Hãy “nghĩ khác” khi xây cầu!

Trung Quốc, Thái Lan… tình trạng kẹt xe đã được giải quyết cơ bản nhờ hệ thống đường sắt nội đô hay hệ thống cầu vượt đã được đầu tư nhiều năm liên tục. Hà Nội có 4 công trình cầu vượt và một hầm chui Kim Liên hoàn thành trong thời gian 10 năm.

Vậy, làm thế nào để có 40-50 cầu vượt trong 5 năm tới để giải quyết tình trạng giao thông cho Hà Nội lõi với quy mô dân số trên 3 triệu người? Không thể, nếu làm theo cách cũ. Mỗi cầu vượt nho nhỏ như nút Ngã Tư Sở, nút Ngã tư Vọng cũng tốn 100 tỷ và kéo dài 2 năm, riêng hầm chui Kim Liên tốn hơn 467 tỷ và thi công tới 35 tháng. Vậy làm sao đủ tiền và đủ thời gian, vật chất để tốc độ làm cầu vượt tiếp cận dần tốc độ tăng của các phương tiện tham gia giao thông? Chúng ta hoàn toàn có thể làm được 40 cầu vượt cỡ cầu vượt Ngã Tư Sở, ngã Tư Vọng (Hà Nội) trong 5 năm, nếu thực hiện theo cách tiếp cận mới.

Cầu Hòn Dáu- Hải Phòng, Công trình kết cấu thép do TADITS thiết kế và thi công

Cầu Việt Nam – Quá khứ và hiện tại

Công nghệ chế tạo và thi công cầu nói chung thay đổi mạnh mẽ theo thời gian. Tại Việt Nam, số ít cây cầu do Pháp xây dựng trước năm 1945 như Long Biên, Hàm Rồng, Tràng Tiền, đã để lại dấu ấn lịch sử và cả nghệ thuật thời đó.

Các công trình cầu thép trên chủ yếu được chế tạo bằng liên kết đinh tán và với mức độ khá thủ công, do đó có thể áp dụng các đường cong cho kết cấu dàn cầu, điển hình như cầu Long Biên, Cầu Tràng Tiền có dạng đường cong của biểu đồ mô men của dầm đơn giản để khai thác triệt để khả năng chịu lực của kết cấu dàn thép. Về mặt kiến trúc ngẫu nhiên hình dạng cong hoặc gãy khúc này lại tạo ra nét thơ mộng cho các cây cầu.

Từ sau 1945 đến những năm đầu thiên niên kỷ mới, thế giới bước vào thời kỳ phát triển mạnh mẽ về kinh tế, kỹ thuật. Các công trình cầu được xây cất rất nhanh và nhiều để đáp ứng sự bùng nổ giao thông. Ngoài cầu thép truyền thống thì cầu bê tông cho đường ô tô cũng được xây dựng phổ biến. Kết cấu ứng lực trước và công nghệ cầu dây văng đã cho phép xây dựng nhiều cầu rất lớn và đẹp như Mỹ Thuận, Bãi Cháy, Cần Thơ… Bên cạnh đó cầu thép vẫn được xây dựng dành cho giao thông đường sắt nhưng thay vì sử dụng các đường cong cho cánh trên dàn cầu như trước, để đáp ứng nhu cầu công xưởng hóa các nhà thiết kế lại sử dụng hình dạng dàn cầu với hai cánh song song là chủ yếu, như cầu Việt trì, Cầu Thăng Long, Chương Dương…

Giai đoạn sau đổi mới, đến năm 1990, chúng ta đã thiết kế được cầu khung T bêtông ứng suất trước vượt khẩu độ 63m như cầu Thái Bình. Đến năm 1996 đã thành công trong công nghệ cầu BTCT ứng suất trước đúc hẫng cân bằng các nhịp chính trên 100m (chuyển giao công nghệ Thụy Sĩ) đạt tính nhịp điệu và tỉ lệ thẩm mĩ. Tiếp theo là các dầm cầu liên tục, cầu treo, cầu dây văng vượt các khẩu độ lớn, kết hợp với các vật liệu xây dựng mới, trình độ thiết kế và công nghệ tiên tiến, các cây cầu Việt Nam có hình dáng, phong cách và yếu tố thẩm mỹ kiến trúc đã được nghiên cứu và có hiệu quả trong các công trình cầu nút xây dựng.

