Năm 2012, cụm công trình ngăn sông: Đập trụ đỡ và đập sà lan được nhận giải thưởng Hồ Chí Minh bởi những đóng góp đặc biệt xuất sắc về khoa học thủy lợi của đất nước. Cụm công trình đã mở ra một hướng đi mới, “một trường phái học thuật mới trong lĩnh vực công trình ngăn sông”. Để có thành công này, Giáo sư Trương Đình Dụ và nhóm nghiên cứu đã dám thay đổi tư duy lối mòn, mày mò và tìm tòi ra hướng đi mới, cách xây dựng mới cho các công trình ngăn sông.
Trước đây, xây dựng cống hay đập thường có 3 cách: Thứ nhất là chặn trước và sau một đoạn sông rồi bơm nước ra để khô móng rồi thi công. Thứ hai là chọn đoạn sông cong, thi công trên bãi. Khi cống làm xong thì nắn dòng sông chảy qua cống, đoạn sông cong sẽ bị chặn lại. Cách thứ 3 là vây nửa dòng sông lại để thi công. Từ hố móng khô, người ta xây dựng bàn đáy với vai trò chịu lực chung của cả công trình, trên bàn đáy sẽ xây dựng hệ thống cột trụ đỡ, cửa cống và các công trình liên quan khác. Dấu ấn công trình còn lưu lại đến nay như: Đập Đáy ở huyện Phúc Thọ giúp thoát nước lũ cho thành phố Hà Nội; đập Bara Đô Lương, nghệ An… do người Pháp xây dựng từ những năm 30 của thế kỷ trước. Năm 1992, Giáo sư, Tiến sĩ Trương Đình Dụ làm Chủ nhiệm đề tài KC12 – 10a: Nghiên cứu giải pháp công nghệ tạo nguồn nước ngọt vùng ven biển (1992-1995), thuộc Chương trình cấp nhà nước: Nghiên cứu cân bằng, bảo vệ và sử dụng có hiệu quả nguồn nước quốc gia (KC-12). Trong quá trình nghiên cứu thực tiễn, ông nhận ra 2 vấn đề: Thứ nhất, vùng đồng bằng ven biển của Việt Nam, nhất là đồng bằng sông Cửu Long đang đứng trước nguy cơ thiếu nước ngọt nghiêm trọng do thảm thực vật của lưu vực sông giảm sút mạnh. Thứ hai, vùng thượng nguồn các con sông đang bị các quốc gia khai thác quá mức vì mục đích kinh tế. Dòng sông Mê Kông chảy qua 6 quốc gia đều bị khai thác triệt để bằng việc xây các nhà máy thủy điện công suất lớn dẫn tới việc nguồn nước vùng hạ nguồn (tức Đồng bằng sông Cửu Long) bị thiếu nước, xâm nhập mặn tăng cao ảnh hưởng tới đời sống người dân. Đồng bằng Đông bắc Thái Lan còn 4 triệu hecta đất chưa khai thác nên cũng chặn dòng sông Mê Kông để lấy nước phát triển nông nghiệp… Từ thực tế đó, Giáo sư Trương Đình Dụ nhận thấy cần xây dựng hệ thống đập ngăn các cửa sông lớn, vừa để trữ nước ngọt và chống xâm nhập mặn vùng đồng bằng ven biển. Với những sông lớn rất khó xây dựng theo cách làm truyền thống bởi sẽ dẫn tới làm hẹp lòng sông, ảnh hưởng môi trường xung quanh và tốn kém ngân sách. Bài toán lớn đặt ra cho các nhà nghiên cứu thủy lợi là giải pháp nào cho công trình ngăn sông. Sau nhiều năm trăn trở, Giáo sư, Tiến sĩ Trương Đình Dụ nghĩ ra hai công nghệ xây đập mới là: đập trụ đỡ và đập sà lan.
