báo cáo đề tài nghiên cứu thiết kế và chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở việt nam

Trang 1

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

Viện Khoa Học và Công Nghệ H5

1252-Đường Láng - Đống Đa — H2

Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ: ĐỀ TÀI ĐỘC LẬP CẤP NHÀ NƯỚC

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MỘT SỐ

THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG PHỤC VỤ SỬA CHỮA

NÂNG CẤP CẦU BÊ TÔNG Ở VIỆT NAM

MÃ SỐ ĐTĐL 2003/04

TS NGUYÊN XUÂN KHANG

b

Ha Noi, 2004

Ban thao viét xong 11/2004

Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện Đẻ tài Độc lập cấp Nhà nước,

mã số ĐTĐL 2003/04

51.3†- TK

Trang 2

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Cơ quan

TTỊ Hovaten |Họcvị| Chứcvụ Chức danh cơng tac equa

1 _Í Nguyễn Xuân Khang Tiến sợ | Phó Giám đốc | Chủ nhiệm Để tài s Vie ién

cuy ma Trung tâm Chủ trì Nội dung 1&2 KHCN

x , Phó Giám đố Thư ký Khoa h

6 Đặng Gia Nải TS Phó Viện trưởng

7 | BùiXuanNgó |Tiếnsỹ| Trưởng phò š 7 + i & Phong on Cha tri Dé muc KHCN Viện = ve ac + 8 | Nguyén Huy Tién - Nghiên cứu viên GTVT sy N Thạc ¬ 9 Bùi Xuân Học _ Nghiên cứu viên sy

10 | Nguyễn Chí Minh | Kỹ sư | Nghiên cứu viên

13 | Nguyén Dang Diém | PGS TS ne Phong Trường

Đào tạo eats Dai hoc

Th Chủ trì Đề mục Gi ,

ac

14 | Trần Thi VanNga | `” sỹ Giảng viên 2o

thông

15 |Nguyễn Văn Thuyên| Kỹ sư Giảng viên Tham gia Vận tải 16 Đỗ Văn Hiệp Kỹ sư | Kỹ sưtrưởng

17 | Đình Trọng Thân | Kỹ sư | Nghiên cứu viên Viện

18 | Lê Nguyên Hoàng | Kỹ sư | Nghiên cứu viên Tham gia KHCN

19 Đỗ Xuân Thọ Tiến sỹ | Nghiên cứu viên GTVT

20 | Đinh Tiến Khiêm | Kỹ sư | Nghiên cứu viên

Trang 3

TOM TAT

Tập báo cáo trình bày tóm tắt những nội dung và kết quả đã nghiên cứu của Đề tài độc lập cấp Nhà nước “Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam” mã số ĐTĐL 2003104

Mục đích của dé tài là nghiên cứu thiết kế, chế tạo một số thiết bị chuyên dùng cần thiết phục vụ cho công tác kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp câu bê tông ở Việt Nam, cụ thể là thiết kế, chế tạo thiết bị nâng dâm thay gối cầu, thiết bị tẩy phá bê mặt bê tông bị suy thoái và thiết kế xe chuyên dùng phục vụ kiểm tra bê mặt dưới cầu Để hoàn

thành mục đích đó, dựa trên những thành tựu khoa học công nghệ của thế giới, những nhu

câu của thực tế thi công, khả năng và trình độ công nghệ chế tạo trong nước, đề tài đã lựa chọn các phương án hợp lý khi thiết kế cũng như trong sản phẩm chế tạo cụ thể

Với nguyên tắc đảm bảo yêu câu kĩ thuật và chất lượng, đông thời phù hợp với kết cấu tổng thể, trình độ chế tạo trong nước và giảm giá thành, đề tài đã để xuất giải pháp nội địa hoá một cách hợp lý giữa các cụm chỉ tiết được chế tạo trong nước và nhập ngoại

để chế tạo ra các sản phẩm mang tính khoa học, hiện đại và thực tiễn

Các sản phẩm do đề tài nghiên cứu thiết kế, chế tạo ra đã được áp dụng ngay vào

thực tế thi công ở nước ta, bước đầu đã được chấp nhận và đánh giá hết sức tích cực

Báo cáo được xây dựng trên cơ sở các kết quả và sản phẩm nghiên cứu thuộc 4 nội

Trang 4

MỤC LỤC

Ở Việt Nam nàn HH HH TH TH g0 TH giờ 16

2.1 Cầu bê tông ở Việt Nam và nhu cầu cần kiểm tra, sửa chữa, nâng cấp 16

2.1.1 Hệ thống giao thông đường bộ Việt Nam và các cầu trong hệ thống 17 2.1.2 Nhu cầu kiểm tra, sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông tại Việt Nam .- 24

2.2 Thiết bị chuyên dùng phục vụ kiểm tra sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở Việt

01 29

2.2.1 Các loại thiết bị chuyên dùng .- - Sàn HH ren 29 2.2.2 Tình hình trang thiết bị hiện có và nhu cầu về thiết bị chuyên dùng phục vụ kiểm

tra sửa chữa nâng cấp cầu bê tông tại Việt Nam -cseeneeree 35 2.3 Những cơ sở khoa học khi lựa chọn thiết bị chế tạo trong nước . 44

2.3.1 Quan điểm lựa chọn

2.3.2 Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật — xã hội 0S tt SH 1111181111111 re 46

2.3.3 Tình hình cung cấp vật tư phụ tùng phục vụ chế tạo -ccccerse server 50 2.4 Nghiên cứu lựa chọn chế tạo trong nước một số thiết bị thi công chuyên dùng 56 2.4.1 Thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác kiểm tra cầu -s-csccsccse 59 2.4.2 Thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu bê tông 62

3 Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dâm thay gối cầu phục vụ sửa

chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam - -s+c+ s22 2vxexerrrevrxrerrkrkrrer

3.1, Tổng quan về công nghệ nâng dâm thay gối cho câu Bê tông 62

3.1.1 Những yêu cầu đối với công nghệ thay gối cầu

Trang 5

3.2.1 Tình hình sử dụng thiết bị nâng đầm thay gối cầu trên thế giới 68

3.2.2 Tình hình sử dụng thiết bị nâng dâm thay gối cầu ở Việt Nam 74

3.2.3 Nhận xét về thiết bị nâng dầm thay gối cầu ở Việt Nam hiện nay 78

3.3 Nghiên cứu lựa chọn phương án thiết kế thiết bị nâng dầm thay gối cầu 79

3.3.1 Những quan điểm chỉ đạo trong nghiên cứu lựa chọn phương án 79

3.3.2 Những chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật lựa chọn phương án thiết kế 80

3.3.3 Nghiên cứu lựa chọn phương án thiết kế tổng thể hệ thống thiết bi nâng dâm 82

3.3.4 Lựa chọn phương án thiết kế các phần tử thuỷ lực 3.3.5 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống điều khiển 3.4 Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống thuỷ lực . - - +c<cscsxs<e+ 3.4.1 Xác định các thông số cơ bản hệ thống thiết bị đồng bộ nâng dầm thay gối cầu 22

3.4.2 Tính toán thiết kế bộ nguồn thuỷ lực . - 52v v22 11424111112121 xe, 96 3.4.3 Tính toán thiết kế kích nâng thuỷ lỰC - sen 99 3.4.4 Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống phân phối và điều chỉnh dòng chảy 102

3.4.5 Nghiên cứu tính toán thiết kế các chỉ tiết liên kết thuỷ lực - 105

3.4.6 Tính chọn một số phân tử thuỷ lực khác . - - <5 c+s+xxxvezececerrecererre 106 3.5 Nghiên cứu Tính toán thiết kế hệ điều khiển đồng bộ hệ thống thiết bị 106

3.5.1 Đầu đo dịch chuyển

3.5.2 Đầu đo áp lực “

3.5.3 Giới thiệu tính năng kỹ thuật PLC Hãng Siemens SIMATIC 57-200 108

3.5.4 Sơ đồ nguyên lý thiết bị s1 HH 1101101101100 11 xe 113 3.5.5 Thiết kế phần mềm cho thiết bị 1c nà 11111112111011 1 crcrree 115 3.6 Nghiên cứu tính toán thiết kế thiết bị căng kéo thép dự ứng lực phục vụ sửa chữa bì cố ố ố 122

3.6.1 Xác định các thông số cơ bản kích căng kéo thép dự ứng lực 122 3.6.2 Tính toán thiết kế kích căng kéo thép dự ứng lực c-s-ccccescccrs 122

Trang 6

4 Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị tẩy rửa bề mặt bê tông yếu, phục vụ công

nghệ sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam cover 126

4.1 Tổng quan về phương pháp và thiết bị trong tẩy phá bê tông bằng tia nước áp

SUẤT CAO., HH HH TH HH Hà HH TH tt TH HT HC 00 HR 126

4.1.1, Khái quát về vấn đề tẩy phá bê tơng, Ít 221211211111 ex 126

4.1.2 Công nghệ tẩy phá bê tông bằng tia nước áp suất cao trên thế giới và trong nước 129 4.2 Lựa chọn phương án thiết kế chế tạO sac nen HH HH re 131

4.2.1 Các bộ phận cơ bản của thiết bị tẩy phá bê tông bằng tia nước áp suất cao 131 4.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế, -. - + te +x r1 erkrre 132

4.2.3 Lựa chọn các cụm chỉ tiết chế tạo trong nƯỚC - Ác test grrrec 143

4.3 Xác định các thông số làm việc cơ bản của thiết bị cookie 146 4.3.1 Cơ sở xác định các thông số phá huỷ bê tông của tia nước 146 4.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phá huỷ bê tông bằng tia nước áp suất cao 55 4.3.3 Xác định các thông số làm việc cơ bản của thiết bị cover 157 4.4 Tính toán thiết kế hệ thống truyền động thuỷ lực - cv 161

4.4.1 Xay dung so dé hé thong truyén dong thuy le oes ceeseceeneeseeteseneeseseee 161 4.4.2 Tính chọn các phần tử thuỷ lực cơ bản của hệ thống . -s- c2 161 4.4.3 Tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển van phân phối 171 4.4.4 Tính toán thiết kế hệ thống làm mát chất lỏng công tác . .-s 5-7 2 178 4.5 Tính toán thiết kế bộ nguồn tạo áp - ctt2tnnHnr2121 1c rkrrrrey 180

