Huy động 30.000 tấn thép, đóng 264 cọc sâu 25m xây tòa nhà chọc trời lập kỷ lục Guinness, vốn đầu tư hơn 52.000 tỷ đồng

Được dựng trên nền đất mềm ven Vịnh Phần Lan, nơi được ví như "cát lún", tòa tháp đòi hỏi hàng loạt giải pháp kỹ thuật chưa từng có để có thể đứng vững trước gió mạnh, băng giá và địa chất phức tạp của thành phố St. Petersburg.

Hoàn thành vào cuối năm 2018 sau 6 năm thi công, Lakhta Center hiện là trụ sở toàn cầu của tập đoàn khí đốt Nga Gazprom. Dự án có tổng vốn đầu tư gần 2 tỷ USD, do kiến trúc sư người Anh Tony Kettle thiết kế, với hình dáng lấy cảm hứng từ cánh buồm trên biển Baltic và ngọn lửa khí đốt tự nhiên.

Thách thức từ nền đất "không dành cho nhà chọc trời"

Lakhta Center tọa lạc tại bờ Vịnh Phần Lan ở thành phố Saint Petersburg, khu vực nổi tiếng với nền đất yếu, gió biển mạnh và mùa đông kéo dài với nhiệt độ có thể xuống dưới âm 20°C.

Ngay từ khi khởi công, dự án đã đối mặt với bài toán tưởng chừng không có lời giải. Không chỉ phải xây một tòa tháp cao hơn 460 m trên nền đất mềm, các kiến trúc sư còn thiết kế công trình theo dạng xoắn độc đáo, với toàn bộ thân tháp xoay gần 90° từ dưới lên trên.

Thiết kế do kiến trúc sư người Anh Tony Kettle thực hiện, lấy cảm hứng từ những cánh buồm trên biển Baltic và ngọn lửa khí đốt tự nhiên, biểu tượng gắn liền với Gazprom, tập đoàn khí đốt lớn nhất Nga.

Cuộc chiến dưới lòng đất

Thách thức lớn nhất của dự án không nằm ở phần thân tháp mà bắt đầu từ dưới lòng đất.

Địa chất tại Saint Petersburg gồm nhiều lớp đất mềm và không đủ khả năng nâng đỡ một công trình siêu cao tầng. Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đã đóng 264 cọc móng xuyên sâu khoảng 25m xuống lớp đất sét Vendian, một tầng địa chất có độ cứng gần tương đương đá tự nhiên.

Trước đó, một hệ thống tường vây bê tông khổng lồ cũng được xây dựng nhằm ngăn nước biển xâm nhập khu vực đào móng. Bê tông được bơm trực tiếp xuống đáy hố khoan bằng công nghệ Tremie để hạn chế bọt khí và các khuyết tật kết cấu.

Kết quả thử tải cho thấy khả năng chịu lực của các cọc móng cao gấp 2,5 lần so với yêu cầu thiết kế ban đầu.

Móng công trình lập kỷ lục Guinness

Trên hệ thống cọc móng này, các kỹ sư tiếp tục xây dựng một trong những nền móng lớn nhất từng được thi công tại Nga.

Khối móng dạng caisson rộng 5.600 m² và cao 16,5 m trở thành nền tảng nâng đỡ toàn bộ tòa tháp. Tâm điểm của kết cấu là một bản móng bê tông dày 3,6m, được liên kết với các tường chịu lực bố trí theo dạng chữ T kép để phân tán tải trọng khổng lồ từ lõi trung tâm.

Quá trình đổ bê tông cho bản móng này đã được ghi danh vào Sách Kỷ lục Guinness với tư cách là đợt đổ bê tông liên tục lớn nhất từng thực hiện cho một tòa nhà siêu cao tầng.

Trong điều kiện mùa đông khắc nghiệt của Nga, nhiệt lượng sinh ra khi bê tông đông cứng có thể gây nứt kết cấu. Để khắc phục, các kỹ sư phải dựng những mái che khổng lồ và lắp đặt hệ thống sưởi nhằm kiểm soát nhiệt độ trong suốt quá trình thi công.

