Tổng quan về công nghệ nhà mô-đun bê tông lắp ghép hướng tiếp cận xây dựng nhà hiện đại tại Việt Nam

TÓM TẮT:

Công nghệ thi công nhà bê tông lắp ghép dạng mô-đun đang ngày càng thu hút sự quan tâm trong lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp do khả năng rút ngắn thời gian thi công, nâng cao chất lượng công trình và tiết kiệm chi phí. Bài viết trình bày tổng quan về công nghệ thi công nhà lắp ghép dạng mô-đun, cũng như tiềm năng ứng dụng công nghệ nhà bê tông lắp ghép dạng mô-đun trong bối cảnh đô thị hóa nhanh và yêu cầu phát triển bền vững của ngành Xây dựng của Việt Nam.

Từ khóa: nhà lắp ghép, mô-đun bê tông lắp ghép, thi công lắp ghép, cấu kiện bê tông, sàn lắp ghép.

1. Đặt vấn đề

Ở Việt Nam, từ những năm 1970, các công trình nhà bê tông lắp ghép đã được áp dụng để xây dựng nhà ở tập thể tại Hà Nội và nhiều nhà xưởng tiền chế. Tuy nhiên, do hạn chế về công nghệ và điều kiện kinh tế, phương pháp thi công khi đó chủ yếu mang tính thủ công, rời rạc và thiếu đồng bộ. Các cấu kiện như panel tường, dầm, sàn được lắp đặt riêng lẻ, không tối ưu về thiết kế kết cấu, dẫn đến chất lượng công trình thấp, khó cải tạo hoặc mở rộng sau này.

Sau hơn 40 năm đổi mới, nền kinh tế Việt Nam đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng, kéo theo sự phát triển mạnh mẽ về hạ tầng đô thị, khu công nghiệp và nhu cầu xây dựng công trình nhà ở và công trình công cộng. Trước áp lực đó, ngành Xây dựng cần chuyển đổi từ phương pháp truyền thống sang mô hình công nghiệp hóa, trong đó công nghệ lắp ghép mô đun trở thành giải pháp tiềm năng.

Bài viết này cung cấp cái nhìn tổng quan và tính khả thi của việc nghiên cứu triển khai công nghệ nhà mô-đun bê tông lắp ghép góp phần nâng cao năng lực xây dựng, đáp ứng hiệu quả nhu cầu phát triển bền vững của ngành Xây dựng.

2. Tổng quan về công nghệ thi công nhà mô-đun bê tông lắp ghép

2.1. Khái niệm, phân loại và đặc điểm công nghệ mô-đun

Công nghệ nhà mô-đun là phương pháp xây dựng, trong đó công trình được chia thành các khối mô-đun có kích thước và chức năng nhất định, được sản xuất sẵn trong nhà máy và lắp ráp tại công trường.

Các mô-đun có thể là cấu kiện riêng lẻ, từng phần (tường, dầm, sàn) hoặc mô-đun không gian hoàn chỉnh (phòng chức năng).

So với công nghệ thi công xây dựng truyền thống, công nghệ này là mức độ tiêu chuẩn hóa cao, giúp rút ngắn thời gian thi công, kiểm soát tốt chất lượng, giảm tác động môi trường và tăng hiệu quả sản xuất. Việc tách biệt quy trình sản xuất và lắp đặt cho phép thi công song song, giảm phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, phù hợp với định hướng công nghiệp hóa xây dựng, đặc biệt ở các công trình quy mô lớn, yêu cầu tiến độ nhanh và khả năng lặp lại thiết kế.

2.2. Những công nghệ thi công nhà mô-đun bê tông lắp ghép.

2.2.1. Công nghệ thi công bán lắp ghép

Công nghệ thi công bán lắp ghép là phương pháp kết hợp giữa cấu kiện đúc sẵn tại nhà máy với một số phần thi công tại chỗ. Công nghệ này được giới thiệu và áp dụng tại Việt Nam từ những năm 1970 để thi công các nhà ở tập thể 5 tầng ở Hà Nội và một số nơi khác.

Theo công nghệ này, kết cấu móng, tường gạch xây được tiến hành thi công tại chỗ. Kết cấu dầm, sàn được đúc tại nhà máy rồi tiến hành cẩu lắp.