4.5.1 Tính tốn xilanh cơng tác HH2 9 211 ng811011710111113 11k 180 4.5.2 Bình tích năng

4.5.3 Tính toán bơm nạp “

CN co (ốc 7n 188

4.6.1 Súng phun HH HH HT HH TH TH HT TT TH HT 188 4.6.2 Tinh todin vOi Phun 0 .ẻ 189 4.7, Nghién cttu ché tao thi€t nh .- 191

Trang 7

5.1.1 Tổng quan về xe chuyên dùng phục vụ kiểm tra bể mặt dưới cầu trên thế giới va

bà: 00:0 196

5.1.2 Các dạng xe phục vụ kiểm tra bề mặt đưới cầu hiện nay 204

5.2 Lựa chọn dạng xe phục vụ kiểm tra bể mặt dưới cầu -.-cacse 207 5.2.1 Các căn cứ để lựa chọn dạng xe phục vụ kiểm tra bề mặt dưới cầu 207

5.2.2 Chọn kiểu kết cấu khoang làm việc CỦa Xe -.c- co ctcccct.errrceerree 207 5.2.3 Chọn kích thước chính của xe 208

5.2.4 Chọn thông số cơ bản CỦa X€ cà TH 1111111101011 7k 208 bi c0 0y 80.1.1066 ằ 209

5.3.1 Phương án thiết kế Xe CƠ SỞ án ng HH TH 001 re re reree 210 5.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế bộ phận công tác - co 2.2 nreeererer 213 5.3.3 Phương án thiết kế phần kết cấu thép trên xe cơ sở của cần trục KC-4562 218

5.4 Tinh todin ngoai WUC 222

b1 (1 0(s3 ải an ằằe 22

1b tê 0 cố ố ố 224

5.4.3 Xác định tự trọng các phần kết cấu của xe chuyên dùng -< 224

5.4.4 Xác định ngoại lực phát sinh khi khởi động xe vào vị trí làm việc

5.4.5 Xác định các ngoại lực phát sinh khi xe đang làm việc 238

5.5 Tính toán thiết kế phần kết cấu thép bộ phận công tác .-. -.cc<ccccce- 240 5.5.1 Lua chọn, phân tích phương pháp tÍnh , cty retn ggryrrey 241 5.5.2 Phan tich, lwa chon chuong trimh tinh 0.00 eeeseeceececcceceseecessseeesessteeesseseatans 245 5.5.3 Mô hình kết cấu và giả thiết tính toa sceceeseesteneeetesenteneeeseseeetstsseneseeees 246 5.5.4 Vật liệu sử dụng chế tạo kết cấu thép - 5G S422 v1 9141131151 111cc 247 b>` * na nh ẽ ốẽ ẽ ẽ 249 5.5.6 Tai trong va t6 hop on 6 6 -31+41AdZŒÂgŒHH)ÃĂ) 253 1k non nh 254 5.5.8 Tính toán kiểm tra kết cA thép eccecseecceessessecnessssssessescseeeteaeesseeseessesseetsecseesseees 254 5.5.9 Kết quả tính toán

Trang 8

5.6.2 Tính toán cơ cấu dịch chuyển khung chính - + 5s ssSc<seererrezxerere 261 5.6.3 Tính toán cơ cấu đựng dàn đứng - ng HH H081 1 1g re 262 5.6.4 Tính toán cơ cấu nâng hạ đàn đứng + Ăn HH ren re 263

5.6.5 Tính toán cơ cấu nâng hạ dàn công tác cùng với dàn kéo dài 265 5.6.6 Tính toán cơ cấu quay dàn công tÁC kh Sàn HH1 H0 1 ri 269 5.6.7 Tính toán cơ cấu thu đẩy đàn kéo đài -5 ca esrtvxcterereerikerirecrkerrree 271

5.6.8 Tính toán ổn định cho thiết bị ở trạng thái thao tác . - -ccczsczxe- 272

5.7 Tính toán thiết kế hệ thống truyền động và điêu khiển 2222s2ttrr 280

5.7.1 Tính toán thiết kế hệ thống truyền động . nh rreverire 280 5.7.2 Thiết kế hệ thống điều khiến . St 22222 St SE.Exgrrrerrrxrrrree 295

5.8 Công nghệ chế tạo xe chuyên dùng phục vụ kiểm tra bề mặt dưới cầu 309 5.8.1 Đặc điểm kỹ thuật của bộ phận công tác phần kết cấu thép . .- 309 1V (ốc nh 310 5.8.3 Vật liệu thép và vật liệu hàn 2222221122111222721221212112222212100022.2 xe 311 5.8.4 Thiết bị, đồ gá và các dụng cụ khác set ererskerrrkrrkrkrrrerre 313 1 ` ốc n6 314 b9 ái: an 314 5.8.7 Phương pháp sửa chữa khuyết tật mối hàn - + ch Hrreeke 316 b9) c1 317

5.8.9 Công tác kiểm tra chất lượng sản phẩm . 2t eretrrrreririrrrrre 320

5.8.10 An toan lao dOng nh ẽ 321

kh 9.7.8 322

6 Kết quả nghiên cứu của đỀ tầi - - sen 0101101111211 1111 tr 324 6.1 Những sản phẩm của để tài À5 5 2 211 2x2 221111 12 1.11.1e Eerrerrer 324

6.1.1 Tài liệu nghiên cứu

6.1.2 Hồ sơ thiết kế kỹ thuật

u11 in .À

6.2 Một số ứng dụng kết quả nghiên cứu của để tài -c co nntsrererierirrercee 326

Trang 9

6.4 Hiệu quả kinh tế xã hội . 7s sen tree 328

6.4.1 Hiệu quả kinh tẾ, sàn HH ng rp 328

6.4.2 Hiệu quả kinh tế — Xã hội - nh tt xe 329

W8 on 0 337

Trang 10

BANG QUI ĐỔI THỨ NGUYÊN 1 Áp suất 'Thứ nguyên kG/cm? MPa Bar Psi 1kG/cmˆ 1 0,0981 0,981 14,223 1MPa 10,1937 1 10 144,98 1Bar 1,01937 0,1 1 14,498 Psi 0,0703 0,0069 0,069 1 2 Lực Thứ nguyên kG N Pound 1kG 1 9,81 2,2045 1N 0,1019 1 0,2247 1Pound 0,4536 4,45 1 3 Mô men 4 Công suất Thứ nguyên kG.m N.m Thứ nguyên Hp kW 1kG.m 1 9,81 1Hp 1 0,7457 1N.m 0,1019 1 1kW 1,341 1

5 Chiéu dai 6 Dung tich

Trang 11

MỞ ĐẦU

Giao thông vận tải đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong nền kinh tế của một quốc

gia Nền kinh tế quốc dân chỉ có thể phát triển khi quốc gia đã có một cơ sở hạ tầng giao thông phát triển

Ở nước ta, nhằm đẩy mạnh phát triển nền kinh tế của đất nước, chúng ta đã và

đang đầu tư thoả đáng cho việc phát triển cơ sở hạ tầng giao thông Song song với việc xây mới và mở rộng các loại đường trong cả nước, những năm vừa qua Nhà nước đã dành hàng

ngàn tỷ đồng để xây dựng hàng chục km cầu các loại Cùng với việc xây dựng các cây cầu mới, chúng ta đang và sẽ tiếp tục đầu tư cho việc duy trì, bảo dưỡng và sửa chữa các cây

cầu hiện có để đảm bảo khả năng khai thác trong trạng thái Kĩ thuật an toàn của chúng Máy và thiết bị thí công đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong xây dựng nói chung

và phục vụ công tác duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa công trình nói riêng Chúng là một trong những yếu tố chủ yếu quyết định chất lượng, tiến độ và giá thành xây dựng hoặc duy tu, bảo dưỡng, sửa chữa công trình Như vậy, để xây dựng và duy trì khả năng khai thác của cơ sở hạ tầng giao thông nói chung và các cây cầu nói riêng, chúng ta cần phải đầu tư để

có được các loại thiết bị thi công phù hợp Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu của sự nghiệp

cơng nghiệp hố, hiện đại hoá đất nước ta, chúng ta đang cần nguồn vốn khổng lồ để đầu

tư cho rất nhiều lĩnh vực cần thiết, trong khi nước ta lại là một trong những nước rất nghèo

của thế giới

Những điều được nêu trên đây chứng tỏ rằng, cần triển khai nghiên cứu chế tạo ra

được thiết bị thi công trong nước mà bước đầu là những thiết bị chuyên dùng phục vụ

kiểm tra, sửa chữa và nâng cấp cầu để đáp ứng yêu cầu cấp bách của thực tế đất nước

Sau hai năm thực hiện với tính thần trách nhiệm cao và lòng nhiệt tình vì sự nghiệp phát triển của đất nước, những người thực hiện Đề tài độc lập cấp Nhà nước mã số ĐTĐL

2003/04: Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị thi công chuyên dùng phục vụ sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam đã hoàn thành phần việc của mình

Những nội dung nghiên cứu của Đề tài sẽ được trình bày trong bản báo cáo tổng

hợp dưới đây

Trang 12

Mục tiêu của đề tài là đưa ra một số thiết bị chuyên đùng phù hợp với trình độ công nghệ chế tạo trong nước, đáp ứng yêu cầu kinh tế kĩ thuật phục vụ sửa chữa, nâng

cấp cầu bê tông, cụ thể như sau:

- Chế tạo thiết bị nâng dâm thay gối cầu với kích đơn 100 tấn, dàn 10 kích có tổng

sức nâng 1000 tấn

- Chế tạo thiết bị tẩy phá bê tơng bị suy thối mác 100-150

- Thiết kế xe chuyên dùng phục vụ kiểm tra bề mặt dưới cầu

Với mục tiêu trên đây, nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm 4 phần nghiên cứu chính với các sản phẩm được đăng kí trong đề cương được duyệt như sau:

- Đối với Nội dung 1: Tổng quan về thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

Sản phẩm đã hoàn thành theo nội dung đăng ký:

Báo cáo tổng quan về thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

- Đối với Nội dụng 2: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị nâng dâm thay gối cầu phục vụ sửa chữa và nâng cấp câu bê tông ở Việt Nam

Các sản phẩm đã hoàn thành theo nội dung đăng ký:

+ Hồ sơ thiết kế kĩ thuật thiết bi nâng dầm thay gối cầu điều khiến tự động; + Qui trình công nghệ chế tạo thiết bị nâng dâm thay gối cầu;

