Giải mã bệ trụ khổng lồ chìm dưới sông Sài Gòn

Bệ trụ gần 1.800m² và thách thức dưới lòng sông

Chia sẻ về những thách thức kỹ thuật tại công trình, anh Đặng Xuân Hải, Chỉ huy trưởng công trình cầu đi bộ thuộc Tập đoàn Đạt Phương cho biết, hai bệ trụ TC1 và TC2 là những hạng mục đặc biệt nhất. Trong đó, bệ TC1 có diện tích khoảng 800m²; bệ TC2 dài 48,5m, rộng 39m, cao 3m, tổng diện tích gần 1.800m².

Riêng bệ TC2, nhà thầu huy động khoảng 650 tấn thép và hơn 7.450m³ bê tông, bao gồm cả bê tông bịt đáy.

Theo anh Đặng Xuân Hải, so với nhiều công trình cầu đã thi công, đây là công trình quy mô bệ trụ rất lớn. Ngay cả ở các dự án cầu dây văng lớn, diện tích bệ trụ thông thường cũng chỉ khoảng 1.500-1.600m².

Điểm khó nằm ở vị trí thi công. Bệ trụ được thiết kế chìm dưới mặt nước nhằm bảo đảm tính thẩm mỹ, tránh tạo cảm giác nặng nề cho tổng thể cây cầu.

Cầu đi bộ qua sông Sài Gòn sở hữu hệ bệ trụ có quy mô lớn, với diện tích bệ chính gần 1.800m².

Khi thủy triều lên cao nhất, khoảng cách từ mặt nước đến đáy bệ trụ gần 8m, trong khi dòng chảy tại khu vực sông Sài Gòn mạnh, khiến việc thi công kết cấu lớn trở nên phức tạp.

Trong quá trình khoan cọc nhồi tại khu vực TC1 và TC2, nhà thầu phát hiện nhiều chướng ngại vật dưới lòng sông, gồm cọc bê tông, cọc gỗ lớn có đường kính tới 60cm và thuyền gỗ nằm sâu dưới đáy sông.

Qua khảo sát lịch sử, khu vực này từng là bến phà, bến tàu nên mật độ vật cản ngầm dày đặc. Có thời điểm, các mũi khoan phải tạm dừng để xử lý chướng ngại vật trước khi tiếp tục thi công.

Ban đầu, phương án do đơn vị tư vấn thiết kế đề xuất là sử dụng vòng vây cọc ván thép Larsen.

So với nhiều công trình cầu đã thi công, đây là công trình quy mô bệ trụ rất lớn.

Theo biện pháp truyền thống này, cọc ván thép được đóng bao quanh khu vực bệ trụ, các khe liên kết được xử lý để hạn chế nước thấm, sau đó bơm cát, đổ bê tông bịt đáy, hút nước trong hố móng rồi cắt đầu cọc khoan nhồi, lắp dựng cốt thép và đổ bê tông bệ trụ.

Tuy nhiên, trước mật độ chướng ngại vật ngầm lớn, việc hạ cọc ván thép được đánh giá không khả thi về kỹ thuật và tiến độ do khó dự đoán độ sâu, mức độ phức tạp của các vật cản.

Sau khi họp bàn và tính toán, doanh nghiệp chủ động đề xuất chuyển sang phương án thùng chụp bê tông cốt thép ghép nối dưới nước. Đây là thay đổi về biện pháp tổ chức thi công, không làm thay đổi kết cấu bệ trụ theo thiết kế đã được phê duyệt; phương án được tư vấn giám sát và chủ đầu tư thẩm định, chấp thuận trước khi triển khai.

Để đáp ứng tiến độ, công trường tổ chức thi công theo phương pháp so le.

Theo anh Đặng Xuân Hải, công nghệ thùng chụp từng được Đạt Phương và một số đơn vị áp dụng tại các dự án như cầu Nhơn Trạch, cầu Long Thành 2 và cầu Thủ Thiêm.

Tuy nhiên, ở những công trình này, quy mô thùng chụp nhỏ hơn, độ sâu mực nước chỉ khoảng 3-4m. Với cầu đi bộ qua sông Sài Gòn, bệ trụ lớn, thành thùng chụp cao đến 8m và chịu tác động của dòng chảy mạnh nên nhà thầu phải nghiên cứu, cải tiến quy trình kỹ thuật.

