1. Giới thiệu về sông Vân (Ninh Bình) và dự án cầu Chà Là
Sông Vân, còn được gọi là sông Vân Sàng, là một con sông nối sông Vạc với sông Đáy, chảy xuyên qua trung tâm thành phố Ninh Bình. Nó cùng với núi Thúy tạo nên biểu tượng văn hóa và du lịch của thành phố này. Dòng chảy của sông Vân nằm bên hai quốc lộ chính ở thành phố Ninh Bình: Quốc lộ 1 nối từ thành phố Tam Điệp tới cầu Lim và quốc lộ 10 nối từ cầu Lim tới chợ Rồng. Cả hai tuyến đường này đều liên quan đến lịch sử hình thành của thành phố. Sông Vân có chiều dài trên 7 km và chỗ rộng nhất lên đến 300 m. Nó có khả năng kết nối thông thủy với các sông khác như sông Sào Khê, sông Chanh, và sông Hệ – sông Ngô Đồng. Dòng sông này cũng là ranh giới tự nhiên giữa các phường Nam Thành, Vân Giang và phường Thanh Bình của Thành phố Ninh Bình. Sông Vân đã gắn liền với các chiến công của Việt Nam trong kháng chiến chống quân nhà Tống dưới thời vua Lê Đại Hành. Theo truyền thuyết, khi Lê Hoàn đánh thắng giặc Tống trở về Hoa Lư, Dương Vân Nga đã kê giường bên bờ sông đón và giao hoan với nhà vua. Khi đó, có gió thổi mây ngũ sắc thành tán bay đến trên trời soi xuống dòng sông, che chở hai người. Từ đó, sông có tên là Vân Sàng (giường mây). Ngày nay, hai bên bờ sông Vân là hai con đường mang tên Lê Đại Hành và Dương Vân Nga. Gần đó, đền Đồng Bến ghi dấu những truyền thuyết về thiên tình sử này. Sông Vân chảy qua nhiều thắng cảnh, di tích lịch sử như núi Non Nước, chợ Rồng Ninh Bình, đền Trương Hán Siêu, công viên sông Vân và nhà văn hóa thành phố. Hình ảnh của sông Vân, cùng với núi Thuý, thường được liên tưởng đến khi nhắc đến thành phố Ninh Bình, tạo nên một phần không thể thiếu trong hình ảnh văn hóa của thành phố này.
Ninh Bình là tỉnh ở cực Nam đồng bằng sông Hồng, nối liền miền Bắc với miền Trung bởi dãy núi Tam Điệp hùng vĩ. Trong tiến trình lịch sử hàng nghìn năm dựng nước và giữ nước của dân tộc, Ninh Bình luôn được biết đến là vùng đất Cố đô Hoa Lư “địa linh, nhân kiệt”, là kinh đô đầu tiên của nhà nước phong kiến ở Việt Nam. Kinh đô Hoa Lư tồn tại trong 42 năm từ năm 968 đến 1010, trải qua ba Triều đại liên tiếp là nhà Đinh, nhà Tiền Lê và nhà Lý. Người dân Cố đô Hoa Lư có truyền thống lao động cần cù, thông minh, sáng tạo và hiếu khách. Đến với Ninh Bình là trở về với cội nguồn của dân tộc với những dấu tích vàng son về truyền thống lịch sử, văn hoá từ ngàn xưa, mà quý khách còn được đến với mảnh đất “sơn thanh, thủy tú”. Nơi đây có hàng trăm di tích lịch sử, văn hoá và danh lam thắng cảnh nổi tiếng đã làm say lòng du khách, như: Tam Cốc – Bích Động, Địch Lộng, Vân Trình… với vẻ đẹp lung linh huyền ảo, là sự đan quyện hài hoà của bức tranh thiên nhiên giữa trời mây, sông nước với những hang động kỳ vĩ, tạo nên những kiệt tác vô giá mà tạo hoá đã ban tặng cho quê hương Ninh Bình. Đặc biệt, tháng 6-2014, UNESSCO đã vinh danh Quần thể Danh thắng Tràng An của tỉnh Ninh Bình là “Di sản Văn hóa và Thiên nhiên thế giới”.
