Công nghệ xây dựng cầu Việt Nam: Từ tiếp nhận đến làm chủ và hướng tới sáng tạo

Trong bối cảnh yêu cầu phát triển hạ tầng ngày càng cao, bài toán đặt ra không còn dừng ở việc “làm được”, mà là làm tốt hơn, bền vững hơn và từng bước sáng tạo công nghệ của chính Việt Nam.

Ngày 15/9, tại Hà Nội, Tổng hội Xây dựng Việt Nam phối hợp với Hội Khoa học Kỹ thuật Cầu Đường Việt Nam và Hội Kết cấu và Công nghệ Xây dựng Việt Nam tổ chức Hội thảo khoa học và công nghệ với chủ đề “Công nghệ xây dựng cầu Việt Nam – Hành trình làm chủ và phát triển”.

 

Hội thảo được tổ chức trực tiếp kết hợp trực tuyến, quy tụ đại diện cơ quan quản lý, viện nghiên cứu, trường đại học cùng đông đảo chuyên gia, nhà khoa học, kỹ sư, đơn vị tư vấn, nhà thầu, doanh nghiệp và sinh viên lĩnh vực xây dựng – kiến trúc. Mục tiêu của diễn đàn là nhìn lại những thành tựu nổi bật của công nghệ xây dựng cầu Việt Nam, nhận diện trình độ hiện tại, đồng thời đặt ra những yêu cầu cho giai đoạn phát triển tiếp theo.

Từ “làm được” đến “làm chủ”

Phát biểu khai mạc hội thảo, TS. Đặng Việt Dũng, Chủ tịch Tổng hội Xây dựng Việt Nam nhấn mạnh, cầu không đơn thuần là một công trình giao thông nối hai bờ. Mỗi cây cầu có thể mở ra hành lang phát triển, tăng cường liên kết các vùng kinh tế, thay đổi diện mạo đô thị và tạo ra những động lực tăng trưởng mới. Ở góc độ khác, trình độ xây dựng cầu còn phản ánh năng lực khoa học – công nghệ, công nghiệp và sức sáng tạo của một quốc gia.

 

 

Nhìn lại lịch sử, ngành cầu Việt Nam đã đi một chặng đường dài, từ những cây cầu bằng tre, gỗ, gạch, đá đến cầu thép, bê tông cốt thép, bê tông dự ứng lực và những công trình cầu dây văng, cầu vòm thép, cầu vượt biển có kết cấu ngày càng phức tạp.

Đặc biệt từ sau công cuộc đổi mới, quá trình phát triển đã có sự thay đổi về chất: Việt Nam chuyển dần từ vị thế chủ yếu tiếp nhận công nghệ sang học hỏi, chuyển giao, tích lũy kinh nghiệm và từng bước làm chủ nhiều công nghệ tiên tiến.

Các kỹ sư và doanh nghiệp Việt Nam hiện đã tiếp cận, ứng dụng nhiều giải pháp như đúc hẫng, cọc khoan nhồi đường kính lớn, vòm thép nhồi bê tông, vòm thép dây treo mạng lưới, cầu dây văng nhiều mặt phẳng hay dầm Hybrid. Từ những dự án cần sự hỗ trợ lớn của chuyên gia nước ngoài, đội ngũ kỹ thuật trong nước ngày nay đã trực tiếp đảm nhiệm nhiều phần việc quan trọng trong thiết kế và thi công những cây cầu lớn.

PGS.TS Tống Trần Tùng khi nhìn lại lịch sử công nghệ xây dựng cầu Việt Nam cũng chỉ ra rằng từ những năm 1990 đến nay là giai đoạn ngành cầu có bước phát triển mạnh về công nghệ. Đội ngũ kỹ sư, công nhân trong nước từng bước làm chủ cầu bê tông dự ứng lực, cầu dây văng và các giải pháp thi công nhịp lớn. Việt Nam từ chỗ xây dựng những cây cầu vượt sông suối nhỏ đã có khả năng thực hiện những công trình bê tông vượt nhịp hàng trăm mét và cầu dây văng có nhịp chính trên nửa kilomet.

 

 

Một minh chứng rõ nét cho quá trình này là công nghệ thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn. Tại cầu Mỹ Thuận, công nghệ cọc đường kính 2,5 m, sâu gần 100 m chủ yếu do chuyên gia và nhà thầu Australia thực hiện, trong khi kỹ sư Việt Nam tham gia để tiếp nhận quy trình và kinh nghiệm.

