GS.TS Trương Đình Dụ và công nghệ đập trụ đỡ: Khát vọng ngăn mặn giữ ngọt cho đất

Từ tư duy truyền thống đến ý tưởng đột phá

Hoàn thành năm 2006, đập Thảo Long trên sông Hương, thành phố Huế, không chỉ là công trình thủy lợi có ý nghĩa quan trọng đối với việc ngăn mặn, giữ ngọt, mà còn là dấu ấn nổi bật của công nghệ đập trụ đỡ do chủ nhiệm đề tài KC12. 10a, GS.TS Trương Đình Dụ, nguyên Phó Viện trưởng Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, đề xuất và hướng dẫn các cộng sự triển khai.

Nhìn từ bên ngoài, với tuyến đường giao thông chạy qua, Thảo Long chỉ là một cây cầu lớn. Nhưng phía sau công trình ấy là cả một quá trình nghiên cứu, thử nghiệm và chứng minh hiệu quả kinh tế xã hội của kiểu đập trụ đỡ, vượt qua kiểu cống cũ.

Ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới, khi làm cống ngăn sông thường ứng dụng kiểu cống cũ thường gọi là cống truyền thống. Nó kết cấu gồm: Đổ tấm bê tông cốt thép làm bản đáy cống, đặt trên nền đất của hố móng khô, đã thi công trước đó; rồi thi công các trụ pin cũng bằng bê tông cốt thép, gắn chặt trên mặt bản đáy cống, để chia cống thành các khoang, là nơi lắp cửa van chắn nước. Kiểu cống này được phổ biến trong các giáo trình của các trường đại học chuyên ngành công trình thủy lợi và quy phạm của các quốc gia về thiết kế thủy lợi.

Ưu điểm của kiểu cống truyền thống này là bản đáy đảm nhận luôn ba chức năng ổn định: chịu lực, chống thấm và chống xói. Nên nhiều người coi đây là kiểu cống thông minh. Thực ra, kiểu cống này kết cấu rất tốt, nhưng chỉ thích hợp với cống ở sông nông, nơi dễ làm khô hố móng, hoặc nơi có đoạn sông cong thì làm cống trên bãi lồi. 

Ở những sông có độ sâu vừa phải, nền đất yếu, nếu áp dụng kiểu cống này sẽ rất tốn kém. Còn những sông sâu 15-20m nền đất yếu thì khó áp dụng kiểu cống truyền thống này.

Năm 1978 và nhiều lần sau đó, vào đồng bằng sông Cửu Long để tìm hiểu về cống và cửa van, TS Trương Đình Dụ lúc đó đã cảm nhận được hai vấn đề: Kiểu cửa van phẳng đóng mở bằng trục vít không đáp ứng được yêu cầu sản xuất của vùng bán nhật triều; Việc xây cống theo kiểu truyền thống vùng đất yếu rất khó khăn và tốn kém, thời gian thi công kéo dài, do phải làm khô hố móng để đổ bản đáy, rất khó khăn; đặc biệt ảnh hưởng lớn đến môi trường của vùng dự án vì tiết diện cống thường chỉ đạt 30% tiết diện dòng sông.

Vấn đề cửa van thì chỉ là một bộ phận của cống, nên dễ thuyết phục. Hơn nữa, lúc đó vấn đề cửa van rất bức xúc, nên TS Trương Đình Dụ đã đề xuất và được làm chủ nhiệm đề tài cửa van tự động cống vùng triều, trong chương trình khoa học cấp Nhà nước 0604. do viện khoa hoc thủy lợi chủ trì. 

Trong đề tài này, ông đã sáng chế ra của van cánh cửa tự động và được ứng dụng rộng khắp đồng bằng sông Cửu Long rất hiệu quả; Do vậy, năm 2000, ông cùng KS Trần Tuấn Bửu được nhận giải thưởng khoa học công nghệ cấp Nhà Nước về loại cửa van này.

Còn về công nghệ cống ngăn sông kiểu mới thì khó thuyết phục việc nghiên cứu, vì nó động đến quy phạm quốc gia, dù có nghiên cứu được thì ai phê duyệt? Dù vậy, ông vẫn ấp ủ và trăn trở về những kiểu cống mới, để áp dụng cho những sông sâu, nền yếu, vì ở đó kiểu cống truyền thống không thể đáp ứng được, hoặc xây dựng được với giá thành rất cao và thời gian thi công kéo dài.