+ Hướng dẫn sử dụng hệ thống thiết bị nâng dâm thay gối cầu; + Hệ thống thiết bị nâng đầm thay gối cầu;

- Đối với Nội dụng 3: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị tẩy phá bê tơng bị suy thối phục vụ sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

+ Hồ sơ thiết kế kĩ thuật thiết bị tẩy phá bê tông bị suy thoái mác 100-150; + Qui trình công nghệ chế tạo thiết bị tẩy phá bê tơng bị suy thối mác 100-150;

+ Hướng dẫn sử dụng thiết bị tẩy phá bê tông bị suy thoái mác 100-150;

+ Thiết bị tẩy phá bê tông bị suy thoái mác 100-150

Trang 13

- Đối với Nội dụng 4: Nghiên cứa thiết kế xe chuyên dùng tự phục vụ kiểm tra bê mặt dưới cầu

+ Hô sơ thiết kế kĩ thuật xe chuyên dùng phục vụ kiểm tra bề mặt dưới cầu;

+ Qui trình công nghệ chế tạo xe chuyên dùng tự hành kiểm tra bề mặt dưới cầu

Tiến độ thực hiện đẻ tài từ 01/01/2003 đến 31/12/2004

Kinh phí thực hiện đề tài là 2.375 triệu đồng, trong đó từ ngân sách Nhà nước là

Trang 14

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Tính đến cuối năm 2003, nước ta có 34.933 cây cầu với tổng chiều dài khoảng 607.000 mét Đại bộ phận các cầu trên đất nước ta được xây dựng vào khoảng từ đầu thể

kỉ 20 trở lại đây Cùng với sự phát triển thăng trầm của đất nước qua các thời kì, các cầu

được thiết kế, xây dựng theo những tiêu chuẩn khác nhau về tải trọng, vẻ khổ cầu và chúng cũng rất khác nhau về chất lượng

Trong tổng số các cầu hiện có ở nước ta, cầu bê tông cốt thép chiếm tỷ lệ rất lớn

Đặc biệt từ năm 1995 trở lại đây, do ngành xây dựng cầu của ta đã làm chủ được các công

nghệ thi công cầu bê tông cốt thép hiện đại nên lượng cầu mới được xây thêm chủ yếu là cầu bê tông cốt thép dự ứng lực khẩu độ lớn

Cầu bê tông cố thép ở nước ta được xây dựng không đồng bộ qua nhiều thời kì khác nhau Hiện, số lượng cầu cũ, cầu yếu còn chiếm một tỷ lệ khá lớn Nước ta lại nằm trong

vùng khí hậu môi trường có hoạt tính ăn mòn cao, trong khi công tác kiểm tra, bảo dưỡng

chưa được chú trọng đúng mức nên hiện tại đang có rất nhiều cây câu đang đòi hỏi phải

được sửa chữa nâng cấp để đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao của sự phát triển nên kinh tế đất nước

Như vậy, để duy trì khả năng khai thác của các cây cầu, cần phải đầu tư cho công tác kiểm tra đánh giá chất lượng, duy tu, bảo dưỡng, thực hiện việc sửa chữa và nâng cấp kịp thời cho chúng

Trên thế giới, kinh phí đầu tư cho việc kiểm tra, duy trì và bảo đưỡng sửa chữa cầu

của một quốc gia chiếm một lượng kinh phí đáng kể Ở nước ta, trong thời gian gần đây

Nhà nước rất quan tâm đến đầu tư xây dựng công trình giao thông nói chung và xây dựng cầu nói riêng Cùng với sự đầu tư cho xây dựng mới, việc đầu tư cho công tác kiểm tra,

bảo dưỡng, sửa chữa và nâng cấp cầu đã bắt đầu được chú ý tới, tuy nhiên lượng kinh phí dành cho công tác này còn đang rất hạn chế

Thiết bị chuyên dùng là yếu tố rất quan trọng, không thể thiếu nhằm mang lại hiệu quả kinh tế Kĩ thuật trong quá trình kiểm tra , sửa chữa và nâng cấp cầu Do đặc thù riêng

của việc kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa cầu, con người với những dụng cụ thô sơ rất khó

Trang 15

Trước kia, do chưa được đầu tư đúng mức cho công tác kiểm tra, sửa chữa và nâng

cấp cầu nên ngay cả những thiết bị chuyên dùng tối thiểu phục vụ công tác này chúng ta cũng chưa đáp ứng được Để thật sự đảm bảo cho các cây cầu an toàn trong khai thác, để tăng tuổi thọ cho chúng, nhất thiết chúng ta phải trang bị nhũng loại thiết bị cần thiết để

phục vụ cho việc kiểm tra, duy tu, bảo dưỡng và sửa chữa cầu

Do trong thời gian đài không được đầu tư nên ngành cầu nước ta đang cần rất nhiều thiết bị chuyên dùng phục vụ kiểm tra, sửa chữa và nâng cấp cầu Trong khi điều kiện kinh tế của nước nhà chưa cho phép nhập khẩu với số lượng cần thiết các loại thiết bị để trang

bị đủ cho các đơn vị ngành cầu thì việc đựa vào những tiềm năng sắn có trong nước để nghiên cứu thiết kế, chế tạo ra các thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác kiểm tra, bảo

dưỡng, sửa chữa và nâng cấp cầu được đặt ra mang tính cấp bách và cần thiết

Vì loại hình cầu bê tông cốt thép chiếm tỷ lệ khá lớn trong các loại hình cầu ở nước ta nên bước đầu cần tập trung việc nghiên cứu để phục vụ công tác kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa và nâng cấp loại cầu này Về một số hư hỏng điển hình của câu bê tông cốt thép

có thể kể ra như sau:

- Bê tông bị suy yếu, hư hỏng

Bê tông không phải là loại vật liệu vĩnh cửu Theo thời gian chất lượng của bê tông bị suy giảm do bê tông bị trung tính, do bê tông bị thấm nước, do sự axít hoá và tổn hại

muối vì lượng cloride

- Gối cầu bị hư hỏng

Gối cầu có thể bằng vật liệu thép, bằng vật liệu cao su cốt thép Các hư hỏng của

gối cầu thép do khí hậu nóng, ẩm ở ta, do nước mưa chảy xuống từ mặt đường thông qua

khe co giãn gây gỉ Hư hỏng của gối cầu cao su chủ yếu do lão hoá theo thời gian sử dụng

Ngoài ra còn tồn tại các hư hỏng khác như : hư hỏng đo cốt thép của các trụ, trong kết cấu bê tông cốt thép bị ăn mòn; hư hỏng do thi công không đảm bảo chất lượng; hư hỏng do thiết kế

Rõ ràng rằng, nghiên cứu thiết kế, chế tạo ra các thiết bị chuyên dùng để phục vụ

công các kiểm tra và sửa chữa các hư hỏng điển hình nêu trên đang là đòi hỏi cấp thiết của

Trang 16

dùng trong nước bước đầu đã được kháng định Với tiềm năng hiện có trong nước, chúng ta có những điều kiện vô cùng thuận lợi để nghiên cứu thiết kế và chế tạo ra những loại thiết bị chuyên dùng nêu trên

Như vậy, Đề tài độc lập cấp Nhà nước: "Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số thiết bị thi công chuyên dùng phục vụ sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam” được đặt ra khơng ngồi mục tiêu nghiên cứu thiết kế để chế tạo ra một số thiết bị chuyên dùng phù hợp với trình độ công nghệ, điều kiện kinh tế kĩ thuật trong nước nhằm phục vụ công tác sửa chữa và nâng cấp cầu ở Việt Nam Với mục tiêu đó, Đề tài được bao gồm 4 phần nội dung nghiên cứu chính như sau:

- Nội dung nghiên cứu Ï: Tổng quan về thiết bị chuyên dùng phục vụ sửa chữa và

nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

- Nội dung nghiên cứu 2: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị nâng dầm

thay gối cầu phục vụ sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

- Nội dung nghiên cứu 3: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị tẩy phá bê tơng bị

suy thối, phục vụ công nghệ sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông ở Việt Nam

- Nội dung nghiên cứu 4: Nghiên cứu, thiết kế xe chuyên dùng phục vụ kiểm tra bể

mặt dưới cầu bê tông

Trang 17

2 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHUYÊN DÙNG PHỤC VỤ SỬA CHỮA

VA NANG CAP CAU BÊ TÔNG Ở VIỆT NAM

2.1 Cầu bê tông ở Việt Nam và nhu câu kiểm tra, sửa chữa, nâng cấp

Những năm gần đây, để thực hiện chính sách đổi mới và phục vụ cho nhu cầu

vận chuyển và lưu thông trong bối cảnh nền kinh tế đang trên đà phát triển, chính phủ Việt Nam đã tập trung đầu tư mạnh mẽ cho cơ sở hạ tầng giao thông vận tải đường bộ Nhiều tuyến đường đã được xây dựng mới hoặc nâng cấp theo hướng công nghiệp hoá hiện đại hoá, với tiêu chuẩn kỹ thuật hiện đại, công nghệ tiên tiến Hàng chục cây cầu lớn với chiều dài hàng ngàn mét cũng đã được xây dựng mới bên cạnh việc không ngừng cải tạo, nâng cấp các cầu đã có Các công trình này được đưa vào khai thác đã phát huy hiệu quả góp phần quan trọng làm tăng trưởng nền kinh tế quốc dân

Tuy nhiên do hoàn cảnh trải qua thời gian chiến tranh lâu đài và ảnh hưởng của các yếu tố khách quan và chủ quan khác, nhìn chung cơ sở hạ tầng giao thông đường

bộ nói chung và hệ thống các cầu nói riêng của Việt nam vẫn còn lạc hậu, qui mô nhỏ,

chưa đáp ứng được yêu cầu công nghiệp hoá-hiện đại hoá đất nước Phần lớn các cơ sở hạ tầng giao thông đã được xây dựng từ lâu, việc sửa chữa, cải tạo không đồng bộ, tiêu chuẩn kỹ thuật thấp, chính sách quản lý còn nhiều hạn chế chưa tạo điều kiện cho giao

thông đường bộ phát triển Những điều này đã dẫn tới tình trạng chất lượng kém của

mạng lưới giao thông, và gây cản trở không nhỏ đối với nền kinh tế đang chuyển sang cơ chế thị trường của nước ta Xét riêng về hệ thống các cầu, trên mạng lưới giao

thông đường bộ có hàng chục ngàn chiếc với chiều dài hàng trăm ki lô mét, đa số các

cầu này được xây dựng từ lâu, ngoài việc hư hỏng do môi trường và thời gian, lại bị chiến tranh tàn phá, đến nay trên 30% số cầu cần được gia cố hoặc thay thế Chính vì vậy nhu cầu sửa chữa, cải tạo và nâng cấp các công trình thuộc cơ sở hạ tầng giao thông đường bộ nói chung và đặc biệt đối với các công trình cầu nói riêng là hết sức cần thiết và cấp bách

