Đêm trắng và những cuộc thử nghiệm
.
Từ những trăn trở với ý tưởng cho ra chiếc máy có thể mở luồng vào các đảo ngoài khơi thay cho phương pháp sử dụng thuốc nổ mở luồng như truyền thống, sau nhiều đêm suy tính đến mất ngủ, TS Trần Hữu Lý quyết định phải đến tận nơi để khảo sát thực tế ở các công trình ngoài khơi, khảo sát chất lượng thi công của các công nghệ và thiết bị nhập ngoại từ nước ngoài.
Anh Lý đã mất rất nhiều công sức để đi tìm gặp một số nhân chứng đã từng là công nhân thi công các âu tàu, hố móng các phao nổi bằng phương pháp phá nổ. Qua tìm hiểu, chắt lọc thông tin, anh đã gặp Lê Kim Hưng quê ở Quảng Xương, Thanh Hóa - người có thâm niên và kinh nghiệm trong mở luồng vào các đảo ngoài khơi nhiều năm.
Do có khả năng lặn tốt nên Hưng được một doanh nghiệp tuyển dụng làm công việc này tại một đảo xa bờ. Hằng ngày, khi thủy triều xuống, sau khi đã làm công tác bảo đảm an toàn, Hưng cho khoảng 10 - 15kg thuốc nổ công nghiệp dạng bột hoặc nhũ tương vào chiếc chậu nhôm rồi mang ra vị trí. Hưng lặn xuống đáy biển để kiểm tra, nếu thấy đáy chưa đạt độ sâu thì ốp mìn vào đó và gắn kíp. Hưng cho biết, sau vụ nổ, nước biển nổi bọt đục ngầu có màu như nước vo gạo suốt nhiều giờ. San hô cứng giòn thì phá được còn san hô dẻo (loại san hô còn ngậm nước) thì rất khó phá. Việc nổ phá như vậy rất ảnh hưởng tới môi trường biển. Trong suốt thời gian thi công không nhìn thấy cá tôm sinh sống, bơi lội. Đại tá, TS Trần Hữu Lý cũng đã gặp và phỏng vấn một số cán bộ kỹ thuật xây dựng âu tàu trên các đảo bằng phương pháp nổ mìn và được họ khẳng định, tiến độ, chất lượng mặt bằng thi công của đáy âu, đáy luồng khó đạt được như mong muốn. Đặc biệt, việc thi công bằng phá nổ gây ô nhiễm môi trường biển nghiêm trọng, khiến cho các loài sinh vật trong hệ sinh thái biển không thể sinh sống. Những căn cứ này khiến TS Trần Hữu Lý càng quyết tâm theo đuổi ý tưởng.
Trong quá trình khảo sát, TS Trần Hữu Lý và các nhà khoa học của Viện đã phát hiện ra, hiện chỉ có Liên doanh Vietsovpetro là có phương tiện đủ năng lực thi công dàn khoan dầu khí, trong đó có việc thi công móng cọc công trình biển. Việc này ít ảnh hưởng đến môi trường biển hơn. Xem xét thiết bị cồng kềnh này, các nhà khoa học đi đến kết luận khá quan trọng là nó chỉ thi công được ở ngoài khơi, nơi có mặt bằng rộng, độ sâu đủ lớn. Nó sẽ không khả thi nếu kéo sát các đảo để thực hiện các nhiệm vụ nhỏ lẻ. Từ đây, ý tưởng làm ra một tổ hợp thiết bị có thể tích hợp cả đào hố móng, khoan ép cọc và mở luồng, nạo vét âu tàu, cầu cảng trên nền địa chất san hô hiện hình và nó càng trở nên khó khăn, xa vời hơn với các nhà khoa học của Viện Kỹ thuật Cơ giới quân sự. Khi đề đạt những mục đích đó, nhiều người trong nhóm cộng sự thực hiện đề tài cho rằng quá ôm đồm, sẽ dễ dẫn đến "xôi hỏng bỏng không".
Đại tá Trần Hữu Lý giải thích với tôi: Lâu nay, việc xây dựng các móng cọc cho các công trình trên biển cũng phải sử dụng đến thuốc nổ và công nghệ khoan hạ cọc của nước ngoài. Nhưng theo tính toán của anh và cộng sự, các giải pháp ấy không phù hợp với đặc điểm địa chất đáy biển Việt Nam, tốn thời gian, kinh tế, đặc biệt là khiến cho phạm vi, diện tích tác động, ảnh hưởng tới môi trường sinh thái biển là rất lớn.
Anh phân tích, móng cọc được sử dụng phổ biến trong xây dựng công trình biển ven bờ và xa bờ. Muốn thi công một cái phao nổi thôi chứ chưa nói đến là bến cập xuồng và cao hơn nữa là cầu cảng, tháp điện gió… đều cần đến thi công móng cọc. Móng cọc có thể là dạng trụ đơn đường kính lớn (monopile) cho công trình tháp điện gió, hoặc nhóm cọc bên dưới dàn thép cho tháp điện gió và dàn khoan, bệ móng cọc đài cao mềm cho cầu cảng… Đối với các công trình biển, móng cọc được thiết kế chịu tác dụng đồng thời của lực dọc (kéo, nén), lực ngang do sóng và gió tác dụng lên công trình và chịu uốn.