Phong cảnh cố đô Hoa Lư nhìn từ núi Mã Yên
Phong cảnh Núi Thúy – Sông Vân
Cầu Chà Là được xây dựng để hoàn thiện tuyến đường trục chính Hoàng Diệu đã được kẻ chi tiết hướng tuyến trong bản đồ quy hoạch xây dựng của mạng lưới giao thông thành phố Ninh Bình. Do đó, trên nguyên tắc, hướng tuyến và thiết kế bình diện tuyến tuân thủ đúng theo quy hoạch đã có. Trục đường Hoàng Diệu kết nối từ điểm cuối của đường Vân Giang, qua nút giao đường Dương Vân Nga rồi vượt sông Vân. Sau đó giao bằng tại nút giao Lê Đại Hành. Phương án thiết kế thực hiện theo phương án kiến trúc đã chấp thuận. Dự án đầu tư, xây dựng cầu Chà Là là dự án trọng điểm về giao thông của tỉnh Ninh Bình năm 2022. Cầu nằm trong khu vực nội thị của thành phố Ninh Bình, kết nối nhiều tuyến giao thông chính như tuyến đường Hoàng Diệu, đường Dương Vân Nga và đường Lê Đại Hành. Cầu xây dựng để vượt sông Vân, trong tương lai cũng là một nhánh sông có khả năng phát triển du lịch đường thủy nội vùng. Với mong muốn cây cầu tạo nên sự kết nối hài hòa giữa thiên nhiên-con người-cuộc sống. Ý tưởng kiến trúc “ Cầu Chà Là “ mô phỏng hình dáng non nước Tràng An qua hệ vòm thép uốn lượn hai bên gợi tả hình ảnh hùng vĩ của núi Mã Yên và núi Thúy, những danh thắng nổi tiếng ở đất Ninh Bình, kết hợp với kết cấu trụ cầu mềm mại như những đóa hoa vươn lên từ đáy sông Vân thanh bình.
Thiết kế cầu Chà Là kết hợp hài hòa giữa yếu tố kỹ thuật của kết cấu với yếu tố tạo hình kiến trúc để tạo nên một công trình giao thông mang đầy tính nghệ thuật, tạo ra một phong cách riêng một đặc trưng riêng, tô điểm cho nét đẹp của thành phố Ninh Bình
Phối cảnh 3D cầu Chà Là thiết kế mới.
2. Phần mềm Autodesk Infraworks
Autodesk Infraworks là một phần mềm hữu ích trong việc thiết kế quy hoạch công trình hạ tầng tại Việt Nam. Infraworks là một phần mềm hỗ trợ BIM (Building Information Modeling) trong thiết kế quy hoạch hạ tầng, bao gồm cầu, đường, hầm, và hệ thống thoát nước ngầm. Các thay đổi trong thiết kế sẽ ngay lập tức được thể hiện trực quan trong mô hình, giúp tối ưu hóa quy hoạch và thiết kế bởi các tính năng như sau:
- Tính năng tạo mô hình miễn phí: Sử dụng công cụ Model Builder để tạo mô hình từ các nguồn dữ liệu mở.
- Hỗ trợ thiết kế đường, cầu, hầm: Infraworks hỗ trợ thiết kế các yếu tố hạ tầng như đường, cầu, hầm.
- Hỗ trợ thiết kế hệ thống thoát nước ngầm: Thiết kế hệ thống thoát nước ngầm cho các dự án.
- Tạo cơ hội làm việc nhóm: Phần mềm cho phép quản lý và chia sẻ dữ liệu dự án giữa các thành viên.
- Hỗ trợ tích hợp dữ liệu: Infraworks hỗ trợ import dữ liệu từ nhiều định dạng 2D, 3D, Map, GIS.
- Ứng dụng phù hợp tại Việt Nam: Infraworks thúc đẩy quá trình thiết kế tổng thể với sự hợp tác chặt chẽ của các bên liên quan. Phù hợp trong giai đoạn đề xuất phương án, thiết kế cơ sở, và quy hoạch tổng thể.
