“Cầu Dầm Hộp Đúc Sẵn Phân Đoạn Dự Ứng Lực Ngoài” là một phát triển mới quan trọng trong xây dựng cầu ở những thập kỷ qua. Khác với công trình cầu nguyên khối thông thường, loại cầu này bao gồm các phân đoạn “nhỏ” được lắp ghép với nhau bằng cáp dự ứng lực. Các phân đoạn đúc sẵn sẽ đảm bảo công trình được xây dựng nhanh và kiểm soát chất lượng tốt. Do đó, loại cầu này được xem là lựa chọn ưu tiên cho nhiều tuyến đường cao tốc trên cao và cầu có chiều dài lớn tại nhiều thành phố trên thế giới. Dự án đường sắt đô thị đoạn Bến Thành – Suối Tiên (Metro Line 1) là công trình đầu tiên sử dụng kết cấu và công nghệ thi công mới này ở Việt Nam. Công nghệ này có nhiều cải tiến kỹ thuật mới, trong đó việc đúc các phân đoạn và đảm bảo hình học của các phân đoạn có vai trò rất quan trọng. Bài báo trình bày những vấn đề chính trong trình tự đúc các phân đoạn và quy trình kiểm soát chất lượng để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
KIỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO CÁC PHÂN ĐOẠN CHO CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC LẮP GHÉP QUALITY CONTROL DURING CASTING SEGMENT FOR PRECAST SEGMENTAL BRIDGE TS Vũ Hồng Nghiệp KS Nguyễn Xuân Vi Đại Học GTVT Tp HCM, Email: nghiep@hcmutrans.edu.vn Cty TNHH Đầu Tư VTCO, Email: nguyenxuanvi.work@gmail.com ABSTRACT "Precast segmental bridges" is one of the major new developments in bridge engineering in the last decades In contrast to ‘classical’ monolithic constructions, a segmental bridge consists of „small“ precast elements stressed together by tendons The prefabricated segments ensure fast construction time and good quality control As a result, the structure has been selected as a preferred solution for many elevated highways and long bridges at cities in the world The urban railway project Ben Thanh - Suoi Tien (Metro Line 1) in Hochiminh city is the first one to use this kind of structure and and to apply the new construction technology in Vietnam There are a lot of technical issues, in which casting segments and controlling geometry play a very important role The paper highlights casting procedure and quality control process to overcome the problems Key words: precast segmental bridge, construction time, quality control, casting segments, controlling gemometry Quy trình chế tạo phân đoạn 2.1 Sơ đồ gia công đoạn đúc [2] TÓM TẮT “Cầu Dầm Hộp Đúc Sẵn Phân Đoạn Dự Ứng Lực Ngoài” phát triển quan trọng xây dựng cầu thập kỷ qua Khác với công trình cầu nguyên khối thông thường, loại cầu bao gồm phân đoạn “nhỏ” lắp ghép với cáp dự ứng lực Các phân đoạn đúc sẵn đảm bảo công trình xây dựng nhanh kiểm soát chất lượng tốt Do đó, loại cầu xem lựa chọn ưu tiên cho nhiều tuyến đường cao tốc cao cầu có chiều dài lớn nhiều thành phố giới Dự án đường sắt đô thị đoạn Bến Thành – Suối Tiên (Metro Line 1) công trình sử dụng kết cấu công nghệ thi công Việt Nam Công nghệ có nhiều cải tiến kỹ thuật mới, việc đúc phân đoạn đảm bảo hình học phân đoạn có vai trò quan trọng Bài báo trình bày vấn đề trình tự đúc phân đoạn quy trình kiểm soát chất lượng để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật Từ khóa: cầu phân đoạn lắp ghép, thời gian thi công, kiểm soát chất lượng, đúc phân đoạn, kiểm soát hình học 2.2 Lắp đặt cốt thép lắp ráp lồng thép Công tác cắt uốn cong