Công nghệ xây dựng cầu Cần Thơ

Cầu Cần Thơ bắc qua sông Hậu - là chiếc cầu dài nhất khu vực đồng bằng sông Cửu Long, nối liền hai tỉnh Vĩnh Long và Cần Thơ, được khởi công ngày 25.9.2004, dự kiến hoàn thành vào tháng 12.2008.

Hiện nay, việc lưu thông giữa hai bờ sông Hậu Giang chủ yếu vẫn là qua phà Cần Thơ. Mỗi ngày bình quân có 3.500 lượt ô tô, 7.000 mô tô, hơn 20.000 hành khách qua phà Cần Thơ. Theo ước tính của các chuyên gia, một chuyến vượt sông Hậu qua cầu Cần Thơ sẽ tiết kiệm chi phí vận hành khoảng 20.400 đồng mỗi ô tô, giảm mất mát giá trị hàng hóa mỗi ôtô 12.394 đồng, rút ngắn thời gian so với đi phà khoảng 32 phút...

Như vậy, nếu tính lượng khách và phương tiện qua phà tăng trung bình 15%/năm thì đến năm 2008 (thời điểm cầu hoàn thành) mỗi ngày tiết kiệm hàng trăm triệu đồng. Ngoài ra, việc vượt sông nhanh hơn còn giúp hàng hóa - chủ yếu là nông sản, thực phẩm của vùng ĐBSCL - không giảm sút chất lượng nhiều, sẽ tiêu thụ được với giá trị cao hơn, đầu ra dễ dàng hơn.

Vị trí của dự án

Toàn tuyến dự án dài 15,85km với điểm khởi đầu tại Km 2061 trên QL1 thuộc huyện Bình Minh tỉnh Vĩnh Long, đi tránh QL1 và thành phố Cần Thơ, vượt qua sông Hậu ở cách bến phà hiện hữu về phía hạ lưu 3.2km, nối trở lại QL1 tại Km 2077 thuộc quận Cái Răng, Cần Thơ.

Quy mô của dự án

Tổng mức đầu tư 4.832 tỷ (thời điểm 2001) bằng nguồn vốn ODA của chính phủ Nhật và vốn đối ứng của chính phủ Việt Nam (khoảng 15%).

Dự án được chia thành 3 gói thầu

+ Gói thầu 1: là đoạn đường dẫn phía Vĩnh Long dài 5,41 km trong đó có 4 cầu qua kênh Trà Và lớn, Trà Và nhỏ, sông Trà o­n và vượt QL 54. Gói thầu này do Liên doanh Tổng Công ty Thăng Long, Tổng Công ty 6, Tổng Công ty 8, thi công trong 42 tháng.

+ Gói thầu 2: là cầu chính gồm có:

- Cầu dẫn bờ Bắc bằng dầm Super T dài 0,52km

- Cầu chính kết cấu dây văng dài 1.010km bố trí nhịp: 2x40 + 150 + 550 + 150 + 2x40

- Cầu dẫn bờ Nam bằng dầm Super T dài 0,88km

- Cầu dầm liên tục đúc hẫng vượt nhánh sông Hậu dài 0,34km

Tổng chiều dài cầu chính là 2,75km

Gói thầu này do Liên doanh 3 nhà thầu Nhật Bản là các tập đoàn Taisei, Kajima và Nippon Steel thi công trong 50 tháng.

+ Gói thầu 3: là đoạn đường dẫn phía Cần Thơ dài 7,69km trong đó có 6 cầu qua kênh Cái Tắc, kênh Cái Da, kênh Ap Mỹ, kênh Cái Nai, sông Cái Răng và vượt QL 91B. Gói thầu này do nhà thầu Tổng công ty xây dựng Trung Quốc thi công trong 45 tháng.

Toàn tuyến dự án có mặt cắt ngang quy mô 4 làn xe ô tô và 2 làn xe máy và tốc độ thiết kế 80km/h. Tiêu chuẩn thiết kế cầu theo quy trình AASHTO LRFD.

