KẾT CẤU VÀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG.TS. LÊ HOÀNG AN. TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH. MÔN CÔNG NGHỆ MỚI TRONG THI CÔNG CẦU........................................................................................................
i MỤC LỤC Trang DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU ĐÚC HẪNG .3 1.1.Tổng quan công nghệ thi công cầu đúc hẫng cân 1.2.Ưu nhược điểm công nghệ thi công cầu đúc hẫng cân 1.2.1 Ưu điểm 1.2.2 Nhược điểm 1.3.Một số ứng dụng cơng trình cầu Việt Nam CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ - THI CÔNG 2.1.Đặc điểm kỹ thuật công nghệ 2.1.1 Các dạng độ nhịp 2.1.2 Các dạng sơ đồ kết cấu 2.1.3 Mặt cắt ngang dầm 2.1.4 Chiều dài khối đúc 2.1.5 Bố trí cáp dự ứng lực 2.1.5.1 Cáp biên 2.1.5.2 Cáp biên 10 2.1.5.3 Cáp dự ứng lực mặt cầu sườn dầm .12 2.2.Trình tự thi cơng cầu đúc hẫng cân 14 2.2.1 Giai đoạn 1: Thi công khối đỉnh trụ (đốt K0) 14 2.2.2 Giai đoạn 2: Thi công đốt hẫng .16 2.2.3 Giai đoạn 3: Thi công phần dầm hộp đà giáo cố định 17 2.2.4 Giai đoạn 4: Thi công đốt hợp long 18 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ 22 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Bảng so sánh công nghệ thi công cầu dầm hộp đúc hẫng công nghệ thi công cầu truyền thống dầm nhịp giản đơn DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cầu Phú Lương (Hải Dương) Hình 1.2: Cầu Sơng Gianh (Quảng Bình) Hình 1.3: Cầu Thanh Trì (TP Hà Nội) Hình 1.4: Cầu Núi Đọ (Thanh Hóa) Hình 1.5: Cầu Cửa Đại (Quảng Nam) Hình 1.6: Cầu Phước Lộc (Nhà Bè, TP.HCM) Hình 2.1: Các dạng độ nhịp Hình 2.2: Các dạng sơ đồ kết cấu Hình 2.3: Các dạng mặt cắt ngang dầm Hình 2.4: Mặt cắt ngang cầu Vành đai (TP Hà Nội) Hình 2.5: Sơ đồ phân chia khối đúc Hình 2.6: Một số hình ảnh bố trí cáp dự ứng lực biên Hình 2.7: Một số hình ảnh bố trí cáp dự ứng lực biên Hình 2.8: Sơ đồ căng cáp Hình 2.9: Bố trí cáp dự ứng lực mặt dầm sườn dầm Hình 2.10: Chi tiết neo cáp dự ứng lực Hình 2.11: Trình tự thi cơng cầu đúc hẫng cân Hình 2.12: Một số hình ảnh thi cơng khối đỉnh trụ Hình 2.13: Chi tiết neo tạm khối đỉnh trụ Hình 2.14: Một số hình ảnh thi cơng đốt hẫng Hình 2.15: Hình ảnh thi cơng phần dầm hộp đà giáo cố định Hình 2.16: Hợp long cầu Bến Lức (Long An) Hình 2.17: Hợp long cầu Tân An (Long An) Hình 2.18: Hợp long cầu Năm Căn (Cà Mau) Hình 2.19: Hợp long cầu Câu Lâu (Quảng Nam) Hình 2.20: Hợp long cầu Vĩnh Thịnh (TP Hà Nội) CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU ĐÚC HẪNG 1.1 Tổng quan công nghệ thi công cầu đúc hẫng cân Cơng nghệ thi cơng đóng vai trị quan trọng hoạt động thi công xây dựng Trong năm gần ngành xây dựng cầu Việt Nam có chuyển biến đáng kể việc đầu tư vào công nghệ thi công đại, công nghệ ứng dụng rộng rãi