Bí mật công nghệ giúp kỹ sư Việt Nam nâng mái thép nặng hàng chục nghìn tấn lên cao hơn 100 m tại SVĐ lớn bậc nhất thế giới của Vingroup

Mới đây, ông Trịnh Tiến Dũng, Chủ tịch HĐQT kiêm Tổng Giám đốc Tập đoàn Đại Dũng - doanh nghiệp tham gia thi công kết cấu thép cho sân vận động Hùng Vương - đã chia sẻ về công nghệ tiên tiến được áp dụng tại công trình này.

Theo ông Dũng, đội ngũ kỹ sư của Đại Dũng đã thực hiện việc nâng đồng bộ toàn bộ hệ mái thép có khối lượng lên tới hàng chục nghìn tấn lên độ cao hơn 100 m. Đây được xem là một trong những kỹ thuật thi công phức tạp nhất trong lĩnh vực kết cấu thép và hiện được ứng dụng rộng rãi tại các sân vận động, nhà ga sân bay, nhà máy công nghiệp cũng như nhiều công trình quy mô lớn trên thế giới.

CÔNG NGHỆ NÀY HOẠT ĐỘNG RA SAO?

Giải pháp được sử dụng là công nghệ nâng đồng bộ bằng hệ thống kích thủy lực điều khiển đồng bộ (Synchronous Hydraulic Jacking) hoặc, với những kết cấu siêu trọng và yêu cầu nâng ở độ cao lớn, công nghệ kích cáp (Strand Jack Lifting System). Dù nguyên lý truyền lực có khác nhau, cả hai đều hướng tới mục tiêu nâng toàn bộ kết cấu như một khối thống nhất với độ chính xác rất cao.

Khác với phương pháp thi công truyền thống - phải lắp dựng từng cấu kiện thép ở độ cao hàng chục hoặc hàng trăm mét - công nghệ này cho phép lắp ráp gần như hoàn chỉnh toàn bộ hệ mái ngay trên mặt đất. Toàn bộ các công đoạn hàn, căn chỉnh hình học, kiểm tra chất lượng và nghiệm thu được thực hiện trước khi tiến hành nâng.

Sau khi hoàn thiện, hệ thống hàng chục, thậm chí hàng trăm kích thủy lực hoặc kích cáp sẽ đồng thời nâng toàn bộ kết cấu lên đúng cao độ thiết kế. Trong suốt quá trình này, tất cả các điểm nâng đều được kết nối với hệ thống điều khiển trung tâm bằng máy tính.

Thách thức lớn nhất của công nghệ không chỉ nằm ở tải trọng khổng lồ của kết cấu, mà còn ở việc duy trì sự đồng bộ tuyệt đối giữa các điểm nâng. Hệ thống điều khiển PLC liên tục thu thập dữ liệu về tải trọng, hành trình, áp suất và trạng thái của từng kích để tự động điều chỉnh, bảo đảm toàn bộ kết cấu được nâng lên với sai số chỉ ở mức vài milimét.

Theo các chuyên gia xây dựng, nếu chỉ một điểm nâng di chuyển nhanh hoặc chậm hơn các điểm còn lại, kết cấu có thể phát sinh hiện tượng xoắn, tạo ra ứng suất thứ cấp lớn, thậm chí gây biến dạng hoặc mất ổn định trong quá trình thi công. Chính vì vậy, khả năng điều khiển đồng bộ của toàn bộ hệ thống được xem là yếu tố quyết định sự an toàn của quá trình nâng.

Bên cạnh yếu tố an toàn, phương pháp này còn giúp giảm đáng kể khối lượng công việc trên cao, rút ngắn thời gian thi công, hạn chế nhu cầu sử dụng cẩu siêu trọng và hệ thống giàn giáo quy mô lớn, đồng thời nâng cao độ chính xác khi lắp dựng các kết cấu thép có khẩu độ lớn.

