Những công trình giao thông đột phá về công nghệ sau ngày đất nước thống nhất

Năm 1996, tôi đang công tác tại Viện Khoa học công nghệ xây dựng (KHCNXD)  Bộ Xây dựng thì được Bộ trưởng Bộ Xây dựng điều động về nhận nhiệm vụ Cục trưởng Cục giám định Nhà nước về chất lượng công trình xây dựng.

Với chức danh Cục trưởng, tôi đảm nhận nhiệm vụ Ủy viên Thường trực Hội đồng nghiệm thu Nhà nước các công trình xây dựng. Ở vị trí này, tôi có may mắn được theo dõi các dự án lớn trọng điểm quốc gia về: Năng lượng, dầu khí, đặc biệt là các công trình giao thông vận tải.

Một khối lượng các công trình giao thông quy mô lớn và kỹ thuật phức tạp lần đầu tiên áp dụng ở Việt Nam đã được Thủ tướng Chính phủ giao cho Hội đồng kiểm tra và đánh giá chất lượng.

Nhìn lại một giai đoạn phát triển của ngành giao thông sau 48 năm thống nhất đất nước và những thách thức phía trước, tôi lạc quan về vai trò đột phá chiến lược mà Đại hội Đảng toàn quốc đã đặt ra cho lĩnh vực kết cấu hạ tầng, trong đó có hạ tầng giao thông.

Từ những "công trình thế kỷ"

Sau Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VI, sự nghiệp xây dựng đất nước bước vào thời kỳ đổi mới. Kinh tế tăng trưởng, đời sống của nhân dân được cải thiện, tình hình chính trị xã hội ổn định, quan hệ đối ngoại và vị thế của Việt Nam được nâng cao trên trường quốc tế.

Từ đầu những năm 1990, nhiều tổ chức tài chính quốc tế và khu vực như: WB, IMF, ADB và nhiều quốc gia đã hỗ trợ Việt Nam xây dựng hệ thống hạ tầng giao thông. Trong đó có dự án đường Hồ Chí Minh là công trình quan trọng quốc gia được Quốc hội khóa XI thông qua chủ trương đầu tư ngày 3/12/2004.

Dự án có điểm đầu tại Pắc Bó (Cao Bằng), điểm cuối tại Đất Mũi ( Cà Mau) dài 3.183 km (tuyến chính dài 2.499 km). Đến năm 2020 đã hoàn thành các dự án thành phần nối thông toàn tuyến từ Pắc Bó tới Đất Mũi với quy mô 2 làn xe. Bên cạnh đó, các tuyến đường liên tỉnh, liên huyện cũng được đầu tư nâng cấp.

Trong hàng loạt các dự án giao thông đã hoàn thành, tôi muốn nêu 3 công trình được coi như điểm nhấn để lại nhiều ấn tượng về đột phá kỹ thuật, công nghệ xây dựng cho toàn ngành, có ý nghĩa đặc biệt về kinh tế đồng thời các giá trị nhân văn đã tạo cảm xúc đặc biệt trong mỗi người dân trong thời gian qua.

Đầu tiên phải kể đến là công trình cầu Mỹ Thuận. Có lẽ, mỗi người dân Đồng bằng sông Cửu Long không thể quên được ngày 21/5/2000, ngày khánh thành cầu Mỹ Thuận qua sông Tiền kết nối Tiền Giang và Vĩnh Long. Hàng ngàn đời nay, người dân vật vã qua sông Tiền bằng phà với thời gian chờ đợi hàng giờ dưới cái nóng rát của vùng sông nước.

Nay, cầu Mỹ Thuận đưa vào khai thác đã bỏ lại tất cả thành quá khứ. Người dân tham dự ngày khánh thành đông nghẹt và tắc kín đoạn đường hai phía đầu cầu hàng giờ. Sự hân hoan của người dân không chỉ là giấc mơ ngàn đời của họ nay đã thành sự thật mà do công trình cầu Mỹ Thuận là công trình dây văng hai mặt phẳng dây có khẩu độ lớn nhất (350 m) lần đầu tiên được xây dựng ở nước ta có dáng kiến trúc tuyệt đẹp tô thêm vẻ kỳ vỹ của sông Tiền.

Công trình ấn tượng tiếp theo, tôi muốn nhắc tới đó là hầm đường bộ xuyên núi qua đèo Hải Vân nối Thừa Thiên Huế và TP.Đà Nẵng. Công trình được chính thức khởi công ngày 27/8/2000 và ngày 5/6/2005 được Thủ tướng Chính phủ Phan Văn Khải chính thức cắt băng khánh thành đưa vào sử dụng.

