Cùng nhìn lại tiến bộ kỹ thuật từ công nghệ bê tông siêu tính năng cho sửa chữa mặt cầu Thăng Long

Sau 04 năm dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long đi vào sử dụng (từ ngày 07/01/2021), chất lượng mặt cầu đáp ứng yêu cầu thiết kế, yêu cầu sử dụng với lưu lượng xe rất lớn, tốc độ chạy xe 80 km/h, chưa phải sửa chữa lớp nhựa polymer thảm trên mặt, thậm chí còn chưa phải bảo trì…

Ảnh minh họa. Nguồn: ITN.Ảnh minh họa. Nguồn: ITN.

Quán triệt tinh thần của Tổng Bí thư Tô Lâm tại Phiên họp thứ nhất Ban Chỉ đạo Trung ương về phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số, diễn ra chiều 20/01/2025, các cơ quan, tổ chức và nhà khoa học đã hưởng ứng quyết liệt tinh thần của Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia, mong muốn sớm đưa Nghị quyết vào cuộc sống giúp Việt Nam tiến vào kỷ nguyên vươn mình, kỷ nguyên phát triển vượt bẫy thu nhập trung bình. Nhân dịp này, BTV Tạp chí Xây dựng đã có buổi trò chuyện với TS. Trần Bá Việt - Phó Chủ tịch Hội Bê tông Việt Nam, để cùng nhìn lại tiến bộ kỹ thuật, thành quả và những bài học kinh nghiệm rút ra từ việc ứng dụng khoa học công nghệ trong dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long bằng công nghệ bê tông siêu tính năng (UHPC), từ 4 năm trước.

Được biết ông là chuyên gia của Cục Đường bộ Việt Nam, cố vấn của Trường ĐH GTVT trong việc sử dụng công nghệ UHPC để sửa chữa bản mặt thép cầu Thăng Long thành mặt cầu UHPC liên hợp thép. Xin ông cho biết, công nghệ UHPC liên hợp với bản mặt cầu thép đã được ứng dụng và đem lại kết quả như thế nào cho dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long?

 TS. Trần Bá Việt - Phó Chủ tịch Hội Bê tông Việt Nam. 

TS. Trần Bá Việt: Vào thời điểm trước năm 2020, đường Vành đai 3 của Hà Nội có tốc độ thiết kế 100 km/h, đoạn cuối của Vành đai 3 là nút chặn của cầu Thăng Long. Mà khi đó, mặt cầu Thăng Long bị hư hỏng rất nặng, đã có hơn 30 năm sử dụng (khánh thành năm 1985) và sau một quá trình sửa chữa từ năm 2009 nhưng không đạt được độ tin cậy đề ra, nên tốc độ xe trên cầu chỉ cho phép 20 km/h.

Điều này cho thấy, lưu lượng xe sẽ dồn đến đầu cầu Thăng Long và tắc nghẽn, đầu cầu Thăng Long như một nút thắt khiến cho lưu lượng xe trên Vành đai 3 không được bảo đảm. Đặc biệt, Vành đai 3 kết nối với cầu Thanh Trì, QL1A sang các huyện, các tỉnh phía Bắc của TP Hà Nội, nên là trục giao thông đặc biệt quan trọng đối với Thủ đô và vùng trọng điểm kinh tế phía Bắc. Do đó, nhiệm vụ cấp bách đặt ra là phải sửa chữa gấp rút mặt cầu Thăng Long để bảo đảm được tốc độ cũng như thông lượng xe trên mặt cầu.

Mặt cầu Thăng Long hư hỏng nặng thời điểm trước năm 2020. Nguồn: ITN.

Trước kia, Liên Xô thiết kế viện trợ không hoàn lại cho Chính phủ Việt Nam cầu Thăng Long với thiết kế cho 2 tầng. Tầng dưới cho 2 làn đường sắt và tầng trên cho 4 làn xe ô tô và 2 làn đi bộ. Thông lượng thiết kế tại thời điểm trước năm 1985 là 10 nghìn xe/ngày, năm 1985 khánh thành cầu. Gần đây, theo kiểm đếm của Trường ĐH GTVT, lưu lượng xe đạt 50 nghìn xe/ngày. Trong khi đó, lớp Asphalt trên mặt cầu Thăng Long bị bong rộp, trôi, trượt, hằn vệt bánh xe; mặt cầu bị rung, dao động rất lớn, bản mặt thép bắt đầu có độ võng dư - hay nói cách khác bắt đầu tới giới hạn mỏi của bản mặt thép cầu Thăng Long.

