Huy động 500 lượt xe tải chở đất mỗi đêm, đổ 13.200m3 bê tông liên tục trong 54 giờ để thực hiện nhiệm vụ xây dựng đặc biệt

Khi nhắc đến Tháp đôi Petronas tại Kuala Lumpur (Malaysia), người ta thường nhớ đến hai tòa tháp cao 451,9 m, cây cầu trên không nối ở tầng 41-42 và danh hiệu tòa nhà cao nhất thế giới giai đoạn 1998-2004. Tuy nhiên, thành tựu kỹ thuật quan trọng nhất của công trình lại nằm sâu dưới lòng đất.

Theo Hội đồng Nhà cao tầng và Môi trường sống Đô thị (CTBUH), Petronas gồm hai tòa tháp cao 88 tầng nổi và 5 tầng hầm, hoàn thành năm 1998. Công trình do Cesar Pelli & Associates thiết kế kiến trúc, còn Thornton Tomasetti phụ trách kết cấu.

Ngay từ giai đoạn khảo sát, các kỹ sư đã phải đối mặt với nền địa chất đặc biệt phức tạp. Bên dưới khu vực xây dựng là nhiều lớp đất khác nhau cùng tầng đá vôi karst xuất hiện ở độ sâu từ khoảng 80 m đến hơn 200 m.

Đá vôi karst thường chứa nhiều hốc rỗng và khe nứt, khiến khả năng chịu tải không đồng đều. Với một công trình siêu cao tầng, nguy cơ lớn nhất không phải toàn bộ tòa nhà lún xuống, mà là hiện tượng lún lệch, khi một phần móng lún nhiều hơn phần còn lại, có thể gây nghiêng công trình và phát sinh ứng suất nguy hiểm.

Vì vậy, trước khi thi công, dự án đã triển khai chương trình khảo sát địa chất quy mô lớn, thí nghiệm hiện trường và tính toán chi tiết độ lún của nền móng.

Để xử lý các hốc rỗng trong tầng đá vôi, các kỹ sư thực hiện chương trình bơm vữa xi măng nhằm lấp đầy các khoảng trống và gia tăng khả năng chịu lực của nền đất.

Hai tòa tháp được xây dựng trên hệ móng bè kết hợp cọc barrette - loại cọc bê tông hình chữ nhật có khả năng truyền tải trọng xuống các lớp đất ổn định hơn.

Đáng chú ý, chiều dài các cọc không được thiết kế giống nhau mà được điều chỉnh theo điều kiện địa chất của từng vị trí nhằm giảm thiểu nguy cơ lún lệch. Theo thông tin từ Petronas, mỗi tòa tháp sử dụng 104 cọc bê tông trong hệ móng chịu lực.

Quá trình thi công nền móng diễn ra với quy mô khổng lồ. Mỗi đêm, công trường phải vận chuyển hơn 500 lượt xe tải đất để tạo không gian cho hệ móng và các hạng mục ngầm. Bao quanh khu vực thi công là hệ tường vây cao 21 m với tổng chiều dài vượt 1 km nhằm bảo đảm ổn định hố đào.

Một trong những cột mốc đáng chú ý nhất là việc đổ khoảng 13.200 m3 bê tông cho mỗi tòa tháp trong 54 giờ liên tục, được xem là đợt đổ bê tông lớn và kéo dài nhất tại Malaysia vào thời điểm đó.

Hoạt động này không được phép gián đoạn vì bất kỳ lý do nào. Nếu bê tông đông kết không đồng đều sẽ tạo ra các mạch ngừng, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của toàn bộ nền móng. Do đó, các trạm trộn, xe bồn, máy bơm và đội ngũ kỹ sư phải vận hành liên tục suốt hơn hai ngày.

Dù được nối với nhau bằng cây cầu trên không nổi tiếng, Petronas thực chất là hai công trình độc lập, mỗi tòa sở hữu hệ móng riêng và tự bảo đảm ổn định kết cấu. Skybridge chỉ đóng vai trò kết nối về giao thông và kiến trúc, không tham gia chịu lực cho hai tòa nhà.

Theo nghiên cứu về hiệu quả của hệ móng, số liệu quan trắc trong quá trình thi công cho thấy cả độ lún tổng thể và độ lún lệch đều thấp hơn các giá trị dự báo.

Điều này chứng minh các giải pháp khảo sát địa chất, xử lý nền đất, thiết kế móng và kiểm soát thi công đã phát huy hiệu quả, giúp công trình vận hành an toàn trên nền địa chất vốn được đánh giá là rất phức tạp.

Để rút ngắn tiến độ, chủ đầu tư đã giao mỗi tòa tháp cho một liên danh xây dựng riêng đến từ Nhật Bản và Hàn Quốc. Nhờ đó, thời gian thi công được rút từ 8 năm xuống còn 6 năm mà vẫn bảo đảm các yêu cầu nghiêm ngặt về kỹ thuật.

Trong giai đoạn 1998-2004, Petronas là tòa nhà cao nhất thế giới trước khi bị Taipei 101 vượt qua. Đến nay, đây vẫn là một trong những biểu tượng của kỹ thuật xây dựng hiện đại.