giới công nghệ thi công dầm hộp liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực phương pháp đúc hẫng cân đối xứng áp dụng cho thi công kết cấu nhịp bê tông cốt thép dự ứng lực cầu liên tục độ lớn Phương pháp đúc hẫng trình xây dựng kết cấu nhịp dần đốt theo sơ đồ hẫng nối liền thành kết cấu nhịp cầu hoàn chỉnh Có thể thi cơng hẫng từ trụ đối xứng phía hẫng dần từ bờ Phương pháp áp dụng thích hợp để thi công kết cấu nhịp cầu liên tục cầu dầm hẫng, cầu khung cầu dây xiên có dầm cứng BTCT Đối với cầu dầm xây dựng nhịp dài từ 60 - 240m, cầu dây xiên dầm cứng vượt nhịp từ 200 - 300m Nguyên lý phương pháp đúc hẫng cân sử dụng thiết bị giá đỡ ván khuôn (xe đúc) để tạo đốt dầm, đoạn dầm Việc thi công kết cấu dầm khối dầm đỉnh trụ, sau phân đoạn dầm từ 2,5m - 5m thi công đối xứng qua khối đỉnh trụ cặp khối phía Khi thi cơng theo phương pháp đúc hẫng, kết cấu nhịp BTCT đúc chỗ đà giáo di động theo đốt nối liên tiếp đối xứng qua trụ cầu Cốt thép thường khối liên kết với trước đúc bê tơng để đảm bảo tính liền khối chịu cắt tốt kết cấu Sau bê tông đốt dầm đủ cường độ cần thiết đốt liên kết với đốt đúc trước nhờ bó cáp dự ứng lực Phần cánh hẫng kết cấu nhịp dầm BTCT thi công xong phải đảm bảo đủ khả nâng đỡ trọng lượng đốt dầm thi cơng sau với trọng lượng giàn giáo ván khuôn đúc dầm thiết bị phục vụ thi công Kết thúc thi công nhịp khối hợp long nhịp đó, kể cánh hẫng với đoạn đổ chỗ đá giáo nhịp biên 1.2 Ưu nhược điểm công nghệ thi công cầu đúc hẫng cân 1.2.1 Ưu điểm - Do hệ đà giáo phần lớn treo dầm luân chuyển nên giảm đáng kể khối lượng đà giáo, ván khn, giới hóa thi cơng, cho phép triển khai đồng thời nhiều mũi thi công, tăng suất lao động, đẩy nhanh tiến độ thi công - Không cản trở giao thông đường thủy, đường phía cầu thời gian thi cơng, đặc biệt thích hợp phải xây dựng trụ cao vượt qua thung lũng sâu, có nơi có địa hình phức tạp - Phương pháp đúc hẫng cân thích hợp với việc xây dựng kết cấu nhịp có chiều cao mặt cắt thay đổi, đúc đốt dầm cần điều chỉnh cao độ ván khuôn đáy dầm cho phù hợp; việc thay đổi chiều cao tiết diện cho phép sử dụng vật liệu kết cấu hợp lý, giảm trọng lượng kết cấu cho phép vượt nhịp lớn - Chi phí tu bảo dưỡng thấp 1.2.2 Nhược điểm - Việc đúc hẫng kết cấu điều kiện hẫng ổn định, mặt chật hẹp địi hỏi phải có trình độ tổ chức tốt, trang thiết bị đồng bộ, trình độ kỹ thuật cao đảm bảo chất lượng cơng trình - Nhiều mối nối thi cơng - Tại vị trí tiếp giáp đốt thi công không đảm bảm tạo nên khe nứt, giúp tác nhân xâm thực dễ dàng tiếp xúc với cốt thép cường độ cao, ăn mòn cốt thép gây phá hoại cơng trình, đặc biệt với điều kiện khí hậu nóng ẩm Việt Nam, nơi tác nhân xâm thực hoạt động mạnh 1.3 Một số ứng dụng cơng trình cầu Việt Nam Một số cầu sử dụng công nghệ thi công đúc