Cầu treo Akashi Kaikyo
Thời điểm: l988 – 98
Địa điểm: Kobe đến đảo Awaji, Nhật Bản
…mọi kết cấu mới dự kiến mang một tầm cỡ mới quy mô đều bao gồm nhiều vấn đề mới trong giải pháp mà không một lý thuyết hay kinh nghiệm thực tế nào có thể đưa ra sự hướng dẫn thích hợp.
Othmar H. Ammann. 1953
Một trong những tuyến đường dài thuộc hàng tuyệt tác trong kỹ thuật xây dựng kết cấu gần đây nhất, Cầu treo Akashi Kaikyo là bước tiếp nối của sự nhảy vọt kỹ thuật bắt đầu từ Cách mạng Công nghiệp. Cầu treo tận dụng cường độ kéo thép tết hơn và thể hiện sự thay đổi triệt để từ khái niệm vòm của cầu, dựa trên cường độ chịu nén của vật liệu kết cấu truyền thống chẳng hạn như khối xây.
Cầu treo Akashi Kaikyo ngoạn mục là nghiên cứu tình huống lý thú trong việc khắc phục tác động tự nhiên khủng khiếp và nhu cầu cấp bách kết cấu đáng sợ. Bắc cầu qua vịnh Akashi ở Nhật Bản giữa thành phố Kobe và đảo Awaji, cầu treo Akashi Kaikyo hiện nay là cầu treo dài nhất thế giới 3910m (12.828ft), cũng như mang các danh hiệu khác.
ü Hiện là cầu treo lớn nhất thế giới, cầu treo Akashi Kaikyo là một trong hàng loạt cầu được xây dựng trong vùng Nội hải Nhật Bản để nối liền các hòn đảo của Nhật.
Xếp hạng là cầu treo đắt tiền nhất thế giới từ trước đến nay (4,3 tỷ $), cầu có nhịp giữa dài nhất (1991m/6532ft), có tháp cao nhất (283m/ 928ft), gần như cao bằng tháp Eiffel, dài hơn hai đối thủ đàn em khác rất nhiều, Cầu phía Đông Vành đai lớn ở Đan Mạch và Cầu Humber ở Anh, hoàn tất năm 1981. Do Công ty cầu Honshu-Shikoku thiết kế và thi công trong hơn 10 năm, cộng tác với nhiều nhóm liên hiệp các công ty xây dựng và tư vấn của Nhật, Cầu treo Akashi Kaikyo là niềm tự hào cao nhất trong vô số đề án xây dựng của Công ty, đã xây dựng 18 cầu chính trong vùng Nội hải. Thành tựu này cũng bao gồm Cầu Tatara, có nhịp cầu dầm kiểu cáp treo dài nhất thế giới.
Thử thách
Các nhà thiết kế và xây dựng Cầu treo Akashi Kaikyo đối mặt với nhiều thử thách thiên nhiên và kết cấu, kể cả điều kiện ủng hộ không nhiều. Ngoài ra, thời tiết khắc nghiệt ở khu vực này gây nhiều khó khăn chưa từng có đối với quy mô thiết kế và thi công chiếc cầu ở quy mô như thế. Bão và động đất thường xuyên, lượng mưa trung bình 23cm (57in) hàng năm. Kiểm tra tiến hành trong hầm chui xây dựng đặc biệt, lớn nhất thế giới, cho thấy cần phải ổn định theo chiều thẳng đứng dưới hình thức rìa thép định vị ngay bên dưới sàn cầu dọc theo đường tim của toàn bộ nhịp giữa để kháng cự với gió thổi trong các cơn bão nhiệt đới. Cũng có những dòng chảy thủy triều rất mạnh trong vịnh.
Thực ra, thảm kịch trong vùng cũng ủng hộ cho việc xây dựng dự án: năm 1955, hai phà bị đắm khi băng qua vịnh khi trời bão, tổn thất nhân mạng rất lớn. 40 năm sau, kỳ quan xây dựng bậc thầy này gửi đến cư dân địa phương một phương tiện vận chuyển an toàn.
Thi công
Một liên hiệp các công ty gồm năm công ty được tổ chức thi công các bộ phận chính của cầu và hầm dẫn. Thi công trong 10 năm gian khó, bắt đầu vào tháng 5/1988, khi tiến hành cải tạo vùng nước nông khổng lồ gần các khối neo ở mỗi đầu cầu. Năm 1989, các giếng chìm khổng lồ để xây hai tháp chính được kéo đến và làm chìm, sau đó đổ đầy bê tông. Năm 1992, bắt đầu dựng tháp - các ngăn chế tạo trên đất liền, sau đó chở bằng sà lan đến công trường và dựng đúng vị trí và hàn lại. Các nhóm nhà thầu phải thích nghi với một yếu tố kinh tế quan trọng: thi công phải tránh làm gián đoạn sự đi lại của hơn 1400 tàu thuyền qua lại eo biển mỗi ngày.
