Bài Giảng Thi Công Cầu - Chương 6 doc

MỤC LỤC 6.1. Công tác đà giáo – ván khuôn – cốt thép – đổ bê tông dầm cầu bê tông cốt thép 2 6.2. Công tác thi công lắp ghép dầm bê tông cốt thép 30 6.3. Thi công kết cấu nhòp cầu lớn 41 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 2 CHƯƠNG 6 XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 6.1. Công tác đà giáo – ván khuôn – cốt thép – đổ bê tông dầm cầu bê tông cốt thép 6.1.1. Tình hình phát triển công nghệ xây dựng cầu bê tông cốt thép trên thế giới và ở Việt nam - Trải qua gần một thế kỷ, kể từ khi kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) được phát minh, thế giới đã chứng kiến nhiều thành tựu tuyệt vời trong lónh vực xây dựng công trình, đặc biệt là các công trình cầu bằng kết cấu BTCT DƯL. Từ những kết cấu kiểu dầm giản đơn thi công bằng phương pháp công nghệ truyền thống căng trước trên bệ cố đònh hoặc căng sau rồi lao lắp vào vò trí, ngày nay với nhiều công nghệ mới tiên tiến như đúc đẩy, đúc hẫng (lắp hẫng), đúc trên đà giáo di động, lắp trên đà giáo di động có thể xây dựng đïc những nhòp cầu lớn, vượt xa giới hạn khẩu độ nhòp của dầm giản đơn truyền thống, đem lại hiệu quả rất lớn về các mặt kinh tế, kỹ thuật cũng như vẻ đẹp kiến trúc công trình. - Ở nùc ta vào đầu những năm 90, các công nghệ thi công cầu tiên tiến như phng pháp đúc đẩy, đúc hẫng đã đïc áp dụng rộng rãi kết hợp với các nhà thầu lớn của nước ngoài và được tạo điều kiện cho các tổng công ty xây dựng giao thông trong nước nhập công nghệ và tiếp thu, làm chủ công nghệ. Tiếp theo những năm sau đó, hàng loạt các công trình cầu BTCT DƯL khẩu độ lớn, thi công bằng công nghệ hiện đại ra đời. 6.1.2. Tổng quan về các công nghệ thi công cầu BTCT DƯL nhòp liên tục - Do kết hợp khả năng chòu nén của bêtông với khả năng chòu kéo cao của cốt thép đặc biệt là cốt thép cường độ cao cùng với ưu điểm dễ dàng tạo Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 3 mặt cắt kết cấu chòu lực hợp lý và giá thành hạ, kết cấu BTCT DƯL đã đïc áp dụng chủ yếu trong các công trình cầu trên thế giới. - Để đạt mục tiêu về khả năng vượt nhòp lớn, kết cấu BTCT DƯL nhòp liên tục được áp dụng rộng rãi và đã có rất nhiều nghiên cứu có tính đột phá về thiết kế kết cấu gắn với công nghệ thi công, đây là hai mặt không thể tách rời. Có thể thấy rằng kết cấu nhòp BTCT DƯL với quá trình phát triển từ dạng dầm bản đặc, rỗng rồi đến dạng mặt cắt chữ I, chữ T, rồi mặt cắt hình hộp hầu như đã hoàn thiện về mặt kết cấu. Do vậy trong thời gian qua, các nghiên cứu chuyển sang chủ yếu về mặt vật liệu và đặc biệt là công nghệ thi công. a) Công nghệ đổ bêtông tại chỗ theo phương pháp đúc đẩy - CN1 - Đúc đẩy thuộc phương pháp đổ bêtông tại chỗ, hệ thống ván khuôn và bệ đúc thường đïc lắp đặt, xây dựng cố đònh tại vò trí sau mố. Chu trình đúc được tiến hành theo từng phân đoạn, khi phân đoạn đầu tiên hoàn