Nếu ở tình trạng này, xe chạy có thể gây mất an toàn vì xe mất lái, ảnh hưởng tới tuổi thọ và sự làm việc lâu dài của bản mặt thép cầu vì bản mặt thép cầu đã tới giới hạn mỏi, nếu tiếp tục sẽ dẫn đến nứt bản mặt thép, khó sửa chữa phục hồi. Vì vậy, nhiệm vụ sửa chữa mặt cầu Thăng Long là cấp bách vì 2 lý do: Thứ nhất, kéo dài tuổi thọ của bản mặt thép cầu Thăng Long; Thứ hai, tăng thông lượng để bảo đảm thông lượng xe trên 50 nghìn xe/ngày đêm và tăng tốc độ chạy xe lên 80 - 100 km/h, có tính đến trường hợp xe quá tải.

Để thực hiện nhiệm vụ này, đã có nhiều giải pháp được đề xuất và thảo luận. Chúng tôi đã báo cáo Cục Đường bộ về giải pháp UHPC liên hợp thép để sửa chữa mặt cầu Thăng Long. Giải pháp này đã được thử nghiệm ở mô hình nhỏ do Hội Bê tông Việt Nam thực hiện bằng nguồn vốn xã hội hoá. Sau đó, được Cục Đường bộ giao cho đơn vị tư vấn của Trường ĐH GTVT cùng với chúng tôi thử nghiệm mô hình lớn. Các kết quả thực hiện thử nghiệm mô hình trong năm 2019 và 2020 đã khẳng định, giải pháp UHPC liên hợp bản mặt thép đáp ứng yêu cầu kéo dài tuổi thọ và tăng tốc độ, tăng thông lượng xe qua cầu. Từ đó, Bộ GTVT giao cho Cục Đường bộ là chủ đầu tư và quyết định giải pháp UHPC liên hợp bản mặt thép là giải pháp cho sửa chữa mặt cầu Thăng Long.   
Đến tháng 08/2020, đấu thầu xong, đã chọn được Liên danh nhà thầu do Công ty TNHH Đầu tư và xây dựng Thành Hưng đứng đầu liên danh và chọn được đơn vị tư vấn giám sát là Viện Khoa học công nghệ GTVT (ITST), đơn vị tư vấn kiểm định đánh giá mặt cầu là Viện Vật liệu xây dựng (VIBM). Dự án được triển khai trong 105 ngày. Đến ngày 31/12/2020, thi công xong toàn bộ việc gia cường, sửa chữa mặt cầu Thăng Long. Đến ngày 07/01/2021 tổ chức Lễ khánh thành.

Đến thời điểm hiện nay, tròn 04 năm sau khi dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long đi vào sử dụng, chất lượng mặt cầu hoàn toàn đáp ứng yêu cầu thiết kế, đáp ứng yêu cầu sử dụng với lưu lượng xe rất lớn, tốc độ chạy xe trên mặt cầu 80 km/h, chưa phải sửa chữa lần nào, thậm chí chưa phải bảo trì.

Thời điểm khánh thành cầu Thăng Long ngày 07/01/2021. Nguồn: TBV.

Qua việc áp dụng tiến bộ khoa học công nghệ của bê tông UHPC liên hợp cho sửa chữa mặt cầu Thăng Long, có thể đánh giá thế nào về những kinh nghiệm, bài học rút ra từ việc áp dụng khoa học công nghệ vào thực tiễn xây dựng giao thông ở Việt Nam, thưa ông?

TS. Trần Bá Việt: Như các bạn đã biết, việc sửa chữa mặt cầu Thăng Long là rất khó khăn vào thời điểm đó. Bộ trưởng Bộ GTVT lúc bấy giờ đã từng nói, chúng ta có rất nhiều GS, TS, nhiều nhà chuyên môn, tại sao mặt cầu Thăng Long không được sửa chữa, giải quyết triệt để? Thực tế khi đó, những giải pháp thông thường như làm lại lớp nhựa Asphalt hay làm lại lớp nhựa SMA là lớp nhựa tiên tiến hơn, đều không đạt được kết quả. Nói cách khác, những giải pháp đã có sẵn đều không đạt kết quả. Do đó, trong khoảng thời gian kéo dài đến 10 năm, từ năm 2009-2019, mặt cầu Thăng Long phải sửa chữa liên tục mà vẫn không có kết quả tốt, không tin cậy.

