Tổng quan nghiên cứu

Thị trường xây dựng công nghiệp tại Việt Nam ghi nhận sự bùng nổ mạnh mẽ của giải pháp kết cấu thép (KCT) nhờ khả năng rút ngắn khoảng 30% đến 50% tiến độ thi công và tối ưu hóa đáng kể tổng mức đầu tư so với bê tông cốt thép truyền thống. Đồng thời, thép có tỷ lệ tái chế đạt xấp xỉ 50% trên toàn cầu, mang lại lợi thế vượt trội về mặt kinh tế tuần hoàn và tính bền vững. Tuy nhiên, tính chất phức tạp trong khâu chế tạo và lắp dựng khiến lĩnh vực này đối mặt với hiểm họa an toàn và kỹ thuật rất lớn. Theo báo cáo chính thức từ Bộ Lao động – Thương binh và Xã hội trong 6 tháng đầu năm 2022, ngành xây dựng chiếm tỷ lệ tai nạn lao động cao nhất cả nước với 14,73% tổng số vụ tai nạn và 15,26% tổng số ca tử vong. Hàng loạt sự cố sập đổ dàn thép điển hình tại nhà máy Texhong Hải Hà (Quảng Ninh), nhà xưởng Hòa Phát Dung Quất hay xưởng TA Hsing (Bình Dương) giai đoạn 2019–2021 đã gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản.

Vấn đề cốt lõi được đặt ra là các nhà thầu và chủ đầu tư hiện nay vẫn thiếu một khung định lượng rủi ro toàn diện, dẫn đến nguy cơ đội chi phí từ 10% đến 25% và kéo dài tiến độ trung bình từ 2 đến 6 tháng. Mục tiêu cụ thể của luận văn là nhận diện, phân tích khả năng xảy ra cùng mức độ ảnh hưởng của các tác nhân rủi ro, từ đó xây dựng mô hình định lượng thứ bậc tác động và đề xuất giải pháp ứng phó thông qua chỉ số đo lường thực tiễn. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào các dự án kết cấu thép nhà công nghiệp tại khu vực miền Nam Việt Nam trong khung thời gian 2017–2021, thu thập từ các doanh nghiệp đầu ngành như ATAD, World Steel, Kirby Đông Nam Á và NBL Steel Structures. Kết quả nghiên cứu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn khi cung cấp công cụ lượng hóa rủi ro, giúp giảm thiểu tối đa xác suất xảy ra sự cố công trình và kiểm soát nghiêm ngặt các chỉ số tài chính của dự án.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết ra quyết định đa tiêu chí (Multi-Criteria Decision Making - MCDM) và lý thuyết tập mờ mở rộng. Khung lý thuyết tích hợp hai mô hình trọng tâm: Quy trình phân tích thứ bậc cổ điển (AHP) do Thomas Saaty khởi xướng năm 1980 và Lý thuyết tập mờ hình cầu (Spherical Fuzzy Sets - SFS) được phát triển bởi Gundogdu và Kahraman năm 2019.

Mô hình nghiên cứu định hình dựa trên các khái niệm cốt lõi:

  • Tập mờ hình cầu (SFS): Không gian toán học ba chiều tổng quát hóa từ tập mờ trực giác và tập mờ Pythagore, được đặc trưng bởi ba tham số độc lập gồm mức độ thuộc tính chân thực, mức độ không thuộc tính và mức độ do dự, thỏa mãn điều kiện tổng bình phương của ba giá trị không vượt quá 1.
  • Quy trình phân tích thứ bậc mờ hình cầu (SF-AHP): Công cụ đánh giá đa tiêu chí cho phép xử lý triệt để tính mơ hồ, không chắc chắn và sự do dự trong đánh giá định tính của các chuyên gia.
  • Ma trận xác suất và mức độ tác động ([P]*[I]): Công cụ sàng lọc rủi ro ban đầu thông qua tích số giữa khả năng xuất hiện (Probability) và biên độ ảnh hưởng (Impact).
  • Chỉ số hiệu suất rủi ro (Risk Performance Index - RPI): Thước đo định lượng dùng để theo dõi, đánh giá mức độ phơi nhiễm rủi ro theo từng mốc thời gian thực hiện dự án.

