Siêu mái thép nặng 5.300 tấn, chỉ 14 cột chịu lực nâng đỡ
Tại sân bay Long Thành, một trong những dự án hạ tầng hàng không lớn nhất Việt Nam, hạng mục mái thép trung tâm nhà ga hành khách được xem là một trong những bài toán kỹ thuật phức tạp nhất. Với trọng lượng hơn 5.300 tấn, diện tích gần 20.000m² và hình dáng vòm cong độc đáo, công trình đòi hỏi phương án thi công khác biệt so với những kết cấu mái thông thường.
Để dễ hình dung, diện tích phần mái trung tâm tương đương gần 3 sân bóng đá tiêu chuẩn quốc tế. Trong khi đó, trọng lượng 5.300 tấn tương đương khối lượng của hàng nghìn ô tô con cộng lại.
Mái thép trung tâm nhà ga sân bay Long Thành có trọng lượng hơn 5.300 tấn, diện tích gần 20.000m² (Ảnh CAA)
Không chỉ lớn về kích thước, hệ mái còn gây ấn tượng bởi cấu trúc bất đối xứng. Một phần kết cấu vươn ra xa tới 41m mà không có cột đỡ trung gian phía dưới. Đây là dạng kết cấu công xôn, trong đó tải trọng của phần mái nhô ra phải được truyền ngược về hệ kết cấu chịu lực chính.
Theo nhà thầu kết cấu thép ATAD, hệ mái trung tâm được nâng đỡ bởi 14 cột chịu lực có kích thước và khả năng chịu tải khác nhau. Chính sự khác biệt này khiến việc phân phối tải trọng và kiểm soát biến dạng trở thành thách thức lớn.
Đối với một kết cấu thép có trọng lượng hàng nghìn tấn, việc chênh lệch độ cao hoặc dịch chuyển giữa các vị trí nâng có thể làm xuất hiện nội lực không mong muốn. Vì vậy, quá trình đưa mái lên cao không thể đơn giản thực hiện bằng một vài cần cẩu thông thường.
Kết cấu mái thép khổng lồ được nâng đỡ bởi 14 cột chịu lực, trong đó có phần mái vươn xa tới 41m mà không cần cột chống đỡ trung gian (Ảnh ACV)
Đặc biệt, toàn bộ hệ kết cấu gồm hàng loạt cấu kiện thép liên kết với nhau, với 256 điểm kết nối yêu cầu độ chính xác cao. Việc kiểm soát kích thước lắp ghép, dung sai biến dạng và ảnh hưởng của nhiệt độ được thực hiện theo các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt.
Theo thông tin từ Cục Hàng không Việt Nam, mái thép trung tâm nhà ga Long Thành là một trong những kết cấu phức tạp nhất của giai đoạn đầu dự án. Việc nâng và lắp đặt thành công phần mái này có ý nghĩa quan trọng đối với quá trình hoàn thiện những hạng mục tiếp theo.
Không chỉ đơn thuần đóng vai trò che chắn, hệ mái vòm còn là điểm nhấn kiến trúc của nhà ga hành khách. Thiết kế đường cong lớn kết hợp những phần mái vươn xa tạo nên không gian mở và hình ảnh mềm mại, gắn với ý tưởng kiến trúc lấy cảm hứng từ hoa sen của công trình.
Tuy nhiên, để hiện thực hóa thiết kế này, các kỹ sư phải giải quyết một câu hỏi khó: Làm thế nào đưa toàn bộ khối mái nặng hơn 5.300 tấn lên vị trí thiết kế mà vẫn duy trì độ chính xác của hàng trăm điểm liên kết?
Huy động 56 kích thủy lực và công nghệ quét 3D để nâng mái
Thay vì sử dụng phương pháp lắp dựng từng bộ phận nhỏ ngay trên cao, các đơn vị thi công lựa chọn phương án nâng tổng thể hệ mái thép trung tâm bằng công nghệ nâng thủy lực đồng bộ.
Đây là kỹ thuật sử dụng nhiều thiết bị kích nâng được điều khiển phối hợp, cho phép một kết cấu có trọng lượng cực lớn được di chuyển lên cao theo những bước nâng có kiểm soát. Ưu điểm của phương pháp là có thể hạn chế các thao tác lắp ghép phức tạp ở độ cao lớn, đồng thời giám sát chặt chẽ tải trọng tại từng vị trí.
