Hành trình chinh phục cầu nhịp lớn ở Việt Nam

Trước những năm 1990, các cầu ở Việt Nam chủ yếu là cầu bê tông cốt thép và bê tông dự ứng lực nhịp vừa và nhỏ, phù hợp với điều kiện kinh tế và trình độ công nghệ thời kỳ đó. Công tác thiết kế phần lớn dựa trên tiêu chuẩn Liên Xô và Trung Quốc, với kết cấu dầm giản đơn hoặc dầm liên tục có nhịp không quá 60 - 80 m.

Trong thời kỳ này, Việt Nam bắt đầu xây dựng các công trình cầu nhịp lớn theo tiêu chuẩn Việt Nam dựa trên các tiêu chuẩn thiết kế và xây dựng cầu của Liên Xô và Trung Quốc, nhưng quy mô còn hạn chế. Một số cầu nhịp lớn thời đó chủ yếu sử dụng kết cấu dầm thép liên hợp hoặc bê tông dự ứng lực, với chiều dài nhịp tối đa đạt khoảng 100 - 120 m.

Việc thi công thường dựa vào lao lắp từng nhịp hoặc phương pháp đúc hẫng bán cơ giới, kết hợp sự hỗ trợ của chuyên gia nước ngoài. Các công trình tiêu biểu có thể kể đến như cầu Chương Dương (1985) và cầu Thăng Long (1985), cho thấy nỗ lực vượt qua giới hạn kỹ thuật trong điều kiện trang thiết bị còn thiếu thốn.

Cầu Chương Dương có kết cấu chính gồm 21 nhịp, trong đó 11 nhịp thép và 10 nhịp bê tông. Phía Hoàn Kiếm có 7 nhịp bê tông, còn phía Long Biên có 3 nhịp, tổng chiều dài toàn cầu đạt 1.230 m. Đặc biệt, các nhịp dầm thép được cấu tạo từ các thanh dầm liên kết theo hình học tam giác, tạo thành loại dầm dài 89,28 m, với kết cấu độc nhất chỉ có ở công trình này. Các kỹ sư Việt Nam đã sáng tạo "chế" từ hai loại dầm sẵn có (105,28 m và 73,28 m) thành loại dầm 89,28 m, tận dụng tối đa vật liệu trong nước mà vẫn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.

Cầu Thăng Long, khánh thành năm 1985, là công trình dàn thép kết hợp đường sắt và đường bộ, có tổng chiều dài 5.503,3 m. Phần cầu chính dài 1.688 m gồm 15 nhịp dầm thép, trong đó nhịp lớn nhất đạt 112 m. Đây là dự án hợp tác với Liên Xô, đánh dấu bước tiến lớn trong năng lực thi công cầu quy mô lớn của Việt Nam thời kỳ đó. Hệ thống cầu dẫn đường sắt gồm 116 nhịp dầm bê tông dự ứng lực, mỗi nhịp dài 33 m, phân bố 53 nhịp ở phía Bắc và 63 nhịp ở phía Nam.

Từ năm 1990, Việt Nam bước vào giai đoạn mở cửa, giao thương và vận tải hàng hóa tăng mạnh, kéo theo nhu cầu cấp thiết về các cầu vượt sông có quy mô lớn hơn. Giai đoạn này ghi nhận sự xuất hiện của nhiều cầu bê tông dự ứng lực nhịp từ 100 - 150 m, áp dụng các công nghệ thi công tiên tiến hơn như đúc hẫng cân bằng và lao lắp dầm phân đoạn.

Cầu Mỹ Thuận, khởi công năm 1997 và hoàn thành năm 2000, là cầu dây văng lớn đầu tiên của Việt Nam, được xây dựng trong khuôn khổ hợp tác với Australia. Cầu có tổng chiều dài 1.535,2 m, gồm phần cầu chính dài 660 m và cầu dẫn dài 875,2 m (22 nhịp). Kết cấu chính là cầu dây văng hình rẻ quạt với hai mặt phẳng dây cách nhau 18,6 m; nhịp chính dài 350 m. Kết cấu cầu dẫn mỗi phía gồm 9 nhịp dài 40 m, 1 nhịp 38,8 m và 1 nhịp 43,8 m dạng dầm "super T".

Cầu Sông Gianh (1998), cầu bê tông dự ứng lực nhịp chính 120 m, trên QL1A, tăng cường kết nối Bắc Trung bộ.

Cầu Bến Thủy (khánh thành 1990), cầu dàn thép nhịp giản đơn có tổng chiều dài 630 m, nhịp chính 120 m, nối Nghệ An và Hà Tĩnh.

Cầu Đò Quan (khánh thành 1994), cầu bê tông dự ứng lực dài 433 m, nhịp chính 120 m, bắc qua sông Đào (Nam Định). Trong giai đoạn này, tiêu chuẩn thiết kế và quản lý dự án dần được cập nhật, từng bước tiếp cận các chuẩn mực quốc tế, tạo nền tảng cho bước tiến công nghệ vượt bậc ở thập niên tiếp theo.

Bước vào những năm 2000, ngành cầu Việt Nam bùng nổ cả về số lượng và quy mô các công trình nhịp lớn, tận dụng tối đa nguồn vốn ODA và chuyển giao công nghệ quốc tế, đồng thời nâng cao năng lực nội địa về khảo sát, thiết kế, thi công và quản lý. Công nghệ hiện đại như thi công dây văng bằng đúc hẫng cân bằng, dầm hộp liên tục bê tông dự ứng lực, lắp ghép phân đoạn và quản lý chất lượng theo chuẩn quốc tế được áp dụng rộng rãi.