thành được kéo đẩy về phía trước nhờ hệ thống như: kích thủy lực, mũi dẫn, trụ đẩy và dẫn hướng… đến vò trí mới và bắt đầu tiến hành đúc phân đoạn tiếp theo cứ như vậy cho đến khi đúc hết chiều dài kết cấu nhòp. - Mặc dù công nghệ có ưu điểm: thiết bò di chuyển cấu kiện khá đơn giản, tạo được tónh không dưới cho các công trình giao thông thủy bộ dưới cầu và không chòu ảnh hưởng lớn của lũ nhưng công trình phụ trợ lại phát sinh nhiều như: bệ đúc, mũi dẫn và trụ tạm… Chiều cao dầm và số lượng bó cáp DƯL nhiều hơn so với dầm thi công bằng công nghệ khác, mặt khác chiều cao dầm không thay đổi để tạo đáy dầm luôn phẳng nhằm đẩy trượt trên các tấm trượt đồng thời chiều dài kết cấu nhòp bò hạn chế do năng lực của hệ thống kéo đẩy. - Cầu thi công bằng công nghệ này có kết cấu nhòp liên tục với khẩu độ nhòp lớn nhất hợp lý khoảng từ 35 - 60m. Với công nghệ này khả năng tái sử dụng hệ thống ván khuôn, bệ đúc và kết cấu phụ trợ cao. - Trong thời gian qua chúng ta đã áp dụng công nghệ này ở một số công trình cầu với khẩu độ nhòp lớn nhất là 40 ÷ 42m nh: cầu Mẹt - QL.1A - Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 4 Tỉnh Lạng Sơn, cầu Hiền Lơng - QL.1A - Tỉnh Quảng Trò, cầu Quán Hầu - Tỉnh Quảng Bình. b) Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng - CN2 - Đúc hẫng thực chất thuộc phương pháp đổ bêtông tại chỗ theo phân đoạn từng đợt trong ván khuôn di động treo trên đầu xe đúc. Công nghệ này thường áp dụng cho kết cấu có mặt cắt hình hộp với khẩu độ nhòp lớn từ 60 - 200m. Đặc điểm của công nghệ là việc đúc các đốt dầm theo nguyên tắc cân bằng, sau đó nối các nhòp giữa có thể bằng các chốt giữa, dầm treo hoặc liên tục hóa. Trong quá trình thi công trên mỗi trụ đặt hai xe đúc, mỗi xe di chuyển và đúc một nữa nhòp mỗi bên theo phương dọc cầu. Tùy theo năng lực của xe đúc mà mỗi phân đoạn đúc có thể dài từ 3,5 - 7m hoặc có thể lớn hơn. Từng đốt sẽ lặp lại công nghệ từ đốt thứ nhất và chỉ điều chỉnh ván khuôn theo tiết diện, độ vồng thiết kế. - Cũng tương tự như vậy, công nghệ lắp hẫng cân bằng chỉ có khác biệt là các phân đoạn dầm đïc đúc sẵn và được lao lắp cân bằng do vậy yêu cầu cao hơn về kỹ thuật thực hiện các mối nối với chất lượng và độ chính xác của hai mặt giáp nhau, sự trùng khớp các lỗ luồn cáp DƯL và chất lượng thi công lớp đệm liên kết (keo epoxy, vữa polymer…). Cũng như các công trình thi công theo phương pháp lắp ghép, công nghệ lắp hẫng cân bằng có tiến độ thi công rất nhanh. - Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng phù hợp với cầu có khẩu độ nhòp lớn và tónh không dùi cầu cao, với công nghệ này chiều cao dầm và số lượng bó cáp đòi hỏi cao hơn, nhiều hơn so với dầm thi công bằng công nghệ khác nhưng tiến độ thi công nhanh, công trường gọn gàng và thiết bò phục vụ thi công không đòi hỏi đặc biệt. - Ở nước ta trong thời gian qua, công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng đïc áp dụng khá phổ biến với khẩu độ nhòp lớn nhất là 120m: cầu Lai Vu - QL.5 - Tỉnh Hải Dương, cầu Gianh - QL.1A - Tỉnh Quảng Bình, cầu Bến Lức - QL.1A - Tỉnh Long An. Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 5 C«ng nghƯ thi c«ng ®óc hÉng c©n b»ng: Hai xe ®óc tiÕn dÇn ra ®óc tõng ®o¹n dÇm c©n b»ng ®èi xøng qua trơ Hình 6.1 . Lao dầm và đúc hẫng cân bằng c) Công nghệ đổ bêtông tại chỗ treo trên đà giáo di động - CN3 - Công nghệ này thuộc phương pháp đổ bêtông tại chỗ. Sau khi thi công xong một nhòp, toàn bộ hệ thống ván khuôn và đà giáo được lao đẩy tới nhòp tiếp theo và bắt đầu công đoạn thi công như nhòp trước, cứ như vậy theo chiều dọc cầu cho đến khi hoàn thành kết cấu nhòp. Với công nghệ này trong quá trình thi công ta vẫn tạo đïc tónh không dưới cầu cho giao Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 6 thông thủy bộ, mặt khác không chòu ảnh hưởng của điều kiện đòa hình, thủy văn và đòa chất khu vực xây dựng cầu. - Kết cấu nhòp cầu có thể thực hiện theo sơ đồ chòu lực là dầm đơn giản và liên tục nhiều nhòp với chiều cao dầm có thay đổi hoặc không thay đổi. Chiều dài nhòp thực hiện thuận lợi và hợp lý trong phạm vi từ 35 - 60m. Số lượng nhòp trong một cầu về nguyên tắc là không hạn chế vì chỉ cần lực đẩy dọc nhỏ để đẩy đà giáo ván khuôn và không lũy tiến qua các nhòp. - Tuy nhiên các công trình phụ trợ của công nghệ này còn khá cồng kềnh: dàn đẩy, trụ tạm, mũi dẫn và hệ đà giáo ván khuôn cồng kềnh để đảm bảo độ cứng lớn khi thi công đúc bê tông dầm. Hình 6.2. Đúc kết cấu nhòp trên đà giáo đi động d) Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dùi đà giáo di động - CN4 - Công nghệ này tương tự như CN3 nhưng có một số thay đổi khác biệt khắc phục được các hạn chế của CN3. Nội dung của giải pháp công nghệ này là các phân đoạn dầm đïc đúc sẵn, lao lắp toàn bộ nhòp vào vò trí bằng cách treo giữ từng phân đoạn dưới đà giáo di động sau đó mới căng cáp DƯL liên tục hóa các phân đoạn dầm với nhau. Chu trình lặp đi lặp lại cho từng nhòp cho đến khi hoàn thành. - Giải pháp công nghệ này có được các ưu điểm như CN3, thêm vào đó có thể đẩy nhanh tiến độ hơn nữa vì việc đúc các phân đoạn dầm hoàn toàn Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 7 độc lập với quá trình lao lắp kết cấu nhòp. Hệ đà giáo di động chỉ có tác dụng lao giữ các đốt dầm đúng vò trí nên gọn nhẹ hơn, không quá lớn như hệ đà giáo của CN3 phải phục vụ cho quá trình đúc toàn bộ bê tông kết cấu nhòp. Hình 6.3 . Lắp kết cấu nhòp trên đà giáo đi động - Qua phân tích 4 giải pháp công nghệ chính trong thi công cầu BTCT DƯL nhòp liên tục chủ yếu như trên, có thể tóm tắt các đặc điểm chủ yếu ở bảng 1 dùi đây: Tóm tắt đặc điểm chủ yếu của 4 giải pháp công nghệ C¸C GI¶I PH¸P C¤NG NGHƯ STT ỸU Tè Kü THT CN1 CN2 CN3 CN4 1 KhÈu ®é phï hỵp 35 - 60m 60 - 200m 35 - 60m 35 - 60m 2 S¬ ®å