Công nghệ Việt giải bài toán khó bên hồ Hoàn Kiếm

Bài toán không thể giải bằng cách làm thông thường

Hồ Hoàn Kiếm là không gian văn hóa, lịch sử đặc biệt, gắn bó với đời sống người dân Thủ đô và là điểm đến của đông đảo du khách. Vì vậy, mọi hoạt động cải tạo, xây dựng tại khu vực này đều phải tính toán kỹ lưỡng. Hạng mục kè bảo vệ bờ hồ là hạng mục quan trọng nhất thuộc dự án xây dựng, cải tạo, chỉnh trang khu vực xung quanh hồ Hoàn Kiếm, thuộc loại công trình nhóm A cấp quốc gia đặc biệt, phải tuân thủ các quy định về đầu tư, xây dựng và Luật Di sản văn hóa.

Dự án đã được Thủ tướng Chính phủ đồng ý chủ trương đầu tư từ năm 2007. Tuy nhiên, đến đầu năm 2020, phương án thi công kè bảo vệ bờ hồ vẫn chưa đáp ứng đầy đủ các yêu cầu. Nhiều đoạn bờ kè xuống cấp, sụt lún, mất chân kè; đường dạo xung quanh hồ cũng hư hỏng, ảnh hưởng đến cảnh quan và việc đi lại.

Điều khó nhất không chỉ là xây dựng một tuyến kè đủ chắc chắn. Công trình phải bảo đảm ổn định bờ hồ, giữ hình thái tự nhiên của đường bờ, không ảnh hưởng đến cây cổ thụ, các công trình kiến trúc lân cận và môi trường nước. Trong khi đó, giải pháp kè truyền thống thường đi kèm các công đoạn đào móng, đóng cọc, làm đê bao, bơm hút nước, có nguy cơ làm xáo trộn nền đất, ảnh hưởng đến hệ rễ cây lâu năm và môi trường thủy sinh.

Chủ tịch HĐQT kiêm Tổng Giám đốc BUSADCO Hoàng Đức Thảo cho biết: “Sau khi nghiên cứu các tiêu chí và yêu cầu nêu trên, Công ty BUSADCO nhận thấy, công nghệ của BUSADCO là phù hợp và năng lực đủ đáp ứng nên đã tham gia dự thầu và đã trúng thầu hạng mục kè hồ Hoàn Kiếm”.

Giải pháp được nhóm nghiên cứu phát triển trên cơ sở kết hợp vật liệu mới, kết cấu mới và phương pháp thi công phù hợp. Thay vì phụ thuộc vào hệ thống móng sâu như nhiều phương án thông thường, nhóm nghiên cứu sử dụng hệ cấu kiện kè có khả năng tự ổn định, hạn chế đào bới và can thiệp vào nền đất nguyên thổ.

Vật liệu chính là bê tông cốt sợi phi kim cường độ cao, đạt 60 MPa, thay cho kết cấu bê tông cốt thép truyền thống. Cấu kiện được thiết kế dạng thành mỏng, khối hộp rỗng, phi đối xứng, lệch tâm và liên kết theo mô-đun. Khi lắp đặt, cấu kiện kết hợp với lực ma sát và phản lực của đất nền để tạo thành hệ kết cấu ổn định, giảm sự phụ thuộc vào móng sâu.

Việc sử dụng cốt sợi phi kim góp phần khắc phục hạn chế ăn mòn cốt thép trong điều kiện công trình thường xuyên tiếp xúc với nước, nâng cao độ bền và khả năng làm việc lâu dài của kết cấu.

Để đưa cấu kiện xuống đúng vị trí thiết kế khi hồ vẫn giữ nguyên mực nước, không làm đê bao, không đào mở nền đất và hạn chế rung chấn, BUSADCO phát triển hệ thống dàn rung ép sử dụng biến tần, kết hợp giải pháp kè mồi. Hệ thống cho phép điều chỉnh tần số rung phù hợp với điều kiện nền đất, kiểm soát quá trình đưa cấu kiện xuống vị trí lắp đặt. Tại những khu vực có vật cản ngầm, cấu kiện kè mồi được sử dụng để tạo đường dẫn trước khi lắp đặt cấu kiện chính, hạn chế đào bới, nạo vét bùn đất.

