Cao tốc xây dựng trên cầu cạn sẽ giảm khối lượng cát đắp nền đường, hạn chế chia cắt cộng đồng, thi công nhanh, song điểm bất lợi là chi phí đầu tư lớn.
Việc xây dựng cao tốc ở nhiều địa phương, nhất là Đồng bằng sông Cửu Long đang gặp khó khăn về vật liệu đắp nền. Thống kê của Bộ Giao thông Vận tải, giai đoạn 2021-2025, Đồng bằng sông Cửu Long và Đông Nam Bộ thi công 16 dự án, dự án thành phần trọng điểm. Tổng nhu cầu vật liệu cát đắp nền đường khoảng 63 triệu m3, nguồn cung chủ yếu tại các tỉnh An Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long, Sóc Trăng, Tiền Giang. Tuy nhiên, đến cuối tháng 5/2024, các bên liên quan chưa xác định được nguồn cung khoảng 26 triệu m3 cát.
Một trong những giải pháp cho việc thiếu vật liệu đắp nền là làm cầu cạn. Thời gian qua, một số đoạn cao tốc đã được xây dựng trên cầu cạn như TP HCM - Trung Lương, Thái Nguyên - Chợ Mới, Bến Lức - Long Thành, Nghi Sơn - Diễn Châu - Bãi Vọt..., song số km chiếm tỷ lệ thấp. Hiện mới có khoảng 70 km trên tổng số hơn 2.000 km cao tốc đã và đang triển khai trên cả nước.
Một số chuyên gia giao thông đã phân tích sâu hơn ưu điểm và cả hạn chế của hai giải pháp cầu cạn cao tốc và cao tốc trên nền đất.
Ưu điểm của cầu cạn
TS Nguyễn Bá Việt, Phó chủ tịch Hội Vật liệu xây dựng Việt Nam, nói xây dựng cao tốc trên cầu cạn với kết cấu bêtông cốt thép sẽ giảm khối lượng cát san lấp, đắp nền đường, từ đó giảm khai thác cát và hạn chế sạt lở bờ sông, bờ biển - vấn đề nhức nhối ở Đồng bằng sông Cửu Long và miền Trung.
Thi công cầu cạn sẽ sử dụng được nguồn dư thừa tại nhà máy xi măng. Hiện các nhà máy xi măng cả nước công suất 110 triệu tấn mỗi năm, song mới tiêu thụ được 2/3. Ngoài ra, các nguồn vật liệu như thép, đá, cát, cốt liệu bêtông cũng được sử dụng xây dựng cầu cạn, góp phần kích cầu kinh tế.
Về phương diện kỹ thuật, TS Nguyễn Văn Thành, Phó viện trưởng Viện Khoa học và Công nghệ Giao thông Vận tải (Bộ Giao thông Vận tải), nhìn nhận cầu cạn dầm bêtông cốt thép hay bêtông cốt thép dự ứng lực nhịp không lớn và các cọc bêtông cốt thép thường được sản xuất trong nhà máy, hoặc tại bãi đúc dầm gần công trường. Các vật liệu thép, xi măng là sản phẩm công nghiệp nên có độ đồng đều, ổn định cao.
Trong khi đó nền đường đắp phụ thuộc nguồn vật liệu tự nhiên như cát sông, biển, mỏ đất, tính đồng đều, ổn định khó kiểm soát hơn. So sánh hai phương án thấy rõ thi công cầu cạn có thể kiểm soát được chất lượng và đẩy nhanh tiến độ hơn so với làm cao tốc trên nền đất.
Theo ông Thành, thời gian thi công nền đường đắp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như thời tiết, địa hình, địa chất công trình. Nếu dự án cao tốc chạy qua khu vực nền đất yếu sẽ phải xử lý trước khi đắp nền. Ví dụ xử lý bằng phương pháp bấc thấm, gia tải thì có thể kéo dài hơn 12 tháng, ảnh hưởng đến tiến độ dự án.
Tuyến cao tốc thường dài, chạy qua nhiều khu vực địa chất, phải tính toán, sử dụng nhiều giải pháp xử lý nền đất lún. Tại các đoạn đường đầu cầu, cống cũng cần có giải pháp xử lý lún, chuyển tiếp độ cứng phù hợp để giảm thiểu lún. Quá trình khai thác cũng cần quan tâm, bù lún (nếu có) để mặt đường êm thuận.
