NHỮNG CÔNG NGHỆ ĐANG THAY ĐỔI THẾ GIỚI TỪ BÊN TRONG

Đứng giữa tình trạng kẹt xe, trên một chuyến tàu muộn hoặc chờ chuyến bay bị trì hoãn tại một sân bay quá tải, những cảm giác thất vọng như thế này thường tìm lấy sự cảm thông vì lý do cơ sở hạ tầng còn kém.

Người dân New York chào đón sự kiện khai trương tàu điện ngầm “Đại lộ thứ hai” vào năm 2017, họ đã chờ đợi gần 100 năm để hoàn thành giai đoạn đầu tiên của dự án. Người dân Berlin vẫn đang chờ đợi sự hoàn thành của sân bay Brandenburg- mặc dù dự kiến đưa vào hoạt động năm 2011. 

Vẻ bề ngoài của một công trình dễ làm cho người ta nhầm lẫn, với sự đổi mới đang phát triển mạnh trong tất cả các giai đoạn cơ sở hạ tầng. Những ý tưởng thú vị mới đang được tạo ra trên khắp thế giới và có tiềm năng thay đổi mọi lĩnh vực.

1. Mô hình thông tin xây dựng: kiểm soát kế hoạch

Quan sát những công trình xây dựng từ xa, một trong số đó dễ dàng bị phớt lờ vì không có nhiều thay đổi. Tuy nhiên, nhìn kỹ hơn sẽ thấy những tiến bộ đang thay đổi cách thiết kế các dự án cơ sở hạ tầng. Các chương trình phần mềm mô hình xây dựng thông tin (BIM) cho phép khả năng thiết kế kỹ thuật số của dự án xây dựng vượt ra ngoài các bản vẽ kỹ thuật hai chiều và những thiết kế có sự hỗ trợ của phần mềm máy tính. BIM cho phép các chuyên gia ở tất cả các giai đoạn, từ các kiến trúc sư, kỹ sư đến các nhà quản lý tòa nhà, hợp tác trong một dự án xây dựng.

Không chỉ cho phép thiết kế ba chiều, BIM còn cung cấp cái nhìn rõ hơn về các chức năng theo dõi như thời gian, chi phí và thậm chí là những tác động môi trường. Cửa sổ có chiều cao từ sàn đến trần nhà sẽ làm tăng hoá đơn năng lượng? Kiến trúc sư muốn thêm vào đó một bức tường mới. Điều này ảnh hưởng đến các yêu cầu kỹ thuật như thế nào? BIM có thể trả lời tất cả những điều này trong thời gian thực và cấp quyền truy cập cho tất cả các bên cần thiết trên nhiều nền tảng. Ngoài ra, BIM có thể tối ưu hóa, giảm lỗi thiết kế và dự đoán chi phí, giúp các dự án được thực hiện đúng thời hạn và ngân sách.

2. Công nghệ in 3D: những xu hướng xây dựng mới

Trong khi những cải tiến được thực hiện trên máy tính như BIM đang tăng cường hợp tác để cải thiện thiết kế hạ tầng, thì những tiến bộ công nghệ tại công trường đang thay đổi cách xây dựng cơ sở hạ tầng. Công nghệ in 3D đã sẵn sàng để phá vỡ hoàn toàn các trang web xây dựng. MX3D, một công ty in 3D của Hà Lan, đã cố gắng thiết kế và xây dựng cầu thép in 3D đầu tiên trên thế giới. Dự án liên quan đến việc sử dụng các cánh tay robot 6 trục di động để phun thép nóng chảy, tạo nên kết cấu của cây cầu từ hai bên bờ của kênh. Nhịp cầu 12,5 mét sẽ được lắp đặt tại một kênh ở trung tâm Amsterdam trong năm nay sau khi thử nghiệm an toàn và bao gồm các cảm biến thu thập thông tin chi tiết về phản ứng của chiếc cầu theo thời gian. Công nghệ này cho thấy hiệu quả tiềm năng của các dự án lớn, đồng thời giảm lo ngại về chi phí và an toàn khi vận hành trong các công trường xây dựng ngổn ngang và hỗn loạn.