thép thành phẩm phải thực theo vẽ phù hợp với biện pháp trình tự thi công Tất yêu cầu kỹ thuật thiết kế phải tuân thủ ví dụ khoảng cách, cao độ chi tiết nối Tổng quan Công tác chế tạo phân đoạn dầm đóng vai trò quan trọng đến trình thi công lắp ghép nhằm đảm bảo khả làm việc công trình cầu sau [1] Việc quản lý chất lượng trình chế tạo cần phải thực chi tiết yêu cầu sai số hình học dầm nghiêm ngặt (chỉ cho phép sai lệch tối đa 3mm)[2][3] Cho nên, bước chế tạo phân đoạn phải giám sát quản lý chặt chẽ Các phân đoạn đúc theo công nghệ dùng khuôn theo dây truyền đúc dài (LongLine) dây truyền đúc ngắn (ShortLine)[3][4] Nhưng trình tự đúc buộc phải theo thứ tự lắp ghép phân đoạn nhịp cầu Do phương pháp đúc ngắn có nhiều ưu điểm nên thường sử dụng, đặc biệt dùng cho dự án Metro số (Bến Thành-Suối Tiên) Nội dung viết trình bày theo phương pháp [2] Hình 2.1: Công tác lắp ráp lồng thép Khi công tác lắp dựng lồng cốt thép hoàn thiện, khung nâng phải sử dụng Bằng cách dùng khung nâng, hạn chế hư hại biến dạng lồng thép Trang 2.3 Lắp ráp khuôn đúc [2][3] Hình 2.2: Công tác lắp ráp khuôn đúc Ván khuôn gia công kỹ lưỡng vệ sinh trước tiến hành lắp ráp lồng thép đổ bê tông Để lắp đặt ván khuôn thép, ván khuôn bệ hạ xuống sau lắp đặt ván khuôn sườn Vách ngăn ván khuôn bệ liên kết chặt chẽ với nhau.Ván khuôn bệ cho đoạn đúc kết nối với đoạn đúc cũ khối đúc nối Tiếp theo, tiến hành cẩu lắp lồng thép vào vị trí Sau ván khuôn bên lắp ráp lồng thép cố định vào vị trí Ván khuôn cố định vào khối đúc nối đỡ sau thực công tác đổ bê tông Hình 2.3: Công tác vệ sinh khuôn đúc 2.4 Kiểm tra hình dạng khuôn [2] Kiểm tra hình dạng khuôn công tác bắt buộc, nhằm đảm bảo đoạn gia công phù hợp với kích thước, hình dạng phân đoạn dầm theo thiết kế vẽ thi công Một trạm khảo sát thường trực thiết lập khu vực mà vị trí không gây ảnh hưởng cản trở công tác như: di chuyển máy móc thiết bị, xe chở bê tông công tác khác Hình 2.4: Kiểm tra khuôn đúc Chỉ số cao độ ghi hai đoạn chèn đoạn đúc lần đầu lần cuối, hai đoạn chèn trước trường hợp đoạn đúc lần khác trước tháo khuôn Chiều dài đoạn đúc điều chỉnh để đảm bảo tổng chiều dài nhịp theo yêu cầu thiết kế 2.5 Đổ bê tông Kiểm tra xác nhận thực khuôn cao độ trước đổ bê tông Sau trình tự đổ bê tông: Hình 2.5: Các bước đổ bê tông Mỗi lớp đầm rung với máy rung ngầm bê tông đạt độ lèn theo quy định bề mặt phẳng Trong giai đoạn đúc đầm rung, cần phải thực công tác để tránh dịch chuyển khung cốt thép, ống dẫn, neo giữ vật liệu, thiết bị neo cài 2.6 Hoàn tất Sau bê tông đổ đầm rung đầy đủ, bê tông bề mặt tiếp xúc đoạn cán phẳng Khi thu cao độ bê tông xác theo yêu cầu, bề mặt tiếp xúc cán hoàn chỉnh bay thép 2.7 Bảo dưỡng Hệ thống bảo dưỡng nước áp dụng để tạo điều kiện thuận lợi nâng cao suất, chất lượng đoạn đúc Trong hệ thống bảo dưỡng nước, nhiệt độ bảo dưỡng tối ưu điều chỉnh phù hợp nhằm đảm bảo cường độ ban đầu phân đoạn đúc trước tháo khuôn nâng đến bãi trữ 2.8 Kiểm tra đoạn đúc Sau hoàn tất công tác đổ bê tông, hai đoạn đúc (đoạn cũ đoạn đúc tiếp nối đoạn đoạn đúc) khảo sát lại nhằm kiểm tra lại lần hai kích thước hình học cao độ đoạn đúc 2.9 Tháo khuôn Ðể đảm bảo công tác sản xuất tiến hành theo chu trình dự kiến, cường độ bê tông ban đầu sau kết thúc đổ phải đạt cường độ yêu cầu quy định tiêu chuẩn kỹ thuật thi công Cường độ bê