Bài học rút ra từ công tác thiết kế và thẩm định cầu Bãi Cháy

Cầu Bãi Cháy là một trong những công trình trọng điểm Quốc gia, không những vì đó là một công trình có nhịp giữa vào loại kỷ lục, dài nhất thế giới, so với những cầu cùng loại (Cầu dây văng một mặt phẳng), mà còn là công trình có nhiều công nghệ phức tạp (móng giếng chìm hơi ép, dầm có cánh hẫng lớn, bằng BTDƯL, đúc hẫng cân bằng). Công trình có ý nghĩa kinh tế, xã hội quan trọng, nằm trong một địa bàn có nhiều tiềm năng du lịch quốc tế, đặc biệt công trình nằm gần khu vực được công nhận là Di sản thế giới: Vịnh Hạ Long.

Khi tiến hành kiểm tra hồ sơ thiết kế kỹ thuật của phần cầu chính đã phát hiện thấy ngay cả ý kiến thẩm định thiết kế do Hội Cầu đường phản biện, cũng chưa được đáp ứng đầy đủ và phản hồi. Có người cho rằng: ta còn quá tin tưởng vào chất lượng thiết kế của tư vấn Nhật Bản, chưa coi trọng nhiều ý kiến của các chuyên gia cầu Việt Nam .

Cầu Bãi Cháy treo một dàn phẳng dây văng trên một tháp cao 90 cm mà chỉ có tiết diện ngang như trong thiết kế kỹ thuật là chưa đảm bảo về mặt ổn định, vỡ so với 3 cầu cùng loại, từng giữ kỷ lục thế giới trong các thời gian 1977, 1987, 1994, lần lượt là các cầu Iroise (Pháp), có nhịp giữa chỉ dài lần lượt là 320m, 366m và 400mm (Cầu Bãi Cháy nhịp giữa dài 435m); nhưng kích thước tru tháp của những cầu trên vừa thấp hơn, vừa có tiết diện tương đối đủ, bảo đảm ổn định với mọi điều kiện tải trọng tác dụng. Momen quán tính của trụ tháp cầu Bãi Cháy lại tương đối nhỏ, đặc biệt là theo chiều ngang cầu.

Hơn nữa, vật liệu xây dựng tháp trụ cầu Bãi Cháy lại chỉ thiết kế với bê tông cấp độ bền là 45 Mpa (trong khi đó cầu Iroise tháp trụ cầu sử dụng loại bê tông cấp độ lên đến 80 Mpa).

Về cấu tạo chung của kết cấu nhịp, cách hẫng hai bên cầu rất lớn, dài gần 5,0m mỗi bên (mặt cầu rộng 25,30m hơn các cầu khác như cầu Brotone chỉ rộng 19,20m, còn cầu Iroise 23,10m, hẹp hơn cầu Bãi Cháy một chút, nhưng tại bố trí thêm các thanh chống, nên mút hẫng chỉ còn dài 2,50m mỗi bên), do đó thấy rằng cần kiểm tra không những về cường độ mà cả vấn đề ổn định và dao động của cánh hẫng trong mọi trạng thái chịu lực của công trình.

Về vấn đề truyền tải từ các dây văng xuống mặt cầu, kiểm tra cho thấy chi tiết cấu tạo cục bộ chỗ bố trí neo cũng chưa thật ổn, cần tăng cường thêm dầm dọc liên tục ở trục tum cầu.

Các hệ giằng ngang, tại vị trí neo dây văng, cũng cần chú ý thêm về cấu tạo, cho đảm bảo an toàn hơn.

Ngoài ra, việc kiểm tra còn được thực hiện với các tài liệu liên quan đến những số liệu quan trắc tốc độ gío trong vùng Hạ Long, cũng như các số liệu liên quan về thay đổi nhiệt độ, độ ẩm và các hệ số tải trọng… mà tư vấn thiết kế đã sử dụng để tính toán thiết kế kỹ thuật cầu Bãi Cháy.

Hơn nữa, vì đây là cầu qua biển, một công trình đặc biệt quan trọng, tuổi thọ yêu cầu trên 100 năm, xây dựng trong môi trường khắc nghiệt về độ ăn mòn, do đó cần lưu ý tính toán chống gỉ cho cốt thép, trong điều kiện nóng ẩm của Việt Nam, với thời gian ít nhất cũng kéo dài trên 100 năm.

Sau khi nhiều cuộc họp với tư vấn thiết kế, trực tiếp “đối thoại - giải trình” và đi đến yêu cầu là cẩn thẩm tra lại hồ sơ thiết kế kỹ thuật cầu chính.

Ngày 02 – 04 – 2004, ý kiến chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ về kiểm tra lại thiết kế cầu Bãi Cháy (VB 64/TB.VPCP), kết hợp với văn bản Chấp thuận của Bộ GTVT về thay đổi số liệu đầu vào (2193/QĐ-BGTVT) liên quan đến tốc độ gió max tính toán và các hệ số tải trọng sử dụng… nên Ban quản lý các dự án 18 (PMU18) đã có văn bản yêu cầu tư vấn thiết kế Nhật Bản thẩm tra lại hồ sơ cầu Bãi Cháy.

Kết quả sau khi tư vấn thẩm tra và tư vấn thiết kế tính toán lại một cách chi tiết đã thống nhất một số điều chỉnh cần thiết như sau:

- Tăng thêm thép cho cả 3 móng giếng chìm hơi ép là 76 tấn và bố trí sắp xếp lại vị trí các thanh cốt thép cho hợp lý hơn, dựa trên kết quả tính toán theo phương pháp phần tử hữu hạn.

