‘ Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông đúc hẫng ứng dụng vào việc thi công cầu máng trong công trình thủy lợi’’

Lêi t¸c gi¶ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với đề tài:‘‘ Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông đúc hẫng - ứng dụng vào việc thi công cầu máng trong công

Lêi t¸c gi¶

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với

đề tài:‘‘ Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông đúc hẫng - ứng dụng vào việc thi công cầu máng trong công trình thủy lợi’’ được hoàn thành với sự

giúp đỡ hết sức nhiệt tình, hiệu quả của phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa Công trình cùng các thầy, cô giáo, các bộ môn của trường Đại học Thủy lợi, bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo:

GS.TS Vũ Thanh Te đã tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu

thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn:

Phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công trình, các thầy giáo, cô giáo đã tham gia giảng dạy cao học của trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ trong suốt thời gian học tập cũng như trong quá trình thực hiện luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, cán bộ công nhân viên trường Cao đẳng Công nghệ - Kinh tế và Thủy lợi miền Trung và bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ về nhiều mặt trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn này

Do thời gian có hạn, hơn nữa đây là vấn đề mới đối với ngành thủy lợi nên trong quá trình làm luận văn tác giả không tránh khỏi sai sót, tác giả mong muốn tiếp tục nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và sự góp ý

c ủa bạn bè đồng nghiệp, để tác giả hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình

Hà Nội, tháng 12 năm 2010

Tác giả

Phan Nguyên

MỤC LỤC

Mở đầu 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 1

3 Cách tiếp cận, đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2

4 Dự kiến kết quả đạt được 2

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐÚC

HẪNG Ở TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 3

1.1 Sơ lược về các công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực 3

1.1.1 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định - CN0 4

1.1.2 Công ngh ệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đấy - CN1 5

1.1.3 Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng 6

- CN2

1.1.4 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo treo di động - CN3 7

1.1.5 Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di 8

động - CN4 1.2 Tình hình sử dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng trên thế giới 10 1.3 Tình hình sử dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng ở nước ta 12

1.4 Khả năng áp dụng công nghệ trong công trình thủy lợi 14

1.5 Kết luận chương 14

Chương 2 NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CÔNG, QUI TRÌNH TÍNH TOÁN CẦU MÁNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

DỰ ỨN LỰC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG 16

2.1 Nghiên c ứu các nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng 16

2.1.1 Gi ới thiệu chung 16

2.1.2 Các s ơ đồ đúc hẫng 16

2.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp đúc hẫng 19

2.1.4 Các s ơ đồ cầu thích hợp 20

2.2 Nghiên c ứu các thiết bị tạm phục vụ đúc hẫng 21

2.2.1 B ộ ván khuôn di động 21

2.2.2 Đà giáo, trụ tạm 24

2.3 Nghiên c ứu qui trình thi công đúc hẫng 24

2.3.1 S ơ đồ qui trình thi công 24

2.3.2 Thi công kh ối đỉnh trụ 25

2.3.3 Thi công các đoạn của dầm hẫng 40

2.3.4 Thi công đoạn hợp long 41

2.3.5 Đo đạc 45

2.4.An toàn lao động 46

2.4.1.Khi lắp, vận hành và tháo xe đúc 46

2.4.2.Khi đổ bêtông 46

2.4.3.Khi căng kéo dự ứng lực 47

2.5.Một số sự cố thường gặp trong thi công dầm và cách khắc phục 47

2.5.1 Một số sự cố thường gặp trong thi công dầm 47

2.5.2 Các cách khắc phục sự cố nêu trên như sau 47

2.6 Nghiên c ứu qui trình tính toán 48

2.7 Ứng dụng công nghệ vào trong công trình thủ lợi 50

2.7 1 Xây dựng cầu máng 50

2.7 2 Xây dựng một số cấu kiện khác 50

2.8 Kết luận chương 51

Chương 3 ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THI CÔNG CẦU MÁNG IAMLA BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG 52