tông kiểm tra trước tháo khuôn 2.10 Đánh dấu đoạn Các phân đoạn phải thực đánh dấu trước chuyển từ khuôn đúc đến bãi trữ Các phân đoạn đánh dấu bên bụng đoạn để dễ quan sát Các kiện cần ghi rõ bên bụng đoạn đốt a Tên nhịp c Hướng đoạn b Số hiệu đoạn d Ngày đúc Hình 2.6: Đánh dấu khối đúc DA Metro số Trang Hình 2.7: Số hiệu đánh dấu khối đúc 2.11 Nâng hạ vận chuyển Thiết bị đặc biệt gọi khung nâng thiết kế cho công tác nâng đoạn để ngăn chặn biến dạng hư hại phân đoạn Mỗi phân đoạn trữ đặt gối hỗ trợ mặt đất đoạn để đảm bảo điều kiện chịu lực ổn định Các đoạn vận chuyển từ khu vực bãi trữ đến công trường lắp dựng theo yêu cầu tiến độ thi công Trước chuyển khỏi bãi, đoạn kiểm tra theo lý lịch phân đoạn giấy chứng nhận có liên quan tượng mặt dầm không phẳng, không nhẵn mịn sau thi công xong 3.2 Kiểm soát kích thước hình học Trước tiến hành đúc, phương pháp kiểm tra hình học tất hoạt động đúc phải thông qua đơn vị kiểm tra, phải đạt yêu cầu sau đây: - Tất thiết bị, quy trình đo đạc vị trí điểm kiểm tra phải xác định cụ thể phân đoạn - Vị trí giá trị tất mốc cao độ, trắc dọc điểm quy chiếu bãi đúc sẵn phải xác định thống - Quy trình kiểm soát hình học để kiểm tra trắc dọc mặt tuyến đúc sẵn phân đốt bao gồm: quy trình đo đạc kiểm tra, quan trắc, kiểm tra, phương pháp tính toán hay đồ thị kỹ thuật chỉnh sửa Kiểm soát chất lượng trình chế tạo Để chế tạo phân đốt đảm bảo chất lượng yêu cầu kỹ thuật cần phải chuẩn bị tốt trang thiết bị nguyên vật liệu, yếu tố cấu thành nên phân đốt chất lượng cần đảm bảo tiêu chí sau đây: 3.1 Ván khuôn – Khuôn đúc Hệ thống khuôn đúc cần phải tuân theo yêu cầu sau: - Ðốt phải đúc nằm ngang tư tương tự với lúc đốt lắp đặt hoàn chỉnh - Ở vị trí đúc đốt, cánh đốt phải nằm ngang theo hướng dọc cho chỗ nối đúc tựa khít theo chiều thẳng đứng - Bệ cần đảm bảo đủ rắn để đáp ứng yêu cầu dung sai mặt cắt theo dẫn kỹ thuật - Bề mặt phải hoàn thiện theo yêu cầu dẫn kỹ thuật - Phải có lỗ trống cần thiết để dễ dàng đổ đầm bê tông Hình 3.1: Bệ ván khuôn đúc dầm - Yêu cầu giám sát, điều chỉnh trắc dọc liên tục trường hợp khuôn đúc sử dụng có khả cho phép thực điều - Mặt vị trí đặt hệ ván khuôn phải gia cố không xảy chuyển vị trình thi công chế tạo dầm - Bề mặt ván thép tiếp xúc với bê tông dầm phải vệ sinh kiểm tra kĩ lưỡng, để đảm bảo không xảy Hình 3.2: Kiểm soát hình học phân đoạn công trường - Trong trình đúc, tất yêu cầu chỉnh sửa hình học đốt phải vào điểm kiểm tra thiết lập đoạn - Một điều quan trọng cá nhân tiến hành quan trắc đúc xong phải đồng thời quan trắc ngày trước tháo khuôn hai đốt tựa khít cũ 3.3 Kiểm soát chất lượng vật liệu đổ bê tông Kiểm soát chất lượng cốt thép Cốt thép đưa đến công trình trước hết phải chia thành lô kiểm tra Mỗi lô kiểm tra bao gồm cốt thép có mác, đường kính danh định, ngày sản xuất, lô kiểm tra có số lô hàng sản xuất Hình 3.3: Tập kết thép công trường Việc lấy mẫu thử cốt thép, thử khớp nối mối nối chịu kéo cho lô hàng giao đến công trường phải thực 30 ngày trước bắt đầu công tác lắp đặt cốt thép - Cốt thép không bốc xếp mạnh, chịu tải trọng va đập ném từ cao xuống - Cốt thép phải cố định đảm bảo không bị xê dịch Trang - Cốt thép mối nối lô hàng cố định việc kiểm tra lô hàng cung cấp hoàn tất - Mối nối cốt thép đoạn chồng cốt thép phải buộc kẹp để tránh cốt thép bị dịch chuyển - Chồng mép mối cốt thép thực vị trí quy định vẽ theo phương pháp quy định - Loại kích cỡ cốt thép khác phải lưu trữ riêng - Khi tiến hành lắp dựng cốt thép cho dầm cần phải ý yếu tố như: đảm bảo chiều dày lớp bê tông bảo vệ, thép neo buộc cố định vị trí - Tuy nhiên, có vấn đề cần ý trình lắp dựng cốt thép, cần phải thường xuyên kiểm tra kích thước ván khuôn, để đảm bảo xác kích thước hình học đốt dầm - Kiểm tra chất lượng ống gen, phải đảm bảo đủ chiều dài, bề mặt nhẵn mịn không dính tạp chất - Để đảm bảo ống gen đặt vị trí trước lắp đặt ta cần xác định tọa độ vị trí ống gen, vị trí cần phải kiểm tra so sánh với số liệu thiết kế - Việc cố định ống gen cần phải đảm bảo trình đổ bê tông Kiểm soát chất lượng bê tông Bê tông phải chở máy trộn chuyên dụng, máy trộn xe tải hoạt động liên tục Bê tông phải đầm nén đổ vòng từ đưa xi măng trộn vào cốt liệu Nhà cung cấp bê tông trộn sẵn phải cung cấp đầy đủ phương tiện tương thích cho đơn vị thi công để thực kiểm tra, bao gồm công tác kiểm tra thiết bị cân mẻ Đơn vị thi công phải cho nhà cung cấp biết toàn yêu cầu hướng dẫn kỹ thuật, chương trình, phương pháp thi công, tỷ lệ đúc bê tông, tiếp cận toàn tiêu chí ảnh huởng đến việc thực nhà cung cấp hình thức 3.4 Kiểm soát phân đốt đúc sẵn [2] Để kiểm soát trình đúc phân đốt, cần phải có đầy đủ chi tiết cách kiểm soát hình học phân đoạn, chi tiết bao gồm: - Chi tiết số đo bố trí đốt liên quan đến trắc dọc lý thuyết - Chi tiết đo đạc khảo sát phải thực để giám sát ba góc xoay đốt (theo trục x, y, z) với chiều dài đốt tiết diện - Chi tiết điểm khảo sát sử dụng, hai điểm đốt, điểm quy chiếu - Chi tiết cách thức chỉnh sửa đốt đúc sau đốt đúc trước không xác - Đổ bê tông khối đúc, trước hết bê tông phải đổ vào hai góc đáy đầm chặt trước đổ đợt vào bụng dầm Bê tông phải đổ góc đáy bụng dầm để kết nối đầm chặt với lớp đổ đáy - Bê tông đổ vào phần bụng dầm, cho phía cánh dầm bê tông trồi lên không 0,6m so với mặt bụng dầm Phần bê tông phía mặt cánh dầm (giai đoạn & hình 2.5) phải đổ đầm kỹ để tạo liên kết giai đoạn đổ bê tông Hoàn tất đổ bê tông tiến hành đầm chặt mặt bụng dầm - Bê tông phải đổ liên tục không bị gián đoạn Những mẻ bê tông riêng lẻ phải xả vào khuôn, rải dầm vị trí yêu cầu - Bê tông phải đổ cho tránh không bị phân tầng vật liệu, phải ý trình đổ bê tông đầm chặt bê tông KẾT LUẬN Bài báo trình bày yêu cầu kiểm soát chất lượng trình chế tạo phân đoạn dầm lắp ghép theo phương pháp đúc “ShortLine” Nội dung trình bày bao quát nội dung trình đúc dầm tham khảo từ dự án thực tế dự án Metro số Bến Thành-Suối Tiên tài liệu tham khảo khác Bài báo tài liệu tham khảo cho việc xây dựng phương pháp chế tạo cho việc xây dựng quy trình kiểm soát chất lượng cho dự án tương tự TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] PGS.TS.Đặng Gia Nải (2010), “Công Nghệ Lắp Ghép Phân Đoạn Trên Đà Giáo Di Động Trong Xây Dựng Cầu Bê Tông Dự Ứng Lực”, Nhà xuất xây dựng, Hà Nội “Biện Pháp Thi Công Và Yêu Cầu Công Tác”, Dự án Xây dựng đường sắt đô thị TP HCM, Tuyến số 1: Bến Thành – Suối Tiên [3] [4] Prof Dr.-Ing G Rombach, Precast Segmental Box Girder Bridges With External Prestressing - Design And Construction (2002) - Technical University, Hamburg-Harburg, Germany John E Kristensen PE PLS, “Precast Segmental Bridge Construction - An Introduction 2012.” Trang