kÕt cÊu nhÞp Liªn tơc Liªn tơc Gi¶n ®¬n hc liªn tơc Gi¶n ®¬n hc liªn tơc 3 TiÕn ®é thi c«ng Phơ thc CN bªt«ng Phơ thc CN bªt«ng Phơ thc CN bªt«ng Kh«ng phơ thc CN bªt«ng 4 ThiÕt bÞ, ®µ gi¸o HƯ kÝch ®Èy phøc t¹p Xe ®óc dÇm ®¬n gi¶n §µ gi¸o nỈng nỊ §µ gi¸o lao l¾p gän nhĐ 5 Tỉng chiỊu dµi cÇu Giíi h¹n Kh«ng giíi h¹n Kh«ng giíi h¹n Kh«ng giíi h¹n 6 ChÊt l−ỵng bªt«ng Cã ®iỊu kiƯn ®¶m b¶o chÊt l−ỵng Khã ®¶m b¶o chÊt l−ỵng bªt«ng Khã ®¶m b¶o chÊt l−ỵng bªt«ng §¶m b¶o chÊt l−ỵng bªt«ng Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 8 Ghi chú: CN1: Công nghệ đổ bêtông tại chỗ theo phương pháp đúc đẩy. CN2: Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng. CN3: Công nghệ đổ bêtông tại chỗ treo trên đà giáo di động. CN4: Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm trên đà giáo di động. - Tổng chiều dài cầu không giới hạn: xét về mặt lý thuyết. - Trong số các công nghệ trên, công nghệ CN1 và CN2 đã đïc áp dụng phổ biến ở nùc ta, riêng công nghệ CN3 và CN4 đang ở những bước đầu nghiên cứu áp dụng ở Việt Nam. - Đà giáo xây dựng dầm cầu bê tông cốt thép đổ tại chỗ. - Xây dựng cầu dầm bê tông cốt thép toàn khối trên giàn giáo cố đònh bao gồm các vật liệu sau: Làm giàn giáo, lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép, đổ và đầm bê tông, bảo dưỡng bê tông, tháo dỡ ván khuôn và giàn giáo. - Vật liệu làm giàn giáo có thể là gỗ, thép. - Giàn giáo phải đủ cường độ bảo đảm độ cứng và độ ổn đònh theo yêu cầu, chẳng hạn độ võng các thanh trong giàn giáo không lớn quá 1/400 chiều dài nhòp. - Cấu tạo giàn giáo phải đơn giản dễ tháo lắp và sử dụng đïc nhiều lần. Mối nối phải thật khít để giảm biến dạng không đàn hồi, khe nối không hở quá ±10mm. Sai số khoảng cách giữa tim giàn không quá ±30mm. Giàn giáo được chọn tuỳ chiều dài nhòp, chiều cao cầu, vật liệu và thiết bò thi công có sẵn Giàn giáo có nhiều dạng chẳng hạn giàn giáo cố đònh, giàn giáo di động. Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 9 Hình 6.4 . Đà giáo thi công kết cấu nhòp - Để làm giàn giáo cố đònh, nhiều nước đã sử dụng các loại linh kiện thép ống, nối với nhau bởi những đai "cút" và "rắc co" khác nhau, ở nhiều công ty lớn, còn sử dụng những mảng giàn giáo đã chế tạo sẵn theo mẫu mã nhất đònh, bảo đảm linh hoạt trong lắp ráp các loại hình giàn giáo không gian một cách nhẹ nhàng và thuận lợi, liên kết với nhau bởi những chi tiết gia công tinh bằng kim loại, chòu được những lực trượt tương đối lớn. Hình 6.5 . Đà giáo bằng thép ống - Giàn giáo di động là giàn giáo có thể chạy được để chế tạo từ nhòp này đến nhòp khác. Giàn giáo di dộng thích hợp để xây dựng cầu bê tông cốt thép đúc tại chỗ bắc qua sông sâu, lòng sông không thể đóng cọc để làm giàn giáo cố đònh hoặc không kinh tế. Đặt ván khuôn lắp cốt thép, đúc dầm và bảo dưỡng bê tông đều thực hiện trên giàn giáo treo. Khi bê tông Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 