3.1 Gi ới thiệu chung về công trình 52

3.1.1 Tóm tắt nội dung quyết định đầu tư 52

3.1.2 Vị trí địa lý vùng công trình, khu hưởng lợi và các đối tượng 53

hưởng lợi 3.1.3 Các thông số cơ bản của hồ chứa 53

3.2 Giới thgiệu sơ lược về hệ thống kênh chính và công trình trên kênh 54

3.2.1 Tên công trình 54

3.2.2 Hình thức đầu tư và quản lý 54

3.2.3 Điều kiện tự nhiên và xã hội 54

3.3 Giới thiệu sơ lược cầu máng 59

3 3.1 vị trí công trình 59

3 3.2 Điều kiện địa chất, thủy văn 59

3.3.3 Các chỉ tiêu thiết kế 59

3.3.4 Kết cấu công trình 60

3.4 Một số yêu cầu về vật liệu 62

3.4.1 Yêu cầu kỹ thuật 62

3.4.2 Kiểm tra chất lượng và bảo quản 66

3.5 Đề xuất qui trình thi công kết cấu nhịp 69

3.5.1 Trình tự thi công 69

3.5.2 Thi công bước 1 72

3.5.3 Thi công bước 2 82

3.5.4 Thi công bước 3 88

3.5.5 Thi công bước 4 92

3.5.6 Thi công bước 5 92

3.6 Công nghệ căng kéo các loại cốt thép dự ứng lực 93

3.6.1 Công tác chuẩn bị 93

3.6.2 Trình tự căng cáp 93

3.7 Chọn loại xe đúc 97

3.7 1 Các bộ phận của xe đúc 97

3.7 2 Chọn loại xe đúc phù hợp với qui mô công trình 97

3.8 Tính toán ổn định trong thi công kết cấu nhịp 98

3.9 Kết luận chương 98

Chương4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102

4.1 Kết luận 102

4.2 Kiến nghị 103

Tài liệu tham khảo 104

DANH M ỤC BẢNG BIỂU

Đề mục

Ch ương 1

B ảng 1-1 Tóm tắt các đặc điểm chủ yếu của các giải pháp công nghệ 9

Ch ương 3 B ảng 3-1 Tóm tắt các thông số cơ bản của hồ chứa Ia Mlá 53

B ảng 3-2 Các thông số công trình trên kênh 58

B ảng 3-3 Số lượng các công trình trên kênh 58

B ảng 3-4 Cấp phối hạt đá dăm 65

B ảng 3-5 Cấp phối hạt cát 65

B ảng 3-6 Bảng tính toán ổn định khi thi công 100

DANH MỤC HÌNH VẼ Ch ương 1 Hình 1-1 Thi công trên đà giáo cố định 5

Hình 1-2 C ầu thi công theo công nghệ đúc đẩy 5

Hình 1-3 Các c ầu thi công theo công nghệ đúc (lắp) hẫng 7

Hình 1-4 Thi công theo công ngh ệ đà giáo di động 7

Hình 1-5 Thi công l ắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo treo 8

di động Hình 1-6 C ầu Plougastel ý tưởng đầu tiên về thi công hẫng năm 11

1928 đến 1944 bị phá huỷ Hình 1-7 C ầu Marne thi công đốt đầu tiên dùng neo cố định vào mố 11

