Lịch sử phát triển công nghệ xây dựng cầu tại Việt Nam

1. Đặt vấn đề

Có thể khẳng định rằng, lịch sử phát triển công nghệ xây dựng cầu tại Việt Nam là một hành trình liên tục từ việc tận dụng các vật liệu tự nhiên nguyên sơ đến chế tác thủ công, sản xuất công nghiệp và áp dụng những vật liệu tính năng cao, siêu tính năng, từ kỹ thuật thô sơ đến việc làm chủ các công nghệ hiện đại ngang tầm thế giới hiện nay.

Những cây cầu đa chức năng và đa dạng về kiến trúc còn biểu đạt những nét văn hóa truyền thống đa sắc màu trải dài trên dải đất hình chữ S của Việt Nam. Trên khắp những nẻo đường xa xưa cho đến những đại lộ hiện đại ngày nay, từ những con đường làng, ngõ xóm đến đường cái quan, đường thiên lý trước đây và mạng đường bô, đường cao tốc, đường sắt, mạng giao thông đô thị hiện nay … trong mỗi chúng ta đều có những cây cầu in đậm trong ký ức. Cây cầu đã đi vào thơ, ca, nhạc, họa … từ bao đời nay và trở nên thân thương không những với người Việt Nam trên mọi miền của Tổ quốc mà cả với kiều bào ta ở hải ngoại. 

Do vậy, lịch sử phát triển công nghệ xây dựng cầu ở Việt Nam còn gắn liền với lịch sử phát triển văn hóa, nghệ thuật của người Việt. Không phải vô cớ mà người Pháp gọi những cây cầu là những kiệt tác kết cấu nghệ thuật (ouvrages d'art)

2. Giai đoan từ Thế kỷ XIX về trước

Trong giai đoạn này người Việt chỉ mới xây dựng được cầu đá trọng lực, cầu đá ghép mộng, cầu vòm đá, cầu đá và gỗ có mái che, cầu gạch xây, cầu tre, cầu khỉ …  Cầu đá trọng lực, cầu đá ghép mộng, cầu gạch xây …  phổ biến ở miền Bắc và miền Trung. Cầu tre, cầu gỗ sử dụng thân gỗ nguyên sơ dễ dàng tìm thấy trên những vùng kênh rạch dày đặc ở miền Nam hay sông suối nhỏ ở miền Bắc.

2.1. Cầu đá trọng lực

Là những cây cầu có kết cấu trọng lực thô sơ bằng đá nguyên khối. Tại các vùng trung du và miền núi, nơi có sẵn nguồn đá suối, người xưa đã biết lợi dụng sức nặng của đá để làm cầu mà không cần bất kỳ chất kết dính nào.

Các tảng đá tự nhiên có mặt trên đủ phẳng để đi lại và chiều dài cần thiết được chọn làm dầm đồng thời là bản mặt cầu. Chân mố cầu được xếp chồng từ các khối đá hộc lớn, dùng chính sức nặng của đá để giữ độ ổn định của mố trước dòng nước chảy xiết. Loại cầu này chỉ vượt nhịp ngắn vài mét, nếu quá dài sẽ tự gãy dưới sức nặng của chính nó.

2.2. Cầu chế tác từ đá nguyên khối

Khi kỹ thuật đục đẽo đá và nghề mộc phát triển, những cây cầu đá, cầu ngói được xây dựng. Nay chúng đã có tuổi đời hàng trăm năm. Đá xanh nguyên khối được khai thác và đục đẽo thành các cột trụ hình chữ nhật hoặc hình tròn, thành các dầm cầu, thành các tấm bản mặt cầu rồi gác trực tiếp lên nhau. Cầu đá cổ làng Nôm bắc qua sông Nguyệt Đức, Hưng Yên, xây dựng cách đây hơn 500 năm bằng gỗ lim sau đó được trùng tu bằng đá xanh cách đây hơn 200 năm là 1 công trình tiêu biểu. Cầu có 9 nhịp, mặt cầu rộng gần 2m bằng đá xanh nguyên khối được chế tác chính xác và kê lên dầm và cột trụ cũng được chế tác từ đá nguyên khối (ảnh 1 và 2). Mặt cầu, dầm và trụ cầu được gác lên nhau bằng các nấc mộng đục sẵn, hoàn toàn không dùng vôi vữa hay đinh, chốt mà vẫn đứng vững hơn 200 năm qua các mùa lũ lớn. Thành cầu còn được chạm trổ vân mây cách điệu tinh xảo.

2.3. Cầu vòm đá

Sử dụng vữa vôi, cát và mật mía, giấy bản hoặc nhớt cây ô dước hay cây bời lời làm chất kết dính. Các phiến đá được gọt đẽo theo hình nêm xếp khít nhau để truyền lực nén dọc theo đường cong vòm xuống móng cầu.

Cầu đá Cốc Khoác ở Trà Lĩnh, Cao Bằng, xây dựng năm 1788 có kết cấu vòm bán nguyệt bằng đá đẽo, các phiến đá được gắn kết bằng vữa vôi trộn mật (ảnh 3) là 1 ví dụ. Đây là minh chứng cho thấy người Việt xưa đã làm chủ được công nghệ tạo kết cấu chịu lực dạng vòm đối với vật liệu đá. 

2.4. Nhà cầu "Thượng gia hạ kiều"

Trụ cầu xây bằng đá. Hệ dầm chịu lực chính bên trên hoàn toàn bằng gỗ lim được liên kết bằng mộng. Phía trên lợp mái để bảo vệ hệ dầm gỗ dưới tác động của nắng, mưa.

Cây cầu gỗ có nhà lợp ngói cổ nhất Việt Nam là Cầu Ngói chợ Lương tại Hải Anh, Nam Định, được xây dựng năm 1511, mái lợp ngói năm 1922. Cầu gồm 9 gian với 40 cột tròn liên kết với dầm ngang kê lên các cột đá đỡ hệ mặt cầu bằng gỗ lim. Mặt cầu rộng 2m gồm nhiều thanh gỗ gác trên hàng dầm uốn cong, trong đó có những thanh gỗ ngắn hơn được vuốt tròn cạnh tạo thành những gờ nổi để khách bộ hành lên xuống không bị trượt chân. 

Hai bên cầu là hai dãy hành lang và cũng được uốn cong theo thành cầu, là nơi du khách và người dân có thể dừng chân ngồi nghỉ ngơi, ngắm cảnh sông nước. Phía ngoài hành lang là lan can với các đố thượng, đố hạ và 162 con song dáng lá đề (ảnh 4 và 5).

Chùa Cầu (Hội An), Cầu ngói Thanh Toàn (Huế), Cầu Mái Lá Cổ Lễ, Nam Định ...  thuộc loại cầu này. Chùa Cầu có sự giao thoa kiến trúc Nhật Bản, nhưng kỹ thuật xử lý mố trụ đá và hệ khung dầm gỗ chịu lực hoàn toàn do thợ Việt tính toán và thi công đục mộng lắp ghép cực kỳ chuẩn xác để chống chọi với mùa lũ sông Thu Bồn.

Cầu Mái Lá Cổ Lễ được tạo tác cách đây hơn 700 năm, có 5 nhịp, dài khoảng 10 mét, rộng 4 mét, bằng gỗ lim với 4 cột trụ lớn cắm sâu dưới lòng sông.

Theo nhà nghiên cứu Trần Trọng Dương “cầu ngói sớm nhất hiện biết là 5 cầu được dựng năm 1105 để bắc qua các ao Linh Chiêu, Bích Trì vào Liên Hoa Đài, chùa Diện Hựu (chùa Một Cột) kinh thành Thăng Long”.  Gia Định thành thông chí thống kê sơ bộ cho thấy trong thế kỷ 17-18, Đàng Ngoài có 27 cầu ngói. Số lượng các gian cũng rất khác nhau, ngắn nhất là 3 gian, trung bình là 5-6-7-8-9 gian, hoặc 12 gian. Có những cầu dài lên đến 16-17-24-27-29-32-31-36 gian. Thậm chí, cầu Đôn Thư ở Hải Dương dài 94 gian, xây năm 1500, Cầu cũ Lý Hòa ở Quảng Bình có 138 nhịp, đến năm 1810, sông hẹp lại, còn 74 trượng, đổi dựng 56 nhịp, bớt đi 82 nhịp. Một kết cấu lạ khác là loại cầu ngói kiêm cầu chợ, mặt cầu xây rộng để 2 hành lang lợp ngói trở thành hàng quán buôn bán.

2.5. Cầu gạch xây

Việc dùng gạch, đá và vôi vữa để xây dựng các cây cầu nhỏ hoặc cống qua khe suối, ao hồ hoặc làm mố, trụ cho các cầu gỗ được áp dụng khá phổ biến nhất là ở đồng bằng Bắc Bộ. Các công trình tiêu biểu có thể kể đến là cầu gạch 500 năm ở Thái Thuy (ảnh 6) và cầu Trung Kinh ở Kiến Xương (ảnh 7), tỉnh Thái Bình hay Cầu Giấy xưa ở Hà Nội (ảnh 8&9).