Khi đó, chúng tôi phải suy nghĩ tới những giải pháp khoa học công nghệ tiên tiến nhất, với lớp bê tông siêu tính năng UHPC liên hợp bản mặt thép. Công nghệ UHPC này đã được áp dụng ở Việt Nam cho xây dựng 03 cầu dân sinh nông thôn từ năm 2018 cho kết quả rất tốt, bằng nguồn vốn tài trợ của Ngân hàng Thế giới, với đặc điểm: thi công nhanh, cơ giới hóa, công nghiệp hóa xây dựng, giá thành chấp nhận được, bền vững, tuổi thọ 100 năm. Từ kết quả này, Hội Bê tông Việt Nam, Trường ĐH GTVT, Cục Đường bộ tiếp tục nghiên cứu và áp dụng cho những mô hình bản mặt cầu liên hợp thép (mô hình nhỏ, mô hình lớn) trong năm 2019 - 2020 cho kết quả khả quan, tin cậy, khả thi.

Tiến bộ kỹ thuật sử dụng bê tông UHPC liên hợp đã được thế giới làm tại châu Âu, Mỹ, Trung Quốc. Để nghiên cứu, áp dụng tiến bộ kỹ thuật này ở Việt Nam, chúng tôi đã có quá trình nghiên cứu từ năm 2014, từ làm chủ trong phòng thí nghiệm, nghiên cứu đề tài luận văn của các nghiên cứu sinh, thạc sỹ, nghiên cứu của các đề tài cấp Bộ, xây dựng cầu dân sinh từ nguồn vốn tài trợ của Ngân hàng thế giới thông qua Bộ GTVT và Cục Đường bộ… Từ đó, chúng tôi đã có tổng kết về công nghệ UHPC là tiền đề vững chắc cho bước tiến tiếp theo là nghiên cứu sửa chữa cho mặt cầu thép.

Quá trình nghiên cứu áp dụng cho sửa chữa bản mặt cầu thép được sự chỉ đạo rất quyết liệt của Cục Đường bộ và sự vào cuộc của các đơn vị nghiên cứu, các nhà nghiên cứu của: Viện Khoa học công nghệ xây dựng (IBST), Viện Vật liệu xây dựng (VIBM), Viện Khoa học công nghệ GTVT (ITST), Trường ĐH GTVT, BQLDA3… Từ đó, Bộ GTVT quyết định lựa chọn phương án này để sửa chữa mặt cầu Thăng Long.

Đến nay sau 04 năm, kết quả là hoàn toàn tin cậy, đáp ứng yêu cầu sử dụng cũng như yêu cầu thiết kế. Không chỉ có vậy, đến nay chúng tôi đã có đội ngũ chuyên gia, đội ngũ kỹ thuật công nghệ đông đảo, đáng tin cậy, làm chủ được công nghệ mới và có thể ứng dụng cho các mặt cầu khác nữa trong tương lai; có được sự phối hợp giữa các đơn vị quản lý nhà nước, quản lý khoa học công nghệ, quản lý đầu tư, các nhà khoa học và các đơn vị thi công.

Việc sửa chữa mặt cầu Thăng Long phải trải qua nhiều công đoạn... Nguồn: TBV.

Có thể thấy rằng, bài học rút ra là, để giải quyết những vấn đề của xây dựng hạ tầng giao thông một cách hiệu quả, tin cậy và đáp ứng tiến độ, chúng ta phải nghiên cứu và làm chủ khoa học công nghệ trong điều kiện vật liệu của Việt Nam, điều kiện khí hậu thiên nhiên của Việt Nam, điều kiện công nghệ, thiết bị, con người của Việt Nam, có đặc thù của Việt Nam và làm chủ được công nghệ trong các các điều kiện này; sau đó là làm chủ quá trình ứng dụng, tức là đưa vào thi công, sử dụng, quản lý chất lượng. Bài học từ dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long cho thấy, chúng ta có khả năng giải quyết được bài toán rất khó, rất hóc búa với giá thành thấp, cạnh tranh và tin cậy, cụ thể là tuổi thọ của mặt cầu Thăng Long sẽ kéo dài mấy chục năm nữa.