Năm 1991, ông mới có dịp đăng ký ở Viện Quy hoạch Thủy lợi, và được giao làm chủ nhiệm đề tài: "Nghiên cứu giải pháp công nghệ tiên tiến, tạo nguồn nước ngọt cho vùng ven biển" thuộc chương trình khoa học công nghệ cấp nhà nước, mã số KC-12 do PGS.TS Nguyễn Trọng Sinh, Phó viện trưởng Viện Quy hoạch Thủy lợi, làm chủ nhiệm.

Viện Khoa học Thủy lợi cũng ủng hộ ông làm đề tài này và cử 2 kỹ sư giỏi vừa tốt nghiệp khoa công trình trường Đại học Thủy lợi là Nguyễn Hồng Sơn và Nghiêm Minh Quang tham gia đề tài.

Trong phần nghiên cứu tổng quan đề tài, GS.TS Trương Đình Dụ đã nhấn mạnh do biến đổi khí hậu, nước biển dâng và tình trạng khai thác nguồn nước ở thượng nguồn, vùng ven biển, đặc biệt là đồng bằng sông Cửu Long sẽ đang đặt ra thách thức: bị hạn hán và ngập mặn, rất nghiêm trọng, ảnh hưởng rất lớn đến phát triển kinh tế xã hội và cuộc sống của người dân.

Từ nhận định đó, GS.TS Trương Đình Dụ cho rằng phải nghiên cứu được kiểu công trình mới, có thể xây dựng được cống ở các cửa sông sâu thông ra biển, để kiểm soát nguồn nước, vì kiểu cống truyền thống, phải có bản đáy, không thể áp dụng cho những sông sâu này. 

Còn kiểu cống của nước ngoài, quá phức tạp, nước ta không đủ điều kiện áp dụng. Ông cũng công nhận bản đáy là linh hồn của kiểu cống truyền thống, nhưng chỉ ứng dụng có lợi cho cống nhỏ ở sông nông, còn ở những sông sâu thì chính bản đáy lại là vật trở ngại cho việc ứng dụng cống truyền thống. 

Nên trong đề tài KC12.10a, GS.TS Trương Đình Dụ đã đề xuất làm kiểu cống mới, không có bản đáy, nhưng được thay bằng ba kết cấu đảm nhiệm ba chức năng của bản đáy; Đó là trụ đỡ chịu lưc, tường chống thấm, theo nguyên lý chống thấm đường viền đứng và thảm đá chống xói, do lưu tốc qua cống giảm, khi đã mở rộng cống, có tiết diện bằng lòng sông. 

Ba kết cấu này được thi công dễ dàng trong dòng sông sâu đang chảy. Do trụ đỡ là bộ phận chính của công trình nên ông đã đặt tên cho loại cống này là đập trụ đỡ. Đây là thay đổi căn bản về tư duy thiết kế kiểu cống mới, mở ra hướng tiếp cận việc xây dựng công trình ngăn sông sâu.

Lấy kết quả thử nghiệm để thuyết phục về hiệu quả của đập trụ đỡ

Năm 1996, dựa vào văn bản nghiệm thu đề tài, ông đề nghị với Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn và Bộ Khoa học và Công nghệ cho thử nghiệm công nghệ đập trụ đỡ, ở một cống nào đó mà Bộ đã có kế hoạch xây dựng. 

May mắn là GS.TSKH Phạm Hồng Giang - Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn là người có chủ trương mạnh mẽ đưa tiến bộ kỹ thuật vào xây dựng công trình thủy lợi, nên đã phê duyệt ngay, dự án sản xuất thử nghiệm công nghệ đập trụ đỡ ở cống Sông Cui, huyện Châu Thành, tỉnh Long An.

Đó là cống đã có kế hoạch xây dựng theo kiểu cống truyền thống với một khoang cống 7,5m trên sông Cui rộng 15m, sâu 8m, nền đất yếu với tổng mức đầu tư là 9 tỉ đồng để kiểm nghiệm giải pháp thi công đập trụ đỡ trong dòng chảy.