Vì vậy, một trong những nhiệm vụ quan trọng của cơ quan quản lý khai thác

cầu là kiểm tra thường xuyên để phát hiện các hư hỏng và tổ chức duy tu, bảo dưỡng

Trang 18

2.1.1 Hệ thống giao thông đường bộ Việt Nam và các cầu trong hệ thống

2.1.1.1 Hệ thống câu đường bộ ở Việt Nam

Mạng lưới giao thông đường bộ Việt Nam tính đến năm 2003 có tổng chiều dài là 224.500 Km, trong đó hệ thống các cầu bao gồm 34.933 chiếc với tổng chiều dài là

606,92 Km được phân bố tương đối hợp lý trên toàn lãnh thổ và được chia thành 6 hệ thống như (Bảng 2 l) Bảng 2.1: Hệ thống giao thông Việt Nam và các cầu trong hệ thống

STT Loại đường Chiều dài Câu

Trong đó hệ thống đường quốc lộ (chiếm tỷ lệ 7,70%) và đường tỉnh (chiếm tỷ

lệ 9,73%) là quan trọng nhất, nó là xương sống của mạng lưới đường bộ có tác dụng quan trọng phục vụ lợi ích kinh tế, chính trị, văn hoá xã hội và an ninh quốc phòng của đất nước

Hệ thống cầu trên mạng lưới đường bộ Việt nam đã được xây dựng ở nhiều giai đoạn theo các tiêu chuẩn tải trọng thiết kế khác nhau; quy mô xây dựng cũng khác nhau Về kết cấu rất đa dạng, vật liệu được sử dụng cũng rất phong phú Do nhiều nguyên nhân khác nhau, cho đến nay chưa có một cơ quan nào có điều kiện để thông kê đầy đủ và phân loại theo đặc trưng kỹ thuật cho mỗi loại cầu trên các tuyến đường bộ Hình 2.1 và 2.2 thể hiện phân bố của số lượng và chiều dài cầu trong hệ thống giao

thông Việt Nam theo các loại đường khác nhau

Những cầu trên hệ thống quốc lộ có một số loại chính như sau: cầu bê tông cốt thép ứng suất trước (BTCT ƯST); cầu bê tông cốt thép (BTCT): cầu thép - bê tông liên hợp (TBTLH); cầu đầm, dàn thép và các loại khác

Trang 19

Trang 20

Như trên đã nói, cùng với các loại cầu khác, cầu bê tông cũng được thiết kế và xây đựng theo các tiêu chuẩn rất khác nhau về tải trọng và khổ cầu Trước năm 1954 các cầu được thiết kế theo tiêu chuẩn của Pháp Sau đó các cầu ở phía Nam được thiết kế theo tiêu chuẩn của Mỹ, các cầu ở phía Bắc được thiết kế nói chung theo tiêu chuẩn

của Liên Xô cũ (tiêu chuẩn của Trung Quốc hoặc TCVN cũng gần tương tự) Thời gian

gần đây một số cầu được thiết kế theo tiêu chuẩn của Mỹ (AASHTO), phù hợp với tiêu

chuẩn ngành bắt buộc phải áp dụng Ví dụ về tải trọng cầu H30 theo tiêu chuẩn ngành

Trang 21

Khổ cầu được thiết kế rất đa dạng, phản ánh nhu cầu giao thông của từng thời kỳ phù hợp với khả năng kinh tế của đất nước ở từng giai đoạn Cho 1 làn xe phổ biến là khổ 4-6m, 2 làn xe là khổ 7-9m và trên 2 làn xe đối với một số cầu lớn và các cầu mới xây dựng những năm vừa qua

c Phân loại câu bê tông + Cầu BTCT thường

Cầu bê tông cốt thép (BTCT) thường được chia ra làm hai loại: cầu dầm bê

tôngCT và cầu bản bê tôngCT Cầu dâm BTCT thường là cầu giản đơn có khẩu độ từ

18-21m, mặt cắt thường có dạng chữ T hoặc chữ I, được thiết kế cho các cầu vượt qua

sông suối nhỏ, chịu tải trọng thấp (H10, H13) Cầu bản BTCT có khẩu độ nhỏ từ 12-

15m dùng để vượt qua các suối, khe nhỏ, thường được thiết kế cho cầu tạm, hoặc cho

các tuyến đường giao thông nông thôn có lưu lượng xe nhỏ và tải trọng xe thấp

+ Cầu BTCT UST

Cầu BTCT ƯST được thiết kế là dạng cầu vĩnh cửu có khẩu độ nhịp là 24m, 33m và 40.6m đối với nhịp giản đơn và khẩu độ nhịp đến 120m đối với nhịp liên tục Dầm cầu thường có dạng là chữ T, supper T và chữ I đối với nhịp giản đơn, hay dạng

hình hộp (Có chiều cao không đổi hợc thay đổi) đối với cầu nhịp liên tục Chiểu rộng

đường bộ hành tính từ mép trong của gờ chắn xe đến mép ngoài của lan can khoảng từ

1-1,5m Cầu BTCT ƯST thông thường được thiết kế cho hai hoặc ba làn xe phụ thuộc

vào chiều rộng mặt cầu Tùy theo chiều rộng mặt cắt ngang cầu, cầu có thể được bố trí 5 đến 8 phiến đầm, trọng lượng của mỗi phiến dầm khoảng 60T

2.1.1.3 Nguyên nhân và các hư hỏng điển hình của cầu bê tông tại Việt Nam

Trải qua thời gian sử dụng, do nhiều nguyên nhân khác nhau, các cầu đường bộ

nói chung và cầu bê tông nói riêng sẽ bị hư hỏng và xuống cấp Các khảo sát và nghiên cứu đã chỉ ra rằng các cầu bê tông tại Việt Nam hiện nay có rất nhiều hư hỏng

và các hư hỏng này xuất hiện tại mọi vị trí và ở mọi kết cấu khác nhau của cầu Các hư

hỏng này có thể phân ra thành rất nhiều loại, tùy theo các tiêu chí hoặc mục đích khác

nhau, từ cách phân loại hư hỏng theo vật liệu, phân loại theo loạt dạng công trình cầu,

phân loại hư hỏng theo bộ phận kết cấu, phân loại theo nguyên nhân hoặc phân loại theo vị trí hư hỏng trên cầu Trong đó cách phân loại hư hỏng theo nguyên nhân là

cách phân loại được sử dụng khá phổ biến Do đặc điểm của vật liệu và kết cấu cầu bê

Trang 22

hỏng về gối cầu và các cấu kiện khác Phần dưới dây sẽ trình bày về nguyên nhân gây hư hồng và các hư hỏng chủ yếu của cầu bê tông

a Hư hồng về bê tông

ặc dù bê tông là một loại vật liệu xây dựng tương đối bền, tuy nhiên nó vẫn

có thể chóng bị suy giảm chất lượng do tác động của con người, thời gian hoặc

do điều kiện môi trường xung quanh Sự suy thoái và hư hỏng của bê tông không chỉ gây yếu các kết cấu bê tông mà còn làm suy giảm khả năng bảo vệ các cốt thép bên trong, làm cho các cốt thép nhanh bị rỉ và điều này lại dẫn đến hậu quả là bê tông bị nứt hoặc bong tróc Theo các nghiên cứu ở một số nước trên thế giới, các nguyên nhân chủ yếu gây ra hư hỏng và suy thoái bê tông được mô tả dưới đây:

Hư hỏng do thiết kế

Các dạng hư hỏng ở bê tông do thiết kế gây ra được thống kê trong bảng 2.2 Bảng 2.2| Nguyên nhân và hư hỏng do sai sót trong thiết kế

Nguyên nhân Hư hỏng

Bố trí cất thép không đúng (Quá Độ đầm chặt kém, bê tông bị xốp rỗng xung day đặc hoặc không đủ), làm sạch | quanh cốt thép, Gây nút bê tông, và chải gï không tốt Sử dụng mác bê tông không đúng | bê tông quá yếu hoặc quá cứng Thoát nước không tốt Nước bị đọng và gây ra nút, rỗ bê tông Sai sót khi tính dãn dài cốt thép Kết cấu bê tông bị võng, gây ra nứt

Tỉ lệ trộn bê tông không đúng Giây co ngót, tăng độ thấm nước và nứt cục bộ

Hư hỏng do thi công

Trang 23

không đúng nước tăng lên gây rỉ cốt thép Tháo ván khuôn quá sớm Có thể gây nứt bê tông Hư hỏng do vật liệu

Các dạng hư hỏng ở bê tông do vật liệu gây ra được thống kê trong bảng 2.4

Bảng 2.4 Nguyên nhân và hư hỏng do sai sót về vật liệu

Hàm lượng xi măng quá cao Bê tông bị co ngót quá nhiều, nứt

Hàm lượng xi măng quá thấp Bê tông bị yếu và độ bền thấp Cốt thép không đúng chất lượng | Bê tông bị yếu, cốt thép bị rỉ

Chất lượng đá kém Tính đầm kém, độ co ngót khô cao, bê tông yếu

Da ban Gây rỉ cốt thép

Chất clorua can xi trong phụ gia lon clorua phá hủy lớp ô xít bảo vệ của cốt thép

Hư hỏng do tác động môi trường xung quanh

Các dạng hư hỏng ở bê tông do tác động môi trường xung quanh gây ra được thống kê trong bảng 2.5 Bảng 2.5 Nguyên nhân và hư hỏng do tác động của môi trường xung quanh

Đi ô xít các bon và hơi a xít | Giảm lượng pH xung quanh cốt thép và làm tăng tốc độ rỉ

