Chuyên gia Nhật Bản tiết lộ thách thức khi thiết kế cầu đi bộ qua sông Sài Gòn

“Lá dừa nước” vắt ngang sông Sài Gòn, tạo điểm nhấn mới cho cảnh quan trung tâm TPHCM. Ảnh: Nguyễn Tiến

Cầu đi bộ hình lá dừa nước qua sông Sài Gòn đã hợp long, đang bước vào giai đoạn hoàn thiện. Sự xuất hiện của công trình với kiến trúc độc đáo đang tạo thêm điểm nhấn cho cảnh quan trung tâm TPHCM, thu hút sự quan tâm và mong đợi của người dân. Đằng sau dáng vẻ mềm mại của cây cầu là quá trình thiết kế và hiện thực hóa đầy thách thức về kỹ thuật, kết cấu.

Phóng viên Báo Tiền Phong đã có cuộc trao đổi với Tiến sĩ Kudo Hiroshi, Tập đoàn Chodai Co., Ltd. (Nhật Bản) - Chủ nhiệm thiết kế cầu đi bộ qua sông Sài Gòn, để tìm hiểu hành trình biến ý tưởng kiến trúc thành công trình đặc biệt này.

Tiến sĩ Kudo Hiroshi, Chủ nhiệm thiết kế cầu đi bộ qua sông Sài Gòn. Ảnh: Nhân vật cung cấp

Ba đợt thử nghiệm trong hầm gió

Thưa ông, trong quá trình thiết kế, đâu là thách thức lớn nhất khi dung hòa hình dáng vòm thép đặc trưng với yêu cầu kết cấu, tĩnh không, thông thuyền và điều kiện thi công thực tế? Vì sao nhóm thực hiện thí nghiệm hầm gió, và kết quả giúp kiểm chứng, điều chỉnh những yếu tố nào của thiết kế?

Tiến sĩ Kudo Hiroshi:

Đặc điểm nổi bật của cây cầu này là phần mái rất lớn, rộng tới 33,2 m. Mái tạo nên hình ảnh chiếc lá dừa nước, đồng thời giúp giảm tác động của ánh nắng gay gắt đối với người đi bộ. Tuy nhiên, việc bảo đảm an toàn trước gió mạnh là một thách thức lớn khi thiết kế mái có kích thước như vậy cho cây cầu vòm nhịp dài 187 m.

Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã tiến hành ba đợt thử nghiệm trong hầm gió. Độ cong cuối cùng của mái, cũng như chiều cao của vòm trong và vòm ngoài, được xác định dựa trên kết quả thử nghiệm. Nhờ đó, cây cầu được thiết kế để chịu được gió mạnh với tốc độ lên tới 45 m/s.

Tiến sĩ Kudo Hiroshi (ở giữa) cùng các chuyên gia trong một lần "thử nghiệm hầm gió" cho thiết kế cầu đi bộ qua sông Sài Gòn. Ảnh: Nhân vật cung cấp

Một thách thức quan trọng khác là bảo đảm an toàn trước nguy cơ va chạm với tàu thuyền. Các tàu container lớn di chuyển trên sông Sài Gòn, vì vậy chúng tôi phải tính đến khả năng tàu va vào cầu. Tuy nhiên, nếu xây dựng móng đủ lớn để chống chịu va chạm và để phần móng lộ trên mặt nước, cây cầu sẽ trông rất nặng nề.

Vì vậy, chúng tôi thiết kế hệ móng lớn để chống chịu va chạm với tàu thuyền nhưng giấu phần móng dưới mặt nước. Phía trên mặt nước, chúng tôi bổ sung các kết cấu có hình cánh hoa nhằm giúp dẫn hướng, để tàu thuyền lưu thông an toàn.

Phối cảnh cầu đi bộ qua sông Sài Gòn (phía bờ Bến Bạch Đằng, phường Sài Gòn).

Quá trình hiện thực hóa thiết kế từ bản vẽ đến công trình thực tế gặp những khó khăn gì, đòi hỏi sự phối hợp ra sao giữa kiến trúc sư, kỹ sư và nhà thầu? Có chi tiết nào phải điều chỉnh so với ý tưởng ban đầu để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, an toàn và thi công?

Tiến sĩ Kudo Hiroshi:

Thiết kế cây cầu bắt đầu từ một cuộc thi thiết kế quốc tế vào năm 2020.