Phương pháp này có ưu điểm có thể thi công trong điều kiện mặt bằng trật trội, đường giao thông nhỏ hẹp hoặc không có các phương tiện vận chuyển - cẩu lắp trọng tải lớn.

Nhược điểm của phương pháp này là phần công việc thi công tại chỗ dễ mắc phải sai sót về chất lượng, hình dáng và kích thước. Nên khi tiến hành lắp ghép việc xử lý các mối nối tiếp giáp để đảm bảo khả năng chịu lực, khả năng chống thấm gặp khó khăn dẫn đến chất lượng công trình không cao.

2.2.2. Công nghệ thi công nhà mô-đun các cấu kiện (Hình 1)

Công nghệ thi công nhà bê tông mô-đun các cấu kiện được xem là công nghệ tương đối tiên tiến. Trong đó, các cấu kiện của tòa nhà được thiết kế và sản xuất tại nhà máy theo từng mô-đun kết cấu hoàn chỉnh, như: tường, cột, dầm, sàn,...

Sau khi bê tông đạt cường độ yêu cầu, cấu kiện được vận chuyển đến công trường để lắp đặt. Các mối nối được thiết kế chính xác và tối ưu, giúp đẩy nhanh quá trình lắp đặt và đảm bảo chất lượng liên kết của các mối nối, qua đó nâng cao chất lượng thi công và rút ngắn thời gian tại hiện trường.

Công nghệ này được áp dụng khá rộng rãi có thể sử dụng thi công nhà ở 1 tầng hoặc thấp tầng. Trong điều kiện mặt bằng thi công hạn chế về không gian để vận chuyển, không gian lắp đặt các thiết bị cẩu lắp trọng tại lớn.

2.2.3. Công nghệ thi công mô-đun không gian  (Hình 3)

Công nghệ thi công mô-đun không gian (Modular Construction) là phương pháp lắp ghép các khối không gian ba chiều - gọi là mô-đun, đã được hoàn thiện phần lớn trong nhà máy, bao gồm cả kết cấu, kiến trúc, hệ thống kỹ thuật (điện, nước, điều hòa,...). Các mô-đun sau đó được vận chuyển đến công trường và lắp ráp thành công trình hoàn chỉnh.

Đặc điểm nổi bật: Mỗi mô-đun là một khối tích hợp sẵn, có thể là một phòng chức năng (phòng ngủ, phòng vệ sinh...) hoặc một phần công trình. Tính chuẩn hóa và lặp lại cao, phù hợp với các công trình có thiết kế đồng bộ như khách sạn, ký túc xá, bệnh viện, nhà ở xã hội...

Ưu điểm: Tiến độ  thi công nhanh do công việc được tiến hành song song vừa trong nhà máy và công trường; Chất lượng thi công được kiểm soát tốt; Ít chất thải xây dựng, giảm tiếng ồn và ô nhiễm tại công trường.

Công nghệ này được áp dụng khá rộng rãi có thể sử dụng thi công nhà 1 tầng hoặc cao tầng. Và có thể coi đây là một công nghệ xu hướng hiện đại trong tương lai, cần được nghiên cứu triển khai áp dụng tại Việt Nam.

Tiềm năng ứng dụng công nghệ nhà mô-đun bê tông lắp ghép

Trên thế giới, mô hình nhà mô-đun bê tông lắp ghép đã được nghiên cứu, ứng dụng từ lâu trong các công trình lớn. Tiêu biểu như công trình nhà ở Unité d'Habitation - khu nhà ở cao 17 tầng (56 mét) với 337 căn hộ, do kiến trúc sư Le Corbusier thiết kế và hoàn thành năm 1952 tại Marseille, Pháp. Công trình tích hợp không gian ở, mua sắm, giải trí và sinh hoạt cộng đồng trong cùng một khối, trở thành biểu tượng của kiến trúc hiện đại hậu chiến.

Tại châu Á, Singapore cũng là một trong những quốc gia tiên phong ứng dụng công nghệ lắp ghép hiện đại trong phát triển nhà ở công cộng. Dự án Waterway Terraces tại Punggol là ví dụ điển hình sử dụng công nghệ nhà lắp ghép mô-đun ((Prefabricated Prefinished Volumetric Construction), giúp rút ngắn thời gian thi công, nâng cao chất lượng và giảm thiểu tác động môi trường. Công nghệ này không chỉ giúp Singapore phát triển nhanh các khu đô thị bền vững, mà còn đặt ra chuẩn mực mới cho ngành Xây dựng xanh và thông minh.

