Tại sao các cây cầu thép được chế tạo sẵn AASHTO lại phổ biến ở Zimbabwe?

Tập trung vào Tốc độ, Khả năng chi trả và Kết nối Nông thôn​

1. Giới thiệu​

Zimbabwe, một quốc gia không giáp biển ở miền nam châu Phi, phải đối mặt với tình trạng thiếu hụt cơ sở hạ tầng nghiêm trọng: hơn 60% mạng lưới đường bộ và 40% cầu của nước này được xây dựng trong thời kỳ thuộc địa (thập niên 1920–1970) và đã xuống cấp do bảo trì hạn chế, lũ lụt thường xuyên vào mùa mưa (tháng 11–tháng 3) và giao thông khai thác/nông nghiệp nặng nề. Đối với một quốc gia nơi 70% dân số sống ở vùng nông thôn và 80% hàng xuất khẩu (thuốc lá, vàng, bạch kim) phụ thuộc vào vận tải đường bộ, những cây cầu hoạt động không chỉ là cơ sở hạ tầng—chúng là huyết mạch.​

Những cây cầu bê tông cốt thép truyền thống, từng là tiêu chuẩn, đã không phù hợp với thực tế của Zimbabwe: chúng mất 6–12 tháng để xây dựng (bỏ lỡ các cửa sổ xây dựng hẹp sau lũ), tốn kém hơn 30–50% so với các phương án lắp ghép sẵn, và đòi hỏi lao động và thiết bị chuyên dụng khan hiếm ở vùng nông thôn. Trong bối cảnh này, những cây cầu thép lắp ghép sẵn—được xây dựng tại nhà máy, theo mô-đun và lắp ráp nhanh chóng—đã nổi lên như một giải pháp mang tính thay đổi. Bài viết này giải thích lý do tại sao những cây cầu này đã trở thành lựa chọn ưu tiên của Zimbabwe, dựa trên thiết kế kỹ thuật, các nghiên cứu điển hình tại địa phương và sự phù hợp với các tiêu chuẩn tải trọng khu vực.​

2. Cầu thép lắp ghép sẵn là gì? Định nghĩa, Cấu tạo kết cấu và Các tính năng cốt lõi​

2.1 Định nghĩa​

Một cầu thép lắp ghép sẵn (còn gọi là cầu thép mô-đun) là một cấu trúc trong đó các bộ phận chính—dầm, giàn, tấm sàn và các mối nối—được sản xuất trong môi trường nhà máy có kiểm soát, sau đó được vận chuyển đến công trường để lắp ráp. Không giống như các cây cầu thép hoặc bê tông được hàn tại chỗ truyền thống, việc lắp ghép sẵn giảm thiểu công việc hiện trường, giảm thiểu sự tiếp xúc với thời tiết khắc nghiệt của Zimbabwe và đảm bảo chất lượng ổn định.​

Ở Zimbabwe, cầu thép lắp ghép sẵn thường được thiết kế cho các nhịp từ 10–60 mét (lý tưởng để vượt qua các con sông nông thôn như các nhánh của sông Save hoặc Limpopo) và tải trọng từ 10–40 tấn (để xử lý xe tải nông nghiệp và xe khai thác nhẹ). Các loại phổ biến nhất bao gồm các thiết kế dựa trên giàn (ví dụ: Cầu Bailey) và các mô-đun dầm hộp—được chọn vì sự đơn giản, độ bền và khả năng tương thích với khả năng vận chuyển và xây dựng hạn chế của Zimbabwe.​

2.2 Cấu tạo kết cấu (Được điều chỉnh theo Môi trường của Zimbabwe)​

Cầu thép lắp ghép sẵn của Zimbabwe được thiết kế để chịu được ba thách thức chính: Lũ lụt mùa mưa, xói mòn do bụi/cát ở nông thôn và giao thông nặng nhưng không liên tục. Cấu tạo của chúng bao gồm ba hệ thống liên kết:​

Kết cấu thượng tầng: Khung chịu tải​

Kết cấu thượng tầng chịu tải trọng giao thông và được tối ưu hóa để lắp ráp nhanh chóng:​