Hình 1-8 C ầu Stolmasunset có nhịp chính 301m 11

Hình 1-9 C ầu Thames Gateway có hình dáng đẹp 11

Hình 1-10 C ầu Phú lương xây dựng theo công nghệ Nhật Bản đánh 13

d ấu quá trình hội nhập

Hình 1-11 C ầu Sông gianh 13

Hình 1-12 C ầu Mỹ Thuận có nhịp chính đến 350m, hoàn thành 13

n ăm 2004 Chương2 Hình 2-1 Đúc hẫng đối xứng từ trụ ra 2 phía 16

Hình 2-2 Sơ đồ giàn giáo thép di động 17

Hình 2-3 Sơ đồ đà giáo chống di động 17

Hình 2-4 Sơ đồ thiết bị đúc di động 17

Hình 2-5 S ơ đồ thi công hẫng được áp dụng rộng rãi hiện nay 19

Hình 2-6 Các d ạng mặt cắt ngang điển hình của cầu BTCT đúc hẫng 20

Hình 2-7 B ộ ván khuôn di động kiểu cổ điển 22

Hình 2-8 Ván khuôn di động kiểu tự treo 24

Hình 2-9 S ơ đồ qui trình thi công hẫng 24

Hình 2-10 Liên k ết dầm với trụ bằng các thanh thép cường độ cao 26

Hình 2-11 Các thanh ứng suất cường độ cao 27

Hình 2-12 Đà giáo thi công mở rộng khối đỉnh trụ 28

Hình 2-13 Bố trí ván khuôn cho khối đỉnh trụ 28

Hình 2-14 Bố trí đà giáo thi công khối đỉnh trụ 28

Hình 2-15 Kh ối kê tạm trên đỉnh trụ và sau khi tháo bỏ 29

Hình 2-16 Cấu tạo gối cầu 31

Hình 2-17 L ắp đặt các ống ghen 32

Hình 2-18 Cắt cáp trước khi lắp neo 35

Hình 2-19 V ấu neo cáp nhịp 35

Hình 2-20 Đo độ giãn dài cáp 37

Hình 2-21 Thi công các đốt đối xứng qua tim trụ 41

Hình 2-22 Đà giáo ván khuôn khối hợp long 42

Hình 2-23 Thanh ứng suất ổn định dầm theo phương nằm ngang 42

Hình 2-24 Thi công kh ối hợp long 43

Ch ương3 Hình 3-1 S ơ đồ cắt dọc cầu máng 61

Hình 3-2 M ặt cắt ngang cầu máng 61

Hình 3-3 S ơ đồ thi công bước 1 71

Hình 3-4 S ơ đồ thi công bước 2 71

Hình 3-5 S ơ đồ thi công bước 3 71

Hình 3-6 S ơ đồ thi công bước 4 72

Hình 3-7 S ơ đồ thi công bước 5 72

Hình 3-8 S ơ đồ ván khuôn đốt Ko 76

Hình 3-9 L ắp xe đúc bước 2 83

Hình 3-10 L ắp xe đúc bước 3 84

Hình 3-11 L ắp xe đúc bước 4 84

Hình 3-12 L ắp xe đúc bước 5 85

Hình 3-13 M ặt cắt dọc xe đúc 98

Hình 3-14 M ặt cắt ngang xe đúc 98

Hình 3-15 Sơ đồ tính toán ổn định khi thi công 100

Hình 3-16 S ơ đồ bố trí thanh D32 trên mặt bằng đỉnh trụ 101

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

rong những năm gần đây, cùng với sự phát triễn của khoa học, công nghệ thi công bê tông cũng phát triễn vượt bậc ở trên thế giới cũng như trong nước Một trong những công nghệ đó là “công nghệ thi công dầm hộp liên tục bê tông cốt thép dự ứng lực bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng’’ (gọi tắt là công nghệ bê tông đúc hẫng) Nhờ công nghệ này mà nhiều công trình cầu giao thông lớn trên thế giới cũng như trong nước được thi công nhanh chóng, thuận lợi đem lại lợi ích vô cùng to lớn cho việc phát triễn kinh tế xã hội