3. Ứng dụng Infraworks trong thiết kế cầu Chà Là
Thiết kế hạ tầng thoát nước dự án cầu Chà Là bao gồm phần hạ tầng thoát nước hiện trạng và vị trí cầu mới tại vị trí cầu cũ và chợ Rồng. Thiết kế hệ thống thoát nước đảm bảo thoát nước phù hợp hiện trạng và đảm bảo tiêu chuẩn rất phức tạp. Thiết kế thoát nước vừa đảm bảo kết nối hạ tầng cũ tránh móng cầu Chà Là mới, thiết kế mới đảm bảo cảnh quan kiến trúc cầu khi đưa vào sử dụng.
Thoát nước mặt: Thoát nước mặt cầu bao gồm hệ thống thoát nước dọc mặt đường dựa trên trắc dọc biến đổi và thoát nước ngang nước mặt được thoát nước về 2 phía đầu cầu và thiết kế thoát nước vào các hố ga tại nút giao đầu cầu.
Thoát nước mặt tại đường hai đầu cầu sẽ được xử lý thoát theo hệ thống hố ga, rãnh dọc của tuyến chính và tuyến nhánh để đấu nối vào hệ thống thoát nước mặt hiện hữu của khu vực.
Thiết kế hoàn trả giếng tách nước mưa và nước thải về vị trí cách cầu 50m phía nam cầu, sau khi được thu gom tại khu vực về đầu tuyến giáp chợ Rồng. Để đảm bảo hướng thoát nước cống thiết kế hoàn trả khẩu độ tương đương BxH=2,5×2,5(m). Bố trí cửa xả và giàn van sau giếng tách để đảm bảo phù hợp hiện trạng thoát nước và cảnh quan xung quanh cầu theo quy hoạch.
Thoát nước thải : Trên tuyến hiện tại đang có hệ thống thoát nước thải vận hành, nước thải được bơm từ trạm bơm bên đường Lê Đại Hành bằng ống HDPE DN80 sang hệ thống ga tự chảy đầu cầu tuyến Dương Văn Nga. Do thiết kế cầu mới nằm vào vị trí 2 ga hiện trạng (ga 2.1 và 2.2 theo tên hệ thống thoát nước thải hiện có) nên hệ thống nước thải bơm từ trạm bơm được đấu vào ga gần nhất (ga 2.4 theo hệ thống thoát nước thải hiện có). Giếng tách nước mưa dẫn nước thải về hố ga hiện trạng 2.4 và thu nước thải về nhà máy xử lý nước thải.
Trạm bơm quy hoạch với công suất 30m3/h được thiết kế mới tại vị trí ngoài phạm vi 50m từ tim cầu về phía nam.
Hiện trạng hệ thống thoát nước: Hệ thống thoát nước đang vận hành có cửa thoát ra sông Vân đang nằm trên vị trí sát mố A2 cũ do vậy đã ảnh hưởng vị trí mố A2 mới cần điều chỉnh sang vị trí mới cách tim cầu về phía cầu Lim 50m. Hệ thống thoát nước có hố ga tách nước thải ra sông Vân cần hoàn trả theo đúng chức năng. Thoát nước thải bên phía đường Lê Đại Hành được gom lại tại hố ga và bơm bằng đường ống HDPE DN80 chạy dọc cầu Chà Là cũ để chuyển hướng sang bờ Tây sông Vân và chạy dọc đường Dương Vân Nga.
Hiện trạng cầu cũ: Cầu Chà Là cũ là cầu dây văng, trụ bằng thép ghép 2U400. Mặt cầu gồm 04 dầm dọc thép I500. Mặt cầu lát tấm đan Bê tông cốt thép, trên thảm Bê tông nhựa dày 15cm hệ thanh giằng chéo thép V10. Hệ dây cáp gồm 4 bó 1 phía, bó cáp được bọc kín. Chiều dài toàn bộ cầu cũ: L=36m, chiều rộng cầu cũ: B=4m, lan can thép cao 85cm. Kết cấu phần dưới, gồm Thân trụ bằng Bê tông, thân mố bằng Bê tông.