Nước Tạo ra lớp ion clorua trên bề mặt của bê tông

Hàm lượng muối cao

Hợp chất hóa học Tấn công hóa học của các chất clorua gây ra rỉ cốt

thép

Rung động Gây nứt vỡ, phân tầng bê tông

Va đập Gây suy yếu vật lý của kết cấu, nứt vỡ bê tông, lộ cốt

thép

Hư hỏng do quản lý khai thác

Cho dù bê tông là một loại vật liệu xây dựng vẫn được biết đến như là một loại

Trang 24

dưỡng và không có một chính sách quản lý khai thác hợp lý vẫn là một trong những nguyên nhân cơ bản của việc suy giảm chất lượng của kết cấu bê tông Quản lý khai thác không tốt thường biểu hiện ở hai lĩnh vực chủ yếu : không quản lý được tải trọng khai thác và không duy tu , bảo dưỡng , sửa chữa thường xuyên

- Vé tai trọng khai thác : do nhu cầu phát triển vận tải tăng rất cao nhưng cơ sở phát triển hạ tầng không theo kịp, vì vậy hầu như các cầu thiết kế với tải trọng nhỏ

(H8, H10, H13) đều bị vượt tải Khi khai thác với tải trọng lớn hơn thiết kế, đối với các

cầu bê tông nhịp nhỏ là rất nguy hiểm Đối với các cầu có khẩu độ nhịp lớn hơn, có thể

do chưa vượt quá tổng tải trọng nên thường chỉ bị phá hoại cục bộ, chủ yếu là bản bê tông và lớp phủ mặt cầu

- Về duy tu bảo đưỡng cầu : kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa nhỏ thường xuyên là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của công tác quản lý Tuy vậy trong một thời gian đài, do nguồn kinh phí hạn hẹp, công tác quản lý hệ thống cầu đường bộ đã chưa được chú trọng đúng mức Hậu quả là từ những hư hỏng nhỏ, theo thời gian cùng với tác

động của môi trường đã phát sinh ăn mòn và phá hoại ở phân lớn các bộ phận kết cấu

Hiện tượng đứt cáp ngang làm nứt vỡ mặt cầu, thậm chí làm nhịp biên rơi cả xuống sông tại các cầu bê tông tiền áp ở các tỉnh phía Nam vào những năm 90 là một ví dụ

điển hình về công tác kiểm tra, quản lý không tốt

Tại vị trí mố cầu thường bị đất vùi lấp và tích tụ nước thải bẩn gây ăn mòn và

cản trở sự làm việc của gối Sự hư hỏng của các ống thoát nước, khe co dãn giữa các nhịp không được sửa chữa kịp thời khiến cho nước bề mặt chảy xuống hệ dầm và gối

cầu kéo theo chất thải bẩn của người và xe cộ gây phá hoại kết cấu Hiện tượng lún sụt

đường đầu cầu nếu không được sửa chữa kịp thời sẽ gây xung kích lớn khi xe vào cầu và phá hoại cục bộ bản hoặc lớp phủ mặt cầu

b Hư hỏng về gối cầu và đá kê gối

Ngoài các hư hỏng về kết cấu hệ dầm bê tông thì hư hỏng về gối cầu cũng là một vấn đề cần được quan tâm đúng mức trong công tác duy tu bảo dưỡng cầu bê tông Trong cầu bê tông thì gối cầu có thể chế tạo bằng bê tông, bằng thép hoặc gối cầu bằng

cao su Dựa vào sự chức năng làm việc, thì gối cầu được chia ra làm hai loại: gối cố

định và gối di động

Các hư hỏng của gối cầu bằng thép là do nước mưa chảy xuống từ trên mặt đường thông qua khe co dãn gây rỉ gối cầu làm cho sự làm việc của gối cầu kém hiệu

Trang 25

quả, đặc biệt là sự làm việc của gối di động Sự gỉ thép ở gối di động sẽ cán trở sự

chuyển động của nó, thậm chí gối đi động không còn khả năng di chuyển dẫn tới sự

phá hủy cục bộ khe co dãn hay bộ phần kết cấu tiếp giáp với khe co dãn

Các hư hỏng của gối cao su thường là bị biến dạng theo cả hai phương dọc cầu và ngang cầu Nguyên nhân chủ yếu là vật liệu sử dụng không phù hợp, do chất lượng chế tạo gối cao su, cao su bị lão hóa theo thời gian, thi công lắp đặt gối không chính xác, bề mặt đá kê gối không bằng phẳng, lắp đặt gối cao su không đúng tim đầm Khi gối cao su bị hư hỏng thì khả năng làm việc của gối bị giảm đi đáng kể, không còn tính đàn hồi

2.1.2 Nhu cầu kiểm tra, sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông tại Việt Nam 2.1.2.1 Nhu cầu kiểm tra và quản lý khai thác

Để duy trì khả năng khai thác của các cầu mới xây dựng và tránh nguy cơ

xuống cấp của các cầu cũ, cần chú trọng đặc biệt đến hệ thống quản lý khai thác cầu, trong đó công tác kiểm tra theo dõi tình trạng kỹ thuật của các công trình cầu chiếm

một vị trí quan trọng và là công tác không thể thiếu được trong việc đánh giá hiện trạng

kỹ thuật của cầu

Ngoài ra để tăng cường và đẩy mạnh công tác kiểm tra theo dõi tình trạng kỹ

thuật và quản lý khai thác cầu đường bộ nước ta, thời gian vừa qua Cục đường bộ Việt Nam đã mở các lớp đào tạo và chuyển giao chương trình quản lý Trên cơ sở “Tiêu chuẩn kỹ thuật bảo đưỡng thường xuyên đường bộ 22 TCN 306-03” và yêu cầu của nội dung chương trình quản lý cầu, đã quy định chi tiết các nội dung cần quản lý như các quy định về nội dung dữ liệu của hồ sơ, về nội dung công tác kiểm tra, kiểm định cầu

Vvà quy định thống nhất nhiệm vụ của từng cấp quản lý bao gồm :

Cục Đường bộ Việt nam

-_ Quản lý chung toàn bộ số liệu cầu đường trên toàn quốc Các số liệu này đã được các Sở GTVT của các tỉnh và các khu quản lý Đường bộ kiểm tra độ

chính xác và xây dựng ngân hàng dữ liệu đường bộ

Các Sở GTVT của các Tỉnh

Trang 26

Các Đoạn quản lý, các Công ty quản lý, sửa chữa đường bộ

-_ Kiểm tra chung; Duy tu sửa chữa; Cập nhật thông tin vào hệ thống quản lý cầu đường; Báo cáo số liệu quản lý về sở

Các Hại quản lý

-_ Kiểm tra thường xuyên các công trình được giao quản lý; Thực hiện công tác

bảo dưỡng công trình

Như vậy, chúng ta đã xây dựng được một hệ thống quản lý bài bản, thống nhất và tương đối hiện đại Vấn đề là làm sao cho các bộ máy hoạt động đồng bộ với các thông tin được cập nhật đầy đủ và chính xác, trong bối cảnh số lượng các cầu cũ, cầu yếu và các cầu có tải trọng khai thác nhỏ trên các tuyến còn chiếm một khối lượng rất

lớn Chính vì vậy tháng 6/2002, Bộ GTVT đã có quyết định thành lập Tổ Tư vấn thẩm

định và đánh giá các công trình cầu yếu theo danh mục của Cục Đường bộ Việt Nam đối với hàng trăm cầu yếu cần xử lý trên các tuyến quốc lộ Việt Nam Không chỉ có các cầu cũ mà ngay cả một số cầu bê tông lớn, mới xây dựng, có kết cấu hiện đại cũng đã bộc lộ một số khuyết tật, hư hỏng ngay trong qúa trình thi công như đòi hỏi phải được kiểm tra để đánh giá đúng thực trạng chất lượng của cầu Ngoài ra, theo cục Giám định thì việc kiểm tra, kiểm định, đánh giá tổng thể theo định kỳ của gần 50 cầu đầm hộp bê tông ƯST thi công theo phương pháp đúc hãng cân bằng được xây dựng từ

những năm 1995 được xác định “Là công việc cần thiết nhằm tổng kết đúc rút kinh

nghiệm về thiết kế, bổ sung hồn thiện cơng nghệ thi công để nâng cao chất lượng

công trình cũng như theo dõi, quản lý hệ thống này trong quá trình khai thác”(Công văn 2920/CGĐ-TĐ ngày 15/10/2003 gửi Bộ trưởng Bộ GTVT)

Tóm lại việc kiểm tra và quản lý hiện trạng các cầu nói chung và các cầu bê

tông nói riêng hiện nay là vấn đề hết sức cấp bách, không chỉ đáp ứng nhu cầu phát

hiện các hư hỏng để phục vụ công tác sửa chữa mà còn đáp ứng nhu cầu quản lý khai

thác nhằm mang lại hiệu quả sử dụng là cao nhất 2.1.2.2 Nhu cầu sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông

Như đã phân tích ở trên, do rất nhiều nguyên nhân mà rất nhiều cầu bê tông tại Việt Nam đang bị hư hỏng và xuống cấp Hàng năm, báo cáo kiểm tra thường xuyên

Trang 27

hoặc báo cáo kiểm định các công trình cầu bê tông trong phạm vi cả nước cho thấy có những hư hỏng chủ yếu sau cần được dau tư sửa chữa, nâng cấp kịp thời:

-_ Bê tông bề mặt trụ, mố, dầm bê tơng bị suy thối, bong tróc, lộ cốt thép - Hư hỏng gối cầu cao su, nghiêng lệch gối cầu thép

-_ Hư hỏng khe co dãn -_ Hư hỏng bê tông đầu dam

-_ Suy yếu khả năng chịu lực tổng thể, tốc độ và trọng lượng phương tiện qua

cầu bị hạn chế

Trước những hư hỏng đó, hàng năm Cục Đường bộ Việt nam phải đầu tư một lượng kinh phí rất lớn để sửa chữa, tăng cường các công trình cầu đường, nhất là các cầu bê tông (chiếm một tỷ lệ rất lớn) nhằm đảm bảo an tồn cho cơng trình và nhu cầu giao thông đi lại trên các tuyến đường Một minh chứng cho tính cấp bách và cần thiết của công tác sửa chữa và nâng cấp cầu là việc trong năm 2003 bộ GTVT đã trình Chính phủ báo cáo nghiên cứu khả thi dự án khôi phục 381 cầu yếu đường bộ trên các tuyến quốc lộ và tỉnh lộ với tổng vốn đầu tư dự kiến khoảng 200 triệu USD Trong đó có 249 cầu trên các tuyến quốc lộ và 132 cầu trên các tuyến tỉnh lộ Tiếp theo trong tháng 5 năm 2004, bộ GTVT đã trình Thủ tướng Chính phủ xin đổi tên "Dự án khói phục cầu

