SBTECH - 'Thầy lang' cải tử hoàn sinh những cây cầu

Năm 2009 ông Vũ Văn Thành, giảng viên bộ môn Sức bền vật liệu của Trường Đại học Giao thông Vận tải nhận làm thuê một phần trong đề tài nghiên cứu cấp nhà nước về giải pháp gia cường cho cống ngầm bằng vật liệu composite cốt sợi (fiber reinforced polymer - FRP)(1) của Viện Khoa học Kinh tế Thủy lợi. Trong quá trình nghiên cứu, ông nhận thấy khả năng gia cường của FRP cốt sợi thủy tinh hoặc carbon cho các dầm và bản chịu uốn rất tốt, có khả năng tăng cường độ cho các cấu kiện này lên 1,5 và thậm chí tới 3 lần với tải trọng tĩnh cho các dầm làm thí nghiệm.

Cứu cầu như cứu người

Ông Thành liền giới thiệu khả năng đặc biệt này của vật liệu FRP cốt sợi với một số đơn vị, trong đó có Tổng cục Đường bộ Việt Nam. Ông Vũ Ngọc Lăng lúc đó là Vụ trưởng Vụ Quản lý Bảo trì, rất quan tâm và giới thiệu cây cầu Thừa Lưu trên Quốc lộ 1 ở Huế đang bị hư một dầm dài 24,7m, có vết nứt rất lớn dự định phải thay. Ông Thành đề xuất giải pháp gia cường bằng composite với chi phí thấp hơn nhiều so với thay dầm, không ảnh hưởng tới giao thông khi sửa chữa.

Đây là công trình đầu tiên trực tiếp thực hiện nên ông Thành và công sự cẩn trọng, nỗ lực để chu toàn. Khi đục các vết nứt của dầm ra, kết quả rất bất ngờ là có đến 7 tao cáp(2) bị đứt. Với mức hư hỏng này, theo phương pháo truyền thống phải thay dầm mới. Nhưng tính toán cẩn thận tác dụng của FRP, ông Thành quyết định khôi phục lại tính liền khối của dầm bằng bê tông chuyên dụng, sau đó gia cường bằng composite cốt sợi carbon theo đúng tính toán.

Khi một đơn vị của trường Đại học Giao thông Vận tải cho thử tải lại thì thấy dầm được gia cố còn cứng hơn chiếc dầm lúc chưa bị hỏng. Chi phí thực hiện chỉ 70 triệu đồng so với thay mới lên tới 400 triệu.

Ông Vũ Văn Thành.

Loạt công trình thứ hai là 13 cây cầu Quốc lộ 70 từ Yên Bái đi Lào Cai. Đây là con đường đưa hàng hóa lên cửa khẩu Lào Cai, xe container chạy nườm nượp suốt ngày và thường xuyên bị ùn tắc do nhiều nguyên nhân, trong đó có nguyên nhân chủ yếu do cầu bị hư hỏng (cầu yếu). Tiếp theo là hai cây cầu yếu trên Quốc lộ 6 và cầu Gián Khẩu trên Quốc lộ 1A tại Ninh Bình được sửa chữa và gia cường với cùng công nghệ.

Việc sửa chữa cho cầu Tràng trên Quốc lộ 39B tại địa phận tỉnh Hưng Yên là cú hích thực sự để ông Thành và cộng sự lập công ty kinh doanh.

Ông Thành và các cộng sự quyết định thành lập công ty, bước đầu thực hiện giải pháp áp dụng tăng cường kết cấu bằng composite, lấy tên là SBTECH (SB là viết tắt của chữ ‘Sức bền’). Nhân sự công ty chủ yếu là các cán bộ giảng dạy, chuyên gia của bộ môn Sức bền vật liệu, trường Đại học Giao thông Vận tải. Trong đó có các chuyên gia lớn tuổi như các giáo sư Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựu, Phạm Ngọc Khánh… là cố vấn. Chính các giáo sư dày dạn kinh nghiệm đã dạy cho anh em các bài thí nghiệm, chế tạo dụng cụ thí nghiệm. Ngoài ra, đội ngũ của công ty đã được đào tạo tại các Mỹ, Pháp, Đức, Nhật, Nga, Canada nên có nền tảng kiến thức rất tốt.

Ông Thành cho biết lúc đầu chỉ định lập công ty để áp dụng kiến thức kỹ thuật vào thực tế và cải thiện đời sống anh em giảng viên nhưng lại đánh trúng nhu cầu thị trường, việc làm không xuể, đến nỗi nhiều năm liền anh em phải làm việc đến 30 Tết “vì cứu cầu cũng như cứu người”.

