Slide 1

Áp dụng và phát triển kết cấu & công nghệ xây dựng cầu bê tông cốt thép dự ứng lực ở Viêt Nam ( Báo cáo tại Hội nghị Khoa học Công nghệ HỘI KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG VIỆT NAM) (2) PGS.TS. Đặng Gia Nải

TÌNH HÌNH XÂY DỰNG CẦU BTCT DƯL GIAI ĐOẠN 3 từ 1990 đến nay (tiếp theo) Cầu dầm BTCT DƯL liên tục nhịp lớn 70 >100m, thi công bằng công nghệ hẫng - Sau sự cố cầu Rào, một số cầu BTCT DƯL nhịp lớn đã được xem xét cải tiến nhằm nâng cao tính hợp lý về kết cấu và khả năng bảo vệ như cầu Bình (Hải Hưng), cầu Nông tiến, cầu Bợ (Tuyên Quang), Quang Trung ( Cần Thơ)...Theo đó: Bó cáp DƯL được đưa vào bên trong lòng tiết diện bê tông. Vật liệu BTCT DƯL như thép CĐC và mác xi măng nhìn chung không có sự cải thiện đáng kể. Vì vậy cần quan tâm chất lượng khai thác của các cầu này, đặc biệt chất lượng bó cáp DƯL trước sự xâm thực của môi trường xấu từ bên ngoài.

Thời kỳ tăng tốc xây dựng hạ tầng GTVT từ năm 1990: Từ 1993-1996 xây dựng cầu Phú Lương (QL5 Hải Dương). Đây là cầu có khẩu độ nhịp lớn nhất vào thời điểm này (L =102m) do hãng VSL thiết kế và chuyển giao công nghệ cho Việt Nam. Tuy vậy, trong quá trình thi công cũng xuất hiện một số vấn đề kỹ thuật ảnh hưởng đến chất lượng công trình như tại vị trí gần dầm ngang trên trụ xuất hiện vết nứt. Qua theo dõi kiểm tra không thấy vết nứt phát triển. Sau cầu Phú Lương, một loạt cầu tương tự được xây dựng như: Quán Hàu (QL1a Quảng Bình, Tiên Cựu (Hải Phòng), Hòa Bình (Sông Đà), Bình Lợi (Tp. HCM), Tân Đệ (Thái Bình) Nhìn chung các cầu này đến nay chất lượng khai thác vẫn đảm bảo.

Một số cầu có khẩu độ nhịp lớn như Sông Gianh (L =120m) do hãng SETRA và Pressinet thiết kế và thi công. Khác với một số công trình nêu trên, ở cầu Sông Gianh và sau này còn có cầu Yên Lệnh, bó cáp DƯL được bố trí ngoài tiết diện bê tông (DƯL ngoài). Vì vậy, các cơ quan quản lý cần chú ý theo dõi kiểm tra về khả năng tự bảo vệ chống ăn mòn của bó cáp đặc biệt ở các cầu nằm ở khu vực ven biển như cầu Sông Gianh. Cầu Sông Gianh-QL1A (Quảng Bình)

Có khá nhiều cầu với khẩu độ nhịp nhỏ hơn (từ 63-80m) được xây dựng bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng như: Xuân Sơn, Hà Nha, Xương Giang, Tuyên Sơn, Phù Đổng, Tân An, Kiến An, Bình Phước, Thủ Thiêm, Quảng Hải, nhìn chung, qua đánh giá các công trình này vẫn đảm bảo tốt yêu cầu khai thác theo quy định. Một số cầu khác có khẩu độ nhịp lớn 130-135m như Vĩnh Tuy, Thanh Trì (Hà Nội), Pá uôn, Hàm Luông, Đồng Nai...cũng đã được xây dựng và đưa vào khai thác trong một vài năm gần đây. Đến nay chưa thấy có biểu hiện chất lượng công trình hư hỏng, xuống cấp. Cầu Đồng Nai

Một số công trình cầu BTCTDUL nhịp lớn tiêu biểu thi công bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng Cầu Hàm Luông- Bến Tre

Khái quát chung: Cầu hệ dây có khẩu độ nhịp lớn > 200m - Trong điều kiện cầu cần bảo đảm yêu cầu khổ thông thuyền lớn > 200m, phương án cầu hệ dây thường được lựa chọn (dây võng hoặc dây văng ).Ở các nước trên thế giới và ở Việt Nam thời gian gần đây xây dựng nhiều cầu dây văng hơn dây võng. Có thể các chủ đầu tư và nhà TVTK lựa chọn dạng cầu này xuất phát từ những lý do sau: + Cầu dây văng có độ cứng cao hơn dây võng vì vậy trên thực tế đáp ứng các yêu cầu về ổn định động học và khai thác tốt hơn. + Đối với dạng cầu dây văng có nhiều cách lưa chọn về dạng kết cấu và giải pháp công nghệ thi công - Trên bảng 1 là số liệu cập nhật về một số cầu dây văng hiện đại đã và đang được xây dựng trong khoảng thời gian từ 2 thập kỷ gần đây:

Thông số thiết kế của một số công trình CDV trên thế giới và trong nước.