Đặc biệt, tại bệ TC1 phía bến Bạch Đằng, mật độ cọc cũ dưới lòng sông còn dày đặc hơn, khiến việc chủ động thay đổi biện pháp thi công trở thành quyết định quan trọng để tháo gỡ điểm nghẽn tiến độ.

Lắp ghép thùng chụp dưới nước, xử lý vật cản bằng lực nhổ 250 tấn

Điểm khác biệt cốt lõi của phương án mới là thay vì lắp hoàn chỉnh toàn bộ ván khuôn thùng chụp trên cạn rồi hạ chìm, nhà thầu lắp ghép từng tấm đáy và từng tấm ván khuôn thành trực tiếp dưới nước, với sự hỗ trợ của đội thợ lặn chuyên nghiệp.

Sau khi hoàn thành khoan cọc nhồi, đội ngũ kỹ thuật định vị tọa độ, trắc đạc tim cọc và xác định vị trí lắp đặt các tấm bê tông đáy. Các tấm được đúc sẵn trên bờ theo kích thước thiết kế, với dung sai chế tạo chỉ khoảng vài centimet.

Khi hạ xuống lòng sông, từng tấm bê tông đáy được đặt lên hệ cùm đã liên kết với cọc khoan nhồi. Các tấm đan được ghép sát nhau tạo thành sàn đáy thùng chụp.

Cận cảnh thi công cầu đi bộ qua sông Sài Gòn.

Khe nối được chèn kín bằng gioăng cao su, bao tải cát và vật liệu chuyên dụng để hạn chế rò rỉ khi đổ bê tông bịt đáy. Sau đó, đội thi công lắp dựng hệ thống ván khuôn thành bệ trụ và hoàn thiện các liên kết chịu lực.

Quá trình này đặt ra ba bài toán kỹ thuật lớn. Thứ nhất là định vị các tấm bê tông đáy nặng hơn 20 tấn ở độ sâu khoảng 8m, trong điều kiện dòng chảy có thể làm cấu kiện xoay hoặc xô lệch.

Thứ hai là lắp dựng các mảng ván khuôn lớn, có kích thước 3m x 8m, thậm chí 6m x 8m, với diện tích cản nước lớn. Thứ ba là bảo đảm độ kín nước của hệ thùng chụp gồm 8 tấm ván khuôn mảng lớn, bởi chỉ một khe hở nhỏ cũng có thể gây rò rỉ, ảnh hưởng đến an toàn và chất lượng bê tông.

Để xử lý, nhà thầu thiết kế hệ thống ray dẫn hướng, kết hợp cáp giằng neo nhằm hạn chế lực xoay do dòng chảy.

Giải mã bệ trụ khổng lồ chìm dưới sông Sài Gòn.

Thợ lặn trực tiếp kiểm tra, đo đạc và phối hợp với bộ phận trắc đạc, người điều khiển cẩu trên mặt nước để căn chỉnh cấu kiện. Hệ ván khuôn được gia cố bằng các liên kết chịu lực và giằng chống, bảo đảm vị trí, độ thẳng đứng và cao độ theo thiết kế.

Tại các mối nối ván khuôn, nhà thầu sử dụng gioăng cao su dày khoảng 1cm, có độ cứng được tính toán phù hợp. Nếu gioăng quá mềm, vật liệu có thể bị ép nát dưới áp lực nước; nếu quá cứng, lực siết bu lông không đủ để ép sát các bề mặt liên kết. Việc lựa chọn đúng đặc tính gioăng giúp bảo đảm khả năng làm kín của hệ thùng chụp.

Sau khi hoàn thành bệ trụ, đại diện Ban Quản lý dự án Mỹ Thuận cùng một số nhà thầu đã đến tham quan, trao đổi kinh nghiệm thi công thùng chụp chìm.

Công trình cầu đi bộ sẽ hợp long vào sáng 21/10.

Bên cạnh công tác lắp ghép dưới nước, xử lý chướng ngại vật ngầm cũng là công việc tốn nhiều thời gian và công sức. Ban đầu, nhà thầu huy động hai cần cẩu sức nâng 150 tấn để nhổ cọc cũ nhưng không thành công.

Theo Chỉ huy trưởng công trình, sức nâng thực tế của cần cẩu phụ thuộc vào bán kính hoạt động; với tầm với trên sà lan, mỗi cẩu chỉ tạo được lực kéo đứng khoảng 50-70 tấn, trong khi lực kéo của hai cẩu vẫn không đủ thắng lực ma sát đất giữ các cọc.