2.6. Cầu gỗ, cầu tre

Loại cầu từ xa xưa này sử dụng các thân cây dừa, gỗ tràm, tre già … cắm chéo xuống lòng sông thành hình chữ X để tạo hệ chân trụ chịu lực. Mặt cầu gác bằng các thân cây nguyên khối. Cầu khỉ miền Tây Nam Bộ là ví dụ tiêu biểu của công nghệ bắc cầu bằng tre và gỗ súc thô sơ. Cầu có kết cấu "mềm", hoàn toàn không dùng đinh hay chốt mà chằng buộc bằng dây mây, lạt tre, thừng đay ... Cầu có thể biến dạng theo dòng nước lũ mà không bị gãy gập (ảnh 10).

3. Giai đoạn từ 1884 đến 1945

Lịch sử phát triển công nghệ xây dựng cầu giai đoạn này có bước nhảy vọt từ kỹ thuật xây dựng thủ công truyền thống sang công nghệ cơ khí hóa, sử dụng kết cấu thép và bê tông cốt thép.  Cuối thế kỷ 19, để vượt qua các con sông lớn như sông Hồng, sông Hương, sông Sài Gòn trên đường sắt xuyên Việt và hai con sông lớn Vàm Cỏ Đông và Vàm Cỏ Tây trên tuyến đường sắt Sài Gòn – Mỹ Tho, công nghệ xây dựng cầu dàn thép vành lược hoặc dàn mút hẫng đã nhanh chóng phát triển, cho phép tạo ra các nhịp cầu dài hàng trăm mét. Đây là thời kỳ hoàng kim của các tập đoàn xây dựng Pháp như Daydé & Pillé hay Schneider & Cie. Thép cán, gang đúc được đưa vào Việt Nam. Móng giếng chìm hơi ép được áp dụng. Liên kết đinh tán và công nghệ chế tạo, dựng lắp được triển khai.

Cầu Tân An vượt sông Vàm Cỏ Tây trên tuyến đường sắt Sài Gòn - Mỹ Tho được xây dựng đầu tiên và đưa vào khai thác năm 1886 (ảnh 11) là điển hình cho công nghệ này. Cầu còn được cải tạo dùng chung cho cả xe lửa và cả ô tô, các phương tiện đường bộ thô sơ (ảnh 12). Cuối năm 2003, tôi được Bộ GTVT giao nhiệm vụ chủ trì cùng với một số chuyên gia của bộ và Khu QLĐB 7 tiến hành khảo sát đánh giá cây cầu này, lúc bấy giờ đang được khai thác cho xe thô sơ, và sau đó, bộ GTVT đã quyết định cho phép tháo dỡ.

Tiếp theo là cầu Trường Tiền ở Huế được xây dựng bằng công nghệ lắp ghép 6 nhịp dầm thép hình vành lược mỗi nhịp dài 67 m, khổ cầu 6 m, hoàn thành 1899 (ảnh 13). Năm 1995, cầu được sửa chữa trùng tu và tổ chức khai thác như hiện nay.

Thứ 3 là cầu Bình Lợi trên đường sắt xuyên Việt dài 276m, gồm 6 nhịp dàn thép vành lược được chở từ Pháp sang. Cầu được thiết kế và xây dựng có một nhịp dài 40m ở giữa có thể quay để các phương tiện thủy lưu thông khi nước sông Sài Gòn dâng cao do triều cường. Cầu được khánh thành vào tháng 1-1902, trước cả thời điểm thông xe cầu Long Biên đúng một tháng...

Cầu Long Biên khánh thành 28/02/1902 gồm 19 nhịp dàn thép mút thừa có chiều cao thay đổi với 20 trụ đặt trên móng giếng chìm sâu 30m dưới mực nước sông Hồng và đường dẫn xây bằng đá với tổng chiều dài là 1.862m. Toàn bộ dàn thép được liên kết bằng hàng vạn đinh tán được tán nóng thủ công (ảnh 16).

Đường dành cho tàu hỏa chạy chính giữa cầu và hai bên có đường dành cho xe cơ giới và người đi bộ. Ngày ấy cầu Long Biên là một trong bốn cây cầu thép lớn nhất và là cây cầu có độ dài lớn thứ hai trên thế giới sau cầu Brooklyn của nước Mỹ.

Chính vì vây, trong tác phẩm “Die Brücke und die Stadt – Cây cầu và thành phố” của Daniel Biau, Presses des Pont, Paris 2012, trong số 15 cây cầu tuyệt đẹp gắn liền với các thành phố của nó, cầu Long Biên của Hà Nội đã được lựa chọn giới thiệu đại diện cho khu vực Đông Nam Á (ảnh 17).

Đến nay, dù đã bị ném bom 14 lần làm cho 9 nhịp cầu bị sập gãy và 4 trụ bị hư hỏng nặng nhưng cầu vẫn được sửa chữa đảm bảo lưu thông.

Tiếp đó năm 1904, cầu Hàm Rồng có kết cấu vòm thép vượt nhịp 160 m trên đường sắt xuyên Việt do các kỹ sư người Pháp và Đức thiết kế, chỉ đạo thi công đã được thông xe (ảnh 18)

Từ năm 1920, kết cấu bê tông cốt thép bắt đầu đựơc đưa vào Việt Nam. Các nhà máy xi măng, tiêu biểu là Xi măng Hải Phòng, được xây dựng. Bê tông cốt thép được sử dung cho kết cấu móng mố, trụ cầu và các nhịp dầm cầu dẫn, tận dụng được vật liêu địa phương.

Các cây cầu có kết cấu dàn vành lược, dàn có chiều cao thay đổi bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ vượt khẩu độ đến 30m, bề rộng cầu (4-5) m được xây dựng từ những năm đầu của thế kỷ XX có thể kể đến như cầu Quan ở Tây Ninh xây dựng năm 1924 (ảnh 19&20), Cầu Đường Xuồng QL80 xây dựng năm 1926 (ảnh 21&22), cầu Đại Lào ở Bảo Lộc xây dựng năm 1935 (ảnh 23&24), cầu Sê rê pôk năm 1939 (ảnh 25&26) …

Từ năm 1920, kết cấu bê tông cốt thép bắt đầu đựơc đưa vào Việt Nam. Các nhà máy xi măng, tiêu biểu là Xi măng Hải Phòng, được xây dựng. Bê tông cốt thép được sử dung cho kết cấu móng mố, trụ cầu và các nhịp dầm cầu dẫn, tận dụng được vật liêu địa phương.

Các cây cầu có kết cấu dàn vành lược, dàn có chiều cao thay đổi bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ vượt khẩu độ đến 30m, bề rộng cầu (4-5) m được xây dựng từ những năm đầu của thế kỷ XX có thể kể đến như cầu Quan ở Tây Ninh xây dựng năm 1924 (ảnh 19&20), Cầu Đường Xuồng QL80 xây dựng năm 1926 (ảnh 21&22), cầu Đại Lào ở Bảo Lộc xây dựng năm 1935 (ảnh 23&24), cầu Sê rê pôk năm 1939 (ảnh 25&26) …

Đặc điểm công nghệ của những cây cầu này là hệ dầm dọc, dầm ngang và bản mặt cầu cùng được đổ bê tông tại chỗ. Cốt liệu dùng cho bê tông chủ yếu là sỏi suối, cát suối được rửa sạch và cốt thép là cốt tròn trơn. Sau gần trăm năm khai thác, chất lượng BTCT vẫn rất tốt. Thậm chí tại cầu Sêrêpôk cũ xây dựng năm 1939 gồm 4 nhịp dàn bê tông cốt thép tổng dài 169,5 m, rộng 5 m có những thanh dàn bị va đập trơ cốt thép chủ mấy chục năm nay vẫn không hề bị rỉ.

Công nghệ xây dựng cầu thời Pháp đã tạo ra một lực lượng công nhân kỹ thuật và kỹ sư người Việt đầu tiên tiếp cận với kiến thức xây dựng cầu bằng tư duy toán học trong các lĩnh vực kết cấu, vật liệu, địa kỹ thuật, công nghệ thi công xây lắp, công nghệ cơ khí chính xác... Nhiều cây cầu sau hơn một thế kỷ vận hành vẫn đóng vai trò huyết mạch hoặc trở thành những di sản văn hóa kiến trúc vô giá.