Một yêu cầu khác là phải giữ được hình dáng tự nhiên của đường bờ và bảo vệ hệ thống cây cổ thụ. Bờ hồ có nhiều đoạn cong lồi, cong lõm; các gốc cây nằm sát mép nước, hệ rễ phát triển phức tạp. Vì vậy, BUSADCO sử dụng hệ thống ván khuôn linh hoạt, cho phép thiết kế cấu kiện phù hợp với từng vị trí, bảo đảm sai số hình học trong giới hạn ±5mm.

Tại những gốc cây nằm trùng tuyến kè, cấu kiện được bố trí linh hoạt, có vị trí tạo thành bồn bao dạng chữ U, sử dụng đất tại chỗ và đá tự nhiên để bảo vệ không gian sinh trưởng của hệ rễ. Phương án thi công chú trọng bảo vệ 80 cây xanh, trong đó có 62 cây nằm tại hoặc gần tuyến kè và 18 cây có hệ rễ phát triển rộng.

Ông Hoàng Đức Thảo cho biết, khi thi công đến gần các gốc cây, BUSADCO phải neo cành bằng cáp, chống, đỡ cây bằng các cột sắt; sau thi công sử dụng chế phẩm sinh học giúp cây hồi phục và tăng trưởng. Để bảo đảm không xâm lấn diện tích lòng hồ, đơn vị cũng tiến hành trắc địa cẩn trọng, xác định vị trí đặt kè không xâm phạm mốc di sản, không thu hẹp lòng hồ. Đây là công đoạn không được phép sai số, dù chỉ 1cm.

Công trường gần như không hiện diện vào ban ngày

Nhớ lại những ngày thi công kè hồ Hoàn Kiếm năm 2020, trong bối cảnh dịch Covid-19 diễn biến phức tạp, GS.TS Hoàng Đức Thảo cho biết, yêu cầu đặt ra với đơn vị thi công là phải hạn chế tối đa sự hiện diện của công trường tại không gian công cộng đặc biệt này. Máy móc, thiết bị nặng chỉ hoạt động từ 22h hôm trước đến trước 5h sáng hôm sau. Khi trời sáng, toàn bộ máy móc phải rút khỏi khu vực, vật liệu thừa được thu dọn, mặt bằng hoàn trả để người dân tập thể dục, du khách đi bộ như thường lệ. Công trường không được lập hàng rào kiên cố gây cản trở tầm nhìn.

Việc bảo vệ môi trường nước cũng được đặt ra nghiêm ngặt. Trước khi thi công, đơn vị phải cắm cọc tre, quây bạt chuyên dụng để kiểm soát khu vực thi công, bảo đảm nước tại vị trí này không loang ra ngoài hồ. Bùn đất, phế thải không được để rơi vãi hoặc xả xuống hồ; thiết bị thi công được che chắn nhằm kiểm soát tiếng ồn, hạn chế ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân xung quanh.

6h30 ngày 20-8-2020, tại vị trí cầu Thê Húc, BUSADCO chính thức hợp long toàn tuyến, hoàn thành công trình kè hồ với tổng chiều dài khoảng 1.500m sau 65 ngày đêm thi công, sớm hơn 55 ngày so với tiến độ trong hồ sơ mời thầu. Đáng chú ý, toàn bộ quá trình được thực hiện khi hồ vẫn duy trì mực nước, không phải làm đê bao và tát cạn khu vực thi công. Công trình là một trong những hạng mục chào mừng kỷ niệm 1010 năm Thăng Long - Hà Nội và Đại hội đại biểu lần thứ XVII Đảng bộ thành phố.

Giá trị của công trình tiếp tục được đặt trước một tình huống thời tiết bất lợi vào năm 2025. Theo báo cáo của Sở Xây dựng Hà Nội, do ảnh hưởng của hoàn lưu bão số 11 trong đêm 6 và rạng sáng 7-10-2025, Hà Nội xuất hiện mưa lớn diện rộng. Mực nước hồ Hoàn Kiếm được ghi nhận dâng lên +7,8m, cao hơn 1,3m so với giới hạn mực nước tối đa +6,5m.

