Trong bối cảnh Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh đang đặt mục tiêu hoàn thiện mạng lưới đường sắt đô thị vào năm 2030, áp lực về tiến độ và chi phí đầu tư trở nên rất lớn. Với tỷ lệ cầu cạn chiếm tới 50-90% chiều dài các tuyến, việc tìm kiếm một giải pháp kết cấu tối ưu nhằm giảm chi phí xây dựng, tiến độ thi công và mở ra hướng đi tự chủ công nghệ cho các nhà thầu Việt Nam là đặc biệt quan trọng.

Tốc độ xây dựng và triển khai đường sắt đô thị (metro) tại Việt Nam đang có sự bứt phá ngoạn mục về tư duy, cơ chế pháp lý và số lượng dự án khởi công. Sau giai đoạn trước năm 2024 được đánh giá là chậm chạp kéo dài hàng thập kỷ, bức tranh đường sắt đô thị tại Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh hiện nay đã chuyển dịch sang trạng thái “tăng tốc bùng nổ” nhờ những trợ lực mang tính lịch sử.

NHỮNG DỰ ÁN ĐẦU TƯ CHIẾN LƯỢC 

TP.Hồ Chí Minh đang hiện thực hóa mục tiêu đạt gần 200km đường sắt đô thị vào năm 2030 bằng việc đồng loạt khởi công các dự án quy mô khổng lồ: tuyến metro số 2 (Tham Lương – Bến Thành – Thủ Thiêm), tuyến metro kết nối sân bay Thủ Thiêm - Long Thành, tuyến metro số 1 Bình Dương, tuyến metro số 6 từ Tân Sơn Nhất đi Phú Hữu với tổng mức đầu tư là 430.000 tỷ đồng.

TP.Hà Nội cũng đang dồn lực cho kế hoạch xây dựng 5 tuyến đường sắt đô thị (tuyến số 1 từ Thường Tín qua Ngọc Hồi, ga Hà Nội, Yên Viên đến sân bay Nội Bài; tuyến số 2 nối Nội Bài với Trần Hưng Đạo, Thượng Đình và khu vực phía Nam thành phố; tuyến số 8 từ Hòa Lạc qua Mai Dịch, Vành đai 3 đến Dương Xá; tuyến số 10 kết nối Đông Anh, Võ Chí Công, vành đai 3, vành đai 2,5 và Times City; tuyến số 14 từ cầu Thăng Long qua Hồng Hà đến Gia Lâm) để định hình mạng lưới metro dài hơn 300 km, kết nối sân bay Nội Bài, ga Hà Nội và nhiều đô thị lớn, được khởi công ngày 22/6/2026, dự kiến cơ bản hoàn thành năm 2030, với tổng mức đầu tư lên đến 1,3 triệu tỷ đồng.

Tỷ lệ sử dụng cầu cạn trong các dự án đường sắt đô thị (MRT/LRT) trên thế giới chiếm tỷ trọng rất lớn, từ 50-90% chiều dài các tuyến đường sắt đô thị, đặc biệt là tại các quốc gia châu Á và các đô thị đang phát triển như Việt Nam với các lý do:

Thứ nhất, chi phí đầu tư thấp. Chi phí xây dựng cầu cạn thường chỉ bằng 1/3 đến 1/2 so với việc sử dụng kết cấu hầm.

Thứ hai, tốc độ thi công nhanh. Thi công cầu cạn bằng công nghệ đúc hẫng, lắp hẫng hoặc lao dầm giúp tiến độ nhanh hơn nhiều so với việc khoan hầm bằng máy TBM.

Thứ ba, tránh xung đột giao thông. Cầu cạn tách biệt hoàn toàn khỏi dòng giao thông hỗn hợp phía dưới.

Thứ tư, phù hợp địa chất yếu. Tại các vùng đồng bằng địa chất yếu như Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh, việc đi ngầm đòi hỏi kỹ thuật xử lý túi bùn, nước ngầm rất phức tạp và tốn kém, trong khi cầu cạn sử dụng móng cọc khoan nhồi sâu xuống tầng địa chất tốt sẽ khả thi hơn.

Như vậy, để triển khai xây dựng các dự án metro một cách hiệu quả, cần có giải pháp xây dựng cầu cạn tối ưu để giảm chi phí đầu tư cũng như rút ngắn tiến độ thi công xây dựng. Một trong những giải pháp xây dựng tối ưu, phát thải thấp đã được áp dụng thành công trên thế giới là công nghệ xây dựng cầu khung lắp ghép không gối cầu.

NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CẦU KHUNG LẮP GHÉP KHÔNG GỐI CẦU 

Cầu khung lắp ghép không gối cầu (Precast segmental rigid frame bridge without bearing) là một giải pháp kết cấu tiên tiến trong kỹ thuật xây dựng cầu hiện đại, trong đó dầm và trụ cầu được liên kết toàn khối hoàn toàn với nhau thành một hệ khung vững chắc, loại bỏ hoàn toàn các gối cầu và khe co giãn truyền thống.