Số liệu thực tế
Tổng chiều dài: 3910m
Chiều dài nhịp chính: 1991m
Chiều dài nhịp dẫn: 960m
Chiều cao các tháp: 283m
Tổng chiều dài cáp thép: 300.000 km
Tổng chi phí: 4,3 tỷ$
Thép sử dụng: 200.000 tấn
Bê tông sử dụng: 1.250 000 tấn
Cũng vì lý do này, năm 1993 phải sử dụng trực thăng để căng cáp dẫn bằng sợi aramid.
ü Hiện là cầu treo lớn nhất thế giới, cầu treo Akashi Kaikyo là một trong hàng loạt cầu được xây dựng trong vùng Nội hải Nhật Bản để nối liền các hòn đảo của Nhật.
Một khi cáp dẫn đã căng xong, thì có thể lắp lối đi cho khách bộ hành, để giữ lực kéo 60 tấn cần thiết cho số cáp này, phải dựng tời có sức nâng đặc biệt. Khi lắp xong lối đi cho khách bộ hành, có thể giăng cáp chính qua.
ü Móng các tháp chính gồm các giếng chìm tròn tiền chế, lấp đầy bằng một loại bê tông đặc biệt chế tạo và đúc khuôn tại chỗ.
Câu chuyện thi công Cầu treo Akashi Kaikyo kéo dài bao gồm nhiều khoảnh khắc bi kịch. Năm 1995, động đất Hanshin lớn 7,2 độ Richter xảy ra ở Kobe. Tâm động đất chỉ cách công trường thi công cầu chỉ có 10km (6,2 dặm), trong khi cầu thiết kế chịu nổi động đất 8,5 độ Richter cách xa 150km (93 dặm). Thật kỳ diệu, thiệt hại hầu như không đáng kể. Trong khi phần móng còn nguyên vẹn, khối neo và trụ cầu nằm ở phía Awaji trong kết cấu chỉ xê dịch vuông góc với tâm cầu chỉ có 1,3m (4,25ft). Các bước tiếp theo là điều chỉnh cấu kiện giàn đỡ sàn cầu, trong khi tất cả công tác thi công trên cầu phái hoãn lại một tháng. Thép định hình sàn cầu lắp vào vị trí, bắt đầu từ các tháp và thi công ở cả hai phía. Mặc dù có lúc không làm gián đoạn lưu thông của tàu thuyền, công trình vẫn tiến hành trôi chảy đến mức có lúc cũng cản trở.
ü Một trong những khối neo khổng lồ nằm ở hai đầu cầu. Xây dựng trên vùng đất cải tạo, bản thân chúng là thử thách kỹ thuật khổng lồ.
Không có gì phải ngạc nhiên, dự án có quy mô thế này biểu thị đặc điểm của vô số công nghệ bê tông và thép mới trong thi công. Móng tháp đồ sộ sử dụng bê tông silicat mới phát minh nhằm tránh sự phân tầng của hỗn hợp bê tông dưới nước. Tiến bộ khác là phụ gia mới tránh làm rung bê tông sử dụng trong khối xây.
Ngoài ra, cáp dùng cáp thép chịu lực kéo cao, lần đầu tiên sử dụng trong thi công, với cường độ chịu kéo 1765 N/mm2, so với 1570N/mm2 ở các cầu khác của Công ty. Cải tiến này có nghĩa sau cùng chỉ cần hai hệ thống cáp thay vì bốn như thiết kế ban đầu. Cải tiến khác là sự vận dụng phương pháp tiền chế để thi công cáp, trong đó 127 cáp đánh thành tao trong nhà máy, sau đó chở đến công trường, thay vì áp dụng phương pháp xe sợi trước đây.
ü Cáp có cường độ chịu kéo mới phát triển sử dụng cho các tao cáp, như thế chỉ còn hai hệ thống cáp hơn là bốn theo dự định ban đầu.
ü Mặt cắt ngang sàn thép đang được cẩu vào vị trí.
Những tiến bộ công nghệ ấn tượng như thế chỉ là một khía cạnh trong thiết kế và thi công kết cấu đồ sộ này. Để đẩy kỹ thuật xây dựng lên những giới hạn mới bằng cách đương đầu với điều kiện thi công vô vàn trắc trở, động đất thường xuyên, gió mạnh trong các cơn bão nhiệt đới và hải lưu chảy xiết trong eo biển, các nhà thiết kế, kỹ sư và nhà thầu thi công Cầu treo Akashi Kaikyo đã thành công không những xây dựng chiếc cầu có nhịp dài nhất và ngoạn mục nhất thế giới, mà còn là công trình đẹp hết chỗ chê.