Điểm qua tình www.vncold.vn hình xây dựng www.vncold.vn và phát triển kết www.vncold.vn cấu và công nghệ xây dựng cầu dây văng ở nước ta thời gian gần đây: Những công trình mang tính chất thí điểm: - Cầu Đắkrông-Quảng Trị : Cầu Đăkrông mới được xây dựng lại và đưa vào khai thác năm 2000. Đây là cây cầu mang tính chất thí điểm, nhằm tạo đà cho sự phát triển loại cầu này ở Việt Nam.Cầu có khẩu độ nhịp chính 86,9m và thi công theo phương pháp lắp hẫng các khối lắp ghép bê tông liên hợp. 22.5 42.0 86.9 22.5 - Cầu Sông Hàn- Đà Nẵng: Dạng cầu dây văng một trụ tháp, khâủ độ nhịp 50m. Đây là chiếc cầu quay lần đầu tiên được xây dựng ở Việt Nam. Kết cấu cầu sử dụng hệ dàn thép chữ I. Bản mặt cầu theo dạng bản thép BT liên hợp kiểu Robinson. Trong thi công sử dụng công nghệ thi công truyền thống bằng việc sử dụng trụ tạm ( do nhịp ngắn)

2 18 20 Những công trình cầu dây văng hiện đại ở nước ta: Hiện nay ở nước ta phần lớn các cầu dây văng nhịp lớn > 200m, sơ đồ cấu tạo các bộ phận kết cấu chủ yếu đều có chung tuyến hệ như sau: a) Cấu tạo dầm chủ: Dầm chủ BTCTDUL thường được cấu tạo dạng dầm bản, dầm hộp hoặc dầm thép bê tông liên hợp. + Đối với cầu dây văng 2 mặt phẳng dây m/c tiết diện có dạng dầm bản, các dầm ngang để bố trí neo dây văng và tăng cường ổn định ngang : Cầu Mỹ Thuận, cầu Rạch Miễu 23.12 18.6 d y v ng têm ch¾n 12 3.510 5 MÆt c¾t ngang CÇu Mü ThuËn 120 5 103.5 3.5 22 1 5 94 157 51 22 4 MÆt c¾t ngang CÇu R¹ch MiÔu

+ Tiết diện dạng dàn thép bê tông liên hợp: Cầu Bính- Hải Phòng + Đối với cầu dây văng 1 mặt phẳng dây m/c tiết diện có dạng hộp kín: Cầu Bãi cháy- Quảng Ninh

- Công nghệ thi công dầm chủ BTCTDUL Thi công bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng: + Các bước thi công chủ yếu:

Bước 1:Đổ bê tông đốt dầm 1 æ bª t«ng 1- æ bªt«ng dçm 2- TAO DU UNG LUC CHO BETONG 3- LAO XE DUC 4- LAP VA CANG KEO DAY VANG æ bª t«ng æ bª t«ng

Bước 2:Căng kéo bó cáp DUL cho dầm chủ 2 1- DUC BETONG 2- T¹o dù øng lùc CHO BET«NG 3- LAO XE DUC 4- LAP VA CANG KEO DAY VANG kðo dù øng lùc thanh vµ bã c p kðo dù øng lùc thanh vµ bã c p

Bước 3: Di chuyển xe đúc 3 1- DUC BETONG 2- TAO DU UNG LUC CHO BETONG 3- LAO XE óc 4- LAP VA CANG KEO DAY VANG lao xe óc lao xe óc

Bước 4:Lắp và căng kéo bó dây văng 4 1- DUC BETONG 2- TAO DU UNG LUC CHO BETONG 3- LAO XE ĐÚC 4- CĂNG KÉO BÓ DÂY VĂNG lao xe óc lao xe óc

+ Một số vấn đề kỹ thuật cần chú ý: Tại vị trí neo bó dây văng trên dầm ngang ( đối với dầm chủ dạng dầm bản), trong trường hợp sử dụng khối neo BTCT đúc sẵn cần nghiên cứu bố trí cốt thép cục bộ nhằm bảo đảm tính toàn khối cao nhất có thể của bộ phận kết cấu neo ( độ đồng nhất bê tông ) Đúc khối neo trên bờ Khối neo được đưa vào vị trí lắp đặt bằng cần cẩu.