Cụm giàn/dầm: Đối với hầu hết các cây cầu nông thôn ở Zimbabwe, hệ thống giàn (ví dụ: các tấm cầu Bailey) được ưu tiên hơn dầm hộp do trọng lượng nhẹ hơn và dễ vận chuyển hơn. Các giàn này sử dụng thép kết cấu cường độ cao (S275JR hoặc S355JR) với cường độ chảy tối thiểu là 275 MPa—đủ cho giao thông nông nghiệp và khai thác nhẹ của Zimbabwe. Mỗi tấm giàn dài 3–6 mét và nặng 150–300 kg, có thể vận chuyển bằng xe tải 10 tấn (loại xe hạng nặng phổ biến nhất ở vùng nông thôn).​

Tấm sàn: Tấm thép mỏng (dày 6–8 mm) hoặc tấm composite bằng gỗ (rẻ hơn và có nguồn gốc địa phương) tạo thành bề mặt lái xe. Ở những khu vực dễ bị ngập lụt (ví dụ: Thung lũng Zambezi), các tấm sàn thép được phủ sơn giàu kẽm (dày 80 μm) để chống ăn mòn từ bùn và mảnh vụn trong nước lũ.​

Thanh chắn bên: Thanh thép nhẹ (S235JR) được hàn vào giàn để đảm bảo an toàn cho người đi bộ—rất quan trọng ở các vùng nông thôn nơi cầu được sử dụng bởi cả xe cộ và gia súc.​

Kết cấu hạ tầng: Nền móng cho khả năng chống lũ​

Kết cấu hạ tầng neo cầu xuống đất và được thiết kế để tồn tại sau lũ theo mùa:​

Mố cầu: Bê tông hoặc rọ đá thép (lồng lưới thép) đỡ kết cấu thượng tầng. Mố cầu rọ đá phổ biến ở Zimbabwe vì chúng có chi phí thấp (sử dụng đá địa phương) và linh hoạt—chúng có thể dịch chuyển nhẹ trong lũ mà không bị nứt. Đối với các con sông lớn hơn (ví dụ: Sông Save), mố cầu bê tông được gia cố bằng cọc thép đóng sâu 5–8 mét để tránh bị cuốn trôi.​

Trụ cầu (đối với nhịp dài): Trụ thép hoặc bê tông cách nhau 20–30 mét đối với nhịp trên 30 mét. Ở Zimbabwe, trụ thép thường được tái sử dụng từ các cây cầu cũ, giảm chi phí 40%.​

Gối cầu: Gối cầu đàn hồi đơn giản (đệm cao su) cho phép giãn nở và di chuyển nhỏ do nhiệt trong lũ. Không giống như gối cầu con lắc ma sát phức tạp, chúng không cần bảo trì—lý tưởng cho các vùng nông thôn có chuyên môn kỹ thuật hạn chế.​

Hệ thống kết nối: Lắp ráp nhanh chóng và không cần dụng cụ​

Điểm nổi bật của cầu thép lắp ghép sẵn ở Zimbabwe là các kết nối dễ sử dụng của chúng:​

Mối nối bu lông: Bu lông cường độ cao (Cấp 8.8) với các lỗ khoan sẵn trong các tấm giàn. Không cần hàn tại chỗ—công nhân sử dụng các dụng cụ cầm tay cơ bản (cờ lê) để siết chặt bu lông, một kỹ năng có thể dạy trong 1–2 ngày.​

Kết nối chốt: Được sử dụng trong Cầu Bailey, chúng cho phép các tấm giàn được liên kết bằng chốt thép (đường kính 25–30 mm) trong vài phút. Hệ thống “nhấn và khóa” này rất quan trọng để lắp ráp nhanh chóng sau lũ, khi thời gian là điều cốt yếu.​

2.3 Các tính năng cốt lõi và Ưu điểm cho Zimbabwe​

Cầu thép lắp ghép sẵn giải quyết các điểm yếu về cơ sở hạ tầng cấp bách nhất của Zimbabwe thông qua năm lợi ích chính:​

Xây dựng nhanh chóng (Quan trọng đối với Phục hồi sau lũ): Lũ lụt vào mùa mưa của Zimbabwe phá hủy 20–30 cây cầu nông thôn hàng năm, cắt đứt cộng đồng khỏi thị trường và dịch vụ chăm sóc sức khỏe. Cầu lắp ghép sẵn có thể được lắp ráp trong 1–4 tuần (so với 6–12 tháng đối với bê tông), đảm bảo khôi phục khả năng tiếp cận trước mùa trồng trọt hoặc thu hoạch. Ví dụ, một Cầu Bailey dài 20 mét ở tỉnh Masvingo đã được lắp đặt trong 10 ngày vào năm 2023 sau khi lũ cuốn trôi cây cầu bê tông ban đầu—cứu 500 nông dân sản xuất nhỏ khỏi việc mất mùa thuốc lá.​