Nổi bật là cầu Bãi Cháy (2006), cầu dài 903 m, nhịp chính 435 m, cầu dây văng một mặt phẳng dây vượt vịnh Cửa Lục).

Cầu Cần Thơ (2004 - 2010), dài 2.750 m, nhịp chính 550 m, cao độ thông thuyền 39 m, cầu dây văng lớn nhất Đông Nam Á thời điểm đó.

Cầu Rạch Miễu (2002 - 2009), cầu dài 2.868 m, có nhịp chính dài 270 m.

Cầu Thanh Trì (2002 - 2007), cầu dài 3.084 m, nhịp chính 130 m, dầm hộp liên tục bê tông dự ứng lực và cầu Tân Đệ (2002), dài 1.144 m, 3 nhịp chính 120 m. Đây là giai đoạn Việt Nam làm chủ công nghệ thi công cầu dây văng và dầm hộp liên tục, từng bước tự thiết kế và thi công các cầu dây văng quy mô vừa, đồng thời quản lý dự án theo tiêu chuẩn quốc tế.

Từ năm 2010 đến 2025, ngành cầu Việt Nam bước vào giai đoạn đa dạng hóa loại hình kết cấu và mở rộng quy mô dự án.

Cầu Vàm Cống (2013 - 2019) là cầu dây văng hai mặt phẳng dây dài 2.970 m, nhịp chính 450 m, nối Đồng Tháp với Cần Thơ.

Cầu Bạch Đằng (2014 - 2018) ứng dụng kết cấu dây văng, dài 3.054 m với ba nhịp chính 240 m, kết nối Hải Phòng - Quảng Ninh.

Cầu Thủ Thiêm 2 (2015 - 2022) là cầu dây văng thép liên hợp dài 1.465 m, nhịp chính 200 m, nối trung tâm TP Hồ Chí Minh với khu đô thị mới Thủ Thiêm.

Ngoài ra, các cầu dầm liên tục đúc hẫng nhịp lớn như cầu Cao Lãnh (2013 -2018), có nhịp chính 350 m và cầu Hưng Hà (2015 - 2019), có nhịp chính 150 m đã nâng cao năng lực thông tuyến trên các hành lang vận tải trọng điểm.

Quá trình phát triển cầu nhịp lớn ở Việt Nam đã để lại nhiều bài học quý giá. Trước hết là việc làm chủ công nghệ, từ giai đoạn tiếp nhận và chuyển giao từ Liên Xô, Nhật Bản, Hàn Quốc, Pháp… đến khi kỹ sư Việt Nam hoàn toàn có thể tự thiết kế và thi công các cầu có nhịp trên 500 m.

Song song với đó là sự chuẩn hóa quy trình, áp dụng các tiêu chuẩn tiên tiến như AASHTO LRFD, EUROCODE cùng việc xây dựng tiêu chuẩn quốc gia, tạo sự đồng bộ và nâng cao chất lượng công trình. Một kinh nghiệm quan trọng khác là kết hợp hiệu quả các nguồn lực, từ vốn ODA, ngân sách nhà nước tới vốn tư nhân, đồng thời phối hợp giữa chuyên gia quốc tế và đội ngũ kỹ sư nội địa.

Về quản lý và giám sát, việc ứng dụng BIM, hệ thống giám sát kết cấu thông minh và quản lý vòng đời công trình đã giúp nâng cao độ an toàn và giảm chi phí bảo trì. Đặc biệt, kỹ sư Việt Nam đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm trong việc xử lý các thách thức về địa chất và khí hậu, như thi công móng cọc khoan nhồi đường kính lớn trong lòng sông sâu hay đảm bảo ổn định cho kết cấu dây văng và cầu treo trong điều kiện gió mạnh.

Trong giai đoạn tới, định hướng phát triển ngành cầu nhịp lớn sẽ tập trung vào việc chinh phục các nhịp siêu lớn, đặt mục tiêu đến năm 2035 xây dựng được cầu có nhịp từ 800 đến 1.000 m, đặc biệt là các cầu treo vượt biển dài hàng chục kilômét.

Cùng với đó là việc ứng dụng vật liệu tiên tiến như cáp CFRP, bê tông UHPC, thép siêu cường để tăng độ bền, giảm trọng lượng và kéo dài tuổi thọ công trình. Công nghệ thi công cũng sẽ hướng đến tự động hóa, sử dụng robot, thiết bị bay không người lái và mô-đun lắp ráp nhanh để giảm rủi ro và thời gian thi công. Hạ tầng cầu trong tương lai sẽ trở thành hạ tầng thông minh, kết hợp trí tuệ nhân tạo và IOT trong giám sát, phân tích dữ liệu vận hành và dự báo sự cố.

Để đạt được các mục tiêu trên, cần đẩy mạnh đào tạo kỹ sư và hợp tác nghiên cứu với những quốc gia sở hữu công nghệ cầu hàng đầu, qua đó đưa Việt Nam không chỉ đáp ứng nhu cầu hạ tầng trong nước mà còn có thể xuất khẩu công nghệ cầu nhịp lớn ra khu vực.