Bài học tiếp theo đó là sự hiểu biết và quyết định chính xác của các cơ quan quản lý về khoa học công nghệ và quản lý đầu tư xây dựng.
Và cuối cùng là sự đồng tâm, hiệp lực, làm việc hết mình, cống hiến, tận tâm, tận lực của các chuyên gia, kỹ sư và công nhân cho việc nghiên cứu, áp dụng, triển khai tiến bộ khoa học kỹ thuật vào việc xây dựng, sửa chữa hạ tầng giao thông.

Hưởng ứng Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị, đội ngũ chuyên gia hàng đầu về công nghệ bê tông UHPC có những kế hoạch, ý tưởng gì tiếp tục áp dụng công nghệ này vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề thời sự của ngành xây dựng, giao thông?

TS. Trần Bá Việt: Công nghệ bê tông UHPC, đặc biệt là công nghệ bê tông UHPC cho hệ thống hạ tầng giao thông được các chuyên gia ở Mỹ, như các chuyên gia của Viện Bê tông Hoa Kỳ hay Tổ chức thiết kế cầu đường bộ AASHTO đánh giá là công nghệ của hạ tầng giao thông thế kỷ thứ 21.

Như vậy, chúng ta đang đi đúng hướng, nhưng chúng ta còn đi chậm. Giải pháp này đã được chúng ta làm chủ công nghệ lõi, đồng thời có các thiết bị, có các chuyên gia cho chế tạo bê tông UHPC. Vấn đề là chúng ta cần nhân rộng mô hình này trong thực tiễn các dự án hiện nay. Dư địa cho việc nhân rộng mô hình này hiện nay là khá lớn, bởi theo Nghị quyết của Chính phủ, đến năm 2025 chúng ta phải xong 3.000 km đường cao tốc và đến năm 2030 phải xong 5.000 km đường cao tốc.

Trong khi đó, xây đựng đường cao tốc, vấn đề về vật liệu đắp rất khó khăn và bị động, cho tới nay vẫn thiếu, bên cạnh đó là vấn đề ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của khu vực khai thác cát, ví dụ như ảnh hưởng đến sự phát triển bền vững của hệ thống sông ngòi vùng ĐBSCL, các tuyến đường dọc sông. Khi chúng ta chuyển hướng từ làm cầu cạn bằng cát đắp sang làm cầu cạn bằng dầm UHPC nhịp lớn sẽ thi công rất nhanh, không phải chờ tắt lún, dành cát khan hiếm cho những tuyến cát đắp thấp, đắp 1-2 m. Dầm UHCP sử dụng cho những vùng cát đắp cao, vùng phải xử lý bấc thấm sâu, vùng phải vượt nhịp lớn, không phải bảo trì nhiều, tuổi thọ 100 năm trở lên, cho phép thoát lũ và bồi tích phù sa tự nhiên, không ngăn cách hạ tầng xã hội, không phải làm đường gom dân sinh, không phải lo lún toàn bộ bề mặt vùng ĐBSCL mỗi năm gần 1 cm, không phải lo mực nước biển dâng mỗi năm tăng gần 1 cm.

Cuối cùng là tổng mức đầu tư làm cầu cạn bằng dầm UHPC không cao hơn cát đắp, phương án truyền thống quá nhiều, chỉ bằng 1 - 1,3 lần so với cát đắp cao và phải xử lý bấc thấm. Ví dụ, nếu cát đắp 2,5 - 3 m thì bằng 1,3 lần; cát đắp 3,5 - 4 m thì bằng 1,1 lần; cát đắp 4,5 m trở lên thì bằng nhau; giảm GPMB khu vực dự án, tiết kiệm 60 - 70% tài nguyên đất, tiết kiệm được 60% chi phí GPMB. Việc nhân rộng mô hình công nghệ UHPC lõi cho sử dụng dầm nhịp lớn UHCP, đặc biệt là cho cầu cạn khu vực miền Tây sẽ đem lại hiệu quả rất lớn, cả về kinh tế kỹ thuật, tuổi thọ, tổng mức đầu tư.