4. Giai đoạn 1945 -1975

4.6. Ở miền Bắc

Năm 1954, hòa bình lập lại nhưng đất nước tạm thời bị chia cắt. Nhiệm vụ lớn nhất của ngành GTVT trong thời kỳ này ở miềm Bắc là khôi phục lại hệ thống giao thông để phục vụ phát triển kinh tế và chi viện cho chiến trường miền Nam. Cầu Hàm Rồng, Cầu Việt Trì, Cầu Phủ Lạng Thương…. và hàng loạt cầu lớn trên các tuyến đường sắt Hà Nội – Vinh, Hà Nội - Lào Cai, Hà Nội - Hải Phòng, Hà Nội - Lạng Sơn có kết cấu chủ yếu là dàn thép đã được xây dựng trong thời kỳ 1954 – 1964.

Một loạt các cầu trung và nhỏ trên các quốc lộ được xây dựng trong giai đoạn này chủ yếu có kết cấu nhịp dầm giản đơn bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ với khẩu độ dưới 21m. Đặc biệt, năm 1960, cây cầu bê tông dự ứng lực đầu tiên được nghiên cứu, thiết kế và xây dựng thành công. Đó là cầu Phủ Lỗ vượt nhịp 18m. Từ thành công của công trình cầu Phủ Lỗ, các cây cầu bê tông dự ứng lực khác ở miền Bắc đã được xây dựng như cầu Cửa Tiền, cầu Tràng Thưa, cầu Đồi, cầu Lim …

Để đảm bảo giao thông chống chiến tranh phá hoại miền Bắc và chi viện cho giải phóng miền Nam, các nhà khoa học, đứng đầu là Giáo sư Nguyễn Văn Hường và đội ngũ thợ cầu Việt Nam đã có những sáng tạo có thể nói là kỳ diệu trong việc nghiên cứu thiết kế và xây dựng thành công những cây cầu mà kết cấu đặc biệt của chúng có thể nói là vô tiền khoáng hậu trong lịch sử.

Trước hết phải kể đến cầu dây cáp. Có 2 loại cầu dây cáp. Một loại chỉ có 2 sợi cáp cứng được căng và neo vào 2 hố thế ở 2 bờ. Loại này dành cho xe có trọng tải từ 1 đến 4 tấn, chạy bằng puli lăn trực tiếp trên 2 sợi cáp, gần giống như bánh tàu hỏa chạy trên đường ray (ảnh 27).

Loại cầu dây cáp thứ 2  cho xe có trọng tải đến12 tấn gồm nhiều bó cáp mềm được căng và neo vào 2 hố thế ở 2 bờ, trên có lát ván gỗ tháo lắp được. Các bó cáp đều có tăng đơ căng kéo để giảm độ võng ban đầu và điều chỉnh độ võng trong quá trình khai thác. Bản mặt cầu được lắp đặt vào ban đêm và tháo dỡ vào ban ngày (ảnh 28 &29)

Những cây cầu dây cáp này được xây dựng để tránh sự phát hiện của máy bay trinh sát vì có chụp ảnh tọa độ cũng chỉ thấy các vệt dây chứ không đoán được đó là những cây cầu dã chiến. Những cây cầu cáp này đã được lắp đặt ở Bắc Cạn, Đoan Hùng, Đò Lèn, Đuống, Đoan Vĩ, Cấm… và nhiều vị trí khác trên đường mòn Hồ Chí Minh.

Cầu dây cáp tại Đoan Vĩ được xây dựng và đưa vào sử dụng phục vụ cho chiến dịch vận tải đỉnh cao năm 1972 do trước đó bị bom Mỹ đánh sập. Cầu gồm 10 bó cáp mềm với chiều dài 240m kết hợp với mặt gỗ tháo lắp linh hoạt bảo đảm cho xe vận tải quân sự có trọng tải lên tới 12 tấn vượt sông an toàn.

Gần đây chúng ta mới biết đến cầu dải ruy băng ứng lực (Stress-ribbon bridge) với cây cầu Leonel Viera tại Uruguay được xây dựng năm 1965 (ảnh 30). Tuy nhiên, loại cầu này gồm các cáp treo được đúc chìm ngay bên trong bản mặt cầu BTCT và được căng kéo để tạo ra một lực nén trước. Lực nén này giúp gia tăng đáng kể độ cứng cho toàn bộ kết cấu. Hơn nữa lọai cầu này chủ yếu được sử dụng làm cầu đi bộ và mãi đến 1980 mới được xây dựng phổ biến trên thế giới. 

Với những con sông rộng thì phương tiện vượt sông chủ yếu là phà hay cầu phao (ảnh 31&32). Ngoài các cầu phao làm bằng phao quân dụng, còn một thứ cầu phao khá phổ biến nữa là cầu phao luồng. Những cây luồng được kết thành phao, trên là hệ mặt cầu bằng ván gỗ có mặt ở khắp các  con đường ra trận và cả quanh Hà Nội như Chèm, Chương Dương, Khuyến Lương đến Ghép, Gián, Khuất, Đế, Kiểu…. đã trở thành những địa danh quen thuộc với những cây cầu phao kết bằng những cây luồng, cây tre của một thời không thể nào quên. Kết cấu xi măng lưới thép vốn ban đầu được sử dụng chủ yếu để chế tạo tàu thuyền vận tải đường thủy nội địa cũng được sử dụng chế tạo làm phao xi măng lưới thép  cho cầu vượt sông Hồng, sông Hoàng Long …

Một loại kết cấu đặc biệt khác nữa là cầu tre sống phục vụ giao thông nông thôn trong điều kiện thời chiến, khi mà kinh phí khó khăn, sắt thép xi măng là những vật liệu khan hiếm. Đầu những năm bảy mươi của thế kỷ XX, huyện Nghĩa Hưng, Nam Định là nơi có phong trào làm cầu tre sống và đã được các cán bộ của trường Đại học GT Sắt Bộ Hà Nội hỗ trợ kỹ thuật. Hai bụi tre lớn được trồng ở 2 bờ, nghiêng về phía lòng sông rạch. Khi tre đã bám chắc vào lòng đất và các cây tre đã vút cao, xanh tốt (mất khoảng vài ba năm) hai bụi tre này được vít xuống, nẹp chặt vào nhau thành một vòm chịu lực.  Rọ tre được cài và buộc vào vòm tre rồi đổ đất vào, đầm chặt. Thế là đã có một cây cầu có thể cho xe có trọng tải một vài tấn đi qua. Năm 1972, “Cầu tre sống” đã được đạo diễn Nguyễn Hoài Giao quay thành phim tài liêu.

4.7. Ở miền Nam

Trong giai đoạn này, do đặc thù chiến tranh và địa hình chằng chịt sông ngòi, các giải pháp công nghệ xây dựng cầu ở miền Nam tập trung rút ngắn tiến độ thi công, tháo lắp cơ động và chịu tải trọng lớn. Đó là công nghệ cầu thép dã chiến và bán vĩnh cửu phục vụ quân sự. Các loại cầu lắp ghép bằng thép như Bailey và Eiffel của Pháp, cầu dầm thép chữ I và chữ H cán nóng liên kết bằng đinh tán hoặc bu lông nhập khẩu đồng bộ từ Mỹ được lao kéo bằng hệ thống tời hoặc cẩu tự hành đặt trên sà lan là phổ biến.

Về mặt dân sự, giai đoạn này chứng kiến sự ra đời của những dầm cầu bê tông dự ứng lực chế tạo tại nhà máy hoặc bãi đúc ven sông (như hệ thống RMK-BRJ của Mỹ thiết kế), sau đó dùng sà lan và cẩu nổi tải trọng lớn để lắp ghép. Nhà máy Bê tông Châu Thới chuyên sản xuất các loại dầm này.  

Công trình tiêu biểu là cầu Tân Cảng (nay là cầu Sài Gòn) xây dựng 1961 (ảnh 33), rộng 19,63 mét gồm 4 làn xe cơ giới và lề bộ hành hai bên, dài 986,12 m gồm 29 nhịp cầu dẫn sử dụng dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn 24,7m của Châu Thới. Cầu chính gồm 3 nhịp liên tục bằng dầm hẫng nhịp đeo bằng thép, dài 269.42m, nhịp giữa 102.87m (2 dầm hẫng mỗi bên 20.574m và nhịp đeo 61.722m) và 2 nhịp biên mỗi nhip 82.3m.

Kết cấu trụ chính BTCT gồm 3 cột 2.0mx2.0m. Móng trụ đỡ nhịp liên tục là cọc thép nhồi bê tông đường kính 30” (khoảng 76cm), trong đó trụ đỡ nhịp chính gồm 54 cọc, nhịp biên gồm 28 cọc.