Tiết kiệm hàng ngàn tỷ đồng

Các cây cầu ở Quốc lộ 70 và cả Quốc lộ 1 do chịu tải trọng xe lớn, chạy thường xuyên nên vẫn thường hư hỏng. Có lúc phải đóng Quốc lộ 1 (khi cầu Bà Rén ở Quảng Nam bị hư hỏng), buộc xe đi vòng qua đường Hồ Chí Minh, xa hơn 200km. Chỉ trong vài năm xuất hiện, SBTECH đã chữa lành hàng chục cây cầu hỏng ấy với chi phí rất thấp so với làm cầu mới.

Điển hình là cầu Ngòi Lực (Yên Bái) do Trung Quốc xây từ thời kỳ 1960. Cầu tốt nhưng do lượng xe quá tải đi quá nhiều nên hư hỏng cả ba nhịp. Đơn vị quản lý phải sửa tạm, tăng cường ba dàn Bailey(3) bằng thép dã chiến. Giải pháp này phát sinh chi phí rất cao, chỉ trong ba năm phải mất 9 tỷ đồng duy tu dàn Bailey (giải pháp dùng giàn Bailey này được ví như nuôi con nghiện). SBTECH sửa cầu Ngòi Lực chỉ mất 2,7 tỉ đồng, trong đó chi phí tháo dỡ dàn Bailey đã tốn 700 triệu đồng.

Ông Thành (thứ hai từ phải sang) hướng dẫn đoàn chuyên gia cầu đường thăm quan cầu Sập sau khi sửa chữa.

Tiếp theo, chỉ mất 27 tỉ đồng, SBTECH “hóa phép” cho 13 cây cầu "bệnh" trên Quốc lộ 70, đoạn đường từ Yên Bái đi Lào Cai (Cầu Mác, Cầu Lủ…) trở thành cầu bê tông vĩnh cửu. Trong đó, có ba cây cầu yếu đã được đưa vào kế hoạch phá bỏ để xây mới bằng nguồn vốn xây dựng cơ bản. Và trong khi chờ vốn để xây mới thì 3 cây cầu này được sửa chữa để đảm bảo giao thông. Nhưng kế hoạch xây mới vẫn được tiến hành, được đấu thầu thi công và nhà thầu thi công đã đề nghị đơn vị quản lý bàn giao mặt bằng để thi công. Ông Thành đã viết văn bản gửi Bộ Giao thông vận tải kiến nghị giữ lại cầu để chống lãng phí và chính Bộ trưởng Bộ Giao thông Vận tải đương thời đã chấp thuận không xây mới, tiết kiệm được 50- 60 tỷ đồng. Toàn bộ các cây cầu này sử dụng an toàn từ đó đến nay đã hơn 10 năm.

Cầu Tràng ở Quốc lộ 39B, thuộc địa bàn tỉnh Hưng Yên, có kết cấu và hư hỏng khác. Đây là cầu dầm thép chữ I liên hợp với bản bê tông cốt thép. Do nhiều xe tải nặng đi qua, mặt cầu bị thủng lỗ to bằng chiếc giường. Ban quản lý đã cấm xe, đóng đường hơn ba tuần vá lại nhưng sau ba tháng lại bị thủng ở nhịp khác. Lãnh đạo tỉnh bức xúc, Khu quản lý đường bộ 2 đưa phương án xây cầu mới, đã mời các đơn vị thiết kế và thi công.

Nếu xây mới vừa tốn kém vừa mất thời gian xe tải đi đường tránh sẽ phá nát con đường địa phương. Tổng Cục đường bộ chấp nhận đề xuất của ông Thành cho sửa chữa chi phí chỉ hơn 1,5 tỉ đồng. Chỉ trong thời gian ngắn cầu Tràng đã được gia cố đạt trong tải cao nhất không còn hạn chế trọng tải xe, trong quá trình sửa chữa xe vẫn lưu thông bình thường.

Quốc lộ 37 còn có cây cầu Dốc bị gãy bản, người ta phải chống bằng trụ tạm và Khu quản lý đường bộ 2 phải gia cố tạm bằng giàn Bailey để đảm bảo giao thông tạm thời và đưa giải pháp xây cầu mới. Công ty đưa giải pháp sửa chữa chỉ 1,9 tỉ đồng và chỉ cần cấm đường vài ngày để tháo dỡ dàn Bailey, còn lại trong thời gian sửa chữa vẫn cho xe lưu thông. Cầu Dốc cũng được "hồi sinh" và đạt tải trọng tối đa.

Cầu Thừa Lưu Huế.