Từ sau năm 2000 ở Việt Nam bắt đầu chú trọng nhiều hơn đến cầu vượt đô thị và cầu vượt cho người đi bộ. Ban đầu là các cây cầu bê tông, nhưng gần đây lại có xu hướng chuyển mạnh sang sử dụng cầu thép do đặc điểm trọng lượng nhẹ, thi công nhanh và khả năng đáp ứng tương đối phong phú về hình dạng kiến trúc so với cầu bê tông.

Sự phát triển của vật liệu cũng thúc đẩy sự hiện đại của các cây cầu. Từ các vật liệu phổ thông truyền thống như dây thừng, gỗ đá đến nay được thay thế bởi các vật liệu nhân tạo như sắt thép, dây cáp bằng thép có cường độ cao. Nhờ đó, từ các cây cầu có hình dạng cơ bản được rút ra được mô phỏngtừ chính thiên nhiên như dạng xà ngang, vòm cuốn, dạng treo, dần dần đã ra đời các kết cấu đồ sộ và hiện đại hơn: những cây cầu dầm đúc liền, không có chỗ nối, vượt qua các khoảng cách khổng lồ đáng kính nể, với các kết cấu dạng khung vòm, dầm BTCT, dàn thép, dây văng… đồ sộ, cùng với các vật liệu bền vững đã làm cho cây cầu có độ bền vĩnh cửu với tác động của thiên nhiên xung quanh, đồng thời ngày càng hiện đại và mỹ lệ hơn.

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã khiến cho các đô thị có thể vươn mình sang bên bờ sông, vươn ra vịnh, ra biển, làm cho các đô thị gắn kết với thiên nhiên, trở nên thơ mộng như bản nhạc, hoạt động đô thị gắn kết qua các nét gạch nhịp là các cây cầu của đô thị.

Có thể nói, phần nhiều các cây cầu tại Việt Nam mới chỉ đáp ứng được vai trò, chức năng giao thông của mình mà chưa được chú trọng về mặt kiến trúc, thẩm mĩ. Do đó, với các cây cầu đòi hỏi sử dụng công nghệ mới và có tạo dáng kiến trúc, vẫn cần phải có sự hợp tác với các chuyên gia thiết kế nước ngoài. Hơn nữa, mối quan hệ giữa Kỹ sư thiết kế và KTS quy hoạch trong việc thiết kế một cây cầu cũng chưa tốt, cần phải được cải thiện. Tránh tình trạng người có thể thiết kế hoặc đề xuất những cây cầu đẹp lại không được tham gia quá trình thiết kế và quy hoạch. Còn người được giao nhiệm vụ thì có thể vì vội vã, gấp gáp hoặc vì những hạn chế nào đó mà đưa ra nhưng sản phẩm chưa được nghiên cứu nhuần nhuyễn để có thể trụ vững với thời gian. Nên chăng cần phát động những cuộc thi thiết kế cầu vượt với những chủ đề khác nhau để thu hút được những người có năng lực tham gia hiến kế cho các đồ án sẽ được thực hiện sau đó… Đồng thời có những ràng buộc về nguyên tắc, phối hợp thiết kế giữa ngành giao thông với ngành xây dựng trong việc thiết kế cầu trong cảnh quan chung của khu vực.

Hãy “nghĩ khác” khi xây cầu

Chúng ta hoàn toàn có thể làm được 40 cầu vượt cỡ cầu vượt Ngã Tư Sở, ngã Tư Vọng (Hà Nội) trong 5 năm, nếu thực hiện theo cách tiếp cận mới.