Công nghệ chế tạo và thi công móng sâu được cơ giới hóa do ở miền Nam phần lớn là đất yếu, sình lầy và lòng sông sâu, nhất là vùng Tây Nam Bộ. Các loại Cọc ống thép bọc bê tông và cọc BTCT tiết diện lớn thi công bằng các loại tàu đóng cọc chuyên dụng, búa đóng cọc chạy bằng diesel hoặc hơi nước có công suất lớn để hạ cọc sâu xuống tầng địa chất ổn định. Móng giếng chìm định hình được áp dụng cho các trụ cầu ở lòng sông sâu. Các khối giếng chìm bằng thép hoặc bê tông được hạ xuống đáy sông, hút bùn đất bên trong ra bằng gầu ngoạm hoặc bơm hút cát, sau đó đổ bê tông dưới nước để tạo thành bệ móng trụ.

Tại các điểm vượt sông chưa có điều kiện xây cầu vĩnh cửu như vượt sông Tiền, sông Hậu, cầu phao dã chiến được sử dụng. Các dầm thép bắc qua các sà lan phao bằng thép liên kết lại với nhau để giải quyết việc vận tải tức thời cho quân đội và cơ giới nhẹ. Các bến phà được kiên cố hóa bằng cọc móng thép chịu lực, dầm cầu dẫn lên xuống phà có hệ thống nâng hạ bằng cơ khí thủy lực để thích ứng với mực nước thủy triều lên xuống thất thường của miền Nam.

Công nghệ xây dựng cầu ở miền Nam giai đoạn 1954 - 1975 mang tính chất thực dụng, cơ giới hóa cao và phụ thuộc lớn vào vật liệu, máy móc nhập khẩu của Mỹ. Mặc dù bị hạn chế bởi hoàn cảnh chiến tranh khiến nhiều dự án lớn bị trì hoãn (như dự án cầu Mỹ Thuận thời kỳ đó mới dừng lại ở bước khảo sát, thiết kế), nhưng giai đoạn này đã định hình tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng cầu đường theo hệ Mỹ, để lại nền tảng hạ tầng quan trọng cho mạng lưới giao thông miền Nam sau này.

5. Giai đoạn 1975-1990

Sự tàn phá của chiến tranh trong một giai đoạn dài đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ thống giao thông cả hai miền Nam, Bắc. Sau khi thống nhất đất nước năm 1975, có thể nói không còn một tuyến đường bộ nào ở miền Bắc đạt cấp kỹ thuật đồng bộ. Đường sắt Thống Nhất bị tàn phá nặng nề. Đã có hơn 2 vạn mét cầu, hàng ngàn cống được xây dựng, hơn 660km đường ray được lắp đặt mới … để khôi phục kết cấu hạ tầng giao thông sau chiến tranh.

Do yêu cầu về tiến độ và tận dụng vật tư trong các kho sau chiến tranh cũng như nguồn vốn hạn chế, đất nước bị bao vây cấm vận, vật tư, thiết bị, công nghệ chủ yếu được trợ giúp từ Liên Xô, CHDC Đức, Hung ga ri, Bun ga ri… nên trong giai đoạn 1975 – 1990, các loại hình cầu dàn thép, dầm thép liên hợp bê tông cốt thép chiếm tỷ trọng đáng kể.

Cầu dàn thép vượt khẩu độ 50m đến 100m, lớn nhất 120m được sử dụng cho cầu đường ô tô, đường sắt và cả đường sắt đi chung với đường ô tô. Liên kết các nút dàn được sử dụng bằng đinh tán hoặc bu lông cường độ cao. Các cây cầu như Hàm Rồng, Cấm, Đuống, Uông Bí, Thăng Long, Chương Dương, Bến Thủy, Trà Khúc v.v đều có kết cấu nhịp là dàn thép hợp kim thấp liên kết băng bu lông cường độ cao.

Liên kết bằng bu lông tinh chế được sử dụng cho cầu bán vĩnh cửu với các loại dàn thép như VN64, T66, VN71. Liên kết bằng bu lông thô được sử dụng cho cầu tạm làm bằng hệ thanh lắp ghép đa năng UIKM của Liên Xô, các dàn tạm Eiffel, Belley.

Một dạng kết cấu cầu khá phổ biến ở giai đoạn này là cầu liên hợp thép – bê tông cốt thép vượt khẩu độ từ 12m đến 30m. Dầm thép được sử dụng là dầm I450, I550 của Liên Xô và I600, I900 của Mỹ. Để tăng khả năng chịu lực, cánh dưới dầm I còn được tăng cường bằng cách hàn táp thêm thép bản hoặc hàn chồng 2 dầm I. Neo liên hợp có thể dùng neo cứng (thép hình L) hoặc neo mềm (thép tròn) hàn vào bản cánh trên. Bản bê tông được đổ tại chỗ hoặc lắp ghép. Rất nhiều cầu nhỏ, cầu trung trên các quốc lộ từ Nam chí Bắc sử dụng loại kết cấu này hiện nay vẫn còn khai thác.  Còn một loại kết cấu liên hợp thép – BTCT khác là bản Robinson dùng để làm bản mặt cầu, có trọng lượng xấp xỉ ván gỗ chịu lực tương đương.

Cầu treo dây võng khá thích hợp đối với việc khôi phục giao thông nhanh sau chiến tranh, nhất là lúc bấy giờ, thép hình I 550 và cáp mềm khá sẵn trong các kho vật tư. Do không có điều kiện thử khí động nên các cây cầu treo dây võng được thiết kế và xây dựng trong thời kỳ khôi phục sau chiến tranh có khẩu độ chỉ từ 100m đến 200m và khai thác hạn chế với tốc độ chạy xe thấp.

Cũng trong giai đoạn này, năm 1969, bản thân người viết bài này đã được Thầy Đỗ Quốc Sam hướng dẫn làm đồ án tốt nghiệp tính toán và thiết kế cầu dây văng có nhịp chính 140m. Năm 1972, cây cầu dây văng đầu tiên ở Việt Nam, cầu Đakrong trên đường Trường Sơn do trường Đại học Xây dựng thiết kế và đoàn 559 thi công được đưa vào khai thác.

Trong giai đoạn này, do đất nước vẫn đang bị bao vây cấm vận, ngân sách Nhà nước hết sức khó khăn nên Ngành GTVT tập trung chủ yếu nguồn lực cho công tác duy tu bảo dưỡng để đảm bảo an toàn giao thông và triển khai xây dựng một số công trình thực sự cấp bách, có tầm vóc lớn, góp phần phát triển kinh tế xã hội như: cầu  Rào, Niệm, An Dương (Hải Phòng) cầu Bo (Thái Bình) là cầu bê tông dự ứng lực thi công bằng công nghệ lắp hẫng, cầu Thăng Long, Chương Dương (ảnh 34&35) , Yên Bái, Đò Quan, Bến Thuỷ, Việt Trì, Phong Châu …bằng dàn thép. Giải pháp sửa chữa cầu bê tông dự ứng lực bị đứt cáp ngang bằng dự ứng lực ngoài được áp dụng rộng rãi

6. Giai đoạn 1990 đến nay

Có thể khẳng định đây là giai đoạt đột phá đổi mới và phát triển vượt bậc đối với công nghệ xây dựng cầu ở Việt Nam, được bắt đầu bởi nhu cầu xây dựng cầu Gianh trên Quốc lộ 1.

Sau sự cố sập đổ cầu Rào ở Hải Phòng chỉ mới đưa vào khai thác được 7 năm, việc xây dựng những cây cầu bằng bê tông nói riêng và ngành xây dựng cầu Việt Nam nói chung đã đứng trước những khó khăn thách thức về mặt kỹ thuật, công nghệ tưởng chừng như không thể vượt qua được. Nhất là việc xây dựng những cây cầu đòi hỏi khổ thông thuyền lớn, qua những con sông rộng cần phải vượt nhịp lớn...

Cầu Niệm, cầu An Dương cùng kết cấu và kích thước như cầu Rào đã phải nhờ một
công ty nước ngoài sửa chữa, tăng cường bằng dự ứng lực ngoài. Cầu Bo ở Thái Bình đang thi công theo công nghệ lắp hẫng đối xứng các đốt dầm đúc sẵn dán keo ê-pô-xy rồi căng kéo các bó thép dự ứng lực đặt trong các rãnh hở tạo thành kết cấu khung T nhịp đeo như kết cấu của cầu Rào, đã phải thay đổi cả về kết cấu và công nghệ thi công. Cánh hẫng của khung T được thiết kế rút ngắn lại chỉ còn 12m và phải sử dụng phương pháp đổ bê tông tại chỗ trên hệ ván khuôn đà giáo cố định. 

Cầu Bến Thủy cũng phải thay đổi phương án kết cấu. Phương án kết cấu khung T nhịp đeo bị hủy bỏ và thay bằng dàn thép dự trữ cho cầu đường sắt như kiểu cầu Chương Dương. Loại dàn thép này hồi đó thường gọi là dầm Bun vì do Bun-ga-ri chế tạo và viện trợ. Trong tay những cán bộ, kỹ sư, công nhân ngành cầu Việt Nam lúc bấy giờ, ngoài các bộ dàn thép viện trợ dùng cho cầu đường sắt được "cải biên", “banh dầm” sử dụng cho cầu đường bộ, hầu như không còn một giải pháp nào để xây dựng những cây cầu đòi hỏi phải vượt được nhịp lớn. Ngay cả đối với nhịp thông thường trên dưới 30 mét cũng không phải là dễ dàng vì cả nước chỉ có vài cơ sở chế tạo được dầm bê tông dự ứng lực vượt được nhịp 24 mét và 33 mét.