Công nghệ đập trụ đỡ
Theo Giáo sư, Tiến sĩ Trương Đình Dụ: Không phải tự nhiên mà các kiến trúc sư khi xây dựng các đập thủy lợi lại cần bàn đáy bởi nó có 3 tác dụng: chống xói mòn, chống thấm và là nơi chịu đựng chung cho cả công trình. Nhưng tôi thay đổi hoàn toàn: làm cống không cần bàn đáy, còn chịu lực là các cột trụ, thi công không cần dẫn dòng và trải thảm đá chống xói. Đây là sự thay đổi lớn so với cách làm cũ trước đây. Để hiện thực hóa ý tưởng, ông xin Bộ Thủy lợi cho làm thử nghiệm công nghệ đập trụ đỡ thay thế công nghệ truyền thống làm bàn đáy ở cống Sông Cui, Long An và được chấp thuận. Năm 1996, ông cùng đồng nghiệp Viện Khoa học thủy lợi vào khảo sát tính khả thi cho dự án xây dựng cống sông Cui ở Long An. Sông rộng 15 mét, lòng sông sâu và nhiều bùn, khi triều lên làm ngập gần hết hàng dừa nước ven sông, nhiều người choáng ngợp và nói rằng nước mênh mông thế này làm sao thi công được, nhưng ông vẫn quyết tâm thực hiện. Lúc khởi công, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn Phạm Hồng Giang vào thăm rồi vỗ vai ông nói: Tin chiến hữu nên giao làm cống này, nhưng nếu khó quá thì đắp hai đầu lại mà làm như truyền thống! Phương án của ông là thi công ngay giữa lòng sông, các trụ đỡ của đập được xây trong khung vây ván thép, các dầm đáy được lắp ghép trong dòng chảy, không cần chặn dòng và dẫn dòng sông theo cách cũ trước đây. Thảm đá chống xói được thả trực tiếp xuống dòng chảy. Nhờ đó, tiết kiệm quỹ đất, vốn đầu tư khoảng 30 đến 40%, đặc biệt là không làm thay đổi cảnh quan môi trường. Sau gần 17 tháng thi công, cống sông Cui đã hoàn thành đúng thời hạn. Quý vị có thể thấy ở đây là bức ảnh đang thi công Cống Sông Cui, Long An, 1999. Giáo sư, Tiến sĩ khoa học Phạm Hồng Giang đánh giá: Đập trụ đỡ là sáng tạo mới trong xây dựng các công trình ngăn sông, nhưng chưa có trong quy chuẩn xây dựng quốc gia. Tôi tin vào kết quả ở cống sông Cui và tham khảo quy chuẩn nước ngoài để phê duyệt xây dựng đập Thảo Long ở Huế theo công nghệ này.
Công trình đập Thảo Long
Năm 1997, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn chủ trì việc xây dựng hệ thống đập Thảo Long, tỉnh Thừa Thiên – Huế nhằm giữ nước ngọt và ngăn mặn cho thành phố Huế cũng như hai bờ nam bắc châu thổ sông Hương. Bốn đơn vị mời thầu thiết kế tham gia là: Viện Khoa học Thủy lợi Việt Nam, Công ty Safere (tiếng Việt là Xaphe) của Pháp và hai đơn vị trong nước. Hồ sơ dự thầu có bản vẽ thiết kế, biện pháp thi công, tính hiệu quả của công trình, sơ đồ địa mạo… Hai đơn vị thầu trong nước đưa ra phương án thiết kế cũ, đã bị loại. Công ty Safere của Pháp có cách làm khác: chia sông Hương làm ba phần, lấy đất lấp 1 phần 3 sông Hương, rồi từ đó khoét sâu xuống tạo hố thi công. Hai đoạn còn lại cũng làm theo cách tương tự. Ưu điểm của phương án này là không phải chặn dòng sông và thi công khả quan. Điểm hạn chế là đất phải chở qua thành phố Huế nên gây ô nhiễm và không đảm bảo vệ sinh môi trường. Giáo sư Trương Đình Dụ trình bày phương án thi công bằng công nghệ Đập trụ đỡ như đã làm ở sông Cui, tức thi công trực tiếp giữa lòng sông. Không cần chặn dòng hay phải chở đất qua thành phố Huế. Mỗi khoang dài là 20 mét với 24 cửa nên tổng chiều dài là 480 mét so với độ rộng của lòng sông Hương là hơn 500 mét, trên làm đường giao thông rộng 10 mét với 2 làn xe chạy. Sau khi hội đồng cân nhắc, đánh giá, phương án của nhóm ông Dụ đã trúng thầu xây dựng hệ thống đập Thảo Long.