Ait

yếu đường bộ thành tên "Dự án tín dụng ngành GTVT để cải tạo mạng lưới đường quốc gia" Theo đó, giai đoạn 1 của dự án này cần tới 2.293,489 tỉ đồng (gồm vốn vay JBIC Nhật Bản và vốn đối ứng Việt Nam) để cải tạo cho 141 cầu yếu thuộc 38 tỉnh, thành cả nước với tổng chiều dài cầu là 9.328m Công tác khảo sát thiết kế dự kiến sẽ hoàn thành vào tháng 3 năm 2005, đến tháng 6 năm 2005 sẽ tiến hành khởi cơng và hồn thành vào tháng 11 nam 2007

Chính vì vậy hơn bao giờ hết, công tác kiểm tra đánh giá và sửa chữa nâng cấp cầu bê tông tại nước ta trở lên rất cấp bách, đòi hỏi có những đầu tư thích đáng về kinh

phí, con người và đặc biệt là những thiết bị hiện đại, áp dụng các thành tựu khoa học

công nghệ tiên tiến để đạt được hiệu quả công việc cao nhất

Bảng 2.6 cho ta thấy các hư hỏng phổ biến của cầu bê tông tại Việt Nam và yêu

Trang 28

Bảng 2.6 Các dạng hư hỏng điển hình của câu bê tông tại Việt Nam và nhu cầu về thiết

bị phục vụ kiểm tra sửa chữa nâng cấp TT Hu Hién tuong Kiểm tra, xác định Thiết bị cần có hong

1 Nứt |- Nứt ngang ở mặt dưới của | - VỊ trí xuất hiện - XCD để tiếp cận đầm và nứt đứng ở mặt bên | - Hướng đường nứt công trình

của dâm tại vi trí giữa nhịp | - Chiêu dài vết nứt - Thiết bị làm sạch bề

và vị trí kê gối - Độ rộng vết nứt mặt bê tông

- Nứt dọc bề mặt dưới của | - Mức độ phát triển - Thiết bị bơm keo đầm tại vị trí giữa nhịp và trám vết nứt vị trí kê gối - Nứt xiên ở mặt bên tại vị trí kê gối - Nứt ở vách dầm, nứt ở phần trong của dầm hộp - Nứt ở vị trí neo cáp ƯST 2 | Sứtvỡ |- Kết cấu bê tông bị sứt vỡ | - Vị trí sứt vỡ - XCD để tiếp cận thành mảng, có thể làm lộ | - Kích thước vết sứt,vỡ | công trình

hoặc không lộ cốt thép - Sự lộ ra của cốt thép | - Thiết bị làm sạch bẻ - Mức độ gỉ của cốt mặt bê tông

thép - Thiết bị làm sạch gỉ

3 Tróc |- Tróc mảng bê tông do suy | - Vị trí tróc mảng - XCD để tiếp cận

mang thoái tại: - Kích thước tróc công trình

bê Đầu dầm mảng - Thiết bị tẩy phá bê

tơng, « Mat dudéi dam - Sul6 ra cha cét thép | tong bi suy thoái

cét Hai bên thân dầm - Mức độ gỉ của cốt - Thiết bị làm sạch gỉ thép bị | - Cốt thép lộ ra ngoài bị gi thép - Thiết bị phun bê

lộ ra tông sửa chữa

4 R6, | Rỗ, xốp, rỗng tại các vị trí| Vị trí BT bị rỗ, xốp |- XCD để tiếp cận

xốp, |của dâm (Chủ yếu do] rỗng công trình

rỗng | nguyên nhân thi công) - Kích thước vùng bị | - Thiết bị tẩy phá bê

- Sự lộ ra của cốt thép rỗ Xốp rỗng tơng bị suy thối ~ Thiết bị làm sạch gỉ

Trang 29

Mức độ gỉ của cốt

thép

- Thiết bị phun bê tông sửa chữa Ri nước, nhũ đá Chất lượng bê tông không tốt, tính chống thấm kém

Mặt bê tông luôn luôn ẩm

ướt Nếu nước chảy thành

giọt, sau một thời gian xuất hiện nhữ đá Vị trí bê tông bị ẩm ướt đo nước thấm Kích thước vùng bị thấm - Mức độ thấm - Phồng rộp của bê tông Sự lộ ra của cốt thép Mức độ gỉ của cốt thép - XCD để tiếp cận công trình

- Thiết bị tẩy phá bê

tơng bị suy thối - Thiết bị làm sạch gỉ

- Thiết bị phun bê tông sửa chữa

Lộ cốt thép

Do khi thi công đã đặt sát cốt thép vào ván khuôn, nên

khi đổ không tạo được lớp

bê tông bảo vệ VỊ trí bê tông bị ẩm ướt do nước thấm Kích thước vùng bị thấm Sự lộ ra của cốt thép - Mức độ gỉ của cốt thép - XCD để tiếp cận công trình - Thiết bị làm sạch gỉ

- Thiết bị phun bê tông sửa chữa Suy yếu của cốt thép

Do rỉ làm giảm tiết điện

Thép ƯST bị đứt - VỊ trí cốt thép bị gỉ, mất tiết diện, số lượng, mức độ Vị trí thép UST bi đứt, số lượng, mức độ - XCD để tiếp cận công trình - Thiết bị siêu âm - Thiết bị xác định đường kính cốt thép còn lại Hư hỏng gối cầu - Vị trí kê gối trên đầm « Nut

+ Bê tông xốp, tróc mang + Hai bên thân dầm - Gối và bệ gối

+ Nghiêng gối, trượt gối

+ Cao su bị rão, bẹp

+ Sự di động của gối không

tốt, hay dịch chuyển quá mức - Tình trạng bê tông dim khu vực thớt trên gối Vết nứt khu vực đầu dam Su vénh, xoắn dầm - Tình trạng gối và bệ gối - XCD để tiếp cận công trình - Thiết bị bóc tách, tẩy phá bê tơng bị suy thối - Thiết bị nâng đầm cầu - Thiết bị làm sạch gỉ - Thiết bị phun bê

tông sửa chữa

Trang 30

2.2 Thiết bị chuyên dùng phục vụ kiểm tra sửa chữa nâng cấp cầu bê tông ở

Việt Nam

2.2.1 Các loại thiết bị chuyên dùng

Để thực hiện công tác sửa chữa, cải tạo và nâng cấp cầu bê tông thì bên cạnh

các thiết bị thi công thông thường, cần phải có các thiết bị thi công chuyên dùng Những thiết bị thi công chuyên dùng này được thiết kế chế tạo với mục đích sử dụng trong một hay một vài công việc nhất định nhằm phục vụ cho công tác kiểm tra, sửa chữa cải tạo và nâng cấp cầu bê tông đạt được hiệu quả cao nhất Xét về đặc điểm

công việc, các thiết bị chuyên dùng sử dụng trong các công trình cầu được phân ra thành hai nhóm chính là nhóm thiết bị phục vụ công tác kiểm tra và nhóm thiết bị phục

vụ công tác sửa chữa cải tạo và nâng cấp

2.2.1.1 Thiết bị phục vụ công tác kiểm tra cầu

Do đặc điểm của cầu, và đặc biệt đối với những cầu bê tông có khẩu độ lớn, việc

đưa người và thiết bị kiểm tra tới những vị trí khác nhau là rất khó thực hiện, và đôi khi

là không thể nếu không có sự trợ giúp của thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác kiểm tra cầu Chính vì vậy mục đích chủ yếu đối với loại thiết bị phục vụ công tác kiểm tra cầu là phải đưa được người và các phương tiện kiểm tra tới mọi vị trí của cầu theo yêu cầu kiểm tra Do việc kiểm tra tại các vị trí phía trên bể mặt cầu là tương đối dễ thực hiện bằng nhiều phương tiện thông dụng (xe thang, xe cần cẩu có gắn thùng ca bin ) vì vậy thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác kiểm tra cầu chủ yếu phục vụ cho việc

kiểm tra bề mặt dưới cầu Các yêu cầu cơ bản đối với loại thiết bị này là:

~_ Di chuyển được trên bề mặt cầu trong quá trình kiểm tra -_ Cho phép người di chuyển tới vị trí cần kiểm tra

- Đưa được tải trọng theo thiết kế tới mọi vị trí cần kiểm tra phía đưới cầu một

cách thuận tiện, an toàn và ổn định

~_ Có tính cơ động cao, di chuyển dễ dàng trên đường giao thông

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng khác nhau chế tạo các loại thiết bị khác

nhau phục vụ cho công tác kiểm tra bề mặt đưới cầu Tuy nhiên chủ yếu là các loại

thiết bị đi chuyển được (Tự hành hoặc kéo theo) Có thể phân loại thiết bị kiểm tra

cầu theo nhiều cách khác nhau như theo kiểu hình thức đi chuyển, theo kết cấu bộ công

tác

Trang 31

3

a Phân loại thiết bị theo hình thức di chuyển

Thiết bị tự hành:

Bộ phận di chuyển của thiết bị kiểm tra cầu tự hành thường được thiết kế chế tạo dựa trên xe cơ sở là xe tải hạng trung hoặc hạng nặng Xe cơ sở sẽ được cải tạo và gia

cường một số bộ phận phụ trợ để đáp ứng được các yêu cầu thiết kế Các hình vẽ dưới

đây cho ta thấy một số loại xe kiểm tra cầu tự hành Hình 2.5 Xe kiểm tra cầu tự hanh MBI 90-1/S cua hang MOOG

Thiét bi kéo theo:

Các thiết bị kiểm tra cầu dạng kéo theo không thể tự di chuyển được mà phải

nhờ vào một đầu kéo hoặc một xe kéo Nhược điểm chủ yếu của loại này là tính cơ

động không cao, và không thể hoạt động với tầm vươn lớn được do bị khống chế về

kích thước khi đi chuyển

Hình 2.6

Thiết bị kiểm tra cầu

đạng kéo theo MBI 70-1/S của hãng

MOOG

Trang 32

b Phân loại thiết bị theo kết cấu bộ công tác

Theo kết cấu của bộ phận công tác thì có thể thấy rõ hai loại kết cấu là kết cấu

kiểu dàn có sàn công tác cho người kiểm tra di chuyển và loại kết cấu kiểu cần hộp có

ca bin cho người kiểm tra đứng

2.2.1.2 Thiết bị phục vụ công tác sửa chữa cải tạo và nâng cấp cầu a Thiết bị bóc tách tẩy phá bê mặt bê tông hư hỏng

Trong thực tế, qua quá trình sử dụng do nhiều nguyên nhân khác nhau như do

sai sót trong quá trình thiết kế, thi công, do tác động của môi trường, do không thực hiện tốt công tác duy tu bảo dường nên sau một thời gian khai thác bề mặt bê tông

bắt đầu xuất hiện các hư hỏng như nứt, vỡ bê tông, giảm cường độ bê tông, bê tông bị

xâm thực, độ kiểm của bê tông bị khử dần và cốt thép bị gỉ Để tăng tuổi thọ của các

kết cấu bê tông cần phải loại bỏ các lớp bê tông bị hư hỏng, xuống cấp trước khi tiến hành gia cố lại kết cấu Các yêu cầu cơ bản đối với chủng loại thiết bị bóc tách tẩy phá bê tông là:

- Phá vỡ, bóc tách và loại bỏ được các lớp bê tông bị hư hỏng

-_ Có mức độ ảnh hưởng thấp nhất tới các lớp bê tông còn tốt xung quanh - Không làm ản hưởng đến lớp cốt thép bên trong của kết cấu

-_ Hạn chế đến mức thấp nhất ảnh hưởng đến kết cấu chung

Hiện nay chủ yếu có ba phương pháp đang được sử dụng để bóc tách và loại bỏ

các lớp bê tông bị hư hỏng đó là phương pháp sử dụng búa, khoan phá bê tông, thiết

bị phun nước áp lực cao và thiết bị cào bóc bê tông Búa khoan phá bê tông:

Phương pháp sử đụng các loại khoan bê tông hoặc búa phá bê tông chạy bằng

điện hoặc bằng khí nén để phá bê tông đã được ứng dụng từ rất lâu và là một phương

pháp khá phổ biến Trong quá trình làm việc, mũi khoan hoặc đầu búa sẽ tạo ra lực va đập lên bề mặt bê tông và các lớp bê tông yếu sẽ bị bóc tách ra Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là cho năng suất cao, rất thích hợp với việc phá huỷ bê tông với khối lượng lớn Tuy nhiên nhược điểm của nó là gây tiếng ồn lớn, và đặc biệt là lực rung động tạo ra trong quá trình làm việc gây ảnh hưởng đến độ bền kết cấu chung của công trình và của các lớp bê tông còn tốt xung quanh, đôi khi còn tạo ra thêm các vết nứt trong phần bê tông tốt hoặc làm các vết nứt phát triển rộng ra Mặt khác phương pháp

Trang 33

này cũng không thể loại bỏ một cách triệt để các phần bê tông bị hư hỏng Ngoài ra mức độ ô nhiễm về bụi cũng là một nhược điểm cơ bản của phương pháp này

Thiết bị cào bóc bệ tông

Phương pháp này sử dụng một thiết bị tự hành, có lắp bộ công tác trên có các răng phay để cào bóc bê mặt vật liệu Phần lớn các thiết bị loại này dùng để cào bóc mặt đường bê tông asphan hoặc mặt đường cấp phối để thi công đường giao thông

Tuy nhiên một số thiết bị loại này cũng được sử dụng trong công tác cào bóc bề mặt bê tông như bê tông đường

sân bay, bê tông mặt

cfu Ưu điểm của

phương pháp này là cho năng suất rất cao, độ sâu cào bóc chính xác theo yêu cầu Tuy nhiên

nhược điểm chủ yếu của ¡

nó là chỉ thi công được

tại những nơi có địa hình _- Hình 27 Thiết bị cào bóc bê tông mặt đường sân bay

đủ rộng và có đường giao

thông cho thiết bị di chuyển Ngoài ra thiết bị loại này không phù hợp với việc bóc tách có chọn lựa những lớp bê tông bị hư hỏng, suy thoái Hơn nữa giá thành đầu tư

thiết bị cao cũng là một cản trở không nhỏ trong việc ứng dụng thiết bị này trong việc cào bóc bề mặt bê tông bị hư hỏng

Thiết bị phun nước áp lực cao

Công nghệ phun nước áp lực cao để tẩy phá bê tông đã hình thành khoảng 25

năm trở lại đây, và cho tới nay vẫn được coi là một công nghệ mới Phương pháp này

đã và đang ngày càng trở nên phổ biến, và tại một số nơi trên thế giới, đó là phương

pháp duy nhất được chỉ định trong công việc sửa chữa bê mặt câu Việc ứng dụng

công nghệ phun nước để tẩy rửa các lớp bê tơng suy thối đã được giới thiệu lần đầu

tiên tại Italia vào năm 1979, tiếp đến là Thuy Điển vào năm 1984 và sau đó là các

quốc gia phát triển như Mỹ, Canada, Pháp, Anh

Trang 34

đảm bảo chất lượng Do nguyên lý làm việc của việc phun nước tẩy phá là tia nước có áp suất cao đâm xuyên vào các lỗ hồng và vết nứt sắn có của vật liệu Khi áp suất của nước trong các các lỗ hồng và khe nứt vượt qua một giá trị nhất định, lớp vật liệu sẽ bị bong ra Đối với các lớp bê tơng suy thối, số lượng các vết nứt và chiêu dài của chúng là đáng kể, vì vậy bằng cách sử dụng năng lượng của tia nước phun, các vết nứt này phát triển thêm và dẫn đến việc các lớp bê tơng suy thối bị bóc tách ra, trong khi bê tông tốt thì vẫn không bị ảnh hưởng do áp suất của tia nước phun được thiết kế thấp hơn so với áp suất có thể làm phá huỷ lớp bê tông còn tốt Các hình dưới đây cho ta thấy các thiết bị phun nước phá huỷ bê tông đang làm việc

Hình 2.8

Thiết bị phun nước phá huỷ bê tông yếu trên mặt cầu của hang JET EDGE

b Thiết bị nâng dâm cầu

Sau một thời gian sử dụng, do tác động của môi trường và một số lý do khác, các gối cầu sẽ bị lão hoá (Gối cầu cao su) hoặc hư hỏng, nghiêng lệch (Gối cầu thép)

cần phải được sửa chữa hoặc thay thế Có nhiêu giải pháp nâng dầm khác nhau, sử dụng các trang thiết bị khác nhau, tuy nhiên yêu cầu cơ bản đối với chúng loại thiết bị

này là:

— Hạn chế thấp nhất việc gián đoạn giao thông của các phương tiện qua lại cầu

trong thời gian sửa chữa

- Chênh lệch độ cao của mặt cất ngang tại vị trí nâng dầm không vượt quá

2mm (Hoặc theo yêu cầu thiết kế)

¬ Hành trình nâng tại các điểm nâng của mỗi dầm phải đồng bộ, độ sai lệch

hành trình không vượt quá 2 mm (Hoặc theo yêu cầu thiết kế)giữa các điểm

nâng với nhau

— Thiết bị phải an toàn tuyệt đối, giữ tải ổn định trong thời gian sửa chữa

Trang 35

Giải pháp sử dụng hệ thống kích nâng

Giải pháp sử dụng kích nâng đồng thời là nội dung của đề tài này đang được

xem là giải pháp công nghệ tiên tiến nhất vào thời điểm hiện nay do có nhiều ưu điểm

nổi bật mà các giải pháp khác không thể hoặc rất khó thực hiện được Các ưu điểm đó

bao gồm: Trang thiết bị đặc chủng gọn nhẹ, thao tác công nghệ đơn giản và giải quyết

được yêu câu thông xe trên cầu trong quá trình thi công kích nâng đầm, độ an toàn cao, giữ tải ổn định trong thời gian dài, khống chế chiều cao nâng chính xác

Hệ thống thiết bị của giải pháp nâng dầm bằng hệ thống kích nâng bao gồm các

hạng mục chủ yếu sau đây (Hình 2.9)

Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống kích nâng dầm của hãng ENERPAC (1) Bộ nguồn thuỷ lực

(2) Kích nâng thuỷ lực

) Hệ thống điều khiển và đồng bộ hoá hành trình kích nâng

(4) Hệ thống điều khiển trung tâm

(5) Các chi tiết Hiên kết thủy lực

Theo hình 2.9 bộ nguồn thuỷ lực (1) sẽ cung cấp dầu thuỷ lực tới các kích (2) thông qua hệ thống đường ống và cút nối (5) Phần mềm điều khiển từ máy tính (4) sẽ điều khiển các phần tử điều khiển điện-thuỷ lực (3) để khống chế thao tác nâng đạt trị số yêu cầu bao gồm chiều cao nâng, thời gian nâng, tải nâng đồng thời điều khiển và

đảm bảo sự đồng bộ hoá hành trình nâng của các kích (2) b Thiết bị làm sạch và mở rộng đáy cọc khoan nhéi

Trong thời gian gân đây, với sự phát triển của công nghệ hiện đại, một công nghệ và thiết bị mới được đưa vào sử dụng trong công tác thi công và sửa chữa cọc

khoan nhồi Đó là thiết bị phun chất lỏng áp lực cao Thiết bị này dùng để mở rộng đáy cọc khoan nhổi để tăng sức chịu tải của cọc mà không cần tăng đường kính toàn bộ

Trang 36

cọc, hoặc có thể được ứng dụng để làm sạch các phần cọc không đồng nhất trước khi điền bổ sung bê tông Trong hình 2.10 là qui trình công nghệ sử dụng thiết bị phun

nước áp lực cao trong việc mở rộng đáy cọc khoan nhồi

Bước 2 Bước 3 Bước 4 Phun Bước 5

Lap daténg Lấy mẫu Phun nước vita ximang Giữ áp suất bơm ximang khoan bềtông với áp suất

vào khung và bùn từ đáy — cao và làm cốt thép chịu cọc sạch

lực

Hình 2.10 Qui trình công nghệ mở rộng đáy cọc khoan nhồi

2.2.2 Tình hình trang thiết bị hiện có và nhu cầu về thiết bị chuyên dùng phục vụ kiểm tra sửa chữa nâng cấp cầu bê tông tại Việt Nam

Thiết bị thi công đóng một vai trò đặc biệt quan trọng trong xây dựng, sửa chữa các công trình giao thông nói chung và các công trình cầu nói riêng Trong tổng số vốn