Để nâng khối mái nặng 5.300 tấn lên cao khoảng 16m, các kỹ sư đã huy động 56 kích thủy lực hoạt động đồng bộ tại 14 điểm nâng (Ảnh ACV)
Để triển khai giải pháp này, đội ngũ kỹ sư của ATAD đã phối hợp với các chuyên gia thuộc tập đoàn VSL đến từ Thụy Sĩ. Theo CONINCO, nhóm kỹ sư và ban quản lý dự án phải dành khoảng một năm để nghiên cứu, thiết kế và thử nghiệm phương án nâng. Sau đó, toàn bộ hệ mái được đưa lên bằng 56 kích thủy lực chuyên dụng bố trí tại 14 điểm nâng. Mỗi thiết bị có khả năng chịu tải từ 40 đến 330 tấn, tùy vị trí và yêu cầu phân bổ tải trọng.
Điểm khó không chỉ nằm ở sức nâng của từng thiết bị mà là khả năng điều khiển hàng chục kích vận hành đồng bộ. Khi một vị trí nâng nhanh hoặc chậm hơn những vị trí còn lại, kết cấu có thể chịu thêm lực xoắn hoặc biến dạng ngoài dự kiến. Bởi vậy, các kỹ sư phải liên tục theo dõi tải trọng, độ dịch chuyển và sự thay đổi trạng thái của hệ mái trong suốt quá trình nâng.
Theo VSL, đơn vị tham gia thiết kế và thực hiện công tác nâng tổng thể, hệ thống đã đưa kết cấu mái trung tâm lên cao khoảng 16m với độ chính xác ở cấp độ milimet. Quá trình này sử dụng hệ thống giám sát thời gian thực để bảo đảm các điểm nâng hoạt động theo phương án đã tính toán.
Để hạn chế rủi ro, công tác chuẩn bị còn kết hợp phần mềm mô phỏng quá trình nâng, công nghệ quét 3D và mô hình thông tin công trình BIM. Trong đó, mô phỏng giúp các kỹ sư đánh giá trước những trạng thái mà kết cấu có thể trải qua khi thay đổi độ cao. Công nghệ quét 3D hỗ trợ kiểm tra hình học thực tế của cấu kiện và các vị trí liên kết, còn BIM được sử dụng để phối hợp dữ liệu thiết kế, thi công và kiểm soát những xung đột kỹ thuật.
Một vấn đề khác không thể bỏ qua là sự giãn nở nhiệt của thép. Khi nhiệt độ thay đổi, những cấu kiện có chiều dài lớn có thể giãn nở hoặc co lại, gây ảnh hưởng đến độ chính xác của các vị trí liên kết. Với hệ mái rộng gần 20.000m², yếu tố này càng cần được xem xét kỹ lưỡng, đặc biệt trong điều kiện công trường ngoài trời.
Các kỹ sư Việt Nam và chuyên gia Thụy Sĩ đã dành khoảng một năm nghiên cứu phương án nâng mái (Ảnh ACV)
Bên cạnh đó, quá trình nâng còn được hỗ trợ bằng các thiết bị kiểm soát gió và độ lệch. Quá trình nâng mái được lựa chọn thực hiện trong điều kiện thời tiết thuận lợi, với tốc độ gió không vượt quá 48 km/h nhằm bảo đảm an toàn và độ chính xác khi thi công.
Sau thời gian chuẩn bị, hạng mục nâng mái thép trung tâm đã được thực hiện thành công vào đầu tháng 4/2025. Khối kết cấu hơn 5.300 tấn được đưa lên vị trí thiết kế, sau đó tiếp tục được gia cố và liên kết với những phần kết cấu đã lắp dựng.
Khi khối mái đạt độ cao yêu cầu, nhiều kỹ sư và công nhân tại công trường đã bắt tay, ôm nhau chúc mừng sau những ngày dài chuẩn bị và thi công. Thành công này tạo điều kiện để các nhà thầu triển khai những công việc tiếp theo như hoàn thiện các phần mái liên quan, lắp đặt hệ thống cơ điện, kiến trúc nội thất và các hạng mục phụ trợ của nhà ga.
Đáng chú ý, nhà thầu ATAD đánh giá module mái trung tâm Long Thành thuộc nhóm kết cấu mái nhà ga sân bay lớn và phức tạp hàng đầu thế giới. Với khối lượng hơn 5.300 tấn, phần mái này lớn hơn đáng kể so với các module mái nhà ga thường được thi công bằng phương pháp nâng tổng thể trước đây.
Việc nâng thành công mái thép trung tâm sân bay Long Thành không chỉ đánh dấu bước tiến quan trọng của dự án mà còn cho thấy khả năng thực hiện những công đoạn lắp dựng siêu trường, siêu trọng với sự phối hợp giữa kỹ sư Việt Nam và các chuyên gia quốc tế.
Nguồn: CONINCO