Sau hơn 1 năm khảo sát, thiết kế và điều chỉnh lại hồ sơ, ông gửi bản kế hoạch và thiết kế hoàn chỉnh (in trên pano) lên Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn phê duyệt cho khởi công xây dựng. Tuy nhiên, một sự cố bất ngờ xảy ra vào đầu tháng 11 năm 1999. Lúc đó, khu vực miền Trung mưa lớn kéo dài liên tục trong nhiều ngày, khiến nước sông lên cao. Nhiều nơi bị ngập, riêng thành phố Huế, nước dâng cao 3 mét khiến người dân điêu đứng. Nước trên thượng nguồn sông Hương ở các nhánh: Sông Bồ, Tả Trạch, Hương Điền dồn xuống hạ lưu khiến việc ngập lụt thêm nặng nề. Thứ trưởng Phạm Hồng Giang cùng Bộ trưởng Lê Huy Ngọ vào Huế trực tiếp chỉ đạo phòng chống lũ. Ra Hà Nội, Thứ trưởng Hồng Giang trao đổi với ông Dụ: Anh có thể mở rộng cửa cống được không, thiết kế khoang cửa là 20 mét tôi thấy hơi lo. Ông Dụ giải thích: Hiện nay có hệ thống dầm cầu tương đương với độ rộng của khoang cửa 40 mét và 31,5 mét đều đáp ứng được yêu cầu của anh. Sau khi Bộ xem xét lại hồ sơ thì thấy nếu để dầm 40 mét thì lớn quá nên duyệt dầm 31,5 mét.
Cuối năm 2000, công trình đập Thảo Long được khởi công. Ở đây, quý vị có thể nhìn thấy bức ảnh đập Thảo Long đang được thi công giữa dòng sông Hương. 6 năm, đập hoàn thành với tổng số vốn là 151 tỉ đồng, đây là công trình ngăn mặn lớn nhất khu vực Đông Nam Á. Ông Hồ Xuân Mãn – Bí thư Tỉnh ủy tỉnh Thừa Thiên Huế nói với ông Dụ: Chi phí làm công trình này 151 tỉ, rẻ quá anh ạ, chỉ tiền thuế nhà máy bia Huda 1 năm là đủ, bởi 6 tháng nhiễm mặn thì nhà máy sẽ không thể hoạt động được. Giáo sư Dụ cũng cho biết thêm: Nhiều chuyên gia thủy lợi cho rằng nếu xây theo cách cũ sẽ mất khoảng 300 đến 400 tỉ.
Từ đó, hàng loạt các công trình ngăn sông được xây dựng bằng công nghệ đập trụ đỡ như: công trình sông Dinh, Ninh Thuận; đập Hiền Lương, Quảng Ngãi, cống Cầu Xe, Hải Dương; hệ thống Cái Lớn – Cái Bé, Kiên Giang…
Để hiểu rõ hơn về công nghệ ngăn sông bằng đập trụ đỡ, mời quý vị cùng xem mô hình sau. Từ ảnh đập Thảo Long, chúng ta dễ dàng hình dung một cách toàn cảnh công trình thông qua mô hình này. Bên trên, từng hàng xe giao thông vẫn qua lại nhìn nó giống một cây cầu bắc qua sông, nhưng ít ái nghĩ rằng nó là công trình thủy lợi “đập ngăn mặn, giữ ngọt”. Nhờ công nghệ đập trụ đỡ ra đời cho phép những đơn vị thi công ngay trong dòng chảy bằng cách quây cừ thép từng trụ riêng biệt rồi thì công bên trong, không cần nắn dòng hay chặn dòng như công nghệ cũ. Quý vị có thể nhìn kỹ hơn những hàng cọc được đóng sâu bên dưới, ngoài thực tế phải sâu khoảng 30 đến 40 mét có tác dụng chịu lực cho các trụ công trình. Chống xói thì chỉ cần rải thảm đá xuống lòng sông, rất đơn giản. Công nghệ này đã giúp tiết kiệm nhiều tỉ đồng ngân sách nhà nước so với công nghệ cũ trước đây, thi công nhanh chóng, không làm ô nhiễm môi trường.
* Công nghệ đập sà lan
Công nghệ đập trụ đỡ mặc dù có nhiều ưu thế so với công nghệ truyền thống nhưng còn hạn chế là phải mở công trường thi công trên hiện trường nên công tác giải phóng mặt bằng để triển khai máy móc thi công khó khăn. Đối với công trình trên sông lớn thì thuận lợi, còn đồng bằng sông Cửu Long với hệ thống kênh ngòi chằng chịt, hai bên bờ người dân sống rất đông đúc thì việc giải quyết mặt bằng khá khó khăn. Nhiều công trình không thể xây dựng hoặc chậm tiến độ vì liên quan tới giải phóng mặt bằng. GS Trương Đình Dụ trăn trở và suy nghĩ làm sao có thể xây cống ở một nơi rồi chuyển đến đánh đắm nơi xây dựng là xong, đó là khởi đầu ý tưởng cho sự ra đời của công nghệ đập sà lan sau này.