* Lắp đặt neo và dây văng hiện đại: Phương pháp sử dụng tời điện

* Căng chỉnh lực căng của bó cáp ( dây văng) bằng thiết bị Isotension Sơ đồ nguyên lý và công nghệ điều chỉnh lực căng a) Nguyên lý điều chỉnh lực căng tao cáp b) b) Công nghệ căng đơn chiếc từng tao

b) Cấu tạo kết www.vncold.vn cấu trụ tháp: Tùy theo www.vncold.vn sơ đồ làm việc chịu www.vncold.vn lực và số lượng mặt phẳng dây để lựa chọn hình thức cấu tạo trụ tháp phù hợp. Thông thường 2 dạng chữ A và H được các nước trên thế giới và trong nước sử dụng nhiều. - Nguyên lý làm việc của trụ tháp: Tháp cầu chịu toàn bộ tỉnh tải và hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp, thông qua trụ truyền tải trọng xuống đất nền. Giữa tháp và trụ cầu tồn tại 2 loại liên kết : liên kết khớp và liên kết cứng - Cấu tạo trụ tháp: * Tháp mềm: Tháp liên kết khớp với trụ và dầm chủ

* Tháp cứng: Tháp liên kết cứng với trụ và móng Phần lớn cầu dây văng hiện nay đều sử dụng tháp cứng do những ưu điểm sau:

+ Thi công thao tác công nghệ đơn giản, thuận lợi khi áp dụng công nghệ thi công trụ tháp tiên tiến như: Ván khuôn trượt, ván khuôn leo + Để hạn chế mô men xuất hiện tại vị trí liên kết ngàm cần bố trí điều chỉnh nội lực dây văng phù hợp với sơ đồ làm việc đối xứng của cầu dây văng trong 2 giai đoạn thi công và và khai thác

c) Liên kết giữa tháp và dây văng: - Liên kết giữa tháp và dây văng: + Liên kết khớp + Liên kết cứng

Thi công bằng công nghệ lắp hẫng

+ Các bước thi công chủ yếu: Bước 1: Chế tạo các phân đoạn dầm BTCTDUL tại công xưởng theo 2 giải pháp công nghệ: * Giải pháp đúc trên bệ dài ( long line casting)

* Giải pháp đúc trên bệ ngắn ( short line casting)

Bước 2: Vận www.vncold.vn chuyển các phân đốtwww.vncold.vn dầm đến công trường www.vncold.vn bằng các thiết bị vận chuyển chuyên dụng

Bước 3: Lắp ghép các phân đoạn dầm Sử dụng xe lắp hẫng và tời kéo đưa đốt dầm vào vị trí lắp ghép. Qua thực tế sử dụng giải pháp kết cấu liên kết các phân đốt của các nước tiên tiến cho thấy: Bằng việc chế tạo theo công nghệ đúc In oản kết hợp dùng keo Epoxi làm chất chèn khe là giải pháp mang lại chất lượng liên kết cao nhất. Tại cầu Kiền- Hải Phòng sử dụng công nghệ đúc phân đoạn trên bệ ngắn theo nguyên tắc đúc Inoản.

Tû lö gi thµnh x y l¾p so víi tæng gi thµnh d) So sánh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật giữa các giải pháp công nghệ: 100 (%) 80 60 40 20 L¾p trªn phao L¾p trªn trô t¹m L¾p héng óc héng 220 260 300 340 380 420 460 500 540 ChiÒu dµi cçu (m) 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 ChiÒu dµi nhþp (m)

