Xây dựng tiền chế hay xây dựng ngoài công trường là một quy trình xây dựng bao gồm việc lập kế hoạch, thiết kế, chế tạo, vận chuyển các hạng mục công trình đã chế tạo và lắp ráp chúng trên công trường với tốc độ nhanh cùng mức độ hoàn thiện cao.
Hay nói cách khác, xây dựng tiền chế là phương pháp thay đổi địa điểm thực hiện các hạng mục của công trình từ công trường sang nhà máy chế tạo. Với xây dựng tiền chế, con người có thể sống trong những “ngôi nhà lắp ghép” với tốc độ thi công nhanh mà vẫn an toàn, ít rủi ro.
Xây dựng tiền chế không phải là một phát minh mới trong lĩnh vực xây dựng - kiến trúc. Lịch sử đã ghi nhận, phương pháp này xuất hiện từ năm 43 sau Công nguyên khi quân đội La Mã mang theo những pháo đài đúc sẵn đến Anh.
Tại châu Á từ nghìn năm trước, Nhật Bản cũng đã xây dựng những công trình lắp ráp bằng gỗ với phương pháp tiền chế. Tuy nhiên, phải đến sau Thế chiến thứ 2, phương pháp này mới bắt đầu phổ biến.
Trong nhiều thập kỷ, phương pháp xây dựng tiền chế vấp phải nhiều tranh cãi và phản đối của giới chuyên môn, mặc dù đã có những thành công nhất định khi được ứng dụng để cung cấp chỗ ở cho nhóm người nghèo và người có thu nhập thấp. Các kiến trúc sư cho rằng, việc chế tạo công trình trong nhà máy với quy trình tiêu chuẩn hóa và sự lặp lại về thiết kế đã hạn chế nghiêm trọng tính sáng tạo và cá nhân của một tác phẩm kiến trúc.
Đến nay, khoa học công nghệ đã cải tiến và biến xây dựng tiền chế trở thành một phương pháp hữu dụng, không chỉ trong xây dựng nhà ở dành cho gia đình nhỏ mà còn được ứng dụng cho không gian chăm sóc sức khỏe và những khách sạn hạng sang. Những quốc gia đi đầu trong xu hướng ứng dụng xây dựng tiền chế để giải quyết bài toán thiếu đất và nhà ở có thể kể đến là Anh, Úc hay Singapore.
Vì sao xây dựng tiền chế lại trở thành xu hướng mới?
Câu trả lời khá đơn giản: Vì giờ đây con người có thể ứng dụng nó tốt hơn. Trong thời đại công nghệ và tự động hóa lên ngôi, các công cụ kỹ thuật số không chỉ khiến cho phương pháp xây dựng tiền chế trở nên dễ dàng hơn, đồng thời còn khắc phục được nhược điểm rập khuôn và khô cứng.
Hiện nay, quy trình thiết kế và thi công công trình tiền chế được gắn liền với mô hình hóa thông tin xây dựng (BIM - Building Information Modeling) - tạo lập và sử dụng mô hình thông tin trong thiết kế, xây dựng và vận hành công trình.
Có nghĩa là, kiến trúc sư có thể theo dõi chính xác quá trình lắp ráp tòa nhà và hiệu năng vận hành của nó trong cả vòng đời sử dụng bằng những ứng dụng BIM.
Bên cạnh đó, khách hàng có thể tùy ý sáng tạo căn nhà tiền chế của mình bằng việc sử dụng thiết kế có sẵn của các kiến trúc sư và gửi chúng đến nhà máy chế tạo. Hay họ cũng có thể đặt các khối vật liệu đúc sẵn từ những sàn thương mại điện tử và lắp ghép chúng vào công trình của mình. Điều này cho phép khách hàng tham gia vào quá trình thi công và hơn hết có thể thay đổi được đặc điểm sản xuất tiêu chuẩn hóa hay sự lặp lại thiết kế một cách nhàm chán của phương pháp tiền chế trong những thập kỷ trước.
Cùng với ứng dụng khoa học thông tin, vật liệu dùng để xây dựng tiền chế cũng được cải tiến để trở nên nhẹ, bền và hiệu quả về chi phí. Một số sản phẩm vật liệu tiền chế trên thị trường đã đáp ứng được những yêu cầu này, có thể kể đến như dòng sản phẩm lớp phủ sợi thủy tinh Saint-Gobain’s Novelio Nature và tấm thạch cao Plaka.
