Vận chuyển bằng đường biển luôn được xem là ưu tiên hàng đầu trong việc vận chuyển hàng hóa giữa các nước trên thế giới, do nó có khả năng vận chuyển với một khối lượng lớn, nhiều loại mặt hàng, giá thành rẻ, an toàn… Tạo điều kiện cho việc giao lưu kinh tế với các nước, khu vực trên thế giới và thúc đẩy sự phát triển kinh tế đất nước. Cùng với đó, thì việc cho ra đời các con tàu khổng lồ và đầu tư xây dựng các cảng biển nước sâu để phục vụ chuyên chở hàng hóa luôn được các nước quan tâm.

Tuy vậy, việc xây dựng công trình ở vùng nước sâu, nơi có điều kiện sóng, gió, dòng chảy, nước, thủy triều xâm nhiễm thường xuyên, khối lượng công tác dưới nước rất lớn, nên thi công rất phức tạp, đòi hỏi phải áp dụng nhiều biện pháp thi công đặc biệt, sử dụng nhiều thiết bị chuyên dụng, …luôn là thách thức trong quá trình nghiên cứu đầu tư xây dựng cảng nước sâu. Bài viết giới thiệu đến các quý độc giả các Công nghệ được ứng dụng trong thi công cảng biển nước sâu Hòa Phát Dung Quất – tỉnh Quảng Ngãi, do các chuyên gia của Artelia Việt Nam trực tiếp Tư vấn & Giám sát trong suốt quá trình thi công xây dựng.

 1. Các dạng công trình cảng biển ở Việt Nam và trên thế giới

Tùy vào vào điều kiện tự nhiên nơi xây dựng công trình, nguồn vật liệu địa phương sẵn có và năng lực của các nhà thầu, hiện nay, các công nghệ chính được áp dụng trong quá trình thi công cảng biển ở Việt Nam và trên thế giới có một số dạng kết cấu như sau: Kết cấu bến trọng lực, bến tường cừ và bến trên hệ cọc,….

– Kết cấu bến trọng lực:  Với những nơi địa chất tốt, nền đất chặt cứng, ít lún, nền đá, đất cát chặt thì bến cảng kết cấu bến trọng lực được ưu tiên lựa chọn, bởi vì đây là công trình làm việc dựa trên sự ổn định nhờ vào trọng lượng bản thân và các phần lắp trên nó. Một số dạng bến trọng lực gồm có: Khối xếp, tường góc neo, thùng chìm, trục ống đường kính lớn,…Ưu điểm của bến trọng lực là kết cấu đơn giản, không yêu cầu cầu trục có sức nâng lớn. Nhược điểm là thi công tốn vật liệu, nền chịu lực lệch tâm lớn nên đòi hỏi phải có nền địa chất tốt.

– Bến tường cừ là loại kết cấu tường mỏng gồm nhiều cọc riêng lẻ đóng sát nhau sâu vào trong đất, ổn định của nó là nhờ phần cọc đóng vào trong đất và hệ thống neo giữ của tường mặt.

Tùy vào từng loại vật liệu sử dụng làm cừ (gỗ, thép, bêtông cốt thép,…) loại bến dạng này có ưu và nhược điểm riêng theo loại vật liệu sử dụng. Ưu điểm chung của dạng bến này là tận dụng được nguồn vật liệu địa phương, tiết giảm khối lượng vật liệu, ít phụ thuộc vào địa chất, thi công được ở vùng nước sâu hơn bến trọng lực. Nhược điểm chính của bến dạng này là khó đóng sít, để ngăn đất sau tường trôi ra ngoài cần phải dùng biện pháp hàng bít đặc biệt đó là vấn đề khó khan trong thi công

– Kết cấu bến trên hệ cọc: Đây là dạng kết cấu bến được xây dựng trên hệ cọc, thường có cọc đóng, cọc khoan nhồi, cọc ống thép,…

Kết cấu này có ưu điểm là ít phụ thuộc vào địa chất, địa hình, tiết giảm tối đa khối lượng vật liệu, thích hợp thi công ở vùng nước sâu; Khả năng chịu được tải trọng lớn và ổn định cao nhờ sức chống của nền cọc, chủ yếu là lực ma sát xung quanh cọc và một phần sức chống ở mũi cọc. Tuy vậy, quá trình thi công đòi hỏi đội ngũ cán bộ thi công chuyên nghiệp, cần có nhiều thiết bị chuyên dụng.