Đến Mỹ Thuận 2, cọc khoan nhồi trụ chính có đường kính 2,5 m và sâu khoảng 115 m. Trước những điều kiện địa chất thực tế phức tạp, đội ngũ trong nước đã chủ động thay đổi giải pháp, sử dụng máy khoan cần Kelly trên hệ sàn đạo chuyên dụng. Công nghệ này sau đó tiếp tục được ứng dụng tại Đại Ngãi 1, Phước An và Hòa Sơn. Đây là ví dụ cho thấy quá trình chuyển đổi từ tiếp nhận công nghệ sang thích ứng, cải tiến và làm chủ công nghệ của kỹ sư Việt Nam.

Theo TS. Đặng Việt Dũng, giá trị của hành trình này không chỉ nằm ở số lượng hay quy mô các cây cầu được xây dựng, mà quan trọng hơn là tri thức, kinh nghiệm và năng lực công nghệ được tích lũy qua từng dự án.

Điều đó tạo nền tảng để Việt Nam tiếp tục chinh phục những giới hạn mới về quy mô, công nghệ và mức độ phức tạp của công trình.

Vật liệu mới, công nghệ mới mở rộng giới hạn công trình

Một nội dung được quan tâm tại hội thảo là khả năng ứng dụng bê tông tính năng siêu cao (UHPC) trong xây dựng cầu.

Theo TS. Trần Bá Việt, Phó Chủ tịch Hội Bê tông Việt Nam, Việt Nam đã từng bước làm chủ UHPC từ nghiên cứu vật liệu, thiết kế, chế tạo đến thi công và tiêu chuẩn hóa. Việc ban hành bộ tiêu chuẩn TCVN 13735-13737:2023 đã tạo thêm nền tảng kỹ thuật cho việc ứng dụng vật liệu này.

 

 

UHPC có cường độ chịu nén rất cao, khả năng chịu kéo và sức kháng sau nứt tốt, đồng thời có độ bền lâu cao hơn bê tông thông thường. Những đặc tính này cho phép tạo ra các kết cấu cầu thanh mảnh hơn, giảm trọng lượng bản thân và tăng khả năng vượt nhịp.

Nghiên cứu dầm U-UHPC dự ứng lực nhịp 50 m được xem là một ví dụ cho năng lực thiết kế, chế tạo trong nước. Tuy nhiên, để đưa UHPC từ nghiên cứu và những công trình nhỏ trở thành giải pháp phổ biến cho cầu lớn, các chuyên gia cho rằng cần tiếp tục hoàn thiện dữ liệu thí nghiệm, tiêu chuẩn, định mức, cơ chế chấp thuận công nghệ, chuỗi cung ứng cũng như nguồn nhân lực.

Đáng chú ý, hiệu quả của vật liệu mới không nên chỉ được nhìn từ chi phí đầu tư ban đầu. Việc đánh giá cần đặt trong tổng thể hệ kết cấu và chi phí toàn bộ vòng đời công trình, bao gồm xây dựng, vận hành, bảo trì và tuổi thọ.

Bên cạnh UHPC, công nghệ cầu dây văng dầm Hybrid cũng cho thấy khả năng tối ưu vật liệu khi kết hợp thép và bê tông trong cùng một dầm chủ.

 

 

Tại Việt Nam, giải pháp này đã được ứng dụng tại cầu Cần Thơ và cầu Hòa Sơn. Trong đó, cầu Hòa Sơn trên tuyến cao tốc Hòa Bình – Mộc Châu có nhịp chính 550 m; việc bố trí dầm thép tại khu vực giữa nhịp giúp giảm trọng lượng bản thân, từ đó giảm khối lượng và chi phí của dây văng, trụ tháp và móng. Các đơn vị trong nước hiện về cơ bản đã làm chủ công nghệ thiết kế và thi công dạng cầu này.

Các báo cáo tại hội thảo cũng đề cập công nghệ cầu vòm thép dây treo mạng lưới (Network Arch), công nghệ thi công và bảo trì dây văng, kiểm soát hình học kết cấu và nhiều giải pháp kỹ thuật đang được ứng dụng tại các dự án cầu lớn.

Điểm chung của những công nghệ này là yêu cầu không chỉ làm chủ thiết kế cuối cùng mà phải kiểm soát được toàn bộ quá trình thi công, từ hình học, lực căng, chuyển vị đến các trạng thái trung gian của kết cấu.

Từ xây dựng công trình đến quản lý bằng dữ liệu

Một xu hướng nổi bật khác được thể hiện tại hội thảo là sự dịch chuyển từ tư duy “xây xong công trình” sang quản lý tài sản hạ tầng trong toàn bộ vòng đời.