Xây tòa tháp 462m với sai số tính bằng milimet

Sau khi hoàn thành phần móng, công việc tiếp theo là dựng nên tòa tháp cao nhất châu Âu giữa điều kiện gió mạnh từ biển Baltic.

Trái tim kết cấu của Lakhta Center là lõi bê tông trung tâm, được thi công bằng hệ thống cốp pha tự leo. Thay vì tháo lắp thủ công ở từng tầng, toàn bộ hệ thống được nâng lên bằng kích thủy lực chạy trên các ray cố định vào kết cấu đã hoàn thiện.

Song song với việc đổ lõi bê tông, các đội thi công lắp đặt 15 cột kết cấu chính cùng hệ dầm thép khổng lồ.

Khi chiều cao công trình ngày càng tăng, độ chính xác trở thành yếu tố sống còn. Chỉ một sai lệch vài milimet ở các tầng thấp cũng có thể khiến phần đỉnh lệch hàng mét. Vì vậy, dự án được giám sát liên tục 24/24 bằng hệ thống cảm biến độ chính xác cao kết hợp định vị vệ tinh.

Tòa tháp xoắn gần 90 độ

Nhìn từ trên cao, mặt bằng của Lakhta Center có dạng ngôi sao 5 cánh. Các cánh này liên tục xoay quanh trục trung tâm khi công trình vươn lên, tạo nên hiệu ứng xoắn gần 90 độ từ chân đến đỉnh.

Để hiện thực hóa thiết kế phức tạp này, nhóm kỹ sư đã từ bỏ phương án cột thép truyền thống và sử dụng cột composite, kết hợp lõi thép chịu lực với bê tông cường độ cao.

Đây là lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng ở quy mô lớn tại Nga.
Do mỗi tầng đều có hình học khác nhau, phần lớn cấu kiện thép phải được thiết kế riêng cho từng vị trí cụ thể. Tổng cộng công trình sử dụng khoảng 30.000 tấn thép và gần 189.000 chi tiết kim loại khác nhau.

Mặt dựng kính cong lớn nhất thế giới

Một trong những dấu ấn nổi bật nhất của Lakhta Center nằm ở lớp vỏ kính bao phủ bên ngoài.

Tòa nhà sử dụng khoảng 16.500 tấm kính cong, tạo thành hệ mặt dựng kính uốn nguội lớn nhất từng được áp dụng cho một công trình cao tầng trên thế giới.

Mỗi tấm kính có diện tích khoảng 11 m², cao 4,2 m và nặng gần 740 kg. Thay vì được uốn cong bằng nhiệt tại nhà máy, phần lớn các tấm kính được uốn trực tiếp trong quá trình lắp đặt bằng cách cố định vào khung nhôm chuyên dụng, giúp giảm đáng kể chi phí thi công.

Bên trong lớp kính bên ngoài là hệ mặt dựng kép với lớp đệm không khí ở giữa, giúp tiết kiệm khoảng 40% năng lượng so với các hệ thống kính truyền thống.

Tòa nhà cũng được trang bị 38 thang máy tốc độ cao phục vụ hàng nghìn nhân viên và khách tham quan mỗi ngày.

Biểu tượng mới của nước Nga hiện đại

Hoàn thành vào cuối năm 2018, Lakhta Center không chỉ trở thành tòa nhà cao nhất châu Âu mà còn là biểu tượng cho tham vọng hiện đại hóa của Nga trong thế kỷ 21.

Từ nền móng lập kỷ lục Guinness đến hệ mặt dựng kính cong lớn nhất thế giới, mỗi hạng mục của dự án đều đánh dấu một bước tiến đáng chú ý trong kỹ thuật xây dựng hiện đại.

Công trình cũng góp phần thay đổi diện mạo khu vực Lakhta, kéo theo sự xuất hiện của các tuyến đường mới, trung tâm giao thông và không gian công cộng tại một khu vực từng bị xem là vùng ven ít được chú ý của Saint Petersburg.