Chi phí thấp (Phù hợp với các ràng buộc tài chính): Chính phủ Zimbabwe chỉ phân bổ 3% GDP cho cơ sở hạ tầng (so với mức trung bình của châu Phi là 5%). Cầu thép lắp ghép sẵn có chi phí 15.000–30.000 đô la Mỹ/mét (so với 25.000–50.000 đô la Mỹ đối với bê tông), nhờ vào: (1) sản xuất hàng loạt tại nhà máy; (2) lao động địa phương (không cần kỹ sư chuyên ngành); (3) các bộ phận có thể tái sử dụng. Cơ quan Quản lý Đường bộ Quốc gia Zimbabwe (ZINARA) báo cáo rằng cầu lắp ghép sẵn đã giảm 35% ngân sách sửa chữa cầu hàng năm của mình.​

Khả năng vận chuyển (Phù hợp với hậu cần nông thôn): 80% đường nông thôn của Zimbabwe chưa được trải nhựa và chỉ có thể chứa các phương tiện dưới 15 tấn. Các bộ phận cầu lắp ghép sẵn (tối đa 300 kg/tấm) phù hợp với xe tải nhỏ hoặc thậm chí xe kéo bằng bò ở những vùng xa xôi như Matabeleland North. Ngược lại, dầm bê tông (5–10 tấn mỗi chiếc) đòi hỏi xe tải hạng nặng và cần cẩu—khan hiếm ở vùng nông thôn Zimbabwe.​

Độ bền (Khả năng chống chịu với điều kiện khắc nghiệt): Với lớp phủ kẽm thích hợp và mố cầu rọ đá, cầu thép lắp ghép sẵn có tuổi thọ 20–30 năm trong điều kiện khí hậu của Zimbabwe. Một Cầu Bailey được lắp đặt năm 1998 ở tỉnh Mashonaland West vẫn vận chuyển xe tải nông nghiệp 5 tấn hàng ngày, chỉ cần siết chặt bu lông và sơn sửa hàng năm.​

Tính linh hoạt và khả năng tái sử dụng: Cầu lắp ghép sẵn có thể được tháo rời và di chuyển đến các địa điểm mới—một lợi thế quan trọng ở Zimbabwe, nơi nhu cầu về cơ sở hạ tầng thay đổi (ví dụ: một mỏ đóng cửa hoặc một khu định cư nông thôn mới hình thành). Năm 2022, một cây cầu lắp ghép sẵn dài 30 mét từ một mỏ vàng đã đóng cửa ở Kadoma đã được di dời đến một trường học mới ở Murehwa, tiết kiệm 120.000 đô la Mỹ chi phí xây dựng mới.​

3. Tiêu chuẩn tải trọng xe AASHTO: Phù hợp với nhu cầu giao thông của Zimbabwe​

Mạng lưới đường bộ của Zimbabwe phục vụ hai loại hình giao thông chủ yếu: (1) xe nông nghiệp nhẹ (2–5 tấn, ví dụ: xe bán tải chở thuốc lá) và (2) xe khai thác nặng (15–30 tấn, ví dụ: xe ben vận chuyển bạch kim từ Zimplats). Để đảm bảo cầu có thể xử lý các tải trọng này, ZINARA của Zimbabwe đã áp dụng Tiêu chuẩn thiết kế cầu LRFD của Hiệp hội quan chức giao thông và đường cao tốc tiểu bang Hoa Kỳ (AASHTO)—cụ thể là Chương 3 về tải trọng xe—làm tiêu chuẩn quốc gia vào năm 2015.​

3.1 Các điều khoản AASHTO chính cho Zimbabwe​

AASHTO LRFD xác định các yêu cầu về tải trọng phù hợp với nhu cầu vận tải của Zimbabwe:​

Tổ hợp tải trọng HL-93 (Cơ sở cho đường nông thôn)​

Tiêu chuẩn HL-93 là nền tảng cho hầu hết các cây cầu lắp ghép sẵn của Zimbabwe. Nó kết hợp:​

Đối với cầu thép lắp ghép sẵn, điều này có nghĩa là các tấm giàn phải được thiết kế để chịu được các mô-men uốn từ 150–200 kN·m và các lực cắt từ 80–100 kN—dễ dàng đạt được với thép S275JR (có cường độ uốn là 250 MPa).​

