Cầu Pá Uôn bắc qua sông Đà được quyết định xây dựng tại vị trí cách bến phà Pá Uôn hiện tại khoảng 1,2 km về phía thượng lưu và nằm trên quốc lộ 279, thuộc địa bàn huyện Quỳnh Nhai, tỉnh Sơn La. Đây là vị trí xây dựng do nhóm kĩ sư thiết kế của TEDI nghiên cứu đề xuất, được đánh giá cao vì có hướng tuyến và các tiêu chuẩn kĩ thuật tốt và Bộ GTVT quyết định lựa chọn.
Cầu được thiết kế theo quy mô vĩnh cửu bằng bêtông cốt thép và bêtông cốt thép dự ứng lực, tần suất thiết kế P1% ứng với mực nước dâng của thuỷ điện Sơn La 215m, khổ cầu rộng 9m, phần xe chạy 8m, tải trọng thiết kế HL-93 theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-01, phần người đi 300kg/m2.
Cầu Pá Uôn nằm trong vùng động đất cấp 8-9, hệ số gia tốc A-0,29. Đây là vùng có cấp động đất lớn nên trong quá trình triển khai Tư vấn thiết kế đã phải làm việc với Viện Vật lý địa cầu để chính xác hoá hệ số động đất: Amax=0,209, điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong tính toán thiết kế cũng như giá thành công trình.
Cầu nằm trong vùng lòng hồ thuỷ điện Sơn La và về phía thượng lưu lại là thuỷ điện Lai Châu. Để phục vụ cho công tác vận chuyển các thiết bị lắp đặt cho thuỷ điện Lai Châu, các cơ quan chức năng yêu cầu khổ thông thuyền của cầu Pá Uôn ứng với mực nước cao trình 215m của thuỷ điện Sơn La phải đảm bảo H=10m và B=80m, tải trọng va tàu được tính toán cho sà lan 500DWT.
Đường dẫn đầu cầu xây dựng theo tiêu chuẩn cấp IV miền núi, tốc độ tính toán 40 km/h. Trong giai đoạn lập dự án đầu tư, Tư vấn đã đưa ra nhiều phương án kết cấu cầu và sơ đồ nhịp chính để so sánh lựa chọn như: cầu dây văng, dây võng, dàn thép, cầu BTCT-DƯL khẩu độ lớn L=160m. Tuy nhiên vì lý do an ninh quốc phòng cũng như xét tới khu vực miền núi xa, việc duy trì bảo dưỡng cũng như bảo vệ gặp nhiều khó khăn.
Bên cạnh đó, với yêu cầu về tiến độ thi công rất gấp nhằm đảm bảo phù hợp với tiến trình dâng nước ngăn đập của thuỷ điện Sơn La nên các phương án cầu hệ dây, nhịp dàn thép và cầu bêtông cốt thép dự ứng lực L=160m là không tối ưu.
Qua phân tích so sánh và được sự ủng hộ của các ban, ngành, các chuyên gia cầu đầu ngành, Bộ GTVT quyết định lựa chọn sơ đồ cầu theo phương án: Cầu Pá Uôn gồm 1 liên dầm liên tục bêtông cốt thép dự ứng lực ở giữa, 2 bên là các nhịp dẫn giản đơn L=39m, bố trí theo sơ đồ: (4x39+75,5+4x130+75,5+2x39)m. Chiều dài toàn cầu là 908,05m, rộng toàn cầu là 9m, trụ chính cao 90m.
Phương án này đã đáp ứng được các tiêu chí đặt ra cho dự án là: Tiến độ xây dựng công trình phù hợp với tiến trình dâng nước của thuỷ điện Sơn La; Công nghệ thiết kế và thi công được các kĩ sư Tư vấn và nhà thầu trong nước thực hiện hoàn toàn chủ động; Thoả mãn các yêu cầu kĩ thuật của tuyến đường và yêu cầu tĩnh không thông thuyền; Thuận tiện trong quá trình thi công và khai thác cũng như bảo dưỡng; Tiến độ thi công nhanh, giá thành hợp lý; Tận dụng tối đa trang thiết bị thi công và vật liệu trong nước. Việc lựa chọn sơ đồ tính, chọn kết cấu phần trên hợp lý là rất quan trọng.