Để thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm đập trụ đỡ và tiếp tục ứng dụng nó vào thực tế, GS. TS Trương Đình Dụ đã cho lập nhóm triển khai đề tài KC12.10a trong Trung tâm Thủy công gồm các kỹ sư thủy công làm nòng cốt: Vũ Hồng Sơn, Trần Văn Thái, Thái Quốc Hiền,Trần Minh Thái… và các kỹ sư cơ khí để làm cửa van.

Nhóm triển khai đề tài đã nhanh chóng hoàn thành thiết kế thử nghiệm cống Sông Cui với hai khoang rộng 15m, gấp đôi phương án cũ, với cửa van cánh cửa tự động, trên cống có cầu giao thông H16, mà vẩn với mức tổng kinh phí cũ. Các bộ phận của cống, như trụ chịu lực, tường cừ chống thấm, dầm đỡ van, thảm đá chống xói, hoàn toàn được thi công trong dòng chảy của thủy triều đang lên xuống với biên độ 2,5m; không cần làm khô hố móng như thi cống cống truyền thống.

Kết quả thử nghiệm cho thấy kiểu cống đập trụ đỡ, có khả năng tiết kiệm vốn đầu tư, giảm nhu cầu sử dụng mặt bằng và không ảnh hưởng đến đến cảnh quan, môi trường vùng dự án. Thành công của dự án thử nghiệm đập trụ đỡ ở cống Sông Cui, gây tiếng vang lớn trong ngành: là lần đầu tiên xây cống trong dòng chảy dưới sông và gây niềm tin vào công nghệ cống đập trụ đỡ.

Năm 1997, phương án đập trụ đỡ được Bộ đưa vào cuộc chọn thầu thiết kế xây dựng đập Thảo Long trên sông Hương, với mục tiêu ngăn mặn, giữ ngọt cho thành phố Huế và vùng đồng bằng Nam Bắc sông Hương.

Bốn đơn vị tham gia mời thầu thiết kế, là Viện Khoa học Thủy lợi, Công ty Safere của Pháp, HECII và Công ty kiến trúc Sài Gòn. Bốn đơn vị đưa ra bốn phương án khác nhau.

- Phương án của Công ty Kiến trúc Sài Gòn là đập cao su, giá thành rất rẻ, không kết hợp được cầu giao thông, thi công bản đáy đập trong đê quây, theo kiểu truyền thống. 

- Phương án của HEC II, kiểu cống truyền thống, có tới 48 khoang, cửa van cánh cửa tự động, cũng có cầu gia thông, thi công bản đáy cống trong đê quây, theo kiểu truyền thống. 

- Phương án do Công ty Safere của Pháp đề xuất làm kiểu cống truyền thống, gồm 20 khoang, tổng chiều rộng thoát nước là 480m và âu thuyền 8m; cửa van clape trục dưới, điều khiển bằng xi lanh thủy lực, có kết hợp cầu giao thông; được thi công chia lòng sông thành ba phần. Mỗi năm chở đất trên núi về đắp đảo ở một phần và đào móng trong đảo đó để xây cống, phải xong trong mùa khô; ba năm xây xong cống.

Nhóm thiết kế của Viện Khoa học Thủy lợi do GS.TS Trương Đình Dụ làm chủ nhiệm, đề xuất chọn kiểu cống đập trụ đỡ, cũng có 20 khoang, tổng chiều rộng thoát nước cũng 480m và âu thuyền 8m, cửa van clape trục dưới, được điều khiển bàng xi lanh thủy lực, trên có cầu giao thông và thi công trực tiếp dưới lòng sông.

Sau khi nghiên cứu và đánh giá bốn phương án, Hội đồng kết luận chọn phương án đập trụ đỡ của Viện Khoa học Thủy lợi để xây dựng cống Thảo Long. Nhóm thiết kế của GS.TS Trương Đình Dụ đã hoàn thành đồ án thiết kế cống Thảo long và đã trình duyệt lên Bộ.