Saint-Gobain’s Novelio Nature là lớp phủ thân thiện với môi trường giúp gia cố bề mặt của các khối lắp ghép, trong khi đó Plaka là loại thạch cao được ứng dụng cho tường và trần nội thất. Cả hai vật liệu này đều đã được trưng bày và bán online, cho phép khách hàng đặt và tùy chỉnh kích thước một cách nhanh chóng.
Trước đó, những vật liệu xây dựng phổ biến trong phương pháp tiền chế là gỗ và thép. Nhiều công ty kiến trúc cũng đã nghiên cứu và thay đổi thành phần của thép dùng trong xây dựng tiền chế để giúp chúng nhẹ hơn đến 70% và có thể tăng tốc độ thi công nhanh hơn 50% so với sử dụng thép thông thường.
Với gỗ, những công ty như International Timber hay Scotframe (Anh) đã nhập khẩu và bán những khối gỗ, tấm ván gỗ đúc sẵn dành cho những ngôi nhà tiền chế giúp quá trình chế tạo trở nên nhanh chóng hơn.
Tính bền vững của xây dựng tiền chế
Xây dựng tiền chế cho phép mọi quy trình của ngành xây dựng truyền thống với những ảnh hưởng và hạn chế từ điều kiện tự nhiên, nhân lực… đều được thay thế bằng các quy trình tự động hiệu quả. Đây là phương pháp có khả năng vận hành nhanh hơn, an toàn hơn bởi quy trình tập trung, sản xuất đồng loạt, do đó có năng suất cao hơn.
Lợi ích cốt lõi của phương pháp này là cung cấp một quy trình xây dựng được kiểm soát chặt chẽ, chính xác và hạn chế rủi ro bởi mọi thứ có thể diễn ra trong nhà máy với các công cụ theo dõi chỉ số. Điều đó cũng có nghĩa là, khí thải, khói bụi, chất thải công trường - những nguồn phát thải carbon hoàn toàn có thể được loại bỏ hoặc giảm thiểu khi ứng dụng phương pháp xây dựng tiền chế.
Cùng với đó, xây dựng tiền chế cũng đòi hỏi con người phải thay đổi vật liệu xây dựng sang những vật liệu nhẹ hơn, bền vững và thân thiện hơn với môi trường. Những vật liệu này vẫn đáp ứng đủ các yêu cầu cơ bản về chống nóng, chống ẩm, chống biến dạng… để thay thế xi măng và bê tông khi ngành công nghiệp xi măng đã đóng góp 7% vào tổng lượng phát thải CO2 toàn cầu.
Hơn nữa, trong bối cảnh dân số toàn cầu được dự đoán sẽ tăng thêm 2 tỷ người vào năm 2050, xây dựng tiền chế sẽ trở thành giải pháp cung cấp chỗ ở khi tình trạng thiếu đất, thiếu nhà trở nên nghiêm trọng. Các tòa nhà được xây dựng nhanh hơn, rẻ hơn và bền vững hơn sẽ có thêm nhiều người được sống trong những ngôi nhà chất lượng cao, đảm bảo đủ những yêu cầu sinh hoạt.
Có thể nói, xây dựng tiền chế là phương pháp giúp các kiến trúc sư giải quyết được bài toán kép khi họ phải đối mặt với hai thách thức chính: Tính sáng tạo của kiến trúc khi thế giới không ngừng thay đổi và tính ứng dụng của kiến trúc khi đối diện với thách thức về môi trường, kinh tế và xã hội.
Trên quan điểm kiến trúc, xây dựng tiền chế giúp nhà sáng tạo kiến trúc thoát ra khỏi những phương pháp thông thường, ứng dụng công nghệ và vật liệu mới có tính linh hoạt cao hơn. Từ đó, họ có thể tạo ra những thiết kế mới mẻ, độc đáo trong một quy trình được kiểm soát chặt chẽ hơn về chất lượng.
Trên quan điểm xã hội, kiến trúc sư có thể góp phần giải quyết vấn đề dân số, nhà ở, an sinh xã hội và giảm phát thải CO2 bằng những công trình tiền chế chi phí thấp, xây dựng nhanh, bền vững và thân thiện với môi trường.
Tại Việt Nam, phương pháp này đang được ứng dụng chủ yếu trong những sản phẩm nhà thép tiền chế đã được phát triển, bán trực tuyến bởi khá nhiều công ty và nhà cung cấp. Trong tương lai, xây dựng tiền chế được kỳ vọng sẽ phát triển để trở thành một cuộc cách mạng trong lĩnh vực xây dựng - kiến trúc, phổ biến phương pháp xây dựng trong nhà máy và những công trình lắp ghép trên khắp thế giới./.