3. Mass Timber: kỷ nguyên của những tòa nhà gỗ chọc trời 

Thế giới mới mạnh dạn phát triển không giới hạn các công nghệ thiết kế và công nghệ xây dựng – vật liệu mới cũng đang dẫn đầu lĩnh vực này. Triều đại bê tông khi mà vật liệu xây dựng được cho là chủ yếu và kéo dài hàng thế kỷ có thể sắp kết thúc. Bởi việc sử dụng các vật liệu đa dạng từ Mass Timber làm lựa chọn thay thế trở nên phổ biến hơn. Mass Timber đang dần thay thế vật liệu xây dựng như xi măng, thép thành các sản phẩm mới như CLT (gỗ nhiều lớp, được hình thành bằng cách xếp và dán các lớp gỗ vuông góc) và Glulam (gỗ dán keo, được hình thành bằng cách xếp và dán các lớp gỗ trực tiếp chồng lên nhau) cho phép các tòa nhà gỗ cao hơn và chắc chắn hơn.

Toà nhà HoHo (Viêng Chăn, Áo) được thiết lập cao 24 tầng với độ cao 84 mét, cũng tại Na Uy gần đây đã hoàn thành tòa nhà Mjøsa 18 tầng hiện cao 85,4 mét là tòa tháp gỗ cao nhất thế giới. Nhà ga sân bay quốc tế The Fort McMurray tọa lạc tại Canada là tòa nhà gỗ nhiều lớp lớn nhất ở Bắc Mỹ vào thời điểm nó được xây dựng vào năm 2012. Sử dụng CLT (gỗ ép chéo) trong việc xây dựng nhà ga để giảm bớt thời gian xây dựng là ý tưởng cho lực lượng lao động nhỏ của Fort McMurray, bởi nhà ga này thuộc vị trí xa xôi ở tỉnh Alberta phía bắc Canada và điều kiện thời tiết tại đây vô cùng khắc nghiệt.

Sử dụng gỗ khối có thể giảm bớt thời gian xây dựng tới 25%, chỉ một hao tốn một phần ba năng lượng sản xuất thép và một phần năm lượng bê tông ngoài việc sử dụng các phương pháp sản xuất ít carbon. Các nhà ga sân bay và nhà ga xe lửa trong tương lai có thể được xây dựng nhanh hơn và bảo vệ môi trường hơn bằng cách sử dụng Mass Timber, vì các vật liệu như gỗ ép chéo và gỗ glulam sẽ được sử dụng trong các dự án quy mô tầm cỡ.

4. Những con đường được làm từ rác thải nhựa: sự tái tạo nằm bên dưới lốp xe

Sự gián đoạn vật liệu xây dựng truyền thống đang được tiếp tục với những nỗ lực thay thế nhựa đường (vật liệu chính trong xây dựng đường) thành nhựa dẻo. Công ty kỹ thuật Hà Lan KWS đã phát triển phương pháp tạo ra loại đường có trọng lực nhẹ, đúc sẵn và mô-đun được làm bằng chất thải nhựa tái chế. Ưu điểm của đường làm từ vật liệu nhựa dẻo so với hắc ín bao gồm thời gian lắp đặt nhanh hơn, tăng gấp ba tuổi thọ và đây cũng là một cách hiệu quả để tái chế nhựa từ đại dương và các bãi rác. Thiết kế này bao gồm khung rỗng, bên trong chứa các đường ống và hệ thống dây cho nguồn điện, nước, internet. Nó được phủ trong một lớp đặc biệt để ngăn chặn việc sản sinh microplastic – hạt vi nhựa, thường được thấy trong các vật liệu đựng thực phẩm. Mặc dù dự án thí điểm là một con đường xe đạp dài 30 mét được làm từ tương đương 218.000 cốc nhựa ở thành phố Zwolle của Hà Lan, các cảm biến được đặt trên đường đang giúp nhóm nhà xây dựng nắm bắt thông tin sử dụng để phát triển những con đường từ rác thải nhựa, đường cao tốc bằng nhựa plastic – thậm chí có thể đường băng sân bay bằng nhựa plastic. Đường nhựa không chỉ có khả năng loại bỏ rác nhựa ra khỏi môi trường mà còn giúp tiết kiệm thông qua việc lắp đặt nhanh hơn và bảo trì ít gây gián đoạn hơn.