Anh tiếp tục mở rộng vấn đề.
Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu về cơ chế làm việc của móng cọc công trình biển. Đa phần các nghiên cứu này đều triển khai theo các hướng tính toán thi công cọc trên nền địa chất cát, sét, á sét bão hòa nước, là loại nền có tính đồng nhất cao với cỡ hạt nhỏ nên các thiết bị của họ sản xuất ra chỉ tương thích với đặc điểm đó. Thực tế địa chất ở các đảo ven bờ và ngoài khơi của Việt Nam lại khác. Vì nó được cấu tạo cơ bản từ nền san hô, là loại nền có tính đồng nhất thấp, cấp phối hạt thay đổi từ cát nhỏ đến cành nhánh (tương đương cuội sỏi) và lẫn cả cục tảng mồ côi nên các tổ hợp thiết bị của nước ngoài khó mà áp dụng cho hiệu quả. Tính đến thời điểm năm 2021 - 2022, chưa có kết quả nghiên cứu đối với móng cọc của công trình biển xây dựng trên nền san hô ở các vùng biển của Việt Nam.
Anh lấy giấy bút ra vẽ cho tôi dễ hình dung và diễn giải thêm: Ở Việt Nam, công nghệ thi công cọc móng công trình biển chủ yếu tập trung vào nghiên cứu các thiết bị thi công cọc chế sẵn, như: Cọc ống bê tông cốt thép, cọc ống thép, cọc ống thép nhồi bê tông. Các công nghệ hạ cọc chế sẵn vào nền phổ biến trong xây dựng công trình thủy là công nghệ đóng, công nghệ ép rung, công nghệ khoan xoay, sử dụng tàu hoặc sàn đạo để lắp máy thi công hạ cọc. Có nghĩa là, con người sử dụng các tàu hoặc xà lan có bố trí các thiết bị đóng cọc trên đó. Nhưng khó khăn trong thi công ở các đảo trên vùng biển Việt Nam là những phương tiện đó không cơ động được vì không gian quá hẹp, vùng nước quá nông khiến thiết bị di chuyển và quay trở tàu rất khó khăn. Hơn nữa, nếu sử dụng sàn đạo để thi công hạ cọc thì cũng không phù hợp vì chi phí xây dựng lớn.
Đối với điều kiện địa chất, kinh tế, kỹ thuật Việt Nam và đặc biệt là với quyết tâm bảo vệ môi trường sinh thái biển thì các giải pháp thi công đó không mang lại hiệu quả, đặc biệt là trong điều kiện nước biển có độ mặn cao, thường xuyên bị tác động bởi sóng gió và cần phải thi công nhanh, đạt chất lượng tốt nhất.
Từ những phát hiện và nghiên cứu cơ sở khoa học trên, các nhà khoa học của Viện Kỹ thuật Cơ giới quân sự đã tập trung nghiên cứu cải tiến công nghệ thi công hạ cọc kết hợp với công nghệ đo và quan trắc trên cọc ngay từ quá trình thi công cho phép giải quyết các bài toán liên quan đến thi công cọc cũng như tính toán thiết kế cọc làm việc an toàn hơn và sát với thực tế hơn. Đại tá Trần Hữu Lý cho biết, điều quan trọng là thiết bị này được tích hợp với thiết bị mở luồng và có khả năng cơ động đến sát chân các đảo, trong các điều kiện độ sâu nhỏ.
TS Trần Hữu Lý chia sẻ với tôi rằng, từ trước đến nay, nước ta có rất ít các nghiên cứu về móng cọc công trình biển trong khi nhu cầu của việc kiểm soát chất lượng thiết kế và thi công là rất lớn. Thế nên, sản phẩm mà anh và cộng sự nghiên cứu có tính mới, tính độc đáo và sáng tạo rất cao. Cụ thể, các anh đã lựa chọn môi trường san hô để nghiên cứu. Tiếp đó, các nhà khoa học đã cải tiến và chế tạo thử nghiệm thiết bị thi công hạ cọc phù hợp với điều kiện thi công ở các đảo ven bờ và ngoài khơi trên cơ sở tận dụng công nghệ lõi và sản phẩm có sẵn của nước ngoài, tích hợp công tác thí nghiệm với công tác thi công cọc, góp phần tiết kiệm chi phí và thời gian nghiên cứu, đồng thời phù hợp với trình độ công nghệ và nhân lực trong nước.
Bài 4: Niềm vui trên biển Côn Đảo
Nguyễn Mạnh Thắng
Báo Quân đội nhân dân - số 7 Phan Đình Phùng, Hà Nội