Theo đánh giá hiện trạng trong và sau khi nước rút, hệ thống kè không ghi nhận sự cố sạt lở bờ, xói ngầm chân kè, lún sụt hay biến dạng kết cấu. Khu vực chân cầu Thê Húc, Tháp Bút, Đền Ngọc Sơn, Tháp Hòa Phong và hệ thống 80 cây xanh cũng không bị ảnh hưởng. Đây là kết quả thực tiễn đáng chú ý đối với một công trình phải đáp ứng đồng thời yêu cầu ổn định kết cấu và bảo tồn cảnh quan di sản.

Từ một tuyến kè đến khả năng ứng dụng rộng hơn

Từ công trình hồ Hoàn Kiếm, công nghệ bảo vệ bờ của BUSADCO tiếp tục được đưa đến nhiều địa phương. Để đáp ứng yêu cầu triển khai ở quy mô lớn hơn, doanh nghiệp đã đầu tư xây dựng 9 nhà máy tại ba miền Bắc, Trung, Nam, với mức độ tự động hóa dây chuyền sản xuất đạt trên 90%. Các phần mềm chuyên ngành như: Abaqus, Plaxis, GeoStudio được sử dụng trong tính toán, mô phỏng kết cấu; sản phẩm được quản lý, kiểm soát chất lượng và truy xuất thông tin bằng mã vạch. Quá trình sản xuất, thi công cũng được chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11736:2017, TCVN 12604-1:2019 và TCVN 12604-2:2019.

Những bước đi này cho thấy công nghệ không dừng lại ở một giải pháp được thiết kế riêng cho hồ Hoàn Kiếm mà đã được doanh nghiệp tổ chức sản xuất và đưa vào ứng dụng tại nhiều công trình. Đến nay, công nghệ bảo vệ bờ đã được sử dụng tại 30 dự án, gói thầu thuộc 11 tỉnh, thành phố, với tổng chiều dài hơn 66,9km. Tổng mức đầu tư các dự án khoảng 1.900 tỷ đồng; giá trị tiết kiệm ước tính hơn 674 tỷ đồng, tương đương mức giảm bình quân khoảng 26% chi phí so với công nghệ truyền thống nhập ngoại.

Hiệu quả kinh tế đến từ việc giảm hoặc không phải triển khai một số hạng mục phụ trợ tốn kém như: Đê bao, bơm hút nước, gia cố móng sâu, đồng thời rút ngắn thời gian thi công. Đối với các dự án sử dụng vốn ngân sách, việc giảm chi phí xây dựng nhưng vẫn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật có ý nghĩa thiết thực.

Trước đó, công trình “Công nghệ mới BUSADCO bảo vệ bờ hồ Hoàn Kiếm - Di tích quốc gia đặc biệt” đã được trao Giải Nhất Giải thưởng Sáng tạo Khoa học Công nghệ Việt Nam năm 2021 và Huy chương Vàng của Tổ chức Sở hữu trí tuệ thế giới (WIPO). Công trình được đề nghị xét tặng Giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học và công nghệ lần thứ 7.

Với GS.TS. Anh hùng lao động Hoàng Đức Thảo, nghiên cứu công nghệ bảo vệ bờ hồ Hoàn Kiếm cũng là sự tiếp nối hướng nghiên cứu đưa tri thức khoa học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. Năm 2016, ông từng được trao Giải thưởng Hồ Chí Minh về khoa học và công nghệ với cụm công trình về xây dựng đồng bộ hệ thống hạ tầng kỹ thuật đô thị, nông thôn, bảo vệ môi trường, phòng, chống thiên tai và ứng phó với biến đổi khí hậu.

Từ một bài toán cụ thể ở hồ Hoàn Kiếm, công nghệ do doanh nghiệp trong nước nghiên cứu, làm chủ đã được đưa vào ứng dụng tại nhiều địa phương. Giá trị của công trình không chỉ nằm ở một tuyến kè hoàn thành trong điều kiện thi công đặc biệt, mà còn ở khả năng kết hợp yêu cầu kỹ thuật với bảo tồn những giá trị tự nhiên, văn hóa của đô thị. Đây cũng là minh chứng cho việc nghiên cứu khoa học chỉ thực sự phát huy ý nghĩa khi tạo ra được sản phẩm, giải pháp có khả năng giải quyết những vấn đề cụ thể của đời sống.