ĐÃ ỨNG DỤNG TẠI ĐÂU?

Tại Việt Nam, công nghệ nâng đồng bộ đã được ứng dụng từ nhiều năm trước trong lĩnh vực đóng tàu, dầu khí và lắp đặt các thiết bị công nghiệp siêu trường, siêu trọng. Những năm gần đây, nhiều doanh nghiệp trong nước đã từng bước làm chủ công nghệ này và có thể tự triển khai nhiều dự án quy mô lớn, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào các nhà thầu nước ngoài như trước đây.

Một số công trình đã áp dụng giải pháp nâng đồng bộ hoặc kích cáp gồm sân vận động Hùng Vương, sân vận động Hưng Yên, Nhà ga hành khách T3 Cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất, một số hạng mục của Cảng hàng không quốc tế Long Thành, các dự án nâng tĩnh không cầu Bình Triệu 1, cầu Bình Phước 1 cùng nhiều dự án nhiệt điện như Vĩnh Tân, Sông Hậu và Thái Bình.

Trên thế giới, nâng đồng bộ bằng kích thủy lực hoặc kích cáp được xem là một trong những giải pháp phổ biến nhất đối với các công trình có kết cấu thép quy mô lớn.

Một trong những ví dụ tiêu biểu là sân vận động Tổ Chim tại Bắc Kinh (Beijing National Stadium), nơi nhiều hạng mục kết cấu thép khổng lồ được lắp dựng bằng các giải pháp nâng và lắp ghép hiện đại kết hợp hệ thống chống đỡ tạm trong quá trình thi công.

Tại Lusail Stadium - sân vận động tổ chức trận chung kết FIFA World Cup 2022 - hệ kết cấu mái được lắp đặt bằng công nghệ strand jack điều khiển bằng máy tính nhằm bảo đảm độ chính xác và an toàn cho toàn bộ quá trình nâng.

Trong khi đó, SoFi Stadium (Mỹ) và Mercedes-Benz Stadium (Mỹ) cũng sử dụng các giải pháp nâng đồng bộ để lắp đặt nhiều module mái thép có khẩu độ rất lớn.

Ngoài lĩnh vực xây dựng dân dụng, công nghệ này còn được các nhà thầu kỹ thuật hàng đầu thế giới như Mammoet, Sarens, Freyssinet hay ALE (nay thuộc Mammoet) ứng dụng rộng rãi trong việc lắp đặt giàn khoan ngoài khơi, nhà máy LNG, tổ hợp hóa dầu, cầu lớn và các kết cấu công nghiệp siêu trọng. Bên cạnh đó, các hãng thiết bị như Enerpac là những nhà cung cấp hệ thống kích thủy lực và giải pháp nâng đồng bộ được sử dụng phổ biến trên toàn cầu.

XU HƯỚNG CỦA CÁC CÔNG TRÌNH KẾT CẤU THÉP HIỆN ĐẠI

Trong hơn một thập kỷ qua, xu hướng phổ biến của các công trình có mái thép khẩu độ lớn là "lắp ráp dưới mặt đất, nâng lên một lần vào vị trí thiết kế" (Assemble Low – Lift High).

So với phương pháp lắp dựng truyền thống, giải pháp này giúp giảm đáng kể rủi ro làm việc trên cao, nâng cao chất lượng thi công nhờ hoàn thiện kết cấu ở điều kiện mặt đất, đồng thời rút ngắn tiến độ và tối ưu chi phí tổng thể của dự án.

Nhờ những ưu điểm đó, công nghệ nâng đồng bộ bằng kích thủy lực và kích cáp ngày càng được lựa chọn trong các dự án sân vận động, nhà ga sân bay, trung tâm triển lãm, nhà máy công nghiệp và nhiều công trình kết cấu thép quy mô lớn trên thế giới, đặc biệt với những kết cấu có khẩu độ lớn hoặc tải trọng lên tới hàng chục nghìn tấn.