Giải pháp rút ngắn thời gian thi công: Trong việc thi công cầu vượt, công đoạn thi công móng trụ cầu là tốn kém nhiều nhất cả về chi phí và thời gian, chiếm tỷ lệ trên 60 – 70% của toàn bộ giá trị và thời gian xây dựng cầu vượt. Tải trọng tác động lên móng trụ của một nhịp cầu vượt đến 30m, vào khoảng 2000T – 3000T cho cầu vượt loại lớn cho phép xe tải nặng lưu thông, tải trọng này tương đương với tải trọng truyền lên móng dưới cột nhà cao 25 tầng nhưng không phức tạp và nguy hiểm bằng đối với móng nhà cao tầng vì thành phần tải trọng ngang tác dụng lên móng cầu vượt sẽ nhỏ hơn nhiều.
Hầu như tất cả các nhà xây dựng đều nghĩ đến cọc khoan nhồi đường kính lớn sâu đến 50-60m cho móng nhà cao tầng cũng như cho móng cầu. Đó là cách nghĩ truyền thống, không sai. Song hãy thử xem xét một cách tiếp cận khác. Nếu kết cấu nhịp cầu được thiết kế hợp lý và ưu tiên sử dụng vật liệu nhẹ, thi công nhanh do công xưởng hoá cao như sử dụng kết cấu thép, kết cấu BTCT ứng lực trước… thì tải trọng truyền lên móng trụ cầu có thể giảm đến 50% so với sử dụng kết cấu BTCT như hiện nay. Thời gian thi công phần kết cấu nhịp bằng kết cấu thép có thể giảm trên 50% so với đúc bê tông dầm cầu tại chỗ hiện nay, vì thế giá thành tổng hợp của kết cấu nhịp sẽ giảm đi.

Về giải pháp móng, nên dùng giải pháp móng nông đỡ trụ cầu. Móng này được đặt ở độ sâu 2-3 m so với mặt đường hiện tại thì hoàn toàn đủ khả năng chống lật và khả năng chịu tải thẳng đứng của cầu, ngay cả trên nền đất vốn khá yếu của Hà Nội hoặc TP Hồ Chí Minh.

Mỗi trụ cầu phải chịu 1000 tấn tải trọng (đã giảm tải 50% do sử dụng kết cấu nhịp bằng thép hoặc dầm bê tông rỗng) chỉ cần móng nông kích thước 5x12m = 60m2. Lúc đó áp lực của móng lên nền đất khoảng 15-20t/m2 chỉ tương đương áp lực của móng nhà cao 10-12 tầng. Mà những toà nhà 10-12 tầng xây dựng trên móng nông có gia cố với kỹ thuật mới đã được xây dựng tại Hải Phòng, Hà Nội, Thanh Hoá, Vũng Tàu… với giá trị phần móng giảm trên 50% so với sử dụng cọc và thời gian thi công chỉ còn 30% so với móng cọc. Các công trình này đã được đưa vào sử dụng năm 2010 là minh chứng cho đề xuất này không hẳn là viển vông.

Bằng cách ứng dụng các công nghệ thi công tiên tiến có điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện thi công ở Việt Nam (trong đó có công nghệ Topbase – một phương pháp gia cố nền đất yếu được phát minh tại Nhật Bản từ năm 1980 và được sử dụng rộng rãi ở Nhật Bản và Hàn Quốc 30 năm nay) và phối hợp cùng các giải pháp kỹ thuật khác về kết cấu nhịp cầu sẽ giúp chúng ta giảm chi phí xây dựng cầu vượt đến 50%, rút ngắn thời gian thi công chỉ còn 1/3 so với cách thức xây dựng đang sử dụng. Như vậy việc làm 40 cầu vượt trong 5 năm (gấp 20 lần của 10 năm qua) không phải là không thể thực hiện được.

Nhờ NGHĨ KHÁC, chúng ta sẽ đủ tiền, kỹ thuật và thời gian để hoàn thành 40-50 cây cầu vượt trong 5 năm tới. Thiết kế đã có sẵn. Với thiết kế này một cầu vượt rộng 12m, dài khoảng 110m sẽ cần đến 10 tỷ VNĐ, cho cả kế hoạch 5 năm với 50 cây cầu vượt sẽ cần 500 tỷ đồng. Số tiền này không phải quá lớn, thậm chí nếu có biện pháp thu hút hợp lý, tự người tham gia giao thông cũng có thể đóng góp được đủ số tiền này thông qua phụ phí xăng dầu.
Một tin vui là đang có những doanh nghiệp lớn của ngành giao thông nghiêm túc xem xét ý tưởng này để có thể thi công tặng cho Hà Nội cầu vượt đầu tiên được thiết kế theo quan điểm tiến bộ này. Nếu quá trình này được các cấp quản lý đô thị ủng hộ, sẽ thu hút được nguồn lực xã hội to lớn để giải quyết một vấn đề hết sức búc xúc hiện nay tại Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh. Chúng ta có quyền hy vọng điều tốt đẹp sẽ sớm đến chính từ trái tim, khối óc của những người yêu quý Hà Nội của chúng ta.

Theo Tạp chí Kiến trúc Số 10/2010

Trở về trang trước