Tổng hợp từ 23 công trình khoa học trong và ngoài nước, tác giả thiết lập danh mục sơ bộ gồm 117 biến cố rủi ro thuộc 13 nhóm ngành xây dựng, sau đó tinh lọc thành 35 nhân tố rủi ro đặc thù phân bổ trong 6 nhóm chính: Sản xuất, Thi công - lắp dựng, Cung ứng, Thiết kế, Kinh doanh - hợp đồng, và Nhóm rủi ro khác.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp chặt chẽ giữa phương pháp nghiên cứu định tính và định lượng qua hai giai đoạn thu thập dữ liệu với tổng thời gian thực hiện 17 tháng (từ tháng 09/2021 đến tháng 02/2023):

  • Giai đoạn 1 - Khảo sát định lượng diện rộng: Cỡ mẫu đạt 184 phiếu khảo sát hợp lệ từ các kỹ sư, chỉ huy trưởng, giám đốc dự án và chuyên gia tư vấn tại TP. Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận. Phương pháp chọn mẫu áp dụng là chọn mẫu phi xác suất có chủ đích kết hợp phân tầng theo quy mô dự án và thâm niên công tác (hơn 65% nhân sự tham gia có trên 5 năm kinh nghiệm thực chiến trong ngành kết cấu thép). Dữ liệu được xử lý bằng phần mềm SPSS để kiểm định độ tin cậy thang đo thông qua hệ số Cronbach's Alpha (yêu cầu đạt ngưỡng trên 0,70) và xếp hạng rủi ro theo ma trận [P]*[I]. Lý do lựa chọn Cronbach's Alpha nhằm đảm bảo tính nhất quán nội tại của bảng hỏi trước khi đưa vào đánh giá chuyên sâu.
  • Giai đoạn 2 - Đánh giá chuyên gia và mô hình hóa SF-AHP: Lựa chọn nhóm chuyên gia tinh hoa gồm 12 nhân sự cấp cao (giám đốc dự án, chuyên gia kỹ thuật kết cấu thép hàng đầu) để thực hiện ma trận so sánh cặp ngôn ngữ mờ hình cầu. Phương pháp SF-AHP được lựa chọn thay thế AHP truyền thống vì khả năng bao quát không gian đánh giá rộng hơn, giải quyết triệt để sự do dự của chuyên gia khi so sánh các yếu tố kỹ thuật phức tạp, với tỷ số nhất quán CR luôn được kiểm soát chặt chẽ dưới mức 0,10.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích dữ liệu từ 184 mẫu khảo sát và tính toán ma trận trọng số mờ hình cầu từ 12 chuyên gia đã chỉ ra những phát hiện then chốt sau:

  • Nhóm rủi ro kỹ thuật và thi công - lắp dựng chiếm tỷ trọng tác động vượt trội: Trọng số tổng thể từ mô hình SF-AHP cho thấy nhóm Thi công - lắp dựng và nhóm Thiết kế đóng góp hơn 52% tổng mức độ tác động rủi ro của toàn dự án. Các yếu tố như "Lắp dựng sai quy trình kỹ thuật", "Hệ giằng tạm không đảm bảo khả năng chịu lực khi gặp gió bão" và "Thiết kế thiếu chi tiết liên kết" đạt điểm số tích hợp [P]*[I] nằm trong nhóm đỏ (nguy cơ đặc biệt nghiêm trọng).
  • Rủi ro chế tạo tại nhà máy là nguyên nhân gốc rễ gây tắc nghẽn công trường: Tỷ lệ sai lệch kích thước cấu kiện và khâu kiểm tra chất lượng nghiệm thu tại xưởng không đạt chuẩn chiếm hơn 28% nguyên nhân phát sinh việc phải gia công lại tại hiện trường, làm tăng chi phí phát sinh trung bình từ 8% đến 15% cho gói thầu kết cấu.
  • Yếu tố kinh doanh và hợp đồng chi phối trực tiếp đến tiến độ: Rủi ro "Chậm trễ thanh toán từ chủ đầu tư" và "Biến động giá nguyên vật liệu thép tấm/thép hình" ghi nhận mức độ ảnh hưởng tài chính rất cao, với hơn 70% chuyên gia khẳng định đây là nguyên nhân trực tiếp dẫn tới tình trạng đình trệ chuỗi cung ứng vật tư và kéo dài thời gian thi công từ 30 đến 60 ngày.
  • Độ chính xác vượt trội của mô hình SF-AHP: Khi so sánh trọng số rủi ro giữa 3 phương pháp (AHP truyền thống, Fuzzy AHP cổ điển và SF-AHP), mô hình SF-AHP cho thấy sự phân hóa thứ bậc rõ rệt hơn, giảm thiểu hiện tượng cào bằng điểm số và phản ánh chính xác 100% các rủi ro có tính chất do dự cao giữa các chuyên gia.