5. Blockchain: tự động hoá hợp đồng

Các quy trình hợp đồng và mua sắm là nguyên nhân làm chậm đáng kể tiến độ dự án trước khi chúng bắt đầu. Blockchain là một trong những công nghệ có thể loại bỏ nhiều lớp hợp đồng và trung gian giữa việc hình thành và phân phối một dự án cơ sở hạ tầng. Tiềm năng của Blockchain vượt qua các hợp đồng thông minh có thể được sử dụng để thanh toán những dạng tài sản cơ sở hạ tầng quan trọng (ví dụ: tàu điện ngầm hoặc các bộ phận quan trọng của hệ thống thông gió) bằng cách phát hành thanh toán trực tiếp theo thời gian cho nhà cung cấp, công ty vận chuyển hoặc người lắp đặt mà không cần một mạng lưới các hợp đồng riêng biệt và các bên trung gian.

Ngoài ra, Blockchain cung cấp đầy đủ nguồn gốc truy xuất. Yêu cầu chứng minh danh tính có thể làm giảm các vấn đề xung quanh việc tìm kiếm công nhân hoặc công ty với chứng nhận hợp pháp hoặc giải phóng mặt bằng bảo mật (một trạng thái được cấp cho các cá nhân cho phép họ truy cập vào thông tin được phân loại hoặc đến các khu vực bị hạn chế, sau khi hoàn thành kiểm tra lý lịch kỹ lưỡng) .Thật vậy, việc tận dụng Blockchain sử dụng ID kỹ thuật số có thể dẫn đến tự động hóa hợp đồng và quản trị hợp đồng phụ tạo ra nhiều thỏa thuận trực tiếp hơn và ít nhầm lẫn hơn. Sử dụng blockchain trong suốt vòng đời dự án, đặc biệt là kết hợp với BIM, có thể cắt giảm đáng kể thời gian, chi phí và gian lận.

6. Replica: tính toán nhu cầu khách hàng

Ngoài việc có kế hoạch đấu thầu, các nhà thiết kế cần hiểu cách tốt nhất để lên kế hoạch cho một hệ thống mới. Đối với các dự án cơ sở hạ tầng giao thông, điều này có nghĩa là biết người dân ở đâu và họ cần làm gì. Hiểu sai về nhu cầu của hành khách có thể dẫn đến những sai lầm tốn kém như sân bay bị bỏ hoang Montreal Mirabel, từng được dự đoán là một trong những sân bay bận rộn nhất trên thế giới, hoặc Jacksonville Skyway hoạt động chỉ với 10% lượng khách dự kiến hằng ngày (mặc dù thành phố có kế hoạch thú vị để tái sinh hệ thống).

Khi lập kế hoạch các tuyến vận chuyển mới, các nhà hoạch định đô thị thường dựa vào khảo sát không mấy hiệu quả của các hộ gia đình, hạn định hành trình kế hoặc phần mềm mô hình hóa chất lượng dữ liệu. Sidewalk Labs nỗ lực giải quyết vấn đề này với Replica, phần mềm sử dụng dữ liệu vị trí thời gian thực để lên kế hoạch cho các hệ thống giao thông lớn. Chương trình xác định vị trí dữ liệu di động từ điện thoại thông minh và ứng dụng, kết hợp với thông tin nhân khẩu học để tổng hợp và cung cấp cho các cơ quan kế hoạch thông tin về cách thức, thời điểm và lý do mọi người đi du lịch ở khu vực thành thị. Bản sao có thể giúp các nhà quy hoạch quyết định nơi xây dựng tuyến tàu điện ngầm mới, mở rộng đường phố hoặc khi nào có thể lên kế hoạch sửa chữa trên các tuyến tiện ích để ít gây gián đoạn nhất.

Một số tổ chức giải quyết vấn đề này bằng cách giúp các khu vực công và tư nhân hiểu rõ hơn các phương pháp hiệu quả để chuyển đổi cơ sở hạ tầng công nghệ. Diễn đàn kinh tế thế giới hội đồng tương lai toàn cầu về cơ sở hạ tầng hiện đang thiết kế một tập hợp các ví dụ về hoạt động tốt nhất trong thế giới thực để trang bị cho những người ra quyết định kiến thức để phát triển một thế hệ cơ sở hạ tầng mới. Những tiến bộ công nghệ đang làm gia tăng cơ sở hạ tầng có khả năng thay đổi cách chúng ta sống, làm việc và vui chơi trong một thế giới ngày càng kết nối với nhau. Nếu chúng ta có thể tạo ra môi trường nơi cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư thúc đẩy cuộc cách mạng công nghệ cơ sở hạ tầng, thì xã hội thịnh vượng, năng động và toàn diện sẽ có thể đạt được trong thời gian ngắn.