Hầm Hải Vân dài 6.280m trở thành hầm đường bộ dài nhất Đông Nam Á thay thế cho đường đèo Hải Vân với nhiều khúc cua nguy hiểm và là giải pháp thân thiện với môi trường khi quy mô các tuyến đường ngày càng lớn hơn do lưu lượng xe tăng cao thì khi đường muốn qua núi phải làm hầm chứ không thể bạt núi để làm đường.

Hầm Hải Vân 1 (HV1) khi khánh thành năm 2005, theo phân kỳ đầu tư chỉ có một ống hầm tổ chức giao thông hai chiều. Một hầm kích thước nhỏ được đào cách 35m làm hầm thoát nạn. Do tổ chức giao thông hai chiều ngược nhau trong một ống hầm nên dễ gây tai nạn và tạo ra hiện tượng quẩn khí. Để giải quyết bài toán chất lượng không khí trong hầm, chúng ta phải xây dựng cụm công trình công nghiệp khổng lồ trong lòng núi gồm 3 bộ lọc bụi tĩnh điện để làm sạch khí và hệ thống hút khí độc và cấp khí tươi từ trên đỉnh núi Hải Vân thông qua hai tuy nen đường kính 800m được đào trong lòng núi.

"Cuộc sống 24/7" của hầm được hệ thống theo dõi thông minh đặt dọc hầm và truyền về trung tâm điều hành các thông tin  tầm nhìn (độ bụi), lượng khí độc hại, dấu hiệu cháy nổ, tình trạng giao thông,… để trung tâm cứu nạn cứu hộ trực tiếp can thiệp. Lúc đầu, các nhà thiết kế dự báo đến 2025, hầm Hải Vân (HV1) mới mãn tải.

Nhưng tốc độ tăng trưởng nền kinh tế đất nước, năm 2015 đã có dấu hiệu mãn tải và năm 2016, Bộ GTVT đã đồng ý cho Công ty CP Tập đoàn Đèo Cả nâng cấp HV1 và đầu tư xây dựng hầm Hải Vân 2 (HV2) nằm song song với hầm HV1.

Ngày 11/ 2/2021, hầm đường bộ Hải Vân 2 được chính thức đưa vào khai thác tạo thành hệ thống hầm Hải Vân gồm hai ống hầm lưu thông hai chiều độc lập trong mỗi ống.

Công trình thứ 3 tôi muốn nhắc tới bởi đây là công trình dây văng một mặt phẳng dây có khẩu độ dài nhất thế giới, đó là cầu Bãi Cháy nối TP.Bãi Cháy và TP.Hạ Long qua vịnh Cửa Lục Quảng Ninh.

Ngày 2/12/2006, cầu Bãi Cháy chính thức được khánh thành đưa vào sử dụng. Cầu Bãi Cháy nằm trong di sản Thế giới nên có những đòi hỏi rất cao về kỹ thuật và mỹ thuật. Kiến trúc của cầu phải tạo điều kiện người qua cầu thưởng ngoạn được các giá trị của di sản vịnh Hạ Long và phải là một công trình kiến trúc tôn thêm các giá trị của di sản.

Cầu có dạng như cây đàn với một mặt phẳng dây đã là một thách thức rất lớn với các nhà kỹ thuật. Bài toán ổn định của cầu với một mặt phẳng dây lại nằm trong vùng gió bão nhiệt đới tạo sức ép cho công tác thiết kế, thi công và quản lý, vận hành cầu.

Cũng từ các thách thức như vậy, cầu Bãi Cháy đã thiết lập kỷ lục thế giới về khẩu độ cầu dây văng một mặt phẳng dây là 435m so với một cây cầu tương tự dài nhất thời điểm đó là 400m tại Pháp. Do địa chất công trình phức tạp, giải pháp móng trụ cầu được đặt trên hệ giếng chìm hơi ép kích thước cực lớn lần đầu tiên áp dụng tại Việt Nam với công nghệ thi công hiện đại.

Nói về những công trình giao thông trong suốt 48 năm qua, với một bài viết là rất không đầy đủ. Từ góc nhìn của một nhà kỹ thuật, tôi phác thảo một số thông tin về 3 công trình mà theo suy nghĩ của tôi chính nó đã có công tạo nên các đột phá mạnh mẽ về công nghệ tiên tiến trong lĩnh vực GTVT trong những năm qua.