Việc chuyên chở các phiến dầm nặng hàng dăm bảy chục tấn này đến chân công trường để lao lắp rất tốn kém và phức tạp, khó khăn. Nhất là phải vượt qua rất nhiều cầu tạm, nhiều cầu hư hỏng chưa được nâng cấp. Giải pháp chế tạo các đốt dầm tại nhà xưởng, chở đến công trường rồi nối các đốt này với nhau bằng keo e-pô-xy, sau đó căng kéo dự ứng lực (còn gọi là “cắt khúc xâu táo”) đã gây ra những quan ngại về tuổi thọ của kết cấu, nhất là ở môi trường có chứa các yếu tố ăn mòn cao. Mà hầu hết các cầu cần được khôi phục xây dựng mới sau chiến tranh ở thời kỳ này đều trong các khu vực ven biển. Chính vì vậy, sau sự cố cầu Rào, các phiến dầm "cắt khúc xâu táo" vừa được lao lắp ở các nhịp dẫn của cầu Bến Thủy đã phải hạ xuống để thay bằng các phiến dầm đúc toàn khối chở bằng đường thủy từ nhà máy bê tông Thăng Long mãi tận ngoài Hà Nội vào.

Vào cuối những năm tám mươi, nhu cầu xây dựng cầu Gianh trên Quốc lộ 1 trở nên vô cùng cấp thiết. Các phương án đề xuất cho cầu sông Gianh của Viện Thiết kế giao thông vận tải hồi đó (nay là Tổng công ty Tư vấn thiết kế GTVT) như phương án khung T nhịp đeo theo kiểu cầu Rào, phương án "banh" dàn thép theo kiểu Chương Dương, Bến Thủy… đã không được các cơ quan có thẩm quyền thông qua do thiếu tính khả thi. Cầu Việt Trì đang thi công cũng gặp khó khăn đối với kết cấu móng của trụ cầu. Giải pháp hạ các cọc ống có đường kính đến 3 mét cho móng cầu Việt Trì không thực hiện được mặc dù đã đúc xong một số đốt nằm chỏng chơ ở trụ sở của Công ty cầu 7 Thăng Long.

Cầu Bến Thủy vừa đóng cọc xong các trụ 6, 7 thì chỉ sau trận lũ lớn năm 1988, hàng trăm cọc bê tông có đường kính 550mm bị gãy do cây trôi. Việc dùng thép hình I 500 hàn tổ hợp thành mặt cắt hình hộp để đóng xuống thay thế cọc bê tông cho các trụ cầu này lại gặp rất nhiều vấn đề nan giải trong việc kiểm soát và đảm bảo chất lượng bê tông lấp lòng cọc. Việc đổ bê tông dưới nước trong một không gian hẹp, diện tích mặt cắt ngang chỉ khoảng một phần tư mét vuông mà độ sâu phải đổ bê tông đến hàng bốn năm chục mét không hề đơn giản.

Trong khi đó, nguồn thép viện trợ ngày càng khan hiếm và đến cuối những năm tám mươi thì không còn nữa. Các dầm thép còn lại trong các kho dự trữ được khai thác và tận dụng tối đa để làm cầu liên hợp thép - bê tông cốt thép. Tuy vậy, khả năng vượt nhịp của loại kết cấu này cũng chỉ đến vài chục mét vì chiều cao các loại dầm thép cán định hình này chỉ khoảng dăm bảy chục phân. Loại có chiều cao một mét rất hiếm. Biện pháp hàn chồng các dầm này nhằm tăng chiều cao dù không hợp lý về mặt sử dụng vật liệu nhưng cũng đã được áp dụng. Tuy vậy, loại hàn chồng này cũng chỉ vượt được nhịp tối đa khoảng 30 mét.

Yêu cầu xây dựng những cây cầu vượt nhịp lớn ngày càng cấp thiết. Trong khi đó, nguồn thép viện trợ ngày càng khan hiếm và đến đầu những năm chín mươi thì không còn nữa. Và những người thợ cầu Việt Nam đã không chịu bó tay. Từ lãnh đạo Bộ Giao thông vận tải cho đến các nhà khoa học ở các trường đại học, các viện nghiên cứu, các kỹ sư, cán bộ công nhân ngành cầu ở các đơn vị thi công đã cùng hợp sức tìm cách giải quyết. Cuối cùng, hướng đi để đổi mới công nghệ xây dựng cầu của Việt Nam đã được thống nhất.

Đó là chủ động nghiên cứu lựa chọn các công nghệ xây dựng cầu tiên tiến của các nước phát triển nhưng phải phù hợp với các điều kiện thực tiễn của Việt Nam để tiến hành nhập thiết bị vật tư đặc chủng, chuyển giao công nghệ để tiến tới tiếp nhận, nắm bắt và làm chủ các công nghệ đó. Phương châm thực hiện là tăng cường hợp tác trao đổi, liên kết, liên danh với các công ty xây dựng cầu quốc tế có kinh nghiệm đối với những công nghệ đã được lựa chọn. Các kiến thức, kinh nghiệm về công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu vượt khẩu độ lớn đã được trao đổi, thảo luận, phổ biến và đã được áp dụng sau đó.

Lãnh đạo Bộ Giao thông vận tải lúc bấy giờ, các vị Bộ trưởng Bùi Danh Lưu, Thứ trưởng Lê Ngọc Hoàn, Thứ trưởng Lã Ngọc Khuê, sau một cuộc họp được bố trí sau giờ làm việc buổi chiều với đại diện của “ba nhà” đã tán thành và hết sức ủng hộ hướng đi này. Khó khăn là lúc này, chúng ta đang bị cấm vận. Việc có được năm bảy trăm ngàn đô la Mỹ để triển khai công việc theo hướng đi này là vô cùng khó khăn. Bên cạnh đó, không phải là không có những ý kiến không thuận chiều. Những người này cho rằng chúng ta có thể tự nghiên cứu và tự làm từ khâu nghiên cứu cơ bản, tính toán thiết kế, tự chế tạo thiết bị để triển khai các công nghệ mới theo kiểu tự cung tự cấp mà không cần phải bỏ học phí, nhất là học phí lại phải trả bằng ngoại tệ mạnh (!).

Được sự quan tâm và ủng hộ của các đồng chí lãnh đạo Bộ Giao thông vận tải, liên danh "ba nhà" đầu tiên giữa Khoa Công trình, Trường Đại học Giao thông vận tải, Viện thiết kế Giao thông vận tải và Tổng công ty xây dựng cầu Thăng Long đã được hình thành một cách tự giác và tất yếu, trước hết là để tìm giải pháp cho cầu sôngGianh. 

Các cuộc tiếp xúc, các đợt đi nghiên cứu ở nước ngoài, các cuộc trao đổi với các Công ty Nisho Iwai của Nhật Bản, VSL của Thụy Sĩ, LM của Singapore, Vorspanntecnik VT của Áo, Viện nghiên cứu giao thông của Liên Xô, hãng Freyssinet của Pháp, các công ty của CHLB Đức… đã được tiến hành trong bối cảnh việc đi sang các nước tư bản cũng như việc trao đổi thông tin gặp rất nhiều khó khăn, gian khổ. Có những lúc tưởng chừng đã có kết quả nhưng rồi lại gặp trắc trở. Đó là sau khi trực tiếp sang tìm hiểu, được sự nhất trí của một công ty ở CHLB Đức, “ba nhà” cùng ký chung một thư mời chính thức cho công ty này kèm theo kế hoạch làm việc chi tiết về giải pháp cho cầu sông Gianh và chuẩn bị đón họ sang Hà Nội để đàm phán cụ thể. Nhưng rồi sự kiện bức tường Berlin sập đổ đã làm cho công ty của Đức này đành lỗi hẹn. Chuyến đi sang làm việc với công ty Vorspan Technik của Áo sau đó đã đạt được bản ghi nhớ kèm theo đề xuất tài chính của công ty này cho việc trợ giúp thiết kế, cung cấp các thiết bị, vật tư đặc chủng, trợ giúp kỹ thuật, chuyển giao công nghệ cho TCT xây dựng Thăng Long để thi công đúc hẫng cầu sông Gianh với giá thành khá thấp là khoảng 2,7 triệu đô la Mỹ (so với phương án sau này phải thanh toán 7 triệu USD với sự trợ giúp của Pháp và trước đó hơn 10 triệu đô la Mỹ của Nisho Iwai). Thế nhưng vì không tìm ngay được số ngoại tệ này nên kế hoạch không triển khai được.