Trong khi đó, cầu cạn nằm trên hệ thống móng mố, trụ cầu đóng sâu vào lòng đất nên gần như không có hiện tượng lún trong quá trình thi công, khai thác.
Cầu Hưng Đức trên cao tốc Diễn Châu - Bãi Vọt. Ảnh: Đức Hùng
Đại diện Tổng công ty Tư vấn thiết kế giao thông vận tải (TEDI) chỉ ra lợi thế khác của cầu cạn. Ở các nước, cầu cạn thường được áp dụng ở vùng núi, khu vực địa hình khó khăn để tránh đào sâu, đắp cao, giảm thiểu tác động môi trường, hoặc vùng đồng bằng có chiều sâu đất yếu lớn, vùng có yêu cầu thoát lũ, nơi cần có không gian để phục vụ nhu cầu đi lại giữa hai bên cao tốc như dân cư đô thị, khu công nghiệp.
Thực tế ở Việt Nam, cao tốc TP HCM - Trung Lương đã xây dựng 16 km cầu cạn trên tổng số 40 km từ Chợ Đệm đến Bến Lức để tránh chia cắt cộng đồng, tạo điều kiện phát triển các khu đô thị, công nghiệp của tỉnh Long An và khu vực xuất hiện đất yếu dày. Hiện nay một số dự án cao tốc tại Đồng bằng sông Cửu Long được xây dựng trên cầu cạn qua địa hình đất yếu, sông hồ.
Chi phí xây dựng cầu cạn cao hơn nền đường đắp 1,5-2,6 lần
Cầu cạn có ưu điểm vượt trội, nhưng chi phí đầu tư cao. Theo đại diện TEDI, tổng mức đầu tư của một số dự án cao tốc đã và đang xây dựng ở Đồng bằng sông Cửu Long cho thấy một km cầu cạn có mức đầu tư khoảng 400 tỷ đồng. Trong khi chi phí cho một km nền đường đắp cát kết hợp xử lý đất yếu từ 164 đến 200 tỷ đồng (chưa gồm giải phóng mặt bằng). Như vậy, tổng mức đầu tư xây dựng cầu cạn cao tốc lớn hơn nền đường đắp 1,5-2,5 lần, tùy thuộc vào địa chất, chiều cao cầu, kết cấu móng cọc, công nghệ thi công tại từng thời điểm.
Còn theo Bộ Giao thông Vận tải, trên cơ sở dự toán xây dựng công trình đã được các chủ đầu tư phê duyệt, kết quả rà soát tại một số dự án cho thấy chi phí xây dựng bình quân đối với phần đường là 113 tỷ đồng/km và cầu cạn là 297 tỷ đồng/km, cao gấp 2,62 lần. Nếu đầu tư theo phương án cầu cạn, tổng mức đầu tư của các dự án ở Đồng bằng sông Cửu Long so với phương án phổ biến hiện nay sẽ cao gấp khoảng 1,69 lần. Các dự án ở miền Bắc, miền Trung, Tây Nguyên, tổng mức đầu tư thấp hơn do số lượng cầu ít hơn.
TS Nguyễn Văn Thành nói: "Vấn đề tài chính là rất quan trọng. Trong bối cảnh nguồn lực tài chính còn hạn chế, với mục tiêu đến năm 2025 hoàn thành 3.000 km, đến năm 2030 hoàn thành 5.000 km cao tốc thì cần nghiên cứu kỹ để lựa chọn kết hợp các giải pháp tối ưu cả về kinh tế, kỹ thuật".
Một hạn chế của cầu cạn cao tốc là tiềm ẩn nguy cơ thiếu vật liệu xây dựng. Theo đại diện tư vấn TEDI, xây dựng cầu cạn không cần khối lượng lớn đất đắp nền, song vẫn cần bêtông, thép, cát, đá, sỏi. Với các phương án kết cấu bêtông siêu tính năng cần có phụ gia, cốt liệu. Các dự án lớn triển khai đồng loạt sẽ tạo khan hiếm trên thị trường, đẩy giá bán cao. Nhiều loại phụ gia trong nước chưa sản xuất được, phải phụ thuộc nhập khẩu dẫn đến việc thi công sẽ bị động.