Sau đó, nhà thầu thiết kế hệ cẩu giá chữ A chuyên dụng lắp trên sà lan, tạo lực nhổ tập trung lên tới 250 tấn. Thợ lặn phối hợp xói hút bùn đất quanh đầu cọc, cắt và bắt cáp để kéo nhổ từng đoạn.

Sau mỗi lần nhổ, lực lượng dưới nước tiếp tục xói hút để làm lộ phần cọc còn lại, sau đó tiếp tục kéo lên. Nhờ phối hợp giữa thiết bị tải trọng lớn và thợ lặn, các cọc ngầm được xử lý, tạo điều kiện để công tác khoan cọc nhồi tiếp tục.

Ngoài hai bệ trụ chìm, cầu thang xoắn phía bờ Bến Bạch Đằng cũng là hạng mục đòi hỏi độ chính xác cao. Kết cấu bê tông cốt thép có hình dáng không gian phức tạp, bán kính cong và cao độ thay đổi liên tục.

Hệ đà giáo chịu lực, ván khuôn phi tuyến và cốt thép phải được gia công, lắp dựng theo từng phân đoạn; các thông số tọa độ, cao độ trên bản thiết kế 3D được sử dụng để kiểm soát hình dáng và chất lượng bề mặt bê tông sau khi tháo khuôn.

Hệ thống trụ cầu có hình dạng biến thiên cũng đòi hỏi biện pháp riêng. Do kích thước, tiết diện các trụ khác nhau, nhà thầu phải điều chỉnh hoặc chế tạo mới ván khuôn cho từng trụ, đồng thời kiểm soát nghiêm ngặt kích thước hình học và chất lượng bề mặt hoàn thiện.

Thi công 3 ca, tận dụng từng giờ nước đứng

Để đáp ứng tiến độ, công trường tổ chức thi công theo phương pháp so le, tập trung hoàn thành các công việc chính tại bệ TC2 trước, sau đó chuyển lực lượng sang TC1.

Tổ đội trực tiếp thi công thùng chụp gồm 1 chỉ huy trưởng, 4 cán bộ kỹ thuật, 2 đốc công, 1 tổ trắc đạc chuyên trách và khoảng 60 công nhân, thợ lặn lành nghề.

Công trường duy trì thi công 3 ca liên tục. Riêng các công việc cần thao tác chính xác dưới nước phải được bố trí theo biểu đồ thủy văn.

Mỗi ngày thường có hai khoảng nước đứng, thời điểm dòng chảy êm nhất, mỗi khoảng kéo dài khoảng 3 tiếng. Đây là thời gian ưu tiên thả cẩu, định vị tấm đáy, lắp dựng ván khuôn mảng lớn và đấu nối dưới nước. Khi dòng chảy mạnh, công nhân chuyển sang gia công cốt thép, chuẩn bị vật tư và bảo dưỡng thiết bị trên sà lan.

Mỗi bệ trụ hoàn thành là kết quả phối hợp giữa lực lượng trắc đạc, cẩu kéo, thợ lặn và các tổ đội thi công.

Ban chỉ huy công trường tổ chức giao ban hai lần mỗi ngày, vào giờ nghỉ trưa và sau bữa tối nhằm rà soát các vướng mắc, xác định nguyên nhân và đưa ra giải pháp xử lý ngay, tránh để tồn đọng vấn đề kỹ thuật sang ngày hôm sau.

Nhìn lại quá trình thi công, anh Đặng Xuân Hải cho biết điều khiến tập thể kỹ sư, công nhân Đạt Phương tự hào nhất là tinh thần chủ động và sáng tạo.

Khi phương án ban đầu bộc lộ bất cập, đội ngũ thi công đã nghiên cứu, đề xuất và bảo vệ giải pháp phù hợp hơn với điều kiện địa chất, thủy văn sông Sài Gòn.

Mỗi bệ trụ hoàn thành là kết quả phối hợp giữa lực lượng trắc đạc, cẩu kéo, thợ lặn và các tổ đội thi công. Thành quả không chỉ góp phần bảo đảm tiến độ, chất lượng, an toàn công trình mà còn mang lại kinh nghiệm thực tế trong thi công bệ trụ chìm quy mô lớn ở điều kiện địa chất, thủy văn phức tạp.