Chúng tôi nghiên cứu cách chuyển hình ảnh chiếc lá dừa nước thành một cây cầu thực tế. Sau khi xem xét nhiều ý tưởng khác nhau, trong cuộc thi, chúng tôi đã phát triển ý tưởng kết cấu cơ bản của cây cầu hiện nay. Chẳng hạn, lối đi bộ tách thành hai nhánh ở cả hai đầu cầu. Chi tiết này ban đầu không xuất phát từ mục đích thẩm mỹ, mà được hình thành từ yêu cầu kết cấu để bảo đảm cây cầu có thể xây dựng được. Sau đó, nó trở thành một trong những đặc điểm thiết kế riêng của công trình.

Ở thời điểm đó, các tính toán sơ bộ cho thấy cây cầu có khả năng được hiện thực hóa. Tuy nhiên, chúng tôi vẫn chưa có lời giải rõ ràng cho tất cả thách thức kỹ thuật. Với nhịp vòm dài 187 m, đây là một trong những cầu đi bộ dạng vòm có nhịp dài nhất thế giới. Riêng yếu tố này đã là một thách thức lớn. Ngoài ra, chúng tôi còn phải giải quyết những điều kiện tự nhiên khó khăn, trong đó có gió mạnh và nền đất yếu, vốn đặc biệt gây khó khăn cho loại cầu vòm.

Bằng cách lần lượt giải quyết từng vấn đề kỹ thuật, chúng tôi đã biến ý tưởng ban đầu thành cây cầu như mọi người thấy ngày nay.

Mái rộng 33,2 m tạo hình chiếc lá dừa nước đặc trưng cho cây cầu đi bộ qua sông Sài Gòn, nhưng cũng đặt ra thách thức lớn về khả năng chống chịu gió mạnh.

Bố trí nhiều cách tiếp cận ở hai đầu cầu

Ngoài chức năng kết nối hai bờ sông, ông kỳ vọng cầu đi bộ mang lại trải nghiệm gì cho người dân và du khách? Vì sao nhóm chú trọng đường dốc, cầu thang xoắn ốc, không gian công cộng và chiếu sáng ban đêm? Công trình sẽ gắn kết với cảnh quan ven sông, sinh hoạt cộng đồng và diện mạo đô thị TPHCM trong tương lai ra sao?

Tiến sĩ Kudo Hiroshi:

Ở một số cây cầu đi bộ nổi tiếng trên thế giới, mọi người không qua cầu chỉ để đến bờ bên kia. Họ sẵn lòng đi bộ một quãng đường dài vì yêu thích trải nghiệm đặc biệt khi đi qua cầu. Chúng tôi muốn tạo ra một không gian như vậy với cây cầu này.

Cây cầu này chắc chắn không ngắn. Tuy nhiên, khi đi bộ qua cầu, mọi người sẽ thấy cảnh quan thay đổi. Những lối đi cong cùng các chi tiết khác nhau mang đến nhiều điều thú vị dọc đường. Chúng tôi muốn tạo nên một cây cầu mà mọi người không cảm thấy nhàm chán ngay cả khi phải đi bộ một quãng đường dài, mà vẫn tận hưởng chính trải nghiệm đi qua cầu.

Ở hai đầu cầu, chúng tôi bố trí nhiều cách tiếp cận, gồm đường dốc dài, cầu thang ngắn và thang máy. Mọi người có thể lựa chọn lối đi phù hợp nhất với mình. Tuy nhiên, chúng tôi hy vọng nhiều người sẽ chọn đi theo các đường dốc dài để từ từ lên cầu và thưởng ngoạn cảnh quan.

Chúng tôi cũng bố trí ghế ngồi ở hai bên lối đi trên cầu. Mọi người có thể dừng chân, ngồi nghỉ ngơi và ngắm cảnh sông Sài Gòn.

Hệ thống chiếu sáng ban đêm và phần lát mặt cầu, dự kiến sớm hoàn thiện, cũng được thiết kế để giúp trải nghiệm đi qua cầu thú vị hơn. Hệ thống chiếu sáng khuyến khích mọi người đi bộ qua cầu vào ban đêm, khi cảnh quan có diện mạo khác so với ban ngày. Chúng tôi cũng đặc biệt chú ý đến vật liệu lát mặt cầu, sử dụng loại vật liệu chất lượng cao có bề mặt và kết cấu tự nhiên, lần đầu tiên được áp dụng tại Việt Nam. Vẻ đẹp của một cây cầu không chỉ nằm ở hình dáng khi nhìn từ xa.