…đến khát vọng trí tuệ "Việt"

Nhìn lại sự phát triển của ngành không chỉ là những công trình đang mang lại các giá trị thật cho đất nước mà, ngành giao thông đã xây dựng được đội ngũ nhân sự ngày càng trưởng thành và lớn mạnh. Những công trình giao thông được xây dựng trong giai đoạn 1990 - 2010 phần nhiều là các công trình mang dấu ấn của người nước ngoài.

Cầu Mỹ Thuận do người Úc thiết kế và tổ chức thi công. Hầm Hải Vân, cầu Bãi Cháy do người Nhật thiết kế và tổ chức thi công. Các bạn quốc tế đã mang đến Việt Nam những giải pháp thiết kế mới nhất, công nghệ thi công và vật liệu hiện đại nhất. Nhưng giá trị của con người Việt Nam đó là sự khiêm tốn học hỏi, học hỏi một cách nghiêm túc và chúng ta đã sớm làm chủ nó.

Chỉ sau thời gian ngắn khi cầu Mỹ Thuận hoàn thành, chúng ta đã tự thiết kế và tổ chức thi công thành công cầu Rạch Miễu dây văng hai mặt phẳng dây. Sau cầu Sông Gianh bê tông cốt thép có khẩu độ 120m thi công bằng phương pháp đúc hẫng do người Pháp thiết kế được giới chuyên môn ca ngợi về kiến trúc và giải pháp kết cấu, các kỹ sư Việt Nam đã thiết kế và người Việt Nam tự tổ chức thi công nhiều công trình cầu bê tông cốt thép thi công đúc hẫng có giá trị kỹ thuật và mỹ thuật điển hình như cầu Vĩnh Tuy ở Hà Nội.

Với khát khao và niềm tin mãnh liệt vào trí tuệ Việt cùng các cơ chế, chính sách cởi mở của Đảng, Nhà nước, người Việt Nam đã đứng ra làm chủ đầu tư, tổ chức quản lý, thi công thành công hầm xuyên đèo Cả dài 4.250 m cực kỳ hiện đại với hai ống hầm cho hai làn xe lưu thông độc lập trong mỗi ống hầm tạo cột mốc quan trong cho các công trình hầm đường bộ xuyên núi.

Sau cao tốc đạt chuẩn đầu tiên nối TP. Hồ Chí Minh và Trung Lương dài 43km, chúng ta đã thiết kế và thi công gần 2.000km. Nhiều công trình qua các vùng đồi núi, đất yếu, các khu vực nhiều khó khăn về kỹ thuât, nguyên vật liệu nhưng chúng ta đã làm chủ các kỹ thuật xử lý thành công mọi tình huống.

Nói về công trình cao tốc, ngoài các công trình đầu tư của Nhà nước và không thể không nhắc tới các công trình đầu tư theo phương thức đối tác công tư (PPP) như Bắc Giang - Lạng Sơn, Trung Lương - Mỹ Thuận, Hạ Long - Vân Đồn, Vân Đồn - Móng Cái và các công trình đang về đích thuộc dự án cao tốc Bắc Nam giai đoạn 1 như: Nha Trang - Cam Lâm, Cam Lâm - Vĩnh Hảo. Khai thác được các lợi thế của phương thức PPP cũng có thể gia tăng thêm sự lớn mạnh của những người tham gia xây dựng công trình giao thông ở nước ta.

Nhiều thách thức phía trước

Mục tiêu thách thức lớn nhất đối với ngành giao thông là mục tiêu 5.000 km cao tốc vào năm 2030. Trước khi bàn về các thách thức này, tôi xin phép được nêu định nghĩa thế nào là đường cao tốc để chúng ta cùng nhận dạng được đầy đủ hơn các thách thức.

Tiêu chuẩn TCVN 5729:2012 định nghĩa "Đường cao tốc là đường dành cho xe cơ giới có dải phân cách chia đường cho xe chạy hai chiều riêng biệt; không giao cắt cùng mức với một hoặc các đường khác; được bố trí đầy đủ trang thiết bị phục vụ đảm bảo giao thông liên tục, an toàn, rút ngắn thời gian hành trình và chỉ cho xe ra, vào ở những điểm nhất định".