Thảo luận kết quả

Thực tế thi công tại khu vực phía Nam cho thấy đặc thù khí hậu nhiệt đới gió mùa với mùa mưa kéo dài và các đợt dông lốc bất thường là tác nhân kích hoạt các sai hỏng trong quá trình cẩu lắp khung kèo khẩu độ lớn. Khi các nhà thầu chịu sức ép tiến độ bàn giao, việc bỏ qua các bước cố định chân cột hoặc giằng khóa ban đầu là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến hiện tượng mất ổn định tổng thể của hệ khung thép, tương tự như các vụ tai nạn lao động nghiêm trọng được ghi nhận.

Dữ liệu phân tích có thể được mô hình hóa trực quan thông qua:

  1. Biểu đồ phân tán ma trận [P]*[I] hai chiều: Thể hiện trực quan 35 nhân tố rủi ro phân bố vào 3 vùng nguy cơ (Vùng đỏ: ưu tiên kiểm soát khẩn cấp; Vùng vàng: giám sát định kỳ; Vùng xanh: rủi ro chấp nhận được), giúp nhà quản trị nhận diện ngay 8 rủi ro trọng yếu cần phân bổ nguồn lực.
  2. Cây cấu trúc thứ bậc trọng số SF-AHP: Minh họa sự phân cấp trọng số từ 6 nhóm yếu tố chính xuống 35 yếu tố con, thể hiện rõ mức độ đóng góp phần trăm của từng nhóm vào rủi ro chung của công trình.

So sánh với các nghiên cứu tiền nhiệm về nhà cao tầng hoặc dự án nhà xưởng tiền chế của các tác giả trước đây, kết quả nghiên cứu này nhấn mạnh sự chuyển dịch trọng tâm: đối với kết cấu thép, rủi ro không nằm chủ yếu ở khâu pháp lý hay khảo sát địa chất như công trình dân dụng thông thường, mà tập trung cao độ vào giao diện kỹ thuật giữa độ chính xác khi chế tạo tại xưởng (sai số milimet) và quy trình giằng néo cân chỉnh tại hiện trường.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả định lượng thứ bậc rủi ro, nghiên cứu đề xuất 4 nhóm giải pháp chiến lược nhằm tối ưu hóa chi phí và tiến độ:

  • Chuẩn hóa quy trình lắp dựng và siết bu lông liên kết:
    • Hành động: Ban hành và áp dụng bắt buộc quy trình lắp dựng 5 bước (lắp đặt gian khóa cứng đầu tiên, lắp hệ giằng mái và giằng cột hoàn chỉnh trước khi mở rộng nhịp, tuân thủ nghiêm ngặt sơ đồ siết bu lông cường độ cao từ trong ra ngoài).
    • Target metric: Giảm 40% lỗi kỹ thuật liên kết chân cột và hạn chế 100% nguy cơ sập đổ khung kèo do mất ổn định tạm thời trong 6 tháng đầu triển khai.
    • Chủ thể thực hiện: Bộ phận Quản lý Kỹ thuật, Chỉ huy trưởng công trường và Đội trưởng thi công của Nhà thầu chính.
  • Ứng dụng hệ thống kiểm soát chế tạo và QA/QC tại nhà máy:
    • Hành động: Thiết lập biên bản kiểm tra dung sai hình học, chất lượng đường hàn siêu âm (UT) và độ dày màng sơn khô (DFT) cho từng lô cấu kiện trước khi xuất xưởng.
    • Target metric: Cắt giảm tỷ lệ cấu kiện phải sửa chữa hoặc gia công lại tại công trường xuống dưới mức 2% tổng khối lượng thép.
    • Timeline & Chủ thể: Áp dụng liên tục trong suốt chu kỳ sản xuất; thực hiện bởi Phòng Quản lý Chất lượng (QC) nhà máy kết hợp Tư vấn giám sát của Chủ đầu tư.
  • Triển khai bộ chỉ số hiệu suất rủi ro (RPI) trong quản trị dự án:
    • Hành động: Định kỳ hàng tháng tính toán chỉ số RPI tích hợp cùng phương pháp quản trị giá trị thu được (EVM) để cảnh báo sớm nguy cơ trượt tiến độ và vượt ngân sách.
    • Target metric: Giữ độ sai lệch chi phí dự án dưới ngưỡng 5% so với tổng dự toán ban đầu.
    • Timeline & Chủ thể: Thực hiện xuyên suốt vòng đời dự án (từ khởi công đến bàn giao); chủ trì bởi Ban Quản lý Dự án và Tư vấn Quản lý Chi phí.
  • Hoàn thiện cơ chế phân bổ rủi ro trong hợp đồng xây dựng:
    • Hành động: Đưa vào hợp đồng điều khoản trượt giá vật liệu thép theo chỉ số giá thị trường và quy định thời hạn tối đa 7 ngày làm việc để phê duyệt các phát sinh ngoài hiện trường.
    • Target metric: Rút ngắn 30% thời gian xử lý tranh chấp hợp đồng và loại bỏ tình trạng đứt gãy dòng tiền thi công.
    • Chủ thể thực hiện: Chủ đầu tư, Nhà thầu chính và Đơn vị Tư vấn Pháp lý/Hợp đồng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  • Chủ đầu tư và Ban Quản lý Dự án Nhà xưởng Công nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu làm khung tham chiếu để thẩm định năng lực nhà thầu kết cấu thép, thiết lập kế hoạch ngân sách dự phòng rủi ro chính xác và xây dựng các mốc kiểm soát chất lượng trọng yếu trong suốt vòng đời dự án.
  • Doanh nghiệp Chế tạo và Nhà thầu Thi công Kết cấu Thép: Áp dụng trực tiếp quy trình kiểm soát lắp dựng, sơ đồ siết bu lông chuẩn và hệ thống quản lý rủi ro hiện trường nhằm ngăn ngừa tai nạn lao động, hạn chế tối đa chi phí sửa chữa sai hỏng và nâng cao uy tín đấu thầu.
  • Đơn vị Tư vấn Thiết kế và Tư vấn Giám sát: Tham khảo danh mục 35 nhân tố rủi ro để rà soát, hoàn thiện hồ sơ bản vẽ thiết kế thi công, hạn chế xung đột chi tiết liên kết và nâng cao hiệu quả giám sát nghiệm thu từng giai đoạn lắp dựng.
  • Học viên Cao học, Nghiên cứu sinh và Giảng viên ngành Quản lý Xây dựng: Tiếp cận một tài liệu học thuật hoàn chỉnh về ứng dụng phương pháp ra quyết định đa tiêu chí hiện đại (SF-AHP) kết hợp ma trận [P]*[I] trong giải quyết các bài toán quản lý xây dựng thực tế tại Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

Phương pháp SF-AHP mang lại ưu thế vượt trội gì so với AHP truyền thống?

SF-AHP mở rộng không gian đánh giá sang dạng hình cầu ba chiều bao gồm mức độ thuộc tính, không thuộc tính và độ do dự của chuyên gia. Khi đánh giá các rủi ro phức tạp trong thi công kết cấu thép, 12 chuyên gia thường có sự do dự nhất định; SF-AHP giúp mô hình hóa trọn vẹn sự mơ hồ này mà không làm mất thông tin, mang lại kết quả phân cấp trọng số rủi ro có độ chính xác cao hơn hẳn phương pháp AHP số thực.

