, giải pháp sử dụng cầu mố trụ dẻo, nhịp 12 - 15 m trên hệ móng một hàng cọc khoan nhồi đã được áp dụng ở một số dự án đường cao tốc qua khu vực nền đất yếu, đi men theo sườn dốc (để không phải làm nền đường đào vào sườn núi hoặc để xử lý các điểm sụt trượt sườn núi) như: Cầu Bình Hương trên cao tốc Hạ Long - Bạch Đằng; Cầu Đèo Bụt trên cao tốc Hòa Lạc - Hòa Bình.
Hay tại cầu Đài Xuyên trên cao tốc Vân Đồn - Tiên Yên dài 474,1 m, rộng 25,25 m sử dụng dầm bản có chiều dài nhịp 12 và 13 m trên trụ dẻo là một hàng 6 cọc khoan nhồi đường kính 1,0 m; cầu vào Nhà máy Z117 ở Sóc Sơn - Hà Nội có chiều dài 96 m, rộng 15 m sử dụng dầm bản nhịp 12 m trên mố, trụ dẻo là một hàng 10 cọc 45 x 45 cm.
Theo đó, giải pháp cầu dầm bản liên tục nhiều nhịp (12 - 15 m) sử dụng mố, trụ dẻo có suất chi phí xây dựng công trình khá thấp, chỉ khoảng 13 - 15 triệu đ/m2 mặt cầu (tùy theo cầu ở trên cạn hay dưới nước, cọc dài hay ngắn), và chỉ bằng khoảng 50% suất chi phí xây dựng của cầu dầm Super Tee phổ biến hiện nay (suất vốn đầu tư xây dựng cầu dầm Super T do Bộ Xây dựng công bố kèm theo Quyết định số 816/QĐ-BXD ngày 22/8/2024 là 32,844 ~ 37,416 triệu đ/m2 mặt cầu).
Trong khi đó giải pháp cầu cạn này vẫn giữ nguyên được các ưu điểm của giải pháp kết cấu cầu so với nền đường đắp cao, đắp trên nền đất yếu hay nền đường đào vào sườn núi như: giảm diện tích đền bù, giải phóng mặt bằng, thu hẹp dòng chảy làm giảm khả năng kéo dài thời gian tiêu thoát lũ, giảm được thời gian thi công, tăng cường ổn định công trình và nhất là khắc phục được tình trạng khan hiếm vật liệu đắp nền hiện nay.
Ông Nguyễn Văn Lâm cũng cho rằng, giải pháp cọc đúc sẵn, lắp ghép có ưu điểm là thi công nhanh nhưng chỉ áp dụng cho địa hình bằng phẳng, địa tầng là cát hoặc sét, còn phương án móng cọc khoan nhồi lại có thể áp dụng cho mọi loại địa tầng (kể cả nền đá) và loại địa hình (như trên sườn dốc, điểm sụt trượt). Do đó, tùy theo địa hình, địa chất khác nhau có thể chọn giải pháp mố, trụ dẻo trên hệ móng cọc đúc sẵn hoặc cọc khoan nhồi, hoặc có thể kết hợp nhiều giải pháp trong cùng một dự án.
Có thể thấy, mỗi phương án do các doanh nghiệp, chuyên gia đề xuất đều có phạm vi áp dụng không giống nhau. Tuy nhiên, tựu chung lại vẫn là đề xuất áp dụng giải pháp cầu cạn cho một số tuyến cao tốc sắp được đầu tư mới hoặc đầu tư hoàn thiện giai đoạn phân kỳ để thay thế giải pháp nền đường đắp.
Các giải pháp đưa ra hoàn toàn phù hợp với trình độ, công nghệ và thiết bị xây dựng hiện nay, đã được kiểm chứng và chứng minh tính hiệu quả ở các dự án cụ thể. Kỳ vọng rằng tất cả các giải pháp kỹ thuật này sẽ được các chuyên gia, các nhà quản lý xem xét và đánh giá một cách kỹ lưỡng để sớm đưa vào áp dụng rộng rãi ở các dự án giao thông trong thời gian tới, góp phần phát triển hạ tầng giao thông đường bộ ổn định lâu dài và bền vững.