Định nghĩa này đã tiệm cận quan niệm của quốc tế về đường cao tốc với các yêu cầu kỹ thuật và làm rõ chức năng phục vụ vận tải đường dài của hệ thống đường ô tô cao tốc. Dựa trên quy hoạch mạng đường bộ cao tốc Việt Nam, tuyến cao tốc dọc trục Bắc - Nam phía Đông, hệ thống đường cao tốc khu vực phía Bắc, miền Trung, phía Nam và hệ thống đường vành đai Hà Nội, TP Hồ Chí Minh.

Sau cao tốc TP.Hồ Chí Minh-Trung lương, chúng ta đã có gần 20 năm nhưng mới hoàn thành được hơn 1.200km đường cao tốc. Phía trước, còn chưa đầy 10 năm, chúng ta phải hoàn thành khối lượng gấp hơn 2 lần so với 20 năm qua đúng là một thách thức rất khắc nghiệt.

Đường cao tốc là loại công trình giao thông cấp đặc biệt. Điều kiện tự nhiên của mỗi vùng là khác nhau và thiết kế đường cao tốc cũng cần đầu tư cho công tác khảo sát để mỗi cung đường cao tốc phải là công trình thân thiện với môi trường. Đối với các dự án cao tốc có tuyến đi qua các vùng núi cao, địa chất phức tạp, khi "gặp núi thì phải mở hầm xuyên núi" chứ không thể "bạt núi" để mở đường làm mất ổn định các mái dốc gây sạt lở triền miên.

Khi tuyến qua "thung lũng thì làm cầu" chứ không lấp nơi tụ thủy, ngăn chặn dòng chảy. Chúng ta phải chọn các công nghệ hoặc giải pháp công trình hiện đại, thân thiện môi trường thì có thể dẫn đến xuất đầu tư cho một cây số đường cao tốc sẽ cao hơn nhưng chiều dài toàn tuyến có thể ngắn đi và việc không can thiệp "thô bạo vào tự nhiên" còn có giá trị rất lớn về phát triển bền vững mà không thể đo đếm bằng tiền.

Khi chúng ta làm cao tốc tại các vùng đất phía Nam với tầng đất yếu rất dày và phải xử lý nền mất nhiều thời gian, việc lựa chọn phương án cầu cạn cho một số đoạn tuyến cũng cần được xem xét. Giá thành đầu tư cho một cây số cầu cạn có thể đắt gấp hơn 3 lần một cây số đường trên nền bằng có xử lý nền đất yếu nhưng nhìn tổng thể nhiều mặt vẫn có hiệu quả.

Tôi muốn mạn bàn tới một số ưu điểm của cầu cạn như: Đây là giải pháp công trình giải quyết được các xung đột của tuyến, tiến độ thi công nhanh hơn do công xưởng hóa được trong công nghệ thi công, ít phụ thuộc vào thời tiết, giảm căng thẳng về vật liệu san nền, chủ động kiểm soát được chất lượng công trình và vẫn giữ được đất đai canh tác.

Một yếu tố cũng rất cần quan tâm, tác động của biến đổi khí hậu và việc khai thác nước ngầm đang làm cho vùng đất này mỗi năm tự lún gần 4cm sẽ làm đường bị lún "tự nhiên" không đều ảnh hưởng đến độ êm thuận của đường cao tốc. Chưa kể, các kịch bản của nước biển dâng, các đường cao tốc trên nền bằng sẽ là các đối tượng phải quan tâm trong tương lai.

Các công trình giao thông nói chung và công trình đường bộ cao tốc nói riêng gắn liền với địa hình tự nhiên, chịu tác động tương hỗ với rất nhiều yếu tố như địa hình, địa mạo, địa chất công trình, địa chất thủy văn, khí hậu, phương tiện tham gia giao thông và hoạt động kinh tế-xã hội của con người.

Vì vậy, nhiệm vụ hàng đầu của người thiết kế là phải phối hợp không gian với các yếu tố tuyến để tạo cảnh quan nhằm cùng lúc đảm bảo cảm giác an toàn, thuận lợi, liên tục đồng thời dẫn dắt hướng tuyến một cách rõ ràng về mặt thị giác và tạo tâm lý hưng phấn cho người tham gia giao thông.

Việc coi trọng đảm bảo phối hợp với cảnh quan môi trường dọc tuyến không chỉ tạo các điểm nhấn mỹ học của cung đường mà còn loại trừ các can thiệp thô bạo, phá hoại cảnh quan, hoặc can thiệp quá mức tới tính cân bằng của tự nhiên.