Cỡ mẫu 184 phiếu khảo sát có đảm bảo tính đại diện cho khu vực miền Nam không?

Cỡ mẫu 184 hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn thống kê học thuật với độ tin cậy trên 95%. Mẫu được chọn lọc từ các kỹ sư, chỉ huy trưởng và nhà quản lý thuộc các doanh nghiệp kết cấu thép hàng đầu khu vực phía Nam (như ATAD, World Steel, Kirby), với hơn 65% người được khảo sát có từ 5 năm kinh nghiệm trở lên, đảm bảo tính đại diện và độ chính xác thực tiễn cao cho toàn vùng.

Chỉ số RPI (Risk Performance Index) được vận hành như thế nào trong thực tế?

Chỉ số RPI được xác lập bằng cách nhân trọng số rủi ro (tính toán từ mô hình SF-AHP) với điểm đánh giá mức độ xuất hiện thực tế tại từng thời điểm thi công. Chỉ số này giúp Ban Quản lý Dự án lượng hóa mức độ an toàn của công trình theo thang điểm từ 0 đến 1, từ đó đưa ra cảnh báo sớm khi dự án chạm ngưỡng rủi ro nguy hiểm (RPI vượt mức 0,65).

Rủi ro nào có khả năng xảy ra cao nhất nhưng hay bị bỏ qua trong thi công kết cấu thép?

Rủi ro thiếu hệ giằng tạm và gia cố liên kết cột - kèo trong giai đoạn lắp dựng ban đầu là yếu tố có tỷ lệ xuất hiện cao và mức độ tàn phá nghiêm trọng nhất. Trong thực tế, nhiều đơn vị thi công vì áp lực rút ngắn tiến độ từ 2 đến 3 ngày đã chủ quan không lắp đủ cáp giằng gió, dẫn đến nguy cơ đổ sập dây chuyền khi gặp thời tiết bất lợi.

Doanh nghiệp nhỏ có thể áp dụng ngay những kết quả nào từ luận văn?

Các nhà thầu vừa và nhỏ có thể ứng dụng ngay danh mục kiểm tra 35 nhân tố rủi ro để lập bảng kiểm (checklist) an toàn hàng ngày tại công trường và áp dụng chuẩn hóa quy trình 5 bước lắp dựng - siết bu lông. Việc này không đòi hỏi chi phí đầu tư phần mềm phức tạp nhưng giúp giảm thiểu ngay lập tức hơn 30% các lỗi lắp ghép sai hỏng phổ biến.

Kết luận

  • Hệ thống hóa toàn diện 35 nhân tố rủi ro đặc thù trong thi công kết cấu thép nhà công nghiệp từ bộ cơ sở dữ liệu ban đầu gồm 117 tác nhân xây dựng.
  • Thu thập và phân tích thành công 184 mẫu khảo sát thực tế cùng ý kiến đánh giá chuyên sâu từ 12 chuyên gia đầu ngành tại khu vực phía Nam Việt Nam.
  • Ứng dụng thành công mô hình toán học Spherical Fuzzy AHP (SF-AHP), chứng minh nhóm rủi ro Thiết kế và Thi công - lắp dựng chiếm hơn 52% tổng tỷ trọng tác động đến dự án.
  • Đề xuất hoàn chỉnh hệ thống giải pháp thực thi bao gồm sơ đồ công nghệ lắp dựng chuẩn, quy trình kiểm soát QA/QC xưởng và công cụ định lượng rủi ro thông qua chỉ số RPI.
  • Định hướng lộ trình 12 tháng tiếp theo mở rộng nghiên cứu sang mô hình tích hợp dữ liệu thông tin công trình (BIM) và áp dụng cho các dạng kết cấu thép siêu khẩu độ, nhà cao tầng phức hợp.

Các nhà quản lý dự án, kỹ sư trưởng và chủ đầu tư hãy tham khảo ngay khung đánh giá và các biểu mẫu quy trình trong luận văn này để chuẩn hóa công tác quản trị an toàn, kiểm soát tiến độ và tối ưu hóa hiệu quả tài chính cho mọi công trình kết cấu thép tương lai.