Kết luận - Hòa cùng xu thế đổi mới của đất nước, Ngành cầu Việt Nam trong những năm qua đã từng bước vươn lên làm chủ công nghệ xây dựng cầu từ cấp truyền thống đến hiện đại. Có thể nói hiện nay trong lĩnh vực tư vấn và xây dựng đội ngũ cán bộ của Ngành đã có trình độ và nguồn trí thức tương xứng trong việc nắm bắt có hiệu quả các thành tựu KHCN của thế giới để xây dựng các loại cầu hiện đại ở trong nước. Từ những công trình cầu khẩu độ nhỏ của những năm đầu thập kỹ 70, đến nay chúng ta đã tự chủ động thiết kế và xây dựng những công trình cầu khẩu độ lớn từ 40-60m bằng công nghệ đẩy, từ >100m bằng công nghệ đúc hẫng và từ > 200m bằng kết cấu cầu hệ dây thi công bằng công nghệ tiên tiến đúc hẫng, lắp hẫng...vv - Mặc dầu trên thực tế ở một số công trình cầu, đặc biệt cầu BTCTDUL do chúng ta chưa đạt được các tiêu chí kỹ thuật trong quá trình tư vấn lập dự án, khảo sát thiết kế và sai sót trong việc áp dụng và vận hành công nghệ, đặc biệt công nghệ mới đã để sẩy ra những sự cố kỹ thuật gây sập đổ cầu nghiêm trọng. Nhưng những gì mà chúng ta đã làm trong những năm qua quả là to lớn. Chúng ta có quyền hy vọng và tin tưởng Ngành xây dựng cầu Việt Nam sẽ rút ra những bài học quý giá từ những sai lầm của những sự cố vừa qua để tiếp tục vươn lên làm chủ KHCN tiên tiến nhằm xây dựng những công trình cầu quy mô lớn gấp bội trong giai đoạn sắp tới, thời kỳ phát triển huy hoàng của đất nước.

- Hiện nay trên phần lớn các tuyến cầu cạn xây dựng trong nước, các nhà tư vấn và nhà thầu phần lớn áp dụng phương án kết cấu cầu dầm giản đơn để thuận lơi trong việc sử dụng công nghệ thi công truyền thống.tuy nhiên đối với cầu thành phố thì giải pháp cầu dầm giản đơn sẽ làm giảm tính mỹ học công trình và tạo nguyên nhân làm ách tắc giao thông do sử dụng mặt bằng thi công lớn ( Bãi đúc dầm, trang thiết bị phục vụ thi công..vv). Điển hình như hệ thống cầu cạn nút Pháp Vân trên tuyến Vành đai 3 Hà Nội không thể xem là công trình đáp ứng tiêu chuẩn mỹ học của Thủ đô Hà Nội. Để khắc phục các hạn chế này có thể áp dụng giải pháp công nghệ lắp ghép phân đoạn BTCTDUL trên đà giáo di động (công nghệ LG). Đặc điểm mang tính lợi thế của công nghệ LG là tốc độ thi công nhanh (từ 3-5 ngày/nhịp) vì vậy tạo khả năng giải tỏa lòng đường nhanh, các công đoạn trong quá trình vận hành công nghệ tách bạch độc lập nên tạo khả năng công nghiệp hóa cao, thích ứng với cầu dạng cong bằng ( R~75m) do tạo được các khớp quay trên hệ trục dàn đẩy, và sử dụng mặt bằng thi công không lớn vì vậy công nghệ LG rất thích hợp với cầu BTCTDUL thi công trong lòng thành phố.ngoài ra với dạng dầm tiết diện hộp sẽ làm tăng vẽ đẹp kiến trúc của công trình xây dựng.

- Qua nhiều năm khai thác các tuyến đường đi qua các vùng núi mà ở đó cung đường được tạo nên từ việc thi công đào núi để vạch tuyến, chúng ta đã chứng kiến tình hình đất sụt trượt của các cung đường này khi mùa mưa đến.nguyên nhân dẫn đến sụt trượt đất bước đầu có thể được hiểu là: Việc đào núi đã phá vỡ sự ổn định vốn có của nền địa tầng nên khi mưa lũ tràn về nguy cơ mất ổn định sẽ tiếp tục tăng lên và dẫn đến sụt trượt đất.hậu quả đất sụt trượt là phá vỡ môi trường thiên nhiên, làm tê liệt giao thông trên tuyến và sự cần thiết phải đầu tư ngân sách bảo đảm giao thông và duy tu sửa chữa.

Để giải quyết triệt để hiện tượng đất sụt trượt và đồng thời bảo vệ môi trường thiên nhiên các nước trên thế giới sử dụng giải pháp làm cầu cạn BTCTDUL dạng đặc biệt chạy theo tuyến ven núi thay vì đào núi để đặt tuyến, qua đó tránh được yếu tố tạo nguyên nhân phá vỡ sự ổn định địa tầng để không sẩy ra sụt trượt. * Công trình cầu cạn BTCTDUL xây dựng ven núi: a) Cầu đang trong quá trình thi công bằng b) b) Hoàn thành thi công cầu công nghệ lắp hẫng tịnh tiến

* Công trình cầu cạn BTCTDUL xây dựng vượt qua thung lũng bằng công nghệ đúc đẩy Tay quay Kích răng Khung nâng kích Dàn giáo công tác Thanh đỡ Ván khuôn Thân cột trụ Nguyên lý cấu tạo VKT