Chúng tôi tin rằng diện mạo và cảm giác của mặt lát mà người đi bộ nhìn thấy, chạm vào trong lúc di chuyển cũng là những phần quan trọng của trải nghiệm. Những công nghệ chất lượng cao như vậy có chi phí lớn hơn loại thông thường, nhưng đã có thể thực hiện nhờ sự thấu hiểu và hỗ trợ của Nutifood cùng các cơ quan chức năng liên quan.

Công trường cầu đi bộ vào buổi tối.

"Các kỹ sư cầu trên thế giới sẽ ngạc nhiên"

Ông đánh giá thế nào về độ độc đáo và phức tạp của hệ kết cấu cầu đi bộ so với cầu thông thường? Đâu là bài toán khó nhất với đội ngũ kỹ sư, và những giải pháp nào đã được phát triển, kiểm chứng để bảo đảm công trình vừa đáp ứng ý tưởng kiến trúc, vừa đạt yêu cầu kỹ thuật và an toàn thi công?

Tiến sĩ Kudo Hiroshi:

Tôi từng thiết kế những cây cầu dài hơn cây cầu này rất nhiều, trong đó có cầu Cần Thơ. Tuy nhiên, ngay cả với kinh nghiệm đó, tôi có thể tự tin nói rằng đây là cây cầu khó nhất thế giới xét cả về thiết kế lẫn thi công.

Cây cầu có nhịp vòm dài 187 m, là cầu đi bộ dạng vòm có nhịp dài thứ tư trên thế giới. Chỉ riêng việc thiết kế một cây cầu đi bộ có nhịp dài như vậy và dầm cầu thanh mảnh đã rất khó. Ngoài ra, cây cầu còn có phần mái lớn, nên chúng tôi phải bảo đảm độ ổn định trước gió mạnh.

Nếu nhìn từ phía quận 1 (cũ), có thể thấy một bên vòm cầu trông như đang lơ lửng giữa không trung. Đây là hình dáng rất khác thường đối với một cây cầu vòm. Tôi tin rằng các kỹ sư cầu trên thế giới sẽ ngạc nhiên và tự hỏi: “Giải pháp kết cấu nào khiến điều này trở nên khả thi?”.

Công nhân khớp nối chi tiết, hợp long công trình. Ảnh: Nguyễn Tiến

Quá trình thi công cũng đặt ra những thách thức lớn. Chúng tôi cho rằng phương án tốt nhất để lắp dựng cây cầu đặc biệt này là vận chuyển các khối kết cấu lớn đến công trường rồi kết nối chúng tại chỗ. Tuy nhiên, phương án đó đòi hỏi thiết bị và cơ sở vật chất chuyên dụng để vận chuyển những khối kết cấu khổng lồ. Ngay cả khi thiết kế cho rằng một phương án là tối ưu, việc có thể triển khai phương án ấy trên thực tế lại là vấn đề khác.

Vì vậy, nhóm thiết kế và nhà thầu đã trao đổi trong khoảng 10 tháng. Chúng tôi nhiều lần xem xét, điều chỉnh phương án lắp dựng cho đến khi tìm được cách thi công an toàn. Nhờ đó, các khối kết cấu lớn đã được lắp dựng thành công.

Tôi cũng muốn nói thêm về năng lực kỹ thuật của nhà thầu. Nếu quan sát kỹ, có thể thấy gần như mọi bộ phận của cây cầu đều có đường cong và bề mặt cong ba chiều. Việc tạo hình chính xác những cấu kiện phức tạp như vậy từ các tấm thép đòi hỏi kỹ năng gia công rất cao. Tôi cũng đặc biệt chú ý đến hình thức cây cầu khi người đi bộ nhìn từ gần, thậm chí chỉ định chi tiết vị trí các mối hàn. Nhà thầu đã đáp ứng tất cả yêu cầu khắt khe đó, gia công chính xác các hình khối ba chiều phức tạp và hoàn thiện bề mặt rất đẹp. Năng lực gia công của nhà thầu đạt trình độ đặc biệt cao.