đầu tư cho một dự án xây dựng công trình giao thông, kinh phí cho thiết bị và công thực hiện chiếm một phần không nhỏ, có khi nó lên đến 1/3 tổng kinh phí tồn bộ cơng trình Rõ ràng đây là lượng vốn đầu tư khổng lồ Trong bối cảnh rất nhiều công trình GTVT nói chung và các công trình cầu bê tông nói riêng tại Việt Nam cần phải sửa chữa nâng cấp, việc đầu tư cho thiết bị phục vụ thi công các công trình giao thông nói chung và các thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác kiểm tra, sửa chữa nâng cấp cầu nói riêng là vấn đề cũng hết sức cần thiết và bức xúc Việc đầu tư này bao gồm cả đầu tư mua sắm, bảo dưỡng sửa chữa đến cả đầu tư về chính sách quản lí thiết bị thi cong

Do có sự phát triển của nền kinh tế, sự thay đổi quan hệ thương mại với các

nước trong những năm vừa qua, một số lượng lớn các dự án xây dựng với vốn đầu tư

Trang 37

nước ngoài và trong nước đã được cấp giấy phép và thực hiện Chính vì vậy nhu cầu về thiết bị xây dựng đã tăng lên nhanh chóng Cộng với những chính sách đúng đắn và thơng thống của Chính phủ đã tạo ra sự bùng nổ về số lượng thiết bị thi công nhập khẩu cũng như sự đa dạng về chủng loại Tuy nhiên đa số các máy móc thiết bị này dùng để phục vụ công tác thi công xây mới các công trình, chỉ có một số lượng rất nhỏ thiết bị máy móc chuyên dùng được nhập về cho mục đích sửa chữa nâng cấp các công

trình

Cùng với sự phát triển của nên kinh tế quốc dân, khả năng chế tạo thiết bị thi công trong nước bắt đâu đã được khẳng định Với tiềm năng sắn có hiện nay, với chủ trương phát huy nội lực của chính phủ ta, chúng ta đã và đang tiến hành tự nghiên cứu, thiết kế và chế tạo được các loại thiết bị thi công phục vụ cho xây dựng các công trình

giao thông trong nước

Trong thời gian gần đây, hàng loạt trạm trộn bê tông xi măng, bê tông nhựa nóng, các thiết bị chuyên dùng trong xây dựng cầu, mặt đường ô tô, các loại máy xếp

đỡ vừa và nhỏ, máy đầm lèn bánh lốp, bánh thép, rung động và các thiết bị thi công khác đã được chế tạo và phát huy hiệu quả tại các công trường xây dựng công trình giao thông trong toàn quốc Tuy nhiên cũng như tình hình nhập khẩu, hầu như chưa có

thiết bị chuyên dùng phục vụ cho việc sửa chữa nâng cấp các công trình nói riêng và công trình cầu nói riêng nào được chế tạo trong nước Các phân tích dưới đây sẽ đề

cập rõ hơn tới tình hình trang thiết bị chuyên dùng hiện có tại Việt Nam phục vụ cho

công tác kiểm tra sửa chữa và bảo dưỡng cầu

2.2.2.1 Thiết bị chuyên dùng phục vụ công tác kiểm tra

Do đặc điểm của cầu bê tông, phần lớn khối lượng vật chất của công trình nằm phía dưới cao độ mặt cầu và vì thế tuy trên bể mặt cầu vẫn có thể xuất hiện một số hư hỏng nhất định nhưng chủ yếu các hư hỏng lại xảy ra ở vùng kết cấu dưới mặt đường xe chạy Chính vì vậy hầu hết công việc kiểm tra được thực hiện dưới gầm câu, đòi hỏi phải có các trang thiết bị thích hợp để đưa người và thiết bị kiểm tra tới các vị trí cần kiểm tra phía dưới cầu Cho đến nay chúng ta chủ yếu sử dụng các phương pháp tiếp cận công trình bằng các phương pháp là đà giáo thủ công, đà giáo bán cơ giới, xe nâng

Trang 38

—_ Đà giáo thủ công

Về cấu tạo, hình thức đà giáo thủ công rất đa dạng, tuy nhiên phổ biến nhất là loại có cấu tạo gồm hai thang kim loại có móc để móc vào gờ chắn bánh hay lan can ở hai mép biên ngoài cầu, các thang có móc này vừa là phương tiện để từ mặt cầu treo

xuống sàn công tác, vừa làm phương tiện để lắp đặt mặt sàn công tác Sàn công tác có thể tạo thành từ các tấm ván gỗ hoặc các vật liệu khác như thân cây tre, nứa ghép sát

nhau, cố định chắc chắn Với loại đà giáo này, cần tiếp cận ở vị trí mặt cắt nào của cầu, buộc phải lắp dựng đà giáo tại vị trí đó

Hình 2.11 Giàn giáo thủ công dùng để kiểm tra và sửa chữa cầu Mặc dù sử dụng phương pháp này có những ưu điểm nhất định như cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, dé lắp đặt, đáp ứng với các loại chiều rộng mặt cầu và có thể tan dụng một số vật liệu có sắn Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của khi sử dụng thiết bị loại này là tính an toàn thấp cả khi lắp đặt và khi kiểm tra, thời gian tháo lấp rất lâu và không có tính cơ động Hơn nữa khi phải tiến hành công việc kiểm tra với khối lượng

lớn thì tổng chỉ phí cũng sẽ rất cao do các nguyên vật liệu làm đà giáo hầu như không sử dụng lại được

- Da giáo bán cơ giới

Đà giáo bán cơ giới là loại đà giáo có một phần được chế tạo sẵn, đó là hai xe có

đối trọng được đặt ở hai biên cầu, người ta cũng có thể chế tạo sẵn cả phần đà giáo treo phục vụ công tác kiểm tra đối với các cầu có chiều rộng hạn chế Hai xe có đối trọng đã nói dùng để treo hệ thống đà giáo tiếp cận bé mặt dưới câu Thiết bị này có thể

dùng sức người để đẩy nhằm di chuyển đều đà giáo theo hướng dọc cầu

Trang 39

Ưu điểm chủ yếu của loại đà giáo bán cơ giới là:

+_ Do di chuyển được bằng thủ công, đà giáo bán cơ giới có thể cho phép sử

dụng để kiểm tra toàn bộ kết cấu nhịp một cách thuận lợi nếu địa bàn cho phép Khi chuyển sang kiểm tra nhịp kế tiếp chỉ cần phân đôi phần đà

giáo treo để vượt qua vị trí mố trụ rồi liên kết đà giáo treo lại thì có thể tiến hành công viêc kiểm tra một cách bình thường

+ Thiết bị được chế tạo bằng vật liệu chính là thép, có thể sử dụng nhiều lần,

do đó mặc dù kinh phí đầu tư ban đầu có thể cao hơn nhiều so với một bộ đà giáo thủ công, nhưng về lâu dài, sử dụng đà giáo bán cơ giới đưa lại hiệu quả kinh tế hơn so với đà giáo thủ công

Tuy nhiên đà giáo bán cơ giới cũng có những hạn chế:

+_ Tính an toàn cho người thực hiện công việc kiểm tra không cao

+ Kết cấu nặng nề và khá công kênh, khó khăn khi vận chuyển, xếp đỡ, cũng

như bảo quản

+ Việc di chuyển sang các nhịp khác là khó khăn do vướng trụ cầu

+ Trong trường hợp cầu có hệ thống cột đèn chiếu sáng, dùng đà giáo bán cơ giới không phát huy được hiệu quả vì khi đi chuyển dọc cầu, tại các vị trí

cột đèn, tổ chức để cho xe treo có đối trọng và đà giáo treo vượt qua là rất

phức tạp

- Xe ndng

“Trong một số trường hợp, khi tiến hành kiểm tra bề mặt dưới cầu tại những vị trí

trên cạn, người ta có thể sử dụng các loại xe nâng như xe kiểm tra điện, cần cẩu có gắn ca bin (Hình 2.12) Ưu điểm của phương pháp này là thao tác rất nhanh chóng, tính

an toàn tương đối cao do người kiểm tra được đứng trong ca bin nâng chuyên dùng, có

thể cơ động dễ dàng, tiếp cận công trình nhanh chóng Tuy nhiên nhược điểm cơ bản của loại thiết bị này là chỉ phục vụ được công tác kiểm tra trên cạn, với độ cao nhất định, dưới cầu phải có đường cho xe tiếp cận và không có các chướng ngại trên đường tiếp cận của xe như cây cối, nhà cửa, đường sắt, đường điện dưới cầu và các loại

chướng ngại vật khác Vì vậy thiết bị loại này cũng không phát huy duoc hiéu quả và

Trang 40

Hình 2.12 Kiểm tra bề mặt đưới cầu bằng xe nâng (kiểu cần trục)

— Xe chuyên dùng kiểm tra bê mặt dưới cầu

Trên thế giới, do nhận rõ được tầm quan trọng của việc kiểm tra bẻ mặt dưới cầu, từ nhiều năm nay, các nhà sản xuất thiết bị cho ra đời các loại thiết bị chuyên dùng kiểm tra bể mặt dưới cầu khác nhau Nhìn chung, thiết bị kiểm tra bể mặt dưới cầu có kết cấu hiện đại, tiên tiến được sử dụng rộng rãi tại hầu hết các nước có nền công nghiệp phát triển trên thế giới Trở ngại cơ bản của việc đầu tư thiết bị này là vấn đề kinh phí đo giá thành của một thiết bị là khá cao Gần đây, do nhu cầu cấp thiết của yêu cầu kiểm tra thực tế cácc công trình cầu, cục Đường bộ Việt Nam đã nhập về một chiếc xe kiểm tra bê mặt đưới câu của hãng Barn (Italia)

Nhìn chung, thiết bị phục vụ cho việc kiểm tra bể mặt dưới cầu ở nước ta được sử dụng phổ biến hiện nay là hệ thống đà giáo thủ công Mỗi lần thực hiện công việc kiểm

tra, duy tu, bảo dưỡng những phần phía dưới cầu là một lần phải lắp dựng hệ thống đà giáo

rất phức tạp và mất nhiều thời gian Với việc chế tạo, lấp đặt cũng như vật liệu, linh kiện không tiêu chuẩn, vì vậy việc sử dụng hệ thống đà giáo không chỉ mang lại hiệu quả thi

công thấp mà còn đang là mối nguy hiểm lớn với người kiểm tra cầu

Cho đến nay, ở nước ta vẫn chưa có cơ sở nào thực hiện việc thiết kế chế tạo loại

thiết bị chuyên dùng phục vụ công việc kiểm tra bể mặt đưới của cầu Thiết bị kiểm tra

Định dạng
Số trang	360
Dung lượng	9,66 MB