SBTECH tiếp tục cứu hàng loạt cây cầu ở Quốc lộ 6, Quốc lộ 2, Quốc lộ 3 và Quốc lộ 1 các tỉnh phía Bắc sau đó chuyển vào “chẩn bệnh” và “điều trị” các cầu trên Quốc lộ 1 từ Khánh Hòa ra Quảng Nam như cầu: Bà Chiên, Cửu Lợi, Nam Đồng Bà Thìn, Chà Là, cầu Nước Đục là những cây cầu sắp sập đã được đưa vào kế hoạch vay vốn ODA xây mới. Ấn tượng nhất là cây cầu Bà Trà và cầu Châu Ổ (tỉnh Quảng Ngãi).

Cầu Bà Trà là cầu bê tông dự ứng lực của nhà máy bê tông Châu Thới, có bốn nhịp ngay đoạn nhà lưu niệm cố Thủ tướng Phạm Văn Đồng. Do bị xe siêu trường siêu trọng đi qua, cầu bị nứt gập một nhịp. Đơn vị quản lý đã phải chống bằng trụ tạm (làm bằng giàn Bailey), đặt gối cao su dưới dầm chủ. Tuy nhiên mỗi lần xe qua dầm bị võng lớn đập xuống gối cao su, dần dần các bụng dầm bị vỡ, bê tông dạng mai rùa xuất hiện, lòi cả cốt thép chủ. Đơn vị quản lý dự kiến làm đường tránh cầu tạm và phá cầu cũ ra làm cầu mới. Nhưng Quốc lộ 1 là trục giao thông huyết mạnh, quanh cầu là thị trấn nhỏ, nếu làm đường tránh và cầu tạm phải di dời rất nhiều nhà và cả đường dây điện 35 KV sẽ rất tốn kém.

Ông Thành khảo sát cầu và phát hiện tuy bê tông dầm cầu bị vỡ nhưng thép chủ chưa bị chảy dẻo, độ đàn hồi của dầm còn tốt có thể phục hồi được. Trường hợp này ông dã thử nghiệm nhiều lần trong phòng thí nghiệm, nên tự tin đưa ra phương án sửa chỉ trong vài ngày. Giới khoa học thời ấy nhiều người không tin tưởng lắm nhưng trước yêu cầu cấp bách và kinh nghiệm thành công của SBTECH, Tổng cục Đường bộ chấp thuận giải pháp này nhưng về thủ tục SBTECH không trực tiếp ký hợp đồng mà phải đóng vai nhà thầu B cho cả hai nhà thầu thi công và thiết kế.

Chỉ sau ba ngày rưỡi, SBTECH đã hồi sinh cầu Bà Trà vào lúc nửa đêm. Đến ngày nay cầu vẫn sử dụng bình thường. Cầu Châu Ổ cũng tương tự như vậy.

Cầu Bà Trà. Ảnh tư liệu: Internet

“Thầy lang” trị bệnh cầu duy nhất

Sửa cầu cũ khó hơn xây mới. Cầu cũ, hư, có rất nhiều hạng mục, nhiều bệnh trạng khác nhau, “thầy lang” trị bệnh cầu bằng kiến thức nền tảng và kinh nghiệm thực tế phải chẩn đoán đúng nguyên nhân, mức độ hư hỏng, chọn đúng giải pháp, đúng vật liệu thì mới đạt kết quả.

Với cầu Nguyễn Hữu Cảnh (TP.HCM), những biểu hiện bên ngoài như đứt cáp, dịch chuyển chân trụ, bị võng lớn đã làm nhiều người e ngại, không ai dám nhận trị “con bệnh” to quá khổ này. Nhưng bằng kiến thức chuyên sâu, kinh nghiệm thực tế “đầy mình”, SBTECH đã bắt đúng bệnh, đề ra giải pháp sửa chữa phù hợp, không tốn kém lãng phí và thời gian sửa chữa rất ngắn.

Sáu xe tải chở đá với tổng tải trọng 198 tấn được xếp cùng lúc tại vị trí bị võng của cầu vượt Nguyễn Hữu Cảnh (TP.HCM) để thử sức tải.

Ưu thế của tập thể SBTECH là đội ngũ khoa học có kiến thức, yêu nghề đến mức đam mê. Đặc biệt là nguồn chuyên gia từng tu nghiệp ở nước ngoài, có điều kiện tiếp nhận tham khảo, cập nhật tài liệu khoa học từ thư viện online của các trường đại học tiên tiến, các tổ chức khoa học của thế giới nên đôi lúc làm được những điều tưởng như không thể.