Cầu khung lắp ghép không gối cầu có các đặc điểm nổi bật như sau:

Một là, hiệu quả đầu tư xây dựng. Tận dụng tính năng chịu lực vượt trội của kết cấu hệ khung cứng để tích hợp làm việc giữa kết cấu nhịp và trụ cầu, tăng chiều dài nhịp từ 30-32m (nhịp giản đơn) lên 36-45m (kết cấu khung), giảm đáng kể khối lượng kết cấu phần dưới đến 40% (giảm kích thước thân trụ, bệ trụ và cọc), giảm khối lượng kết cấu nhịp khoảng 5% từ đó giảm chi phí xây dựng của công trình lên đến 15%.

Hai là, hiệu quả về chi phí bảo trì và giảm phát thải. Hệ thống kết cấu khung cứng hiệu quả hơn với kết cấu nhịp giản đơn về chi phí vật liệu, phát thải carbon (cứ mỗi km cầu tiết kiệm khoảng 8.000m3 bê tông tương đương giảm phát thải 2.400 tấn CO2/km) và chi phí xây dựng thấp hơn đáng kể so với kết cấu cầu nhịp giản đơn truyền thống (tiết kiệm khoảng 6 triệu USD/km bảo trì, thay thế gối cầu đối với cầu đường sắt trong suốt vòng đời khai thác).

Ba là, tăng năng suất ngành xây dựng. Công nghệ cầu khung lắp ghép không gối cầu là động lực phát triển ngành xây dựng hạ tầng gắn với công nghiệp hóa bằng các nhà máy cấu kiện bê tông thông minh, để nâng cao hiệu suất, năng suất ngành xây dựng gắn với chuyển đổi số.

Việc sử dụng các cấu kiện đúc sẵn tại nhà máy (dầm, phân đoạn mố/trụ) mang lại những lợi ích kinh tế - kỹ thuật rõ rệt. (i) Tốc độ thi công nhanh, không phụ thuộc vào thời tiết: giảm tối đa thời gian đổ bê tông tại công trường. Các cấu kiện chỉ cần vận chuyển đến và lắp ghép và căng cáp dự ứng lực nên không phụ thuộc nhiều vào thời tiết tại công trường. (ii) Chất lượng cấu kiện vượt trội: bê tông đúc sẵn tại nhà máy được kiểm soát nghiêm ngặt về nhiệt độ, độ ẩm và quy trình bảo dưỡng, đảm bảo cường độ cao và tuổi thọ lâu dài.

(iii) Thân thiện với môi trường: giảm thiểu bụi bẩn, tiếng ồn và đóng đường do thi công. (iv) Dễ dàng kiểm soát năng suất của dự án: công nghệ xây dựng cầu khung lắp ghép không gối cầu sử dụng các đốt bê tông đúc sẵn trong nhà máy bê tông thông minh được số hóa và tự động hóa, do đó sẽ kiểm soát tốt về năng suất, chất lượng sản phẩm trước khi đưa ra lắp đặt.

Bốn là, hiệu quả về kiến trúc, thẩm mỹ. Kết cấu cầu khung lắp ghép thanh mảnh làm tăng thêm vẻ đẹp thanh thoát và liền mạch với độ bền cao.

Năm là, thuận tiện trong thi công. Thiết bị thi công đơn giản (giàn lao có chiều dài 100-135m, trọng lượng 210 tấn cho thi công đường sắt cao tốc, 170 tấn cho thi công metro), chi phí đầu tư thấp phù hợp với năng lực tài chính và công nghệ của các nhà thầu Việt Nam hiện nay. Dễ dàng vận chuyển và lắp đặt, đặc biệt là ở những khu vực có lưu lượng giao thông cao, sử dụng các thiết bị thi công nhỏ gọn. Đây sẽ là giải pháp xây dựng mà các doanh nghiệp Việt Nam xây dựng tự chủ về sản xuất dàn lao, tự chủ về thiết bị thi công và lắp đặt, hạn chế nhập khẩu từ nước ngoài.

Sáu là, hiệu quả về kết cấu chịu lực. Hiệu quả vượt nhịp lớn hơn so với nhịp giản đơn: dầm giản đơn có nhược điểm là phải giảm chiều dài khi vào đường cong và vượt các đường giao lộ lớn dẫn đến cần phải bố trí nhiều trụ cổng dẫn đến tốn kém vật liệu, kéo dài thi công và mất mỹ quan trong đô thị.

Có khả năng kháng chấn cao: kết cấu khung liền khối tích hợp dầm và trụ chịu lực đồng thời nên khả năng kháng chấn cao, cải thiện độ an toàn của kết cấu bằng cách ngăn ngừa nguy cơ lật đổ, rơi dầm và trật bánh do quá tải, động đất hoặc lún quá mức. Không có khe co giãn đồng nghĩa với việc bề mặt cầu chạy liên tục, giúp xe chạy mượt mà hơn, không bị xóc nảy và giảm thiểu tiếng ồn ô nhiễm.