Chúng ta đã làm chủ tiêu chuẩn thiết kế, có đầy đủ bộ tiêu chuẩn thiết kế. Chúng ta đang thiết kế cầu trên tiêu chuẩn AASHTO, thì đã có tiêu chuẩn thiết kế dầm cầu UHPC theo tiêu chuẩn AASHTO và tiêu chuẩn cấu kiện UHPC lắp ghép theo AASHTO, được hai tổ chức này ban hành năm 2023 - 2024. Như vậy, về hệ thống tiêu chuẩn chúng ta đã đồng bộ, dựa trên tiêu chuẩn AASHTO của Mỹ.

Các nước trên thế giới đã làm rất nhiều cầu UHPC như: Trung Quốc, Ấn Độ, châu Âu, Hàn Quốc. Có nhiều nhà máy sản xuất cấu kiện dầm lớn UHPC ở Quảng Châu, Hàn Quốc, Malaysia. Riêng Malaysia đã làm trên 240 cầu nhịp lớn từ 50 - 105 m trên đường cao tốc. Chúng ta có thể hoàn toàn đi tham quan học tập được.

Ở Việt Nam, chúng tôi đã chuyển giao cho 03 đơn vị ở 03 miền, các doanh nghiệp này đã đầu tư xây dựng nhà máy chuyển giao công nghệ, nắm được công nghệ, đầu tư thiết bị để có thể sản xuất dầm UHPC; và chúng tôi có thể chuyển giao tiếp cho các đơn vị khác trên cả nước.

Như vậy, chúng ta đã làm chủ được hệ thống tiêu chuẩn, thiết kế, sản xuất chế tạo. Còn thi công hạ bộ và lao lắp dầm thì giống như bình thường, có thể lao lắp hoặc cẩu lắp, công nghệ này đối với ngành giao thông không có gì đặc biệt nếu có đầy đủ phương tiện, thiết bị.

Chúng tôi đang định hướng cho các đơn vị xây dựng báo giá cạnh tranh. Các dầm được sản xuất giống như cọc ly tâm, tức là một đơn vị sản phẩm dầm là bao nhiêu tiền theo chiều dài: 50 m, 60 m, 70 m, 80 m, 90 m, 100 m… để đưa giá vào dự toán. UHPC cũng không khác các sản phẩm dầm hay cọc hiện nay, sản phẩm UHPC được thiết kế với tải trọng HL93, được hoàn chỉnh trong nhà máy rồi đưa tới lắp đặt tại hiện trường với các loại nhịp khác nhau; Lắp nhiều dầm sẽ bảo đảm mặt cắt 4 làn xe, 6 làn xe, hay 10 làn xe, mặt cắt cầu chỉ cần tăng thêm số dầm; phần hạ bộ được tính toán bình thường không có gì khác biệt nhưng sẽ ít cọc, ít trụ hơn vì nhịp lớn.

Đặc biệt, với giải pháp công nghệ này, có thể sản xuất lớn tại hiện trường, chuyển máy ra hiện trường để sản xuất hàng trăm, hàng nghìn dầm UHPC tại hiện trường. Tôi đi Trung Quốc thấy nước bạn chuyển xưởng sản xuất đến tận hiện trường. Chúng ta cũng có thể học tập để làm xưởng di động dạng này.

]
Như vậy, đến giờ phút này có thể khẳng định, việc triển khai dầm UHPC nhịp lớn trong xây dựng cầu cạn cao tốc đã có đầy đủ mọi điều kiện, có thể làm được ngay, sử dụng hoàn toàn bằng nguyên vật liệu trong nước, tuổi thọ cao, hiệu quả và bền vững; ưu điểm nữa là kích cầu khi sử dụng toàn bộ công nghệ, vật liệu, con người trong nước. Có thể phục vụ xuất khẩu công nghệ hoặc sản phẩm dầm UHPC đúc sẵn.

Với tổng số 12 Bằng sáng chế về công nghệ lõi UHPC, trong đó riêng tại dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long đã ứng dụng 04 Bằng sáng chế, thể hiện rõ là một minh chứng cho sáng tạo và ứng dụng khoa học công nghệ vào cuộc sống. Với việc quán triệt tinh thần của Nghị quyết số 57-NQ/TW của Bộ Chính trị về đột phá phát triển khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số quốc gia, sẽ tiếp tục là động lực thúc đẩy ứng dụng thành tựu khoa học công nghệ UHPC vào xây dựng hạ tầng giao thông ở nước ta, giúp đạt được kết quả đầu tư dự án tốt, hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao, tuổi thọ công trình cao.

Trân trọng cảm ơn ông!

Theo tapchixaydung.vn