Năm 2003, tỉnh Bạc Liêu đồng ý thi công thí điểm công nghệ này ở cống Phước Long, huyện Phước Long dài 12 mét và cống Thông Lưu huyện Hồng Dân. Hai cống cách nhau 10 ki lô mét. Cống tự đúc ở xưởng cách nơi xây cống khoảng mấy trăm mét. Khác với cách xây cống truyền thống là chờ mùa khô, nắng ráo xây dựng thì công nghệ đập sà lan lại xây khi mùa mưa để nước sông đầy, thuận tiện cho việc thả cống di chuyển trên dòng sông. Khi nghe tin ông làm cống bằng công nghệ mới khiến nhiều tỉnh cử người đến tham quan. Đoàn cán bộ của tỉnh Cà Mau còn đứng trên thân cống (rộng 15 mét, cao 5 mét và dài 18 mét) nặng khoảng 250 tấn để xem cách di chuyển trên dòng sông. Hơn một năm thi công, hai công trình hoàn thành với số tiền là 2,3 tỉ trên cống, vốn dự kiến ban đầu là 10 tỉ trên cống.
Công nghệ đập sà lan là thành quả của việc ứng dụng và cải tiến 4 nguyên lý cơ bản của cống: Chống trượt, chống thấm, chống xói, chống lún và thêm phần quan trọng là nguyên lý hộp nổi giúp di chuyển trên bề mặt sông. Nguyên lý hoạt động khá đơn giản: Công trình có thể xây dựng trên nền đất yếu, bùn sâu, không cần xử lý đất nền hoặc xử lý đơn giản. Khác với cách xây cũ là xây trên nền vững chắc, thậm chí là phải nạo vét hết lớp bùn, gây tốn kém. Hai là có thể chế tạo cống trong hố đúc, rồi chở đến vị trí cần xây dựng để hạ chìm vào hố móng đã chuẩn bị sẵn. Ba là có thể di dời cống đi nơi khác khi cần thiết. Đập sà lan được ứng dụng để xây dựng các công trình ngăn sông ở các cống triều có chênh lệch mức nước nhỏ hơn 3m và địa chất mềm. Ngoài ra, đập sà lan còn giúp bảo vệ môi trường sinh thái và khối lượng xây lắp giảm được 40% chi phí.
Công nghệ được áp dụng thành công cho nhiều nơi như thiết kế kỹ thuật cho 16 cống thuộc vùng chuyên canh lúa thuộc tam giác Ninh Quới; lập báo cáo khả thi 22 cống thuộc dự án phân ranh mặn ngọt Giá Rai, Bạc Liêu. Thiết kế và thi công 7 cống thuộc dự án Ômôn Xàno cho 3 tỉnh Sóc Trăng, Cần Thơ và Hậu Giang… Thành công của công nghệ đập sà lan không chỉ được nhận giải thưởng Vifotec (năm 2006), được cấp bằng độc quyền sáng chế năm 2007 mà còn được Hội đồng Điều phối xây dựng châu Á trao giải thưởng 1 trong 5 công nghệ xuất sắc tháng 8 năm 2007.
Công nghệ đập trụ đỡ và đập sà lan đã mở ra một hướng đi mới trong việc xây dựng các công trình ngăn sông ở Việt Nam. Đến nay, hàng trăm đập và cống được xây bằng hai công nghệ này, tiết kiệm ngân sách hàng nghìn tỉ đồng. Đó là những đóng góp quan trọng cho ngành thủy lợi nói riêng và sự nghiệp khoa học nói chung. Trong tình hình xâm nhập mặn đang diễn ra ngày càng nghiêm trọng ở đồng bằng sông Cửu Long, năm 2019, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã duyệt dự án Cái Lớn – Cái Bé ở tỉnh Kiên Giang giai đọan I xây bằng công nghệ đập trụ đỡ với vốn đầu tư là khoảng 3.300 tỉ.
Để có được sự thành công của cụm công trình, xuất phát từ sự mày mò, sáng tạo, dám nghĩ dám làm để tìm ra cái mới của tập thể tác giả.