Đại diện Tổng công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông Vận tải – CTCP (TEDI) cho biết, ứng dụng BIM trong thiết kế cầu đã phát triển qua nhiều cấp độ, từ mô hình hóa 3D, thiết kế tham số đến thuật toán hóa, mô-đun hóa và tích hợp mô hình với dữ liệu.

Qua các dự án như Hoàng Văn Thụ, Mỹ Thuận 2, Nguyễn Trãi, cầu cạn Vành đai 3 TP.HCM, Thượng Cát và Hòa Sơn, BIM ngày càng được sử dụng để kiểm soát các cấu kiện phức tạp, phối hợp đa bộ môn và tổ chức thông tin trên môi trường dữ liệu chung.

 

 

Khi được chuẩn hóa và triển khai đồng bộ, BIM không chỉ phục vụ thiết kế mà có thể trở thành nền tảng cho AI, Digital Twin và quản lý dữ liệu công trình trong suốt vòng đời.

Xu hướng này thể hiện rõ tại cầu Rạch Miễu 2, nơi hệ thống quan trắc sức khỏe kết cấu (SHM) được triển khai từ tháng 10/2023 với 14 nhóm thiết bị và khoảng 98 kênh đo. Dữ liệu được thu thập liên tục qua các giai đoạn đúc hẫng, lắp dây văng, hợp long và khai thác.

Trong giai đoạn được phân tích, 100% trong 6.358 mốc thời gian quan trắc nằm trong ngưỡng bình thường; không ghi nhận dịch chuyển vĩnh cửu qua hệ thống GNSS. Kết quả cho thấy khả năng sử dụng dữ liệu thực tế để kiểm chứng thiết kế và theo dõi “sức khỏe” công trình thay vì chỉ chờ xuất hiện hư hỏng mới xử lý.

Cùng với cảm biến, mô hình bản sao số – Digital Twin, robot tự leo, camera và AI đang mở thêm khả năng tự động hóa hoạt động kiểm tra, phát hiện bất thường và dự báo rủi ro. Điều này đặt nền móng cho sự chuyển đổi từ bảo trì bị động sang bảo trì chủ động và thông minh, qua đó tăng tuổi thọ công trình và tối ưu chi phí khai thác.

Từ “làm chủ” đến “sáng tạo”

Phát biểu tại hội thảo, PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Chủ tịch Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam, đánh giá việc phát huy năng lực của đội ngũ chuyên gia, nhà khoa học có ý nghĩa quan trọng trong thúc đẩy khoa học – công nghệ, công nghiệp hóa, hiện đại hóa và xây dựng hệ thống hạ tầng hiện đại, bền vững.

 

 

Những kết quả được trình bày tại hội thảo cho thấy khái niệm “làm chủ công nghệ” hiện cũng cần được hiểu rộng hơn. Làm chủ không đồng nghĩa với tự làm mọi thứ, mà là có đủ năng lực để lựa chọn, tiếp nhận, cải tiến và phát triển công nghệ; đủ nhân lực để thiết kế, tổ chức thực hiện; đủ dữ liệu và kinh nghiệm để xây dựng tiêu chuẩn phù hợp.

Để đạt được điều đó, mối liên kết giữa cơ quan quản lý, nhà khoa học, trường đại học, tư vấn và doanh nghiệp cần được tăng cường. Những bài toán nảy sinh trên công trường cần trở thành đề tài nghiên cứu; ngược lại, kết quả nghiên cứu phải được đưa trở lại công trình và kinh nghiệm từ mỗi dự án phải được hệ thống hóa thành tri thức chung của ngành.

Đây cũng chính là thông điệp đáng chú ý nhất được đặt ra tại hội thảo: làm chủ công nghệ không phải đích đến cuối cùng.

 

 

Nếu chặng đường trước đây của ngành cầu Việt Nam là đi từ tiếp nhận đến “làm được”, rồi từ “làm được” đến “làm chủ”, thì giai đoạn tiếp theo phải hướng tới khả năng tự nghiên cứu, sáng tạo và phát triển những giải pháp công nghệ phù hợp với điều kiện Việt Nam.

Trong bối cảnh hàng loạt dự án hạ tầng quy mô lớn đang và sẽ được triển khai, từ cao tốc, cầu vượt sông, vượt biển đến đường sắt tốc độ cao, năng lực khoa học – công nghệ của ngành cầu sẽ tiếp tục đứng trước những yêu cầu cao hơn.

Và như thông điệp được Chủ tịch Tổng hội Xây dựng Việt Nam đặt ra tại hội thảo, trách nhiệm của thế hệ tiếp theo là đưa ngành cầu Việt Nam tiến thêm một bước: từ “làm chủ” đến “sáng tạo”, và xa hơn là từng bước vươn tới khả năng dẫn dắt.