Đơn cử như cây Cầu Cọc 13 ở tỉnh Sơn La, vừa mới làm xong, mới chất tĩnh tải giai đoạn 2. Theo thiết kế, khi chất tĩnh tải giai đoạn 2 thì dầm cầu còn có độ vồng nhưng thực tế thì lại bị võng xuống tới 6 cm, có nhiều vết nứt từ đáy lên gần cánh dầm. Khảo sát phát hiện chất liệu bê tông không tốt, cần phải đập đi để xây mới. SBTECH chấp nhận sửa chữa nhờ tham khảo một bài báo khoa học mới của Đức bàn đúng về căn bệnh này. Tuy nhiên đây cũng mới chỉ là tài liệu nghiên cứu, chưa áp dụng trong thực tế ngay tại Đức.

Nhờ có phương tiện thí nghiệm mô phỏng và đo đạc chính xác, kết hợp với triết lý trong bài báo, SBTECH đã áp dụng thành công, hồi sinh cây cầu suýt bị chết non, thậm chí làm cho nó chịu được mức tải tối đa.

Một công đoạn sửa chữa cầu vượt Nguyễn Hữu Cảnh.

Hiện cả nước có rất nhiều đơn vị chuyên thiết kế, thi công cầu mới, công trình mới nhưng “thầy lang” cải tử hoàn sinh, tăng cường sức mạnh cho cầu hay các công trình xây dựng thì gần như không có. Duy nhất chỉ SBTECH là công ty phát triển một cách toàn diện từ nghiên cứu, khảo sát và thiết kế, kiểm định thử tải, thi công sửa, sản xuất vật liệu và đặc biệt là có đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm, có quan hệ hợp tác quốc tế về lĩnh vực vật liệu và bệnh học công trình.

Đến nay SBTECH đã phát triển vững mạnh, đội ngũ cán bộ từ kỹ sư, cử nhân, sau đại học lên gần 100 người. Lĩnh vực hoạt động cũng mở rộng từ nghiên cứu, khảo sát thiết kế, thi công, kiểm định thử tải, sản xuất vật liệu phục vụ ngành xây dựng, cầu đường. Ngoài cầu, SBTECH sửa chữa rất nhiều công trình thủy lợi, điện, dân dụng...

Cứu cầu Lộ trăm tuổi…

Ở các tỉnh phía Nam, SBTECH cũng hồi sinh cho nhiều cây cầu, trong đó ấn tượng nhất là cầu Lộ ở Vĩnh Long có tuổi đời đúng 100 năm.

Trước đó, cầu Lộ đã được một đơn vị có tầm cỡ do giáo sư tên tuổi chủ trì sửa chữa không thành công nên cắm biển hạ tải chỉ còn 5 tấn, rất bất lợi trên con đường huyết mạch. SBTECH đưa phương án sửa nhưng lúc đầu có người bàn ra vì có dự án xây mới cầu hơn 30 tỷ đồng.

Cầu Lộ (Vĩnh Long) trăm tuổi khi mới “hồi sinh”.

Sau đó do khó khăn nguồn vốn, phần khác lãnh đạo địa phương ủng hộ bảo tồn giá trị lịch sử của cây cầu cổ nên chấp thuận phương án của SBTECH. Cầu Lộ được hồi sinh chỉ với 3,2 tỷ đồng và “cường tráng” đến mức khi thử tải đã chất đến 4 xe, mỗi xe hơn 30 tấn mà vững như bàn thạch.

Bài: Lê Đại Anh Kiệt - Ảnh: TLNV

______________

(1) Viết tắt là FRP (Fiber Reinforced Polymer-Polymer gia cường cốt sợi). Composite là một danh từ chung chỉ các loại vật liệu có tính chất chung: vật liệu được tạo thành từ nhiều thành phần vật liệu khác tạo thành vật liệu mới có tính chất cơ lý khác với các vật liệu thành phần, ví dụ như: bê tông, polymer gia cường cốt sợi, bùn kết hợp với rơm để trát vách…

(2) Tao cáp: Bó gồm nhiều sợi thép nhỏ bện lại, cáp cường độ cao. Mỗi tao cáp có đường kính 12,7 hoặc 15,2 mm. Các tao cáp có khả năng chịu kéo rất tốt, thường gấp 8-10 lần khả năng chịu kéo của thép thường.

(3) Bailey: Giàn Bailey là một kết cấu giàn thép, nó có các đốt nối với nhau bằng các chốt để tạo thành các kết cấu giàn có khả năng chịu uốn (giống như kết cấu dầm cầu thép), tạo thành trụ có khả năng chịu nén. Đây là từ chuyên ngành, giữa nguyên tên tiếng Anh. Bailey là tên một công ty của Pháp, có tuổi đời trăm năm. Trước đây, người Mỹ sử dụng rất nhiều kết cấu này để làm các cầu có tính chất dã chiến, thay thế các dầm cầu bị đánh sập một cách nhanh chóng.