Cuối cùng thì phương án tiếp nhận công nghệ đúc hẫng để xây dựng cầu sông Gianh cũng đã được thỏa thuận với sự trợ giúp của công ty VSL. Tuy nhiên, sau đó, do nhiều lý do khác nhau, phương án này đã được sử dụng cho việc triển khai xây dựng cầu Phú Lương trên quốc lộ 5. Viện Thiết kế Giao thông vận tải, TCT xây dựng công trình giao thông 1, Công ty Cầu 12 … đã hăng hái và khẩn trương vào cuộc.

Cũng ở thời điểm này, một cuộc hội thảo khoa học đặc biệt về xây dựng cầu bê tông dự ứng lực vượt khẩu độ lớn do Bộ Giao thông vận tải, Hội Kết cấu xây dựng Việt Nam, Hội Cầu đường Việt Nam, Chương trình KHCN KC-10 cùng phối hợp với sự tài trợ chủ yếu của Tổng công ty xây dựng cầu Thăng Long đã được tổ chức. Tham gia hội thảo ngoài các nhà quản lý, các nhà khoa học, các doanh nghiệp xây dựng cầu đường của Việt Nam còn có các chuyên gia đầu ngành về xây dựng cầu của thế giới và các hãng VSL, Freyssinet... Các kiến thức, kinh nghiệm về công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu vượt khẩu độ lớn đã được trao đổi, thảo luận, phổ biến và đã được áp dụng sau đó (ảnh 36&37).

Đầu tiên là dự án cầu Phú Lương. Với sự trợ giúp, chỉ dẫn tỉ mỉ, chuyển giao công nghệ tận tình của các chuyên gia của hãng VSL Thụy Sỹ, cây cầu bê tông dự ứng lực vượt khẩu độ 102 mét thi công bằng công nghệ đúc hẫng đầu tiên đã được xây dựng thành công ở Việt Nam và đưa vào khai thác vào năm 1994. Hai năm sau, cầu sông Gianh vượt khẩu độ 120m do Tổng công ty xây dựng cầu Thăng Long với sự trợ giúp kỹ thuật của Pháp được cắt băng khánh thành. 

Qua hai dự án trên, đội ngũ xây dựng cầu của nước ta đã nắm bắt và làm chủ được công nghệ này để hai năm sau bắt tay xây dựng cầu Quán Hàu, một thách thức mang tính lịch sử. Hầu như các công nghệ mới vừa được chuyển giao, nắm bắt trong một vài năm trước đó, không chỉ công nghệ đúc hẫng ở cầu Phú Lương mà còn cọc khoan nhồi ở cầu Việt Trí, đúc đẩy ở cầu Hiền Lương, bê tông có sử dụng các loại phụ gia … đều hội tụ trong dự án này. Ngày 11/12/1996, cầu Quán Hàu đã được khởi công xây dựng (ảnh 40&41).

Thách thức không chỉ đối với đội ngũ kỹ sư tư vấn thiết kế đứng đầu là KS Chu Ngọc Sủng, với đội ngũ quản lý, kiểm soát và giám sát chất lượng mà còn cả với CIENCO4, đơn vị thi công, với đội ngũ công nhân bậc cao trong quá trình tự chế tạo xe đúc, trong quá trình xây lắp ... Bản thân tôi ngày ấy hầu như tháng nào cũng ôm vô lăng từ Hà Nội vào công trường. 

Thành công nhất đã được thể hiện qua thông số quan trọng nhất là trị số chênh cao độ giữa hai đầu cánh hẫng trước khi hợp long. Các cầu đã xây dựng trước Quán Hàu bằng nguồn vốn ODA, tư vấn thiết kế, tư vấn giám sát, chỉ đạo thi công đều là các kỹ sư nước ngoài như Phú Lương là xấp xỉ 400 mm, Sông Gianh 150 mm, Hoàng Long 100 m.  Với cầu Quán Hàu, trị số này trước khi hợp long nhịp 8 là 30 mm và nhịp 7 chỉ còn 14 mm. Kết quả là sau dự án này, công nghệ đúc hẫng đã được đội ngũ thợ cầu của Việt Nam làm chủ hoàn toàn.

Cây cầu lớn cuối cùng trên QL1 nối liền Bắc Nam đã hoàn thành trong một khoảng thời gian nhanh đến mức khó lường sau cơn lũ tàn phá miền Trung năm 1999 (ảnh 42&43). 

Sau cầu Quán Hàu, rất nhiều cây cầu tương tự do Việt Nam tự xây dựng bằng công nghệ đúc hẫng đã được thông xe như Tiên Cựu, Hòa Bình, An Đồng, Lạc Quần, Long Đại, Xuân Sơn, Bình Triệu, Tuyên Sơn, Khuyến Lương, Văn Phú, Tạ Khoa, Pá Uôn, Tô Châu, Yên Lệnh, Hàm Luông, Cổ Chiên ... trong đó cầu Hàm Luông có nhịp chính 150m đã được trao giải thưởng Nhà nước về KHCN.

Từ Bắc vào Nam, từ miền núi Tây Bắc đến những vùng sâu của Đồng bằng sông Cửu Long, từ biên giới đến hải đảo, những công trường xây dựng những cây cầu bê tông vượt nhịp lớn với những bộ xe đúc hẫng do các đơn vị thi công trong nước tự chế tạo hiển hiện như một điều bình thường. Song với những người thợ cầu đã trải qua những năm tháng loay hoay, bế tắc với các giải pháp thì lại là cả một kỳ tích.

Ngoài công nghệ đúc hẫng, các công nghệ đúc đẩy, đà giáo đẩy, lắp trên đà giáo các đốt dầm đúc sẵn, dầm bản rỗng bằng bê tông dự ứng lực … cũng đã được nghiên cứu và áp dụng thành công ở các cây cầu Hiền Lương, Sảo Phong, Hà Nha, Mẹt, Thanh Trì, cầu cạn ở các nút giao …

Làm chủ các công nghệ nói trên không những đã tháo gỡ được ách tắc về kỹ thuật mà còn mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội rất to lớn. Sau khi phải trả "học phí" ở dự án cầu Phú Lương, Sông Gianh, giá thành cho một mét vuông xây lắp của các cầu bê tông đúc hẫng giảm xuống chỉ còn 60, 70%. Nếu lấy suất đầu tư xây lắp của cầu Hát Lót trên Quốc lộ 6 bằng dầm thép liên hợp bê tông cốt thép được xây dựng vào đầu những năm chín mươi rồi đem so sánh với suất đầu tư xây lắp của hàng trăm cây cầu bê tông đã được xây dựng bằng những công nghệ mới sau đó thì hiệu quả kinh tế có được sẽ là một con số khổng lồ lên đến hàng trăm ngàn tỷ đồng. 

Còn hiệu quả về kỹ thuật thì khó đo đếm được, nhưng thử hình dung trong những năm đổi mới vừa qua, nếu không làm chủ được các công nghệ xây dựng cầu nêu ở trên đây thì chắc chắn việc khôi phục và phát triển kết cấu hạ tầng giao thông vận tải không thể đi trước được một bước để phục vụ phát triển kinh tế, xã hội như chiến lược phát triển giao thông vận tải đã đề ra và đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt. Chiến lược phát triển kinh tế bằng khoa học công nghệ và đi lên bằng khoa học công nghệ đã được thể hiện rất rõ trong ngành xây dựng cầu. Có thể nói rằng, ngành cầu Việt Nam trước khi bước vào thế kỷ 21 đã nắm bắt và làm chủ được những công nghệ của thế giới đối với việc xây dựng cầu bê tông.

Tuy vậy, cầu bê tông dự ứng lực thi công đúc hẫng cũng chỉ có thể mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật khi vượt nhịp đến khoảng trên dưới 150 mét. Với yêu cầu vượt các khẩu độ lớn hơn thì phải tính đến cầu hệ dây, dây văng hoặc dây võng. Mặc dầu vấn đề nghiên cứu cầu dây văng, dây võng đã được đặt ra trong công tác nghiên cứu, giảng dạy, làm đề tài cho đồ án tốt nghiệp đại học từ những năm sáu mươi của thế kỷ trước, khi đất nước vẫn còn chiến tranh, nhưng ngành cầu Việt Nam vẫn chưa thực sự làm chủ được việc thiết kế và đặc biệt là công nghệ thi công những cây cầu dây văng hiện đại vượt nhịp lớn vài ba trăm mét trở lên.