Tuy nhiên, mùa mưa năm 1999 xảy ra lũ lịch sử 100 năm ở miền Trung, nước sông Hương lên rất cao, nhiều nơi ở thành phố Huế ngập sâu 3m khiến người dân điêu đứng. 

Ngay sau lũ, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Phạm Hồng Giang cùng Bộ trưởng Lê Huy Ngọ vào Huế trực tiếp chỉ đạo khắc phục hậu quả trận lũ lịch sử. 

Sau đó, Thứ trưởng Phạm Hồng Giang trao đổi với GS.TS Trương Đình Dụ: "Sức mạnh dòng lũ thật kinh hoàng, rất đáng sợ, cuốn trôi nhiều cầu cống kiên cố, anh có thể tăng chiều rộng khoang cống Thảo Long được không, hiện anh thiết kế khoang cống 20m, tôi thấy hơi nhỏ".

GS.TS Trương Đình Dụ nói: "Hiện nay có loại dầm cầu dự ứng lực 42m, ứng với khoang cống 40m và loại dầm cầu dự ứng lực 33,5m, ứng với khoang cống 31,5m đều đáp ứng được yêu cầu của anh".

Ngày 29/7/2007, công nghệ đập trụ đỡ được cấp bằng độc quyền sáng chế. Đến năm 2012, cụm công trình đập trụ đỡ, đập xà lan được trao Giải thưởng Hồ Chí Minh đợt IV, ghi nhận những đóng góp đặc biệt về khoa học và kinh tế.

Sau khi Bộ xem xét thì thấy nếu để khoang 40m thì cửa van lớn quá nên chọn khoang 31,5m. Do tăng chiều rộng khoang cống từ 20m lên 31,5m, nên nhóm thiết kế phải lập lại toàn bộ đồ án thiết kế.

Sau lũ lịch sử miền Trung năm 1999, Trung ương có chủ trương sẽ đầu tư làm các hồ chứa nước ở thượng nguồn sông Hương để giảm và cắt lũ cho thành phố Huế.

Thế là có cuộc tranh luận sôi nổi xuất hiện: liệu có cần xây dựng đập Thảo Long nữa không? khi các hồ chứa ở thượng nguồn sông Hương có thể góp phần cấp nước mùa khô và đẩy mặn? Một số ý kiến lại lo ngại công trình đập Thảo long có thể sẽ ảnh hưởng đến môi trường sinh thái, hoặc không còn phát huy hiệu quả nếu hệ thống hồ chứa phía thượng nguồn được xây dựng.

Cuối cùng, sau quá trình thảo luận và cân nhắc hiệu quả đầu tư, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn quyết định tiếp tục triển khai xây dựng đập Thảo Long. 

Bộ đang chuẩn bị khởi công, xây dựng đập Thảo Long, thì tỉnh Thừa Thiên Huế, gửi công văn, đề nghị Chính phủ cho nâng cấp cầu Thảo Long lên H30 nối thông với đường chiến lược ven biển với yêu cầu xe tăng qua được. 

Chính phủ đã cử Thứ trưởng Bộ Kế hoạch và Đầu tư vào họp với Tỉnh và Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn xem xét giải quyết. Trong khi đi thực địa, Thứ trưởng Bộ Kế hoạch và Đầu tư hỏi ông GS.TS Trương Đình Dụ: "Hiện nay các anh thiết kế cầu rộng 7m, nếu mở rộng 10m và nâng cấp lên H30 thì thêm bao nhiêu tỉ". 

GS.TS Trương Đình Dụ trả lời: "Khoảng 10 tỉ". Sau đó, Chính phủ đồng ý cho nâng cấp cầu trên đập Thảo Long như tỉnh đề nghị.

Thế là nhóm tư vấn của GS.TS Trương Đình Dụ lại phải làm đồ án thiết kế mới với tính toán phức tạp hơn về kỹ thuật xây dựng cầu lớn. Nhất là phải thay đổi cọc đóng dưới trụ đỡ bằng cọc khoan nhồi, là lĩnh vưc chuyên môn của ngành giao thông. Nhưng với quyết tâm cao, nhóm tư vấn đã hoàn thành đồ án bản vẽ thiết kế thi công, trước thời hạn Bộ yêu cầu.