Đối với ngành thủy lợi của chúng ta, công nghệ này còn đang trong giai đoạn nghiên cứu chưa đưa vào ứng dụng Nhưng trong thực tế, việc thi công xây dựng các cầu máng của công trình thủy lợi là rất phức tạp, nhất là các cầu máng lớn đi qua địa hình hiểm trở như thung lũng sâu, sông suối lớn, nơi có nền địa chất yếu Những cầu máng này thi công theo phương pháp truyền thống thì gặp rất nhiều khó khăn trong việc lắp dựng đà giáo, cốt pha vì chịu ảnh hưởng của dòng chảy cũng như địa hình và địa chất, cho nên tiến độ thi công chậm, không an toàn, không kinh

tế, thậm chí có những công trình không thể thi công được

Đề tài “Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông đúc hẫng - Ứng dụng vào việc thi công cầu máng trong công trình thủy lợi ở nước ta” được tác giả thực

hiện nhằm tổng kết về lý luận và thực tiễn của công nghệ bê tông đúc hẫng của ngành xây dựng cầu đường để đưa ra qui trình công nghệ cho việc thi công xây dựng cầu máng trong công trình thủy lợi là vô cùng bức thiết để giải quyết những khó khăn, tồn tại cho việc thi cầu máng theo công nghệ cũ

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông cốt thép dự ứng lực bằng phương pháp đúc hẫng Dựa vào các kết luận rút ra từ các nghiên cứu trên để lập ra qui trình tính toán, công nghệ xây dựng các cầu máng bê tông cốt thép dự ứng lực bằng phương pháp đúc hẫng

T

3 CÁCH TIẾP CẬN, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Cách tiếp cận, đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Cách tiếp cận: Thông qua việc nghiên cứu các công trình đã xây dựng, các tài liệu của một số cơ quan nghiên cứu, khảo sát, thiết kế, thi công và quản lý xây dựng cầu bằng công nghệ đúc hẫng ở trong nước và trên thế giới

• Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ thi công bê tông cốt thép dự ứng lực bằng phương pháp đúc hẫng

• Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thi công cầu máng

3.2 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra thu thập tài liệu về một số công trình thi công bằng công nghệ đúc hẫng ở nước ta và trên thế giới

- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tổng hợp, phân tích các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thông qua các tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu đã được công bố Áp dụng để tính toán xây dựng qui trình thi công cầu máng trong công trình thủy lợi

4 DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

- Đề xuất được qui trình thi công cầu máng bê tông cốt thép dự ứng lực bằng

phương pháp đúc hẫng

- Kiến nghị một số vấn đề cơ bản về công tác khảo sát, thiết kế, thi công và quản lý xây dựng loại hình cầu máng thi công bằng phương pháp đúc hẫng

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐÚC

HẪNG Ở TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Sơ lược về các công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực

Trải qua gần một thế kỷ, kể từ khi kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực

(BTCTDƯL) được phát minh, thế giới đã chứng kiến nhiều thành tựu tuyệt vời trong lĩnh vực xây dựng công trình, đặc biệt là các công trình cầu bằng kết cấu BTCT DƯL

Do kết hợp khả năng chịu nén của bê tông với khả năng chịu kéo cao của cốt thép đặc biệt là cốt thép cường độ cao cùng với ưu điểm dễ dàng tạo mặt cắt kết cấu chịu lực hợp lý và giá thành hạ, kết cấu BTCT DƯL đã được áp dụng chủ yếu trong các công trình cầu trên thế giới

Từ những kết cấu kiểu dầm đơn giản thi công bằng phương pháp công nghệ truyền thống căng trước trên bệ cố định hoặc căng sau rồi lao lắp vào vị 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 được những nhịp cầu lớn, đem lại hiệu quả rất lớn về mặt kinh tế kỹ thuật cũng như qui mô và vẻ đẹp kiến trúc công trình

Để đạt được mục tiêu về khả năng nhịp lớn, kết cấu BTCT DƯL với nhịp liên tục được áp dụng rộng rãi và đã có nhiều nghiên cứu có tính đột phá về thiết kế gắn với công nghệ thi công, đây là hai mặt không thể tách rời Có thể thấy rằng kết cấu nhịp BTCT DƯL với quá trình phát triễn từ dạng dầm bản đặc, rỗng rồi đến dạng mặt cắt chữ I, chữ T, rồi mặt cắt hình hộp rỗng hầu như đã hoàn thiện về mặt kết cấu Do vậy trong thời gian gần đây, các nghiên cứu chuyển sang chủ yếu về mặt vật liệu và đặc biệt là công nghệ thi công Hiện nay, việc chế tạo kết cấu nhịp của cầu bê tông cốt thép dự ứng lực được tiến hành theo hai phương pháp chủ yếu là: phương pháp lắp ghép và phương pháp đổ bê tông tại chỗ