Sau khi xây dựng cầu Mỹ Thuận với sự trợ giúp tài chính và kỹ thuật của Úc cùng với các chuyên gia nước ngoài, qua chương trình đào tạo và chuyển giao công nghệ, đội ngũ ngành cầu Việt Nam tuy đã học hỏi được một số kinh nghiệm nhưng cũng chưa đủ để tự mình xây dựng những cây cầu tương tự. Tiếp theo là cầu Kiền, Bãi Cháy, Bính được khánh thành và đưa vào khai thác nhưng bí quyết công nghệ của các chuyên gia nước ngoài chưa phải đã được chuyển giao hoàn toàn cho thợ cầu Việt Nam. Hơn nữa, có những bí quyết như công nghệ căng kéo dây văng thì trên thế giới chỉ có một vài hãng độc quyền nắm giữ. Việc làm chủ hoàn toàn công nghệ này không hề đơn giản. 

Mặc dầu vậy, đội ngũ ngành cầu Việt Nam với hướng đi tiếp nhận công nghệ đã có được những bài học kinh nghiệm tích lũy trước đó, với lòng đam mê và tâm huyết của mình đã tập hợp được trí tuệ, ý chí quyết tâm để đặt ra mục tiêu và lộ trình từng bước tiếp nhận và tự mình làm chủ được công nghệ này. Bắt đầu là việc xây dựng thành công cầu dây văng 1 trụ tháp Đắkrong trên đường Hồ Chí Minh vượt nhịp 90 mét (có kỹ thuật và công nghệ tương đương cầu dây văng 3 nhịp 2 trụ tháp vượt nhịp chính 180m). 

Thành công này đã tạo niềm tin không những đối với chính bản thân đội ngũ ngành cầu mà cả đối với các nhà quản lý, các nhà lãnh đạo. Thời cơ đã đến. Chủ trương xây dựng cầu Rạch Miễu bằng kết cấu cầu dây văng hiện đại của Chính phủ và Bộ Giao thông vận tải bằng nguồn vốn và nội lực của Việt Nam đã trở thành thời cơ quí giá để ngành xây dựng cầu nước ta vươn lên.

Có chủ trương đúng, có niềm tin, các cán bộ, kỹ sư, công nhân bắt tay thực hiện và quyết tâm xây dựng cầu dây văng Rạch Miễu hiện đại đầu tiên của Việt Nam vượt nhịp chính 270 mét bằng chính nội lực của mình. Ngày 30/04/2002, Thủ tướng Phan Văn Khải đã phát lệnh khởi công xây dựng cây cầu này (ảnh 44&45). 

Các đồng chí lãnh đạo cao nhất của Đảng, Nhà nước, Quốc hội, Chính phủ, các Bộ, Ngành, các địa phương đều đã đến thăm công trường, động viên khích lệ và lắng nghe để tìm cách giải quyết các đề đạt của những người thợ cầu (ảnh 44).

Thứ trưởng Thường trực Bộ Giao thông vận tải Ngô Thịnh Đức trực tiếp chủ trì họp giao ban hàng tháng tại hiện trường để tháo gỡ từng việc cụ thể. Bí thư Tỉnh ủy Bến Tre Huỳnh Văn Be trở thành người bạn thân thiết của đội ngũ làm cầu trên công trường Rạch Miễu.

Tổ chỉ đạo, tổ điều phối kỹ thuật công nghệ được thành lập. Các chuyên gia đầu ngành của Bộ, các cơ quan tham mưu, các Cục, Vụ liên quan đều vào cuộc và trực tiếp giải quyết những công việc trong phạm vi được phân công hoặc tự phát hiện.

Các đơn vị thi công cầu thiện chiến như Công ty Cầu 12, Công ty Cầu 14 thuộc Tổng công ty Xây dựng công trình giao thông 1, Công ty bê tông 620 thuộc Tổng công ty Xây dựng công trình giao thông 6, các công ty của Tổng công ty Xây dựng công trình giao thông 5 đã chứng tỏ được thương hiệu và bản lĩnh, chứng tỏ được tay nghề cao trên công trình này. Lãnh đạo các Tổng công ty 1 và 6 có mặt thường xuyên trên công trường. Công ty VSL Việt Nam - công ty nước ngoài trực tiếp chuyển giao công nghệ căng kéo cáp văng và những công nghệ phức tạp liên quan khác đã cùng sát cánh với các đơn vị thi công của Tổng công ty Xây dựng công trình giao thông 1 như một thành viên của ngành Giao thông vận tải Việt Nam.

Cầu Rạch Miễu chính là nơi hội tụ những công nghệ đã được kế thừa và những công nghệ mới nhất trong xây dựng cầu ở Việt Nam của đầu thế kỷ XXI. Đó là cọc khoan nhồi đường kính lớn, dầm bê tông dự ứng lực thi công đúc hẫng, dầm super T… và đặc biệt là kết cấu dây văng vượt nhịp lớn với dầm chủ bằng bê tông dự ứng lực được thi công bằng phương pháp đúc hẫng kết hợp căng kéo dây văng và trụ tháp bê tông cao hơn 100 mét được thi công bằng hệ thống ván khuôn leo - trượt.

Sáu năm vật lộn với sông nước Tiền Giang, gồng mình trong mưa gió cù lao, thi gan với trời mây trên tháp cầu cao vút giữa trưa hè nắng đốt, thâu đêm bên ngọn đèn khuya nghĩ suy để tìm cho bằng được một giải pháp kỹ thuật, tháo gỡ cho kỳ xong những khó khăn về vốn, về vật tư, những người thợ cầu đến từ mọi miền đất nước trên công trình cầu Rạch Miễu đã ghi khắc từng giờ, từng ngày những công việc thầm lặng để có được niềm vui và niềm tự hào hôm nay. Có những lúc công trường im ắng vì thiếu vốn, thiếu vật tư. Cả nước lo lắng sốt ruột trước tiến độ công trình.

Đâu đó xuất hiện những bài viết tỏ vẻ hoài nghi. Bao giờ cầu Rạch Miễu mới xây xong? Thợ cầu Việt Nam có xây nổi cây cầu này không? Sao không đem bán dự án cho công ty nước ngoài để họ xây cho nhanh vì đằng nào cũng là công trình thu phí hoàn vốn? Mọi người đâu có biết rằng họ lo lắng sốt ruột một thì những người thợ cầu trên công trường cầu Rạch Miễu lo lắng và sốt ruột mười.

Cả Bộ trưởng Hồ Nghĩa Dũng cũng vậy. Ngày 26/08/2007, Thứ trưởng Ngô Thịnh Đức đang từ Cần Thơ qua phà để về Thành Phố Hồ Chí Minh.  Đang đứng trên phà thì anh Đức nhận được một cuộc điện thoại từ công trường cầu Cần Thơ báo tin hàng trăm cán bộ công nhân đang đổ bê tông 2 nhịp neo của nhịp biên phía bờ Bắc thì đà giáo bị sập. Anh Đức điện thoại ngay cho Bộ trưởng Hồ Nghĩa Dũng. Anh báo cáo với Bộ trưởng là có tai nạn nghiêm trọng vừa xảy ra công trường xây dựng cầu Cần Thơ. Bộ trưởng còn hỏi lại anh Đức đến hai lần là cầu Rạch Miễu đang thi công bị sự cố à. Anh Đức phải báo cáo đến lần thứ ba thì Bộ trưởng mới rõ. Không biết có phải do qua điện thoại đường dài Bộ trưởng nghe không rõ hay vì cầu Rạch Miễu cũng là cầu dây văng nhịp lớn do Việt Nam tự thiết kế, đang tự thi công nên Bộ trưởng lo lắng hơn hay không. Tôi đã bao lần định hỏi Bộ trưởng về điều này nhưng rồi lúc gặp lại quên mất. 

Mà một công trình đòi hỏi những tính toán, cân nhắc thận trọng về mặt kỹ thuật công nghệ như cầu Rạch Miễu cũng không thể làm vội, chạy theo tiến độ bằng mọi giá một cách duy ý chí được. Đảm bảo tối đa chất lượng công trình là mục tiêu hàng đầu. Từng công đoạn thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn được kiểm soát và giám sát đúng theo các bước đã được qui định trong quy trình công nghệ. Trụ tháp cũng vậy. Từng đốt bê tông trụ tháp được đo đạc, giám sát, kiểm soát hình học, đảm bảo giảm tối đa các sai số đã được qui định. Trụ tháp ngày tháng vươn cao, vững chãi, chính xác trong niềm vui thầm lặng của những người thợ cầu. Rồi ngày đúc đốt dầm chủ đầu tiên cũng đã đến dù có chậm so với tiến độ mong muốn ban đầu.