Một xe tải thiết kế 320-kN (72.000-lb) (tương đương với xe nông nghiệp 5 tấn phổ biến của Zimbabwe).​

Tải trọng làn 9,3-kN/m² (194-lb/ft²) (để tính đến nhiều xe trên cầu).​

Các điều khoản tải trọng khai thác chuyên dụng​

Đối với các cây cầu gần khu vực khai thác (ví dụ: Great Dyke, nơi có các mỏ bạch kim của Zimbabwe), ZINARA sử dụng các điều khoản “Xe vận chuyển chuyên dụng” (SHV) của AASHTO. Chúng cho phép các mô hình tải trọng tùy chỉnh cho xe tải khai thác 15–30 tấn, bao gồm:​

Cầu lắp ghép sẵn trong khu vực khai thác sử dụng các thành viên giàn dày hơn (12–14 mm so với 8–10 mm đối với đường nông thôn) và giằng chéo bổ sung để đáp ứng các tiêu chuẩn này. Ví dụ, một cây cầu được lắp đặt năm 2021 gần Zvishavane (trung tâm khai thác bạch kim) sử dụng giàn thép S355JR và có thể chở an toàn xe ben 25 tấn—rất quan trọng để vận chuyển quặng đến cảng Bulawayo.​

Phần bù tải trọng động (DLA) là 20% (để tính đến độ rung từ xe tải nặng trên đường tiếp cận chưa trải nhựa).​

Hệ số tải trọng tăng (γ_L = 1,8 so với 1,75 đối với HL-93) để đảm bảo biên độ an toàn.​

Tải trọng người đi bộ và gia súc​

Ở vùng nông thôn Zimbabwe, cầu thường được sử dụng bởi người đi bộ, gia súc và dê. AASHTO quy định tải trọng người đi bộ là 4,8 kN/m² (100 lb/ft²), mà cầu thép lắp ghép sẵn dễ dàng đáp ứng—các tấm sàn của chúng được thiết kế để chịu tải trọng phân bố vượt xa mức này. Ngoài ra, ZINARA bổ sung tải trọng 2-kN/m² cho gia súc, một sự thích ứng của địa phương với AASHTO để phản ánh nền kinh tế nông nghiệp của Zimbabwe.​

3.2 Tại sao AASHTO (Không phải Eurocode hoặc Tiêu chuẩn địa phương)?​

Việc Zimbabwe chọn AASHTO bắt nguồn từ ba yếu tố thực tế:​

Phù hợp với giao thông khai thác: Các điều khoản SHV của AASHTO phù hợp hơn với xe tải khai thác nặng của Zimbabwe so với Eurocode (tập trung vào các phương tiện nhỏ hơn của châu Âu, tối đa 40 tấn).​

Khả năng tiếp cận các tài nguyên thiết kế: Sổ tay và phần mềm AASHTO có sẵn rộng rãi thông qua quan hệ đối tác khu vực (ví dụ: với các công ty kỹ thuật Nam Phi), trong khi Eurocode yêu cầu cấp phép tốn kém.​

Sự quen thuộc giữa các kỹ sư địa phương: Hầu hết các kỹ sư dân dụng Zimbabwe đều được đào tạo theo tiêu chuẩn AASHTO thông qua các trường đại học khu vực (ví dụ: Đại học Pretoria), giảm bớt đường cong học tập để thiết kế cầu.​

4. Nghiên cứu điển hình: Cầu thép lắp ghép sẵn ở Zimbabwe​

Các dự án cầu thép lắp ghép sẵn của Zimbabwe trải rộng khắp các cộng đồng nông thôn, khu vực khai thác và các địa điểm phục hồi sau thảm họa. Dưới đây là ba ví dụ tiêu biểu làm nổi bật tác động của chúng:​

4.1 Cầu nông nghiệp sông Save (Tỉnh Masvingo, 2023)​

Bối cảnh dự án: Cây cầu bê tông ban đầu trên sông Save (một nhánh lớn của sông Limpopo) đã bị phá hủy bởi lũ lụt vào mùa mưa năm 2022, cắt đứt 1.200 nông dân sản xuất nhỏ ở Huyện Chiredzi khỏi thị trường thuốc lá của Masvingo. Những người nông dân phải đối mặt với việc mất toàn bộ vụ mùa năm 2023 (trị giá 1,2 triệu đô la Mỹ) nếu không xây dựng được một cây cầu thay thế trước mùa trồng trọt (tháng 10).​