THIẾT KẾ CẦU KHUNG LẮP GHÉP KHÔNG GỐI CẦU CHO DỰ ÁN METRO 

Giải pháp kỹ thuật cho cầu cạn: sử dụng cầu khung nhịp 40m, mỗi liên cầu gồm 4-6 nhịp, mỗi nhịp có 15 đốt dầm dài 2,4-2,6m, rộng 10m.

Giải pháp kỹ thuật cho nhà ga trên cao: sử dụng kết cấu lắp ghép cho trụ cột và dầm.

Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng: phù hợp với quy định pháp luật về xây dựng: Quy định tại Điều 8 - Nghị định số 15/2021/NĐ-CP (Nghị định số 15/2021/NĐ-CP: Quy định chi tiết một số nội dung về quản lý dự án đầu tư xây dựng; Điều 8: Quy định về áp dụng tiêu chuẩn quốc tế, tiêu chuẩn khu vực, tiêu chuẩn nước ngoài: ưu tiên sử dụng các tiêu chuẩn nước ngoài đã được thừa nhận và áp dụng rộng rãi).

TÍNH HIỆU QUẢ CỦA CẦU KHUNG LẮP GHÉP KHÔNG GỐI CẦU 

So sánh chi phí đầu tư xây dựng của 3 dự án xây dựng đường sắt đô thị tại Việt Nam (gồm 2 tuyến metro tại Hà Nội: tuyến metro số 2A Cát Linh – Hà Đông, tuyến metro số 3 Nhổn – Ga Hà Nội và 1 tuyến metro tại TP.Hồ Chí Minh: tuyến metro số 1 Bến Thành – Suối Tiên) và 1 tuyến metro tại Trung Quốc (tuyến metro số 14 TP.Quảng Châu) cho thấy giải pháp cầu khung lắp ghép không gối cầu có chi phí đầu tư xây dựng thấp nhất chỉ bằng 85% chi phí đầu tư xây dựng của tuyến metro số 3 Nhổn – Ga Hà Nội - tuyến có chi phí đầu tư xây dựng bình quân trên 1m2 cầu thấp nhất tại Việt Nam.

Với chi phí đầu tư xây dựng 19,28 triệu đồng/m2 cầu thì chi phí đầu tư xây dựng cầu cạn cho đường sắt đô thị chỉ từ 202,44 tỷ đồng/km metro (tương đương 7,8-8,0 triệu USD/km) đảm bảo tính kinh tế trong đầu tư xây dựng cơ sở hạ tầng đường sắt đô thị tại Việt Nam.

BIỆN PHÁP VÀ TIẾN ĐỘ THI CÔNG 

Công nghệ cốt lõi của cầu khung lắp ghép không gối cầu gồm 6 khâu chính như sau: 6 = 4 + 1 + 1 (trong đó: 4 = Thiết kế + Chế tạo + Vận chuyển + Lắp đặt, 1 = Quản lý dự án, 1 = Kiểm soát hình học 3D).

Các cấu kiện trụ, dầm lắp ghép được đúc trong nhà máy với thời gian 1,5 ngày/1 đốt. Mỗi nhà máy công suất từ 20-60 đốt đúc/ngày, tương đương 30-90 bộ ván khuôn. Sau khi các đốt đúc đạt 28 ngày tuổi sẽ tiến hành vận chuyển ra công trường và tiến hành lắp đặt.

Các đốt đúc được lắp đặt tại công trường phổ biến bằng giàn lao kích thước nhỏ gọn. Giàn lao có chiều dài 100-135m, trọng lượng 210 tấn cho thi công đường sắt cao tốc, 170 tấn cho thi công metro. Mỗi giàn lao có thể lắp ghép được 6,4km cầu/năm. Tiến độ dự án sẽ phụ thuộc vào số lượng giàn lao.

Công nghệ này có thể thi công nhiều mũi trên cùng một dự án giúp đẩy nhanh tiến độ thi công cho công trình. Với giải pháp thi công lắp ghép này hoàn toàn có thể rút ngắn tiến độ triển khai thi công các dự án cầu cạn cho metro, đường sắt cao tốc lên đến 50%.

Từ những phân tích đánh giá trên cho thấy cầu khung lắp ghép không gối cầu có nhiều ưu điểm vượt trội so với các giải pháp đã áp dụng tại Việt Nam, tiết kiệm tối thiểu 15% chi phí xây dựng và giảm tiến độ thi công xây dựng lên đến 50% sẽ là động lực để triển khai mạng lưới metro tại Hà Nội và TP.Hồ Chí Minh một cách thần tốc, sớm đưa mạng lưới metro vào khai thác, giảm ùn tắc giao thông, tạo điều kiện thuận lợi cho người dân đi lại và làm việc.

———————————

(*) Giám đốc Công nghệ, Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư xây dựng công trình giao thông 1 (TECCO1)

Nội dung đầy đủ bài viết được đăng tải trên Tạp chí Kinh tế Việt Nam số 26-2026 phát hành ngày 29/06/2026. Kính mời Quý độc giả tìm đọc tại đây: 

Link: https://vneconomy.vn/don-doc-tap-chi-kinh-te-viet-nam-so-26-2026.htm