Thông cảm với những vất vả của nhóm thiết kế, trong buổi khánh thành cống Thảo Long, Thứ trưởng Phạm Hồng Giang cảm thán: "Làm cống mang tên Thảo long nên thật long đong". GS.TS Trương Đình Dụ trả lời: "Mở rộng khoang cống và mặt cầu, tuy long đong thật, nhưng làm cho cống hiện đại".

Thảo Long - dấu ấn của khoa học đi vào cuộc sống

Khi biết GS.TS Trương Đình Dụ chuẩn bị thiết kế cống Thảo Long, một số chuyên gia thủy lợi ở HECI, nói rằng muốn xây dựng cống Thảo long, ít nhất phải có 400 tỉ đồng, vì ở đó nền bùn sâu 14m. Nhưng khi ứng dụng công nghệ đập trụ đỡ, gia thành cống Thảo Long chỉ 151 tỉ. Đó là một dấu ấn rất đáng chú ý.

Cuối năm 2000, Công ty Cầu I Thăng Long thuộc Bộ Giao thông vận tải, trúng thầu xây dựng cống Thảo Long và bắt đầu triển khai. GS.TS Trương Đình Dụ cùng các cộng sự thường xuyên theo dõi, giám sát để bảo đảm công trình được thực hiện theo đúng thiết kế.

GS.TS Trương Đình Dụ kể: Điều phấn khởi là việc thi công cống Thảo Long, nhận được sự quan tâm đăc biệt của Bí thư Tỉnh ủy Thừa Thiên Huế Vũ Xuân Mãn và Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Lê Huy Ngọ. 

Ông Vũ Xuân Mãn hầu như tuần nào cũng đến thăm công trường và cho tổ chức những đợt thi đua khen thưởng. Ông Lê Huy Ngọ vào thăm công trường cống Thảo Long nhiều hơn so với kế hoạch của Bộ. Trong mỗi lần gặp, kể cả trong bữa cơm thân mật, ông Vũ Xuân Mãn thường hỏi: "Bộ trưởng ơi có cách gì đẩy nhanh tốc độ thi công được không?".

Sau khi cống Thảo long hoàn thành, ông Võ Văn Kiệt, người rất quan tâm đến công trình này nói với lãnh đạo các tỉnh miền Tây: "Hãy ra học tập cống Thảo Long về xây dựng cống ở tỉnh mình". Ban quản lý công trình cống Thảo Long cho biết hầu như lãnh đạo các tỉnh thành và chuyên gia thủy lợi các vùng đồng bằng trong nước đã đến tham quan cống Thảo Long.

Từ thành công ở cống Thảo Long, công nghệ đập trụ đỡ tiếp tục được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho áp dụng để xây dựng nhiều cống ở sông sâu, đến nay đã hơn 40 cống lớn. Mới đây là công trình Cái Lớn ở Kiên Giang.

Nói đến cống Thảo Long là nói đến công nghệ đập trụ đỡ và nói đến người sáng chế ra nó - GS.TS Trương Đình Dụ. Nhưng chưa đủ mà phải nói đến GS.TSKH Phạm Hồng Giang, đã tìm nơi thử nghiệm, khi mới kết thúc đề tài và tím cách ứng dụng dù chưa có quy phạm quốc gia. "Nếu không có Thứ trưởng Phạm Hồng Giang ủng hộ, chắc gì đập trụ đỡ đã kịp thời vào phục vụ cuộc sống" - GS.TS Trương Đình Dụ khẳng định. 

Từ năm 2016 đến 2019, hạn nặng, ông Vũ Xuân Mãn gọi điện thoại cho GS.TS Trương Đình Dụ nói: "Mấy năm nay nếu không có cống Thảo Long thi Thừa Thiên Huế chết khát". Thực tiễn đó cho thấy vai trò của cống Thảo Long không suy giảm, vì những năm hạn hán các hồ chứa ở thượng nguồn sông Hương không đủ nước để đẩy mặn.

Link nội dung: https://congdankhuyenhoc.vn/gsts-truong-dinh-du-va-cong-nghe-dap-tru-do-khat-vong-ngan-man-giu-ngot-cho-dat-179261111161452828.htm