Giải pháp lắp ghép sẵn: Cầu Bailey dài 30 mét (mẫu Mabey Compact 200) với giàn thép S275JR và tấm sàn thép. Các bộ phận được sản xuất tại Nam Phi, vận chuyển đến Chiredzi bằng xe tải 10 tấn và được lắp ráp bởi một nhóm địa phương gồm 8 công nhân (được một kỹ thuật viên Nam Phi đào tạo trong 2 ngày).​

Kết quả chính:​

Thời gian thi công: 14 ngày (so với 6 tháng đối với bê tông).​

Chi phí: 450.000 đô la Mỹ (ít hơn 33% so với cầu bê tông).​

Tác động: Nông dân giao 90% sản lượng thuốc lá đúng thời hạn, tạo ra doanh thu 1 triệu đô la Mỹ. Cây cầu cũng khôi phục khả năng tiếp cận một phòng khám nông thôn, giảm thời gian vận chuyển tử vong ở bà mẹ xuống 50%.​

4.2 Cầu khai thác Zvishavane (Tỉnh Midlands, 2021)​

Bối cảnh dự án: Zimplats, nhà khai thác bạch kim lớn nhất của Zimbabwe, cần một cây cầu để kết nối Mỏ Ngezi của mình với đường cao tốc Bulawayo-Harare. Tuyến đường này yêu cầu vượt qua một lòng sông khô cạn dài 25 mét (dễ bị lũ quét) và chở xe tải quặng 25 tấn.​

Giải pháp lắp ghép sẵn: Cầu dầm hộp lắp ghép sẵn dài 25 mét (được thiết kế theo tiêu chuẩn AASHTO SHV) với dầm thép S355JR và tấm sàn bê tông cốt thép (để tăng độ bền dưới giao thông khai thác). Các bộ phận được chế tạo tại Harare (sản xuất tại địa phương giảm chi phí vận chuyển 20%) và được lắp ráp bằng cần cẩu di động nhỏ (thuê từ Bulawayo).​

Kết quả chính:​

Thời gian thi công: 3 tuần (gián đoạn tối thiểu cho hoạt động khai thác).​

Khả năng chịu tải: 30 tấn (vượt quá yêu cầu 25 tấn của Zimplats).​

Tác động: Thời gian vận chuyển quặng đã giảm 1 giờ mỗi chuyến, giúp Zimplats tiết kiệm 500.000 đô la Mỹ hàng năm chi phí nhiên liệu và nhân công. Cây cầu đã chịu được 3 trận lũ quét (2021–2023) mà không bị hư hại.​

4.3 Cầu đi bộ nông thôn Kariba (Tỉnh Mashonaland West, 2020)​

Bối cảnh dự án: Các cộng đồng nông thôn gần Hồ Kariba dựa vào một phà dây thừng nguy hiểm để vượt qua một con sông dài 15 mét, với 5–10 trường hợp chết đuối được báo cáo hàng năm (chủ yếu là trẻ em đến trường). Chính phủ cần một giải pháp chi phí thấp, chỉ dành cho người đi bộ.​

Giải pháp lắp ghép sẵn: Cầu giàn lắp ghép sẵn nhẹ dài 15 mét (sử dụng tấm sàn gỗ thông địa phương và giàn thép nhập khẩu). Cây cầu được thiết kế theo tiêu chuẩn tải trọng người đi bộ AASHTO (4,8 kN/m²) và được lắp ráp bởi các thành viên cộng đồng (được nhân viên ZINARA đào tạo) bằng các dụng cụ cầm tay.​

Kết quả chính:​

Chi phí: 75.000 đô la Mỹ (80% do một tổ chức phi chính phủ địa phương tài trợ, 15.000 đô la Mỹ từ ZINARA).​ Thời gian thi công: 7 ngày (sự tham gia của cộng đồng đã xây dựng quyền sở hữu địa phương).​Tác động: Không có trường hợp chết đuối nào kể từ năm 2020 và tỷ lệ đi học của trẻ em trong khu vực tăng 25%. Cây cầu cũng được sử dụng để vận chuyển các mặt hàng nông nghiệp nhỏ (ví dụ: cà chua) đến thị trấn Kariba.​