Nói chung cầu Cần Thơ cũng có những đặc trưng phổ biến của loại cầu dây văng:

- Về móng trụ tháp: là loại cọc khoan nhồi có đường kính 2.50m nhưng có chiều dài vào loại dài nhất được thi công ở nước ta: 94m và mỗi cọc có 45 tấn thép với cốt thép chủ đường kính 38mm và gần 500m3 bê tông mác 30Mpa. Trụ bờ Bắc có 30 cọc và trụ bờ Nam có 36 cọc. Máy khoan cọc nhồi làm việc theo nguyên tắc tuần hoàn ngược liên tục dùng dung dịch bentonite có pha polymer khoảng 5%. Ở trụ bờ Bắc thi công trên bờ nên dùng ống thép đường kính 2,60m dầy 22mm và dài 12m làm ống vách tạm thời (khoan nhồi xong rút lên). Ở trụ bờ Nam thi công dưới nước có độ sâu 20m nên phải dùng ống vách chiều dài 42m cố định (khoan nhồi xong để lại không rút lên). Chân cọc sau khi đổ bê tông được bơm vữa xi măng bằng bơm áp lực cao để tăng cường sức chịu tải của cọc.

- Bệ trụ tháp bờ Bắc thi công trên cạn nên làm hố móng và lắp ván khuôn đổ bê tông thông thường. Riêng bệ trụ tháp bờ Nam thi công dưới nước nên mặt đáy và vòng vây xung quanh được đúc sẵn trên bờ và lắp ghép trên đâu cọc thành ván khuôn liền với bệ trụ. Vòng vây xung quanh có chiều sâu ngập trong nước dưới cao trình mặt đáy bệ để che chắn bảo vệ đầu cọc. Đây là phương pháp rất hay vừa tiết kiệm chi phí ván khuôn, vừa đẩy nhanh tiến độ thi công. Nhưng phải đảm bảo việc định vị các cọc hết sức chính xác trong quá trình thi công khoan nhồi (đặc biệt là thi công dưới nước dòng chảy mạnh và mực nước lên xuống do ảnh hưởng của thủy triều), nếu không chính xác các tấm đáy không lắp ghép được và khó mà bịt kín đáy để thi công cốt thép trong môi trường khô ráo. Cốt thép thi công bệ trụ có đường kính lớn nhất tới 52mm và nối dối đầu bằng đầu nối có ren, thí nghiệm kiểm chứng cho thấy khi kéo phá hoại cốt thép đứt ở thân chứ không đứt ở mối nối.

- Về trụ tháp có chiều cao tính từ mặt nước là 164,80m và tính từ mặt cầu là 134,70m. Trụ có hình chữ Y ngược và hai chân khép vào để thu hẹp diện tích bệ trụ, hình dạng này rất đẹp và thanh thoát, không như hình cữ H xoạc cẳng, trụ có biểu tượng như hai bàn tay chắp lại vái lên trời với tâm linh của người Á Đông.

- Kết cấu phần trên: Nhịp dây văng có chiều dài 550m giữa hai trụ tháp, có tĩnh không thông thuyền cao 39m (với chiều rộng tương ứng 200m) đảm bảo cho tàu 10.000DWT qua lại thường xuyên.

- Kết cấu mặt cầu là dầm hộp bê tông cốt thép đúc tại chỗ mác 50Mpa, mặt cắt ngang là hình thang ngược gồm 4 khoang, đáy ở trên có chiều rộng 26,0m và chiều cao là 2,70m. Vì chiều dài nhịp 550m là khá dài đối với cầu dây văng, nên để giảm bớt tải trọng của nhịp chính, đoạn giữa của cầu 210m được kết cấu bằng dầm hộp thép chế tạo sẵn và lắp ghép với dầm bê tông cốt thép đã được đúc tại chỗ. Chính ở chỗ mối nối giữa dầm bê tông cốt thép và dầm thép phải thiết kế đặc biệt theo mô hình phần tử hữu hạn (FEM) để chuyển tiếp ứng suất giữa hai loại vật liệu có độ cứng và đàn hồi khác nhau.

- Hệ dây văng khác với phương pháp truyền thống là các sợi thép bện thành tao rồi kéo và neo tùng tao trước khi cố định cả bó cáp dây văng. Ở đây toàn bộ bó cáp dây văng được chế tạo sẵn trong nhà máy rồi căng kéo và neo trên công trường chứ không phải kéo từng tao. Tất nhiên thiết bị và công nghệ căng kéo là mới và được áp dụng lần đầu tiên ở nước ta.