Nhược điểm khác là thiết kế tại các nút giao, đường gom, đường kết nối với cầu cạn cao tốc phức tạp hơn đường nền đắp, theo ông Nguyễn Văn Thành, Phó viện trưởng Viện Khoa học và Công nghệ giao thông vận tải. Khi xây dựng các nút giao cầu cạn là "khóa cứng", khó bổ sung thiết kế sau này như khi kết nối trên cao tốc nền đắp. Khi đưa vào khai thác, quá trình kiểm định, bảo trì, sửa chữa cầu cạn cũng phức tạp hơn so với sửa đường nền đất.
"Khi hết thời gian sử dụng hoặc khi dầm nào đó bị hư hỏng và được thay thế thì khối lượng vật liệu cũ (bêtông xi măng) thải ra cũng khá nhiều, đòi hỏi phải có công nghệ xử lý hoặc tái chế phức tạp hơn, trong khi đó nếu là nền đường đắp thì không cần", ông Thành nói.
Báo cáo Chính phủ hồi tháng 3/2023, Bộ Giao thông Vận tải nhận định trong bối cảnh nguồn lực đầu tư còn hạn chế, phương án đắp nền còn một số nhược điểm như tốn thời gian xử lý nền, sử dụng khối lượng cát lớn, tuy nhiên nguồn vật liệu cát đắp nền ở Đồng bằng sông Cửu Long vẫn đáp ứng cho các cao tốc đang triển khai. Vì thế Bộ kiến nghị cầu cạn chỉ áp dụng cho đoạn tuyến có chiều sâu đất yếu rất lớn mà các giải pháp thông thường không xử lý được.
Cầu cạn trên cao tốc Bến Lức - Long Thành, đoạn qua huyện Cần Giờ, TP HCM tháng 8/2022. Ảnh: Quỳnh Trần
Giải pháp cầu cạn nào tiết kiệm chi phí?
Theo ông Trần Bá Việt, Phó chủ tịch Hội Vật liệu xây dựng Việt Nam, phương án xây dựng cầu cạn cho cao tốc dầm super T chiều dài 40 m được nhiều nhà thầu áp dụng hiện nay có chi phí cao, khoảng 300-400 tỷ đồng/km. Để tiết giảm cần áp dụng công nghệ mới, sử dụng bêtông cường độ cao để giảm số móng, mố trụ và dầm. Các phương án này đã được nhiều nước áp dụng.
Cụ thể, giải pháp công nghệ mới như dầm bản rỗng trên cọc ly tâm dùng cho các khu vực cọc dưới 35 m chi phí khoảng 200 tỷ đồng/km cầu. Phương án dầm chữ U bêtông cường độ cao (HPC), độ dài dầm 40 m, sử dụng số dầm ít hơn dầm super T chi phí khoảng 280 tỷ đồng/km. Phương án dầm bêtông siêu tính năng (UHPC) độ dài dầm 50 m, tốn ít móng cọc hơn chi phí khoảng 250 tỷ đồng/km.
Ủng hộ giải pháp trên, ông Nguyễn Văn Thành cho rằng giải pháp cầu cạn sử dụng dầm I, T hay super T dài không quá 40 m đã được sử dụng nhiều trong thực tiễn do việc chế tạo, thi công lắp ghép dễ dàng, nhanh chóng. Khi vượt qua thung lũng sâu, việc xây dựng cầu cạn có thể là lựa chọn tốt nhất thay cho phương án làm đường đắp. Các nhà thầu Việt Nam đã có kinh nghiệm và làm chủ công nghệ xây dựng cầu cạn với nhịp cầu bêtông cốt thép dự ứng lực có nhịp lớn hơn, thi công lắp ghép các nhịp 40-70 m, hay đúc hẫng nhịp cầu trên 100 m.
Về nguyên tắc, khi lựa chọn phương án cầu cạn hay nền đắp đều phải dựa trên điều kiện cụ thể của dự án như địa hình, địa chất, thủy văn, khả năng cung ứng, chuyên chở vật liệu, trình độ công nghệ, thi công hiện có của nhà thầu; điều kiện xã hội như mật độ, phân bổ dân cư, nhu cầu đi lại của người dân; điều kiện và khả năng về tài chính. Chủ đầu tư phải phân tích, đánh giá, so sánh các phương án để chọn được phương án tối ưu hơn cả về kỹ thuật và kinh tế.
Theo Chiến lược phát triển kinh tế xã hội 10 năm 2021-2030, mục tiêu đến năm 2025 cả nước làm xong 3.000 km cao tốc, đến năm 2030 hoàn thành 5.000 km.