Lựa chọn kết cấu dầm chính bao gồm chọn chiều cao dầm hợp lý, vừa đảm bảo khả năng chịu lực dầm đồng thời thoả mãn tương quan độ cứng giữa dầm và trụ trong kết cấu khung siêu tĩnh. Chọn bề rộng đáy dầm đồng thời đảm bảo ổn định ngang toàn cầu trong quá trình thi công và khai thác.
Cầu Pá Uôn có kết cấu phần trên là khung dầm liên tục 6 nhịp sơ đồ 75,5+4x130+75,5 mét tiết diện hình hộp, vách thẳng, chiều cao dầm thay đổi từ H=7,71m trên đỉnh các trụ đến H=3,61m tại giữa nhịp và đầu dầm. Bề rộng đáy hộp là 6m, bề rộng đỉnh hộp là 9m.
Các nhịp dầm dẫn đơn giản bằng bêtông cốt thép dự ứng lực tiết diện chữ I, có chiều dài mỗi nhịp là 39m, mặt cắt ngang 4 dầm chủ đặt cách nhau 2,2m, chiều cao là 1,9m. Các nhịp dầm được nối liên tục nhiệt theo từng chuỗi, mỗi chuỗi gồm 2 nhịp.
Cầu có chiều cao trụ chính lên tới 90m và cầu nằm trong vùng có cấp động đất lớn do đó kết cấu thân trụ đã được tính toán kĩ trong tổng thể khung dầm, vừa nhằm đảm baỏ độ cứng khi chịu lực và mềm dưới tác dụng của lực động đất.
Tư vấn đã thiết kế các trụ chính T5, T9 là thân trụ 2 tường bằng BTCT dày 2m bố trí song song khoảng cách 2 mép ngoài của các tường là 8m, khoảng cách tim 2 tường 6m. Giằng ngang liên kết 2 nhánh thân trụ dày 2m. Phương ngang bề rộng thân trụ 6m.
Chiều cao thân trụ tính từ đáy bệ móng đến đáy dầm là 51m và 62m. 2 trụ chính T5, T9 bố trí gối di động, móng cọc khoan nhồi đường kính 2m, mỗi trụ bố trí 10 cọc. Các trụ chính T6, T7, T8 có thân trụ 2 tường bằng BTCT dày 2,5m bố trí song song khoảng cách 2 mép ngoài của các tường là 9m, khoảng cách tim 2 tường là 6,5m. Giằng ngang liên kết 2 nhánh thân trụ dày 2m.
Bề rộng thân trụ đoạn từ đáy hộp xuống cao trình +175m theo phương ngang là 6m. Đoạn từ cao trình +175m xuống đỉnh bệ thân trụ được thiết kế mở rộng để chịu lực động đất ngang rộng 10m.
Các giằng ngang liên kết 2 thân trụ dày 2m. Chiều cao thân trụ tính từ đáy bệ móng xuống đáy dầm lần lượt là 75m, 89m, 87m. Cầu Pá Uôn có chiều cao thân trụ chính rất lớn, kết cấu phần dưới thi công rất gấp, nên việc Tư vấn đưa ra phương án thi công chủ đạo có tính khả thi cao rất quan trọng, nhằm định hướng cho các nhà thầu.
Tổng tiến độ thi công được lập cho toàn dự án gồm 5 gói thầu chính với thời gian là 24 tháng. Vấn đề quan trọng nhất để giải quyết tiến độ chung cho dự án đó là thi công các trụ chính dưới lòng sông.
Thời gian thi công trụ T7, T8 phải trong 1 mùa khô. Để đảm bảo thời gian thi công cọc và bệ các trụ cầu chính (dự kiến 6 tháng một trụ), mực nước được lựa chọn để thi công trụ dưới sông T7, T8 là +135m, cao độ đỉnh bệ móng +142.
Với cao độ này việc bố trí chân đế cần cẩu tháp và vận thăng phục vụ thi công thân trụ không bị ảnh hưởng bởi lũ P1% trên sông Đà trong điều kiện tự nhiên (chưa đóng đập). Để đảm bảo tiến độ thi công vượt lũ, các trụ cầu chính phải được thi công đồng thời, với những bước chủ đạo cụ thể đã được Tư vấn xác định.
Các phương án thi công chủ đạo do Tư vấn thiết kế đưa ra đã được đánh giá cao. Tổng mức đầu tư dự án cầu Pá Uôn là 528,51 tỉ đồng.