Ở Trung Quốc, Broad Sustainable Building đã tạo nên bước đột phá với các công trình nhà lắp ghép siêu tốc, như tòa nhà 30 tầng được dựng xong trong vòng 15 ngày tại Trường Sa. Ứng dụng mô-đun bê tông và thép, cùng hệ thống kỹ thuật tích hợp sẵn, công nghệ này thể hiện tiềm năng lớn trong việc đáp ứng nhu cầu nhà ở nhanh chóng, đồng thời giảm chi phí và nâng cao hiệu quả xây dựng trong bối cảnh đô thị hóa mạnh mẽ.

Những thành công từ các dự án trên thế giới cho thấy công nghệ nhà mô-đun bê tông lắp ghép đã được chứng minh tính khả thi của công nghệ, không chỉ giúp tiết kiệm thời gian, chi phí, mà còn nâng cao chất lượng xây dựng, góp phần phát triển đô thị bền vững và thông minh. Đây là cơ sở vững chắc để Việt Nam có thể nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này trong tương lai nhằm giải quyết hiệu quả bài toán nhà ở trong quá trình phát triển kinh tế - xã hội.

3. Kết luận và kiến nghị

Công nghệ nhà bê tông lắp ghép là xu hướng tất yếu trong quá trình hiện đại hóa ngành xây dựng. Từ những mô hình tiên phong như Unité d’Habitation tại Pháp cho đến các đô thị xanh như Punggol (Singapore) hay mô hình xây dựng siêu tốc tại Trung Quốc, có thể thấy rõ ưu thế vượt trội của phương pháp này về tốc độ, chất lượng và hiệu quả trong tổ chức thi công xây dựng. Trong bối cảnh Việt Nam đang chịu áp lực lớn về nhà ở, hạ tầng và môi trường, việc ứng dụng công nghệ lắp ghép không chỉ giúp tiết kiệm thời gian, chi phí mà còn đảm bảo định hướng phát triển bền vững, giảm phát thải và nâng cao chất lượng sống. Đây là bước chuyển dịch cần thiết từ xây dựng thủ công sang công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngành Xây dựng.

Với nền tảng công nghiệp xây dựng ngày càng phát triển, hệ thống các nhà máy bê tông đúc sẵn đang được đầu tư mạnh mẽ, cùng lực lượng kỹ sư - kỹ thuật viên như hiện nay, Việt Nam hoàn toàn có đủ điều kiện để đẩy mạnh nghiên cứu- ứng dụng công nghệ nhà lắp ghép quy mô lớn. Đặc biệt, nhu cầu về nhà ở xã hội, nhà công nhân, khu tái định cư và đô thị mới là rất lớn và mang tính cấp bách. Đây chính là điều kiện lý tưởng để thử nghiệm, điều chỉnh và nhân rộng các mô hình nhà mô-đun lắp ghép theo hướng phù hợp với điều kiện địa phương. Nếu có sự phối hợp tốt giữa chính sách và công nghệ, mô hình này hoàn toàn có thể trở thành giải pháp chiến lược, giúp rút ngắn khoảng cách về hạ tầng giữa các vùng miền.

Để công nghệ nhà bê tông lắp ghép phát triển bền vững tại Việt Nam, cần có chính sách đồng bộ về quy hoạch, đầu tư và tiêu chuẩn kỹ thuật. Nhà nước nên khuyến khích doanh nghiệp đầu tư vào dây chuyền sản xuất mô-đun hiện đại, đưa ra các chính sách thúc đẩy áp dụng công nghệ trong các dự án nhà ở xã hội, công trình công cộng. Đồng thời, ban hành quy chuẩn xây dựng phù hợp với đặc thù của công nghệ lắp ghép. Với một tầm nhìn dài hạn, công nghệ này không chỉ giúp đổi mới ngành xây dựng, mà còn góp phần tạo dựng một hệ sinh thái đô thị bền vững, hiện đại, thông minh - phù hợp với chiến lược phát triển kinh tế - xã hội của đất nước trong giai đoạn tới.