Những câu hỏi về khả năng chịu tải của xe đúc, về trình tự và số đợt đổ bê tông cho mỗi đốt dầm cũng đã được tính toán, nghiên cứu xem xét kỹ lưỡng. Đốt dầm thứ nhất, thứ hai, rồi thứ ba cùng với những cặp cáp văng được căng kéo đã xuất hiện gắn vào tháp cầu. Hình hài của cây cầu thay đổi hàng tuần. Hệ thống quan trắc đo đạc đặc biệt cũng đã được lắp đặt. Hệ thống này đã cung cấp chính xác và cập nhật những thông số về chuyển vị, biến dạng của cáp văng, của dầm chủ, của trụ tháp và được sử dụng cập nhật để tính toán kịp thời cung cấp cho công tác định vị, kiểm soát hình học và căng kéo các bó cáp và đổ bê tông các đốt dầm tiếp theo.

Liên quan đến vấn đề kiểm soát và điều chỉnh chuyển vị trong quá trình căng kéo dây văng, bí quyết công nghệ mà trên thế giới chỉ có một vài hãng độc quyền nắm giữ, tôi luôn tâm đắc với phát hiện của PGS.TS Phạm Duy Hòa, nguyên Hiệu trưởng trường Đại học Xây dựng. Có lần tôi đã đề xuất với với anh nên thay nội dung “điều chỉnh nội lực”trong quá trình căng kéo cáp văng được đề cập trong cuốn sách "Cầu Dây Văng" mà chính anh là đồng tác giả, do Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật ấn hành năm 2000, bằng nội dung “điều chỉnh biến dạng”.  Anh chăm chú lằng nghe và sau khi cùng trao đổi, phân tích, anh ấy đã chấp nhận. Tuyệt nhất là anh ấy đã đi đến nhận xét rằng việc căng kéo cáp văng giống như ông thợ sửa xe đạp thận trọng và tỉ mẩn thực hiện việc “cân vành xe đạp” vậy.

Lại một vấn đề được đặt ra đối với việc thay trụ tạm bằng cáp neo xuống bệ móng trụ tháp để giữ ổn định cho những khối đúc đã vươn xa phạm vi ảnh hưởng của trụ tháp. Nếu thực hiện được giải pháp này thì không những góp phần đẩy nhanh tiến độ mà còn tiết kiệm được một lượng kinh phí đáng kể. Lại chụm đầu nghiên cứu, tính toán, xem xét, cân nhắc và chờ kết quả thẩm tra của tư vấn nước ngoài. Cuối cùng, giải pháp đã được thực thi. Những đốt dầm cầu vươn dài đến cầu dẫn của hai bờ và tiến gần gặp nhau giữa nhịp chính chờ ngày hợp long.

Sự thận trọng, tỉ mỉ trong tính toán kiểm tra, trong quan trắc và kiểm soát hình học, kiểm soát biến dạng thông qua hệ thống đo đạc và quan trắc đặc biệt, cập nhật, so sánh đối chiếu thường xuyên đã đem lại những kết quả như mong đợi. Sai lệch tọa độ bao gồm chênh cao và sai lệch theo phương ngang của các đầu cánh hẫng của dầm chủ, sai lệch cao độ của đường cong hình học của cầu giữa bản vẽ thiết kế và thực tế đã được thi công... đã hoàn toàn nằm trong phạm vi cho phép, thậm chí một số đại lượng gần như không có sai số. Đây là vấn đề khó nhất trong thi công hẫng nói chung và đặc biệt trong thi công cầu dây văng hiện đại bằng phương pháp đúc hẫng nói riêng.

Đặt vấn đề kiểm soát hình học, kiểm soát biến dạng lên hàng đầu là một trong những bí quyết dẫn đến thành công trong việc thi công hẫng, nhất là thi công đúc hẫng cầu dây văng nhịp lớn. 

Và điều này một lần nữa được kiểm chứng hết sức thuyết phục tại công trình xây dựng cầu Rạch Miễu. Sau khi căng điều chỉnh lần cuối các bó cáp văng theo trình tự và trị số đã được lựa chọn thông qua tính toán cho các phương án giả định khác nhau, kết quả đo đạc và quan trắc cho thấy không những đường cong hình học của cầu mà các đại lượng khác như ứng suất, chuyển vị của cáp văng, dầm chủ, trụ tháp, neo cáp… đều đảm bảo các trị số qui định.

Cầu Rạch Miễu đã ca khúc khải hoàn trong niềm vui sướng của đội ngũ thợ cầu và nhân dân trong ngày lễ khánh thành 19 tháng 1 năm 2009 (ảnh 45). Ngành cầu Việt Nam đã làm chủ công nghệ xây dựng cầu dây văng nhịp lớn và đã về đích trước hẳn một năm so với “Lộ trình công nghệ xây dựng giao thông” đã được hoạch định trước đó vài năm.

Nếu như cầu Quán Hàu được xây dựng trên quốc lộ 1 là nơi hội tụ những công nghệ mới trong xây dựng cầu ở Việt Nam bằng nội lực của chính mình vào cuối thế kỷ hai mươi thì cầu Rạch Miễu xây dựng thành công và đưa vào sử dụng năm 2008 chính là nơi hội tụ những công nghệ đã được kế thừa và những công nghệ mới nhất trong xây dựng cầu ở Việt Nam của đầu thế kỷ hai mươi mốt.

Nối tiếp cầu Rạch Miễu là Bạch Đằng 3 tháp, 4 nhịp dây văng, đứng thứ 3 thế giới trong số 7 cây cầu dây văng có nhiều nhịp, là Nhật Lệ, Cửa Hội, Ba Son (Thủ Thiêm1), Mỹ Thuận 2, Rạch Miễu 2 … và sắp tới là Phước An, Đại Ngãi, Hòa Sơn, Tứ Liên, Cần Giờ đường bộ, Cần Giờ đường sắt cao tốc … những cây cầu dây văng có nhịp chính đến 450m hoàn toàn do Việt Nam tự thiết kế, thi công.

Quá trình phát triển công nghệ xây dựng cầu Việt Nam được đánh dấu từ những ngày đầu đi phá dỡ cầu đường tiêu thổ kháng chiến để giành độc lập, thống nhất đất nước cho đến những tháng năm xây dựng lại đàng hoàng hơn, to đẹp hơn với những cây cầu đạt trình độ khoa học và công nghệ sánh ngang trình độ các nước phát triển. Đội ngũ thợ cầu Việt Nam tự hào đã đi lên từ những cây cầu đá, cầu gỗ, cầu tre sống bắc qua sông rạch vượt nhịp năm, mười mét đến những cây cầu bê tông vượt nhịp hàng trăm mét, từ những cây cầu cáp cho xe làm xiếc trên dây đến những cây cầu dây văng hiện đại vượt nhịp hơn nửa cây số. Phía trước vẫn còn những kỹ thuật, công nghệ hiện đại trong xây dựng cầu đang chờ đợi đội ngũ thợ cầu Việt Nam. Đó là những cây cầu đường sắt tốc độ cao như cầu Cần Giờ vượt sông Soài Rạp trên tuyến đường sắt tốc độ cao Bến Thành – Cần Giờ  là cầu dây văng có nhịp chính 360m đang được xây dưng.                                                                                             

Tài liệu tham khảo

[1] Lịch sử 70 năm phát triển của ngành GTVT Việt Nam. Cổng thông tin điện tử bộ GTVT 19/05/2014. 
[2]. Người Việt từng lái xe tải trên dây vượt Trường Sơn ra sao? VTC New 27/04/2015
[3]. Tình hình ứng dụng kết cấu trong giao thông vận tải và phương hướng phát triển trong tương lai. GS.TS. Phạm Hữu Phức. Tuyển tập báo cáo Hội nghị kết cấu xây dựng toàn quốc lần thứ nhất. Hà Nội 1985
[4]. Những tiến bộ KHKT về kết cấu trong lĩnh vực xây dựng cầu. PGS.TS. Nguyễn Văn Lạp. Tuyển tập báo cáo Hội nghị kết cấu xây dựng toàn quốc lần thứ hai. Hà Nội 1995
[5]. Ngành cầu Việt Nam những năm tháng ấy và khúc khải hoàn cầu Rạch Miễu hôm nay. Tống Trần Tùng. Cầu Rạch Miễu – Khát vọng và Hiện thực. NXB GTVT, Hà Nội 2008
[6]. Điện ảnh Việt Nam, Tập 4: Lịch sử - tác phẩm - nghệ sĩ điện ảnh phim truyện truyền hình và phim truyện video Việt Nam. Trần Trọng Đăng Đàn Nhà xuất bản Tổng hợp Thành phố Hồ Chí Minh - 2010. 
[7]. GS Nguyễn Văn Hường, người đặt nền tảng lý thuyết thiết kế cầu dây Việt Nam. Hàm Châu, Dân Trí 29/11/2008
[8], Nhặt nghề góp nghiệp, chuyện giờ mới kể về các công trình xây dựng tập I. Tống Trần Tùng, NXBGTVT 2022
[9] Nhặt nghề góp nghiệp, chuyện giờ mới kể về các công trình xây dựng tập II. Tống Trần Tùng, NXBGTVT 2025