- Các DƯL căng ngang mặt cầu theo thiết kế cũ là 1523 tao, cần thêm 193 tao (khoảng 18,8 tấn) và có điều chỉnh khoảng cách tao cáp cục bộ tại vị trí neo, cho phù hợp với ứng suất phát sinh.

- Bố trí dầm dọc liên tục suốt chiều dài cầu. Ụ các thanh chống chéo ở bản đáy được nối liền với nhau tạo ra một khung ngang đủ truyền lực hợp lý, từ các dây văng xuống dầm cầu chính

- DUWL dọc tại bản cánh trên của dầm cầu, giảm được 10 bó cáp 12 tao T13 ở khối Ko đúc trên đà giáo, nhưng phải tăng thêm 52 thanh DƯL… 32 ở các khối đúc hẫng khác, khi đúc hẫng.

- Để giảm bớt lực gió tác dụng lên dàn dây, đường kính ống ghen của các bó cáp sẽ chọn giảm bớt kích thước từ 250 – 180 mm còn 200 – 150 mm.

- Thân trụ cầu chính, thép bố trí tăng thêm từ 770 lên 778,2 tấn (thêm 8,2 tấn).

- Bê tông khối dầm Ko trên đỉnh trụ cùng với tháp cầu phảo thiết kế loại bê tông với cấp độ bền 55 Mpa thay cho cấp 45 Mpa trong thiết kế cũ.

- Các thanh chống chéo trong lòng dầm, tại 224 vị trí neo dây văng, cần thay thế các ống thép tròn bằng các ống thép hình vuông, có thành dày 16 mm, diện tích gần gấp đôi; đồng thời thay các thanh DƯL… 32 bằng cáp 12 tao T15, với lực nén trước gấp hai lần thiết kế cũ (1200 – 1700 kN thay cho 666,4 kN).

- Riêng hai tháp, cần tăng thêm 165 tấn thép đặc chủng… 51 và bố trí thêm hai lớp cáp 12 tao T13 (hơn 50 tấn cáp DƯL). Đồng thời bố trí thêm hệ thống giảm chấn loại TLD (tuned liquid damper) trong lòng tháp.

- Về chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép. Vì yêu cầu thiết kế lại với dữ liệu đầu vào mới (sau khi có kết quả thí nghiệm mẫu thử tại Viện Khoa học công nghệ xây dựng và tại công trường), đã lấy như sau:

+ Đối với tháp: lớp bảo vệ tăng tới 44 mm;

+ Đối với dầm: từ 35 lên 45 mm (bản đáy và sườn dầm), nếu không đủ, phải quét lớp sơn êpôxy bảo vệ;

+ Đối với trụ vẫn để lớp bảo vệ dày 5 mm;

+ Đối với bản cánh trên, lớp cốt thép trên cùng, vì đã có lớp áo đường bảo vệ thì vẫn để lớp này dày 35 mm như thiết kế cũ.

Kết luận:

Qua Dự án cầu Bãi Cháy chúng tôi thấy cần rút ra những bài học:

1.. Tư vấn thiết kế mặc dù họ đã có kinh nghiệm lâu năm và đã có bề dày lịch sử trong thiết kế những công trình đặc biệt. Nhưng thực chất “tư vấn” là tính toán và đánh giá của những con người cụ thể, trong từng thời gian cụ thể, có những tiềm lực và thế mạnh khác nhau.

Vì vậy, Chủ đầu tư (Ban quản lý dự án) phải tuân thủ các quy định của pháp luật về xây dựng. Đó là phải tổ chức lấy các phản biện độc lập. Nhưng đối với những công trình đặc biệt, cần tổ chức bảo đảm thực sự lấy được những ý kiến khách quan và có chất lượng của các chuyên gia đầu ngành về lĩnh vực khoa học kỹ thuật cụ thể. Tránh hiện tượng kiểu phản biện kiểm tra thiết kế liên danh, vừa đá bóng vừa thổi còi, với những nhận xét phản biện xuôi chiều của cùng liên danh, hoặc cũng không nên lấy ý kiến chớp nhoáng, chiếu lệ trong thời gian quá ngắn. Hoặc chỉ dùng ở giai đoạn lấy ý kiến của những người làm công tác quản lý cao cấp.

2. Nếu xét thấy cần thiết thì phải tổ chức hội thảo về các vấn đề còn gây tranh cãi, chưa đi đến thống nhất. Hội thảo có thể dưới hình thức hội nghị thẩm kế mở rộng, trong đó phản biện độc lập là các chuyên gia, những nhà khoa học chuyên sâu về một số lĩnh vực đang vẫn còn tồn tại, vướng mắc.

3. Thông số đầu vào cần được khảo sát kỹ lưỡng hơn, càng chính xác càng tốt, đặc biệt chú trọng đến số liệu địa chất, điều kiện thời tiết thuỷ văn của địa bàn công trình. Nếu không đủ số liệu dẫn đến còn nghi ngờ độ chính xác của kết quả tính toán - thiết kế thì cần phải yêu cầu Chủ đầu tư hợp đồng với tư vấn thiết kế khảo sát bổ sung.

4. Cuối cùng cần nhấn mạnh thêm: việc rà soát lại thiết kế, thẩm tra mọi mặt liên quan, nhiều tầng, nhiều lớp, là một việc cực kỳ quan trọng, nhất là đối với các công trình trọng điểm Quốc gia.

Nhân tiện đây, xin đề nghị tới các cấp có liên quan: những phản biện có giá trị, những ý kiến đề xuất làm thay đổi phương án thiết kế, hoặc công nghệ thi công, mang lại nhiều lơi ích cho dự án về mặt kinh tế, kỹ thuật hoặc an toàn…. Nên chăng cần được xem xét khen thưởng đúng mức, như một sáng kiến, một đề xuất áp dụng cải tiến, mang lại hiệu quả cho dự án.