10 đạt cường độ tháo ván khuôn, lắp cốt thép, đúc dầm và bảo dưỡng bê tông đều thực hiện trên giàn giáo treo. Khi bê tông đạt cường độ tháo ván khuôn và kéo giàn giáo sang nhòp khác và các công việc sẽ đïc lặp lại như trên. - Giàn giáo di động có thể làm bằng dầm hoặc giàn thép đònh hình. Khi di động cần một số thiết bò phụ trợ. Hình 6.6 . Đà giáo đi động thi công nhòp 6.1.3. Ván khuôn dầm a) Khái quát * Các yêu cầu chung - Ván khuôn (bao gồm cả hệ đà giáo đỡ nó) và bệ căng cốt thép DƯL kéo trước phải đïc thiết kế và thi công sao cho đảm bảo được cường độ và độ cứng yêu cầu, đảm bảo độ chính xác về hình dạng, kích thớc và vò trí của kết cấu BTCT. - Ván khuôn và bệ căng phải có khả năng sử dụng lại đïc nhiều lần mà không bò hư hỏng theo đúng yêu cầu của bản đồ án thiết kế chung. [...]... hành Hình 6. 9 Cốt thép thường Trang 16 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 6.1.5 Gia công cốt thép thường và cốt thép dự ứng lực a) Yêu cầu chung - Vật liệu được cung cấp đến công trường phải theo đúng chủng loại đã quy đònh trong đồ án thi t kế Tiến độ cung cấp phải phù hợp với tiến độ thi công chung và được ghi rõ trong kế hoạch thi công cũng như trong hợp đồng giao thầu cung cấp vật liệu - Cấm sử dụng... hành Hình 6. 11 Thi công mặt cầu 6. 2 Công tác thi công lắp ghép dầm bê tông cốt thép 6. 2.1 Tổng quan về công tác lắp ghép - Các phương pháp lắp ghép Lắp ghép dầm giản đơn Lắp ghép bằng đà giáo di động - Tổng quan về công tác lắp ghép - Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm trên đà giáo di động Cấu tạo hệ dàn giáo khá nhẹ nhàng, không cần thi t sử dụng quy mô hệ thống thi t bò đẩy với công suất... xử lý kòp thời - Khi đổ bê tông phải lập biên bản thi công bê tông Hình 6. 10 Công tác đổ bê tông b) Công tác bê tông với các công nghệ thi công * Dầm giản đơn BTDƯL với phương pháp căng sau Trang 24 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 - Ván khuôn đà giáo phải kiên cố, không hố lõm, cự ly giữa các trụ đỡ phải thích hợp thông thường 1,5m để đảm bảo độ võng ván khuôn đáy không lớn hơn 2mm - Việc đổ bê tông... công suất cao Việc thi công cầu không ảnh hưởng đến tónh không dưới cầu Đặc biệt phù hợp cho cầu trong thành phố với yêu cầu cao về vệ sinh môi trường và giao thông đô thò, phù hợp với loại khẩu độ nhòp trung bình và mặt bằng thi công chật hẹp, phương tiện giao thông đông đúc Trang 30 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Tiến độ thi công kết cấu nhòp là rất nhanh (2 ngày/1 nhòp), đảm bảo yêu cầu bê tông chất.. .Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 - Ván khuôn phải có cấu tạo hợp lý, dễ dàng lắp dựng, tháo dỡ hoặc điều chỉnh khi cần thi t - Việc thi t kế và thi công ván khuôn, bệ căng cũng như việc khai thác chúng phải đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người và các thi t bò liên quan * Tải trọng - Ván khuôn và bệ căng phải đïc thi t kế theo các loại tải trọng sau đây: - Tải trọng thẳng đứng bao... lật đổ - Móng của đà giáo phải đïc thi t kế tránh bò lún quá mức và tránh hiện tượng nghiêng lệch - Phải có biện pháp hữu hiệu để bù lại độ lún và biến dạng của đà giáo trong hoặc sau khi đổ bê tông Độ võng của đà giáo phải được tính toán Trang 12 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 trước khi thi công và được điều chỉnh, tính toán lại trong quá trình thi công, đặc biệt là đối với các kết cấu thi công phân... sẵn trước trong nhà máy chế tạo - Việc thi công lớp chống thấm trên công trình cần được thực hiện trong điều kiện thời tiết khô ráo trong ngày - Mép nối ghép các cuộn vải chống thấm hoặc các cuộn lưới thép đan rãi mặt cần đïc xếp chồng đè lên nhau, có xét đến hướng thuận dòng chảy của nùc mặt Trang 29 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 - Lớp phủ bê-tông nhựa cần đïc thi công theo tiêu chuẩn kỹ thuật mặt... Trình tự lắp Làm sàn công tác cho giá long môn Trên sàn công tác lắp đường ray cho giá long môn Lắp giá long môn Vận chuyển dầm Dùng giá long môn nhấc dầm và vận chuyển dầm đến đặt lên gối Hình 6. 14 Thi công dầm bằng giá long môn Trang 33 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 ph−¬ng ¸n lao dÇm c¸c nhÞp 1, 2, 3, 4 qc lé 50 S«ng nhµ bÌ Xe rïa Xe rïa Xe rïa nhÞp 1 Dµn T 66 nhÞp 2 Dµn T 66 Long m«n khi lao nhÞp... đường đầu cầu Di chuyển giá 3 chân đến vò trí lắp cầu Di chuyển dọc dầm BTCT cần lắp trên xe con 22.5 37.5 Hình 6. 17 Thi công dầm bằng giá 3 chân 5 Lắp ghép bằng giá Pooctich Trang 35 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Phạm vi áp dụng - Để lao các kết cấu nhòp cầu BTCT giản đơn qua các sông có mực nước cao Giá có thể đïc chế tạo sẵn trong nhà máy hoặc lắp ghép từ kết cấu UYKM Trình tự lắp Làm sàn công tác... thường Trang 17 Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 - Các cốt thép phải được giữ đúng vò trí bằng các miếng kệ đệm và các nêm giữ sao cho khi đổ bê tông chúng không bò xê dòch hoặc bò biến dạng quá mức cho phép - Kiểu miếng đệm, độ bền và số lượng phải đảm bảo chòu được tác động ngẫu nhiên trong lúc thi công bê tông như tác động do người công nhân đi lại, rót hỗn hợp bê tông, đầm bê tông - Các cốt thép . trợ cao. - Trong thời gian qua chúng ta đã áp dụng công nghệ này ở một số công trình cầu với khẩu độ nhòp lớn nhất là 40 ÷ 42m nh: cầu Mẹt - QL.1A - Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang. Vu - QL.5 - Tỉnh Hải Dương, cầu Gianh - QL.1A - Tỉnh Quảng Bình, cầu Bến Lức - QL.1A - Tỉnh Long An. Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 5 C«ng nghƯ thi c«ng ®óc hÉng c©n b»ng: Hai. cầu, vật liệu và thi t bò thi công có sẵn Giàn giáo có nhiều dạng chẳng hạn giàn giáo cố đònh, giàn giáo di động. Bài Giảng Thi Công Cầu Chương 6 Trang 9 Hình 6. 4 . Đà giáo thi công