5. Một mô hình cầu thép lắp ghép sẵn phổ biến ở Zimbabwe: Cầu Bailey​

Cầu thép lắp ghép sẵn được sử dụng rộng rãi nhất ở Zimbabwe là Cầu Bailey—một thiết kế dựa trên giàn do kỹ sư người Anh Donald Bailey phát minh trong Thế chiến II. Sự đơn giản, độ bền và khả năng thích ứng của nó đã biến nó trở thành một yếu tố chủ yếu trong cơ sở hạ tầng nông thôn của Zimbabwe, chiếm 70% tổng số cầu lắp ghép sẵn được lắp đặt kể từ năm 2000.​

5.1 Thông số kỹ thuật​

Phạm vi nhịp: 10–60 mét (phổ biến nhất ở Zimbabwe là 15–30 mét, lý tưởng cho các con sông nông thôn).​

Khả năng chịu tải: 5–40 tấn (tùy thuộc vào cấu hình giàn). Cầu nông nghiệp nông thôn sử dụng cấu hình “Đơn-Đôi” (5–10 tấn), trong khi cầu khai thác sử dụng “Đôi-Đôi” (15–25 tấn).​

Các thành phần:​

Tấm giàn: Dài 3 mét, cao 1,5 mét, làm bằng thép S275JR. Mỗi tấm nặng 220 kg, dễ dàng mang theo bởi 2 công nhân.​

Đơn vị sàn: Dài 3 mét, rộng 0,75 mét, có tấm thép hoặc gỗ.​

Chốt và bu lông: Chốt thép đường kính 25 mm (để kết nối giàn) và bu lông Cấp 8.8 (để gắn sàn).​

Yêu cầu lắp ráp: Không cần thiết bị hạng nặng—có thể lắp ráp bằng các dụng cụ cầm tay (cờ lê, búa) bởi một nhóm 6–8 công nhân được đào tạo trong 1–2 ngày.​

5.2 Tại sao Cầu Bailey hoàn hảo cho Zimbabwe​

Chi phí vận chuyển thấp: Các tấm phù hợp với xe tải nhỏ (phổ biến ở vùng nông thôn) và có thể được mang bằng tay ở những địa điểm xa xôi không có đường.​

Khả năng chống lũ: Thiết kế giàn cho phép nước lũ và mảnh vụn đi qua (giảm lực thủy động lực) và mố cầu rọ đá chống bị cuốn trôi.​

Khả năng bảo trì tại địa phương: Việc sửa chữa (ví dụ: thay thế một tấm giàn bị hỏng) có thể được thực hiện bằng các công cụ cơ bản—không cần kỹ sư chuyên ngành. ZINARA đào tạo các đội đường địa phương để thực hiện bảo trì hàng năm (siết chặt bu lông, sơn sửa).​

Tính hiệu quả về chi phí: Một Cầu Bailey dài 20 mét có chi phí 300.000–350.000 đô la Mỹ, rẻ hơn 40% so với một cây cầu bê tông tương đương. Cầu Bailey đã qua sử dụng (được di dời từ các địa điểm khác) có chi phí thậm chí còn thấp hơn—150.000–200.000 đô la Mỹ.​

5.3 Ví dụ về việc sử dụng Cầu Bailey ở Zimbabwe​

Phục hồi sau lũ: Như đã đề cập trước đó, cầu ở tỉnh Masvingo năm 2023 là Cầu Bailey, được lắp đặt trong 14 ngày để cứu mùa thuốc lá.​

Tiếp cận trường học nông thôn: Một Cầu Bailey dài 10 mét ở tỉnh Manicaland (2022) kết nối một trường tiểu học với 3 làng nông thôn, giảm thời gian đi lại của học sinh từ 1 giờ (đi bộ qua sông) xuống còn 10 phút.​

Đường vào mỏ: Một Cầu Bailey “Đôi-Đôi” dài 30 mét gần Kadoma (2021) chở xe tải quặng vàng 15 tấn, thay thế một con đường đất tạm thời không thể đi lại được vào mùa mưa.