2. Công nghệ thi công cảng biển nước sâu Hòa Phát Dung Quất

2.1 Giới thiệu về Cảng Hòa Phát Dung Quất

Việc đầu tư xây dựng hệ thống cảng biển nước sâu Hòa Phát Dung Quất (HPDQ) là hết sức cần thiết, ngoài việc phục vụ cho việc xuất – nhập hàng hóa của Khu liên hợp sản xuất gang thép HPDQ sắp sửa đi vào hoạt động, thì cảng HPDQ cũng nằm trong quy hoạch hệ thống cảng biển Việt Nam nói chung.

Điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng:
– Địa hình đáy biển: Hiện hữu đang là luồng cho tầu cập bốc xếp hàng hóa các cảng Hào Hưng và cảng PTSC với loại tầu tảu trọng đầy hàng 50.000DWT. Hiện tại chủ đầu tư Hòa Phát đã xin phép đầu tư xây dựng cảng bốc xếp với tải trọng tầu đầy hang 200.000 DWT sẽ mở rộng và tăng chiều sâu luồng hiện hữu.
– Khí tượng, thủy hải văn: Khu vực đang thi công cảng Hòa Phát nằm trong vịnh được quây bằng đê chắn sóng của cảng Dung Quất dài 1.6km và đê chắn cát của nhà máy đóng tầu Dung Quất, mùa mưa bão và sóng bắt đầu từ tháng 10 năm trước đến hết tháng 1 năm sau, với cấp bão có thể lên đến cấp 12 (cấp cao nhất theo thang cấp bão ở Việt Nam)
– Địa chất công trình: Tại khu vực xây dựng địa chất khá phức tạp gồm các tầng địa chất Cát, sét cứng, cát kết, đá mồ côi và đá theo đới phân bố rải rác không đều từ khu nước trước bến, vũng quay tàu khu nước và các khu vực luồng vào cảng
Nhìn chung điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng cảng HPDQ có điều kiện phức tạp  khi thi công ở vùng nước sâu, mùa mưa bão kéo dài.

Quy mô xây dựng:
– Tổng số bến: 11
– Chiều dài bến lớn nhất 360m
– Khả năng cập tàu vận tải lớn nhất 200.000DWT
– Chiều sâu luồng lạch -21.0m
Qua so sánh và nghiên cứu các điều kiện tự nhiên tại vị trí xây dựng, điều kiện và nhu cầu vận tải của cảng HPDQ, phương án kết cấu bến trên hệ cọc đóng bêtông cốt thép ly tâm và cọc khoan nhồi được lựa chọn. Đây là công trình thi công ở vùng nước sâu, nên biện pháp thi công chủ đạo là sử dụng các thiết bị nổi (sà lan, ponton,…) để chuyên chở vật tư và các thiết bị khác phục vụ trong suốt quá trình thi công.

Giải pháp kết cấu bến:
Căn cứ vào điều kiện tự nhiên và sơ đồ công nghệ khai thác bến, đưa ra giải pháp kết cấu bến và cầu dẫn có dạng cầu tầu BTCT bệ cọc cao trên nền cọc đóng và cọc khoan nhồi, trụ neo độc lập dạng bệ (BTCT) trên nền cọc đóng và cọc khoan nhồi, cầu công tác có kết cấu dạng bê dầm sàn bê tông trên nền cọc khoan nhồi.
– Bến cập tàu: bến liền bờ và bến cập tầu 2 bên bốc xúc hàng hóa
– Cầu dẫn: kết nối giữa bến liền bờ và bến dạng cầu tàu
* Các loại vật liệu đặc biệt được sử dụng trong kết cấu với bến tải tầu lớn nhất 5.000DWT xử dụng cọc đóng dự ứng lực DHC D600 đúc sẵn, các bến còn lại sử dụng cộng nghệ cọc khoan nhồi vách thép để lại. Toàn bộ bê tông được sử dụng cho cảng là bê tông bền sunfat

Trình tự và biện pháp thi công:

  • Công tác chuẩn bị mặt bằng: Sử dụng ống địa kỹ thuật geotube bơm cát vào tạo thành đê ngăn, kết hợp bơm cát san lấp, tạo mặt bằng, làm cơ sở cho các công tác dựng lán trại, tập kết vật tư, thiết bị chuẩn bị cho công tác thi công, cũng như có mặt bằng để thi công các hạng mục phụ trợ liên quan.
  • Đo đạc, định vị công trình: Sử dụng hệ thống định vị bằng GPS, kết hợp máy toàn đạc điện tử để xây dựng hệ thống mốc dẫn chi tiết phục vụ thi công trên toàn công trường.
  • Công tác khảo sát địa hình dưới nước bằng phương pháp đo hồi âm đơn tia và đa tia.
  • Nạo vét mái, khu nước trước bến san lấp nền bổ sung trong giai đoạn này nhà thầu ưu tiên chủ đạo dùng tàu xén thổi với công suất 3600CV kết hợp với tàu tự hành 1000m3
  • Thi công công tác cọc đóng và cọc khoan nhồi. Trong giai đoạn này tàu đóng cọc, tàu khoan và sàn khoan được sử dụng. Để định vị được vị trí các cọc chính xác phải triển khai được hệ thống mốc phụ. Với búa treo, cọc sẽ được định vị thông qua khung định vị. Khung định vị có kết cấu là khung không gian. Với búa giàn, cọc được định vị thông qua việc định vị giá búa
  • Thi công công tác thả đá gầm bến, kè sau bến và các tầng lọc ngược: Để đẩy nhanh tiến độ thi công, nhà thầu sử dụng đồng thời hai biện pháp đổ đá là: Sử dụng oto chở đá từ bờ ra khu vực đổ đá, kết hợp máy xúc đứng trên bờ để thi công; Và sử dụng xà lan chở đá đến vị trí đổ đá kết hợp với máy xúc đặt trên ponton để thả đá gầm bến.
  • Thi công dầm dọc, dầm ngang: Sử dụng cần cẩu trên ponton để lắp dựng hệ thống quang treo sàn đạo trước khi tiến hành lắp đặt coppha, cốt thép và đổ bê tông
  • Thi công bản mặt bến: Các bản mặt cầu được đúc sẵn trên bãi, và được vận chuyển tập kết và lắp đặt sau khi thi công dầm xong, lớp phủ mặt cầu đổ bêtong tại chỗ cũng sẽ được tiến hành thi công ngay sau khi lắp đặt xong lớp bản mặt cầu. Đệm va, bích neo và bulong ray đã được chờ trong quá trình thi công dầm và lớp bản mặt cầu đổ tại chỗ.
  • Thi công gia cố nền bãi sau bến: Do tính chất của tải trọng hàng hóa là quặng sắt chứa lên bãi rất nặng địa chất có lớp bùn sét dưới nền, nên sử dụng gia cố nền bằng cọc đá và cọc cát.
  • Lắp đặt và hoàn thiện: Các thiết bị sẽ được tập kết lên bến khi luồng tạm đủ đảm bảo mớn nước cho tàu cập và khu vực trước bến đã nạo vét xong và gia cố chân khay đảm bảo cũng như đệm va, bích neo, hệ thống ray cần trục đã được lắp đặt.

3. Kết luận:

Công trình được thi công ở vùng nước sâu, nơi có điều kiện sóng, gió, thủy triều xâm nhiễm thường xuyên, khối lượng công tác dưới nước rất lớn, mùa mưa bão kéo dài nên ảnh hưởng khá lớn đến quá trình thi công.
Tuy vậy, với đội ngũ chuyên gia tư vấn và các nhà thầu chuyên nghiệp, đã thiết lập một hệ thống quản lý thi công phù hợp cho từng hạng mục, từng điều kiện thời tiết khác nhau, đã giúp quá trình thi công hệ thống cảng biển nước sâu HPDQ đảm bảo an toàn, chất lượng và đáp ứng được tiến độ Chủ đầu tư đề ra, công trình đã sắp sửa đưa vào khai thác vận tải, góp phần vào sự phát triển mạng lưới cảng biển và vận tải đường biển của ngành giao thông vận tải Việt Nam.

* Tài liệu tham khảo:
+ Hồ sơ thiết kế thi công hệ thống cảng Hòa Phát Dung Quất
+ Kỹ thuật thi công công trình cảng đường thủy  – nhà xuất bản xây dựng.


Công Nghệ Thi Công Cảng Biển Nước Sâu, Cty TNHH Artelia Việt Nam. Download


Noi Nguyen / Artelia VietNam