hẫng cân Việt Nam bao gồm: Hình 1.1: Cầu Phú Lương (Hải Dương) Hình 1.2: Cầu Sơng Gianh (Quảng Bình) Hình 1.3: Cầu Thanh Trì (TP Hà Nội) Hình 1.4: Cầu Núi Đọ (Thanh Hóa) Hình 1.5: Cầu Cửa Đại (Quảng Nam) Hình 1.6: Cầu Phước Lộc (Nhà Bè, TP.HCM) CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ - THI CÔNG 2.1 Đặc điểm kỹ thuật công nghệ 2.1.1 Các dạng độ nhịp Khẩu độ nhịp cầu đúc hẫng có dạng Hình 2.1 bên dưới: Hình 2.1: Các dạng độ nhịp 2.1.2 Các dạng sơ đồ kết cấu Sơ đồ kết cấu cầu đúc hẫng có dạng Hình 2.2 bên dưới: Hình 2.2: Các dạng sơ đồ kết cấu 2.1.3 Mặt cắt ngang dầm Mặt cắt ngang dầm cầu đúc hẫng có dạng Hình 2.3 Hình 2.4 bên dưới: Hình 2.3: Các dạng mặt cắt ngang dầm Hình 2.4: Mặt cắt ngang cầu Vành đai (TP Hà Nội) 2.1.4 Chiều dài khối đúc Sơ đồ phân chia khối đúc Hình 2.5 bên dưới: Hình 2.5: Sơ đồ phân chia khối đúc Trong đó: - Khối đỉnh trụ (K0): Dài - 14m - Khối đúc đà giáo (K17’): Dài - 18m - Các khối đúc hẫng: Dài 2,0 - 5,5m - Khối hợp long (K16, K16’): Dài - 3m 2.1.5 Bố trí cáp dự ứng lực 2.1.5.1 Cáp biên Cáp hẫng bố trí biên kết cấu nhịp chịu tải trọng thi cơng khai thác Nó neo biên neo vào khu vực sườn biên dầm Mỗi đốt dầm thường đặt - bó đối xứng qua trục đứng Đối với hẫng thường chọn bó cáp có đường kính lớn, xu hướng chọn bó 15,3mm thay cho 12,7mm Cần bố trí thêm ống luồn cáp dự phịng trường hợp có cố, thi cơng xong mà khơng cần dùng đến bơm vữa lấp đầy Khoảng cách bó cáp 13 - 15cm Các bó gần sườn tốt, cáp chia làm nhiều tầng làm giảm cánh tay địn Các bó bố trí hàng ngang tốn bó cáp gây vết nứt dọc cầu Một số hình ảnh bố trí cáp dự ứng lực biên Hình 2.6 bên dưới: Hình 2.6: Một số hình ảnh bố trí cáp dự ứng lực biên 11 Hình 2.7: Một số hình ảnh bố trí cáp dự ứng lực biên Hình 2.8: Sơ đồ căng cáp 12 2.1.5.3 Cáp dự ứng lực mặt cầu sườn dầm Khi nhịp lớn cần bố trí cáp dự ứng lực neo vào đầu cánh console Cáp bố trí theo biểu đồ momen Tại khoảng sườn, cáp dự ứng lực uống xuống để chịu momen dương Cáp thường dùng loại bó đặt ống gain dẹt, bó gồm - tao, bó căng đầu căng đầu Trường hợp có nhiều sườn, cáp neo vút sườn Để tăng cường khả chịu lực cắt sườn dầm cốt đai cốt xiên khơng đáp ứng đủ, người ta bố trí cốt thép dự ứng lực sườn dầm Hình 2.9: Bố trí cáp dự ứng lực mặt dầm sườn dầm 13 Một số hình ảnh chi tiết neo cáp dự ứng lực Hình 2.10 bên dưới: Hình 2.10: Chi tiết neo cáp dự ứng lực 14 2.2 Trình tự thi cơng cầu đúc hẫng cân Hình 2.11: Trình tự thi cơng cầu đúc hẫng cân 2.2.1 Giai đoạn 1: Thi công khối đỉnh trụ (đốt K0) - Sau thi công xong thân trụ, tiến hành lắp đặt đà giáo, lắp đặt gối tạm gối chính, lắp đặt ván khn khối đỉnh trụ - Lắp đặt cốt thép ống chứa cáp - Đổ bê tông đỉnh trụ - Khi bê tông đốt đỉnh trụ đủ cường độ tiến hành căng cáp dự ứng lực bơm vữa vào ống chứa cáp - Căng kéo neo tạm (thanh cường độ cao) để neo đốt đỉnh trụ vào thân trụ - Lắp xe đúc hẫng theo phía cánh đốt K0 đối xứng qua tim trụ để tiến hành thi cơng đốt hẫng Một số hình ảnh thi cơng khối đỉnh trụ Hình 2.12 bên dưới: 15 Hình 2.12: Một số hình ảnh thi cơng khối đỉnh trụ 16 Hình 2.13: Chi tiết neo tạm khối đỉnh trụ 2.2.2 Giai đoạn 2: Thi công đốt hẫng - Điều chỉnh xe đúc vào vị trí đổ bê tơng, cần đảm bảo cho tim dọc xe trùng với tim dọc cầu cao độ giàn đảm bảo cho việc điều chỉnh cao độ ván khn - Cao độ ván khn phải tính đến độ vồng cầu, biến dạng xe đúc, độ giãn dài ứng suất thời gian thi công đốt - Lắp đặt cốt thép, ống luồn cáp đổ bê tông đốt hẫng phương pháp đúc hẫng cân - Sau bê tông đủ cường độ, luồn cáp tiến hành căng kéo cáp dự ứng lực bơm vữa lấp lòng ống chứa cáp - Di chuyển xe đúc thi công đốt dầm Một số hình ảnh thi cơng đốt hẫng Hình 2.14 bên dưới: 17 Hình 2.14: Một số hình ảnh thi cơng đốt hẫng 2.2.3 Giai đoạn 3: Thi công phần dầm hộp đà giáo cố định - Lắp dựng đà giáo, lắp đặt gối, chỉnh cao độ ván khuôn 18 - Lắp đặt cốt thép, ống luồn cáp, neo cáp dự ứng lực đổ bê tông - Khi bê tông đạt cường độ, tiến hành căng kéo cáp dự ứng lực hộp Hình 2.15: Hình ảnh thi công phần dầm hộp đà giáo cố định 2.2.4 Giai đoạn 4: Thi công đốt hợp long - Tháo bỏ xe đúc, đẩy xe đúc lại tiến lên gác chân chống trước xe sang cánh hẫng đối diện - Tháo bỏ dự ứng lực đứng liên kết dọc đỉnh trụ - Điều chỉnh cao độ khối hợp long độ lệch tâm đầu cánh hẫng theo phương ngang - Lắp nối cứng căng tạm bó cáp dự ứng lực dùng để hợp long - Lắp ván khuôn cốt thép đổ bê tông đốt hợp long - Khi bê tông đủ cường độ, điều chỉnh ứng suất bó cáp căng cáp đáy hộp - Tháo dỡ xe đúc, ván khuôn bảo dưỡng bê tơng Một số hình ảnh thi cơng đốt hợp long: 19 Hình 2.16: Hợp long cầu Bến Lức (Long An) 20 Hình 2.17: Hợp long cầu Tân An (Long An) Hình 2.18: Hợp long cầu Năm Căn (Cà Mau) 21 Hình 2.19: Hợp long cầu Câu Lâu (Quảng Nam) Hình 2.20: Hợp long cầu Vĩnh Thịnh (TP Hà Nội) 22 CHƯƠNG 3: ĐẶC ĐIỂM KINH TẾ Sau bảng so sánh công nghệ thi công cầu dầm hộp đúc hẫng công nghệ thi công cầu truyền thống dầm nhịp giản đơn (Bảng 3.1): Công nghệ thi công cầu dầm hộp đúc hẫng Công nghệ thi công cầu dầm nhịp giản đơn > 100m < 50m Hiện đại, trình độ kỹ thuật cao Đơn giản Mức độ giới hóa Cao Thấp Khả đảm bảo giao thơng thơng suốt bên cầu q trình thi cơng, đặc biệt qua địa hình phức tạp Có Khơng Mức độ chịu ảnh hưởng điều kiện thời tiết Ít Nhiều Tiến độ thi công Nhanh Chậm Các mối nối, mạch ngừng thi công ảnh hưởng mức độ bị xâm thực Nhiều Ít Thấp Cao Phạm vi áp dụng tối ưu kinh tế Cầu lớn Cầu nhỏ Suất vốn đầu tư (triệu đồng/m2) 45,433 34,262 (Áp dụng kết cấu Cầu dầm hộp BTCT DƯL đúc hẫng móng cọc khoan nhồi, tải trọng HL93 chiều dài nhịp lớn L