Huy động 200.000 tấn thép và 1,42 triệu mét khối bê tông để xây siêu công trình giữ kỷ lục dài nhất thế giới gần 1/4 thế kỷ
Với nhịp chính dài gần 2 km, cầu Akashi Kaikyo là thành quả của gần một thập kỷ xây dựng, vượt qua thách thức từ biển sâu, gió mạnh và động đất.
Cầu Akashi Kaikyo bắc qua eo biển Akashi của Nhật Bản, nối khu vực Maiko thuộc thành phố Kobe với Iwaya trên đảo Awaji. Công trình có 6 làn xe, tổng chiều dài 3.911 m, gồm nhịp chính dài 1.991 m và hai nhịp biên, mỗi nhịp dài 960 m. Khi khánh thành, đây là cầu treo dài nhất thế giới.
Theo Công ty Đường cao tốc Honshu–Shikoku (JB Honshi), dự án tổ chức lễ động thổ ngày 26/4/1986, bắt đầu thi công tại hiện trường ngày 1/5/1988 và thông xe ngày 5/4/1998. Guinness World Records ghi nhận chi phí xây dựng khoảng 500 tỷ yen, tương đương khoảng 3,7 tỷ USD vào thời điểm đó.
Đằng sau kỷ lục là gần một thập kỷ thi công trong điều kiện biển sâu, dòng triều mạnh và nguy cơ động đất. Theo Viện Kỹ sư xây dựng Anh (ICE), dòng triều tại eo biển Akashi đạt khoảng 4,2 m/giây. Đây cũng là khu vực tàu thuyền qua lại đông đúc, khiến việc xây dựng móng và tổ chức thi công trên biển gặp nhiều thách thức.
Một trong những bài toán đầu tiên là bảo vệ móng cầu trước tác động của dòng chảy. JB Honshi cho biết dòng nước mạnh có thể gây xói đáy biển quanh móng, đe dọa sự ổn định của kết cấu. Các kỹ sư đã tiến hành nhiều thí nghiệm thủy lực trong phòng và ngoài hiện trường, nghiên cứu diễn biến xói qua nhiều năm để lựa chọn giải pháp vừa bảo đảm an toàn, vừa phù hợp với thời gian thi công hạn chế.
Song song với đó, công tác khảo sát địa chất được triển khai bằng công nghệ khoan ngoài khơi và lấy mẫu lõi đường kính lớn, giúp thu thập các mẫu đất đá ít bị xáo trộn dưới đáy eo biển. Kết quả cho thấy nền đất từng bị đánh giá là yếu có khả năng chịu lực tốt hơn dự kiến, tạo cơ sở lựa chọn phương án móng phù hợp.
Theo JB Honshi, công trình sử dụng khoảng 200.000 tấn thép và 1,42 triệu m³ bê tông. Khối lượng vật liệu lớn cùng điều kiện thi công phức tạp đặt ra yêu cầu phát triển những giải pháp riêng cho dự án.
Để xây dựng các kết cấu dưới nước, đội ngũ kỹ thuật phát triển bê tông chống phân tán, giúp hỗn hợp duy trì chất lượng khi đổ trong môi trường nước. Tại các khối neo, bê tông có độ chảy cao được ứng dụng sau nhiều thử nghiệm, hỗ trợ thi công khối lượng lớn mà vẫn bảo đảm chất lượng. Xi măng ít tỏa nhiệt cũng được sử dụng nhằm hạn chế nguy cơ nứt do nhiệt trong các khối bê tông lớn.
Đối với phần kết cấu vượt biển, yêu cầu tăng sức chịu tải phải đi cùng việc kiểm soát trọng lượng. Dự án đã phát triển dây thép cường độ cao khoảng 1.760 N/mm², so với mức khoảng 1.570 N/mm² của loại thông thường được dùng làm cơ sở so sánh. Đây là một trong những giải pháp vật liệu quan trọng giúp hiện thực hóa nhịp cầu dài gần 2 km.
Ngày 17/1/1995, khi cầu đã hoàn tất công đoạn lắp đặt cáp, trận động đất Hanshin–Awaji xảy ra. Kiểm tra sau động đất không phát hiện hư hại đáng kể, nhưng nền đất nơi đặt móng bị dịch chuyển, làm thay đổi khoảng cách giữa các kết cấu. Nhịp chính vì thế tăng từ 1.990 m lên 1.991 m, còn tổng chiều dài cầu tăng từ 3.910 m lên 3.911 m.
Bên cạnh động đất, gió mạnh cũng là yếu tố chi phối thiết kế. Các kỹ sư sử dụng cơ sở thí nghiệm hầm gió có khả năng kiểm tra mô hình toàn bộ cầu dài tới 40 m. Kết hợp kết quả thử nghiệm, quan trắc gió tự nhiên và phân tích kết cấu, đội ngũ kỹ thuật xác nhận khả năng chịu gió 80 m/giây, tương đương khoảng 288 km/giờ, của công trình.
Với nhịp chính 1.991 m, Akashi Kaikyo giữ vị trí cầu treo có nhịp chính dài nhất thế giới trong gần 24 năm. Đến ngày 18/3/2022, cầu 1915 Çanakkale tại Thổ Nhĩ Kỳ lập kỷ lục Guinness với nhịp chính dài 2.023 m, vượt Akashi Kaikyo 32 m, khép lại gần một phần tư thế kỷ giữ vị trí dẫn đầu của cây cầu Nhật Bản.