6. Triển vọng tương lai cho Cầu thép lắp ghép sẵn ở Zimbabwe​

Các kế hoạch cơ sở hạ tầng của Zimbabwe—bao gồm “Kế hoạch tổng thể giao thông quốc gia (2021–2030)” của chính phủ và quan hệ đối tác với các tổ chức khu vực (ví dụ: Cộng đồng phát triển miền Nam châu Phi, SADC)—sẽ thúc đẩy việc áp dụng ngày càng nhiều cầu thép lắp ghép sẵn. Các xu hướng chính bao gồm:​

6.1 Sản xuất các bộ phận tại địa phương​

Hiện tại, 60% các bộ phận cầu lắp ghép sẵn được nhập khẩu từ Nam Phi hoặc Trung Quốc. Để giảm chi phí và tạo việc làm, chính phủ đang hợp tác với các nhà sản xuất thép địa phương (ví dụ: ZimSteel) để sản xuất các tấm và bu lông Cầu Bailey tại địa phương. Một nhà máy thí điểm ở Harare, khai trương vào năm 2023, đã sản xuất 20% tấm giàn của Zimbabwe—giảm chi phí nhập khẩu 25%.​

6.2 Nâng cấp khả năng chống chịu khí hậu​

Khí hậu thay đổi của Zimbabwe (lũ lụt vào mùa mưa dữ dội hơn, mùa khô kéo dài hơn) đang thúc đẩy những cải tiến về thiết kế:​

Thép chống ăn mòn: Các thử nghiệm đang được tiến hành với thép phong hóa (ví dụ: Corten A) cho các tấm giàn, tạo thành một lớp gỉ bảo vệ và loại bỏ nhu cầu sơn hàng năm.​

Sàn nâng cao: Các cây cầu lắp ghép sẵn mới ở những khu vực dễ bị ngập lụt (ví dụ: Thung lũng Zambezi) sẽ có sàn được nâng cao 1–2 mét so với mực nước lũ lịch sử, sử dụng mố cầu rọ đá cao hơn.​

6.3 Giám sát kỹ thuật số để bảo trì​

Để giải quyết các nguồn lực bảo trì nông thôn hạn chế, ZINARA đang thử nghiệm các cảm biến IoT đơn giản trên cầu lắp ghép sẵn. Các cảm biến chi phí thấp này (hoạt động bằng tấm pin mặt trời) theo dõi độ chặt của bu lông và biến dạng giàn, gửi cảnh báo qua SMS đến các đội đường địa phương khi cần sửa chữa. Một dự án thí điểm trên 5 Cầu Bailey ở Mashonaland Central (2023) đã giảm 40% số lần hỏng hóc ngoài kế hoạch.​

6.4 Hợp tác khu vực SADC​

Zimbabwe đang làm việc với SADC để tiêu chuẩn hóa thiết kế cầu lắp ghép sẵn trên khắp miền nam châu Phi. Điều này sẽ cho phép chia sẻ các bộ phận (ví dụ: mượn các tấm giàn từ Nam Phi trong trường hợp khẩn cấp do lũ lụt) và mua sắm chung—giảm chi phí 15–20% cho tất cả các quốc gia thành viên.​

​​

Cầu thép lắp ghép sẵn đã trở nên phổ biến ở Zimbabwe không phải do ngẫu nhiên, mà vì chúng là một “giải pháp phù hợp với bối cảnh”: chúng giải quyết các ràng buộc tài chính của đất nước, những thách thức về hậu cần nông thôn, nhu cầu phục hồi sau lũ và nhu cầu giao thông khai thác/nông nghiệp. Tốc độ, khả năng chi trả và độ bền của chúng khiến chúng thiết thực hơn nhiều so với cầu bê tông truyền thống—đặc biệt là ở các vùng nông thôn nơi tài nguyên và chuyên môn còn hạn chế.​

Cầu Bailey, nói riêng, đã chứng minh được giá trị của nó như một công cụ làm việc cho cơ sở hạ tầng của Zimbabwe, thích ứng với mọi thứ, từ cầu đi bộ nông thôn nhỏ đến đường vào mỏ. Với việc sản xuất các bộ phận tại địa phương, nâng cấp khả năng chống chịu khí hậu và hợp tác khu vực trong tương lai, cầu thép lắp ghép sẵn sẽ tiếp tục là chìa khóa của Zimbabwe để thu hẹp thâm hụt cơ sở hạ tầng—kết nối các cộng đồng nông thôn, hỗ trợ tăng trưởng kinh tế và xây dựng khả năng phục hồi trước biến đổi khí hậu.​

Đối với Zimbabwe, cầu thép lắp ghép sẵn không chỉ là kết cấu: chúng là biểu tượng của tính thực tế và hy vọng—chứng minh rằng ngay cả với nguồn lực hạn chế, vẫn có thể xây dựng cơ sở hạ tầng phục vụ nhu cầu của người dân.