Hiện trạng cầu Chà Là
Xây dựng mô hình hạ tầng thoát nước cũ : Sử dụng phần mềm Sketchup xây dựng mô hình hệ thống thoát nước hiện trạng và cầu cũ theo số liệu khảo sát địa hình. Mô hình đưa vào Infraworks bằng tính năng Add file data sources để kết hợp phần mô hình hiện trạng. Với hệ thống thoát nước đơn giản theo kết cấu định hình sẵn có trong Infraworks thì chúng ta dựng nhanh được theo cao độ hiện trạng.
4. Tích hợp mô hình
Thiết kế mô hình phần cầu được xuất ra từ phần mềm Revit và được add Autodesk Revit để tạo mô hình theo đúng tọa độ dự án. Tương tự với mô hình phần tuyến cũng được add Autodesk Civill 3D để tạo mô hình phần tuyến trên Infraworks theo tính năng hiện có.
Từ sự kết hợp mô hình như sơ đồ trên trong Infrawoks đã tạo ra mô hình tổng thể dự án, thiết thực từ thiết kế và hiện trạng. Ứng dụng trên Infraworks dễ dàng kiểm tra các điểm xung đột của hệ thống thoát nước với hạ tầng và cả thiết kế mới. Thiết kế hệ thống thoát nước tránh vị trí mố thiết kế mới và tạo cửa ra thoát nước hợp lý tránh mất mỹ quan. Ngoài ra các vị trí mố cầu mới tránh được vị trí ảnh hưởng chợ Rồng khi được xây dựng trước và mố cầu cũ có cọc BTCT.
Xử lý xung đột mố và trụ thiết kế mới cắt ngang hệ thống thoát nước
Ảnh hưởng móng chợ Rồng đang vận hành với thi công mố M1
Xử lý vị trí mố thiết kế mới tránh mố và trụ cũ có cọc BTCT
5. Kết luận:
- Qua ứng dụng Infraworks xử lý hệ thống kết cấu hạ tầng cầu Chà Là đã giải quyết được các vấn đề thiết yếu khi thiết kế hạ tầng thường gặp phải. Việc xử lý xung đột hạ tầng trực quan thông qua hình ảnh mô hình dự án 3D sẽ dễ dàng cho việc giải trình và đưa ra giải pháp thực tế và phù hợp nhất.
- Thông qua các cuộc họp xử lý các nội dung đã đưa ra được phương án phù hợp nhất. Các dự án để xử lý các xung đột trên nếu dùng bản vẽ 2D thì việc giải trình và đề xuất các phương án sẽ khó hơn do việc đọc bản vẽ chậm và mất thời gian rất lâu để hiểu hết vấn đề xung đột gặp phải. Những đề xuất phương án xử lý cũng chưa hoàn toàn hợp lý do còn có thể dẫn đến các xung đột mới khi điều chỉnh.
- Tầm quan trọng trong mô hình Infraworks là rất cần thiết thông qua ứng dụng sẽ xử lý nhanh và đưa phương án thống nhất, giảm thời gian trao đổi và giải trình kiểm tra các bên. Thông qua mô hình trên đã nâng cao vai trò ứng dụng BIM vào các dự án hạ tầng, tạo cần thiết đồng bộ các dự án tạo hệ thống mô hình BIM trở nên hoàn thiện hơn.
CÔNG TY TNHH CHODAI & KISO – JIBAN VIỆT NAM đã luôn tìm cách nâng cao áp dụng BIM trong từng dự án để đảm bảo lộ trình ứng dụng BIM theo quyết định 258/QĐ-TTG của Thủ tướng chính phủ về phê duyệt lộ trình áp dụng mô hình thông tin công trình (BIM) trong hoạt động xây dựng. Dự án cầu Chà Là là dự án theo chủ trương ứng dụng BIM trong thiết kế một số hạng mục phù hợp như sử dụng Revit trong thiết kế cầu và Civill 3D trong thiết kế 2 nút giao đầu cầu. Ứng dụng BIM theo lộ trình đang được áp dụng rộng rãi trong công ty để thúc đẩy quá trình chuyển đổi số trong công tác tư vấn thiết kế.
Xin trân trọng cám ơn KS. Nguyễn Tất Quý Bình và KS. Kiều Bá Quyên – Bộ Phận TED của Cty CKJVN đã chia sẻ đến các đọc giả bài viết này !