Đối với phương pháp lắp ghép, các kết cấu nhịp được được đúc sẵn hoàn chỉnh hoặc theo phân đoạn ở trong công xưởng hoặc tại công trường rồi đem lao lắp vào công trình Hiện nay, phương pháp thi công lắp ghép được sử dụng phổ biến hơn cả đó là: Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động

- CN4 và phương pháp lắp hẫng cân bằng - CN2

Đối với phương pháp đổ bê tông tại chỗ, thì tùy theo khẩu độ nhịp, dạng sơ

đồ kết cấu, điều kiện địa hình và địa chất, thủy văn mà có thể áp dụng theo các công nghệ chủ yếu như sau:

+ Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định - CN0

+ Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đấy - CN1

+ Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng - CN2

+ Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo treo di động - CN3

1.1.1 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định - CN0

Đây là công nghệ lâu đời nhất, điển hình cho phương pháp đổ bê tông tại chỗ Việc đúc dầm bê tông được tiến hành trong ván khuôn là bộ phận kết cấu được

đỡ bằng hệ thống đà giáo cố định dựng tại vị trí mỗi nhịp Khi thi công kết cấu nhịp khác thì tất cả các công đoạn tháo lắp ván khuôn và hệ thông đà giáo phải tiến hành lại từ đầu

Khi thi công các công trình cầu lớn, có khẩu độ dài, công nghệ này có nhiều nhược điểm là gây thu hẹp lòng sông, giảm tĩnh không giao thông khi xây dựng và chịu sự chi phối bởi dòng chảy, mặt khác do hệ thống đà giáo được lắp dựng từ trên địa hình tự nhiên do vậy chịu ảnh hưởng, chi phối của địa hình và địa chất khu vực,

có những công trình cầu không thể thi công theo công nghệ này được

Do vậy, hiện nay công nghệ truyền thống này chủ yếu áp dụng cho các kết cấu tĩnh định, khẩu độ nhỏ, nơi có địa hình, địa chất, thủy văn không phức tạp, khẩu

độ nhịp hợp lý ≤ 35m và cầu ít nhịp

Hình 1- 1: Thi công trên đà giáo cố định

1.1.2 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đấy - CN1

Theo phương pháp này bê tông được đổ tại chỗ với hệ thống ván khuôn và

bệ đúc thường được lắp đặt, xây dựng cố định sau mố cầu Chu trình đúc được tiến hành theo từng phân đoạn, khi phân đoạn đầu tiên hoàn thành thì được đẩy về phía trước nhờ hệ thống như: kích thủy lực, mũi dẫn, trụ đẩy và dẫn hướng,… đến vị trí mới và bắt đầu tiến hành đúc phân đoạn tiếp theo cứ như vậy cho đến khi đúc hết chiều dài kết cấu nhịp

Hình 1- 2: Cầu thi công theo công nghệ đúc đẩy

Mặc dù công nghệ có ưu điểm: Thiết bị di chuyển cấu kiện khá đơn giản, khả năng tái sử dụng hệ thống ván khuôn, bệ đúc và kết cấu phụ trợ cao Không làm ảnh hưởng nhiều đến việc giao thông dưới cầu và không chịu ảnh hưởng lớn của lũ, nhưng lại phát sinh nhiều công trình phụ trợ như: Bệ đúc, mũi dẫn, 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 nhịp bị hạn chế do năng lực của

hệ thống kéo đẩy

Cầu thi công bằng công nghệ này có kết cấu nhịp liên tục với khẩu độ nhịp lớn nhất hợp lý khoảng từ 35 ÷ 60m

1.1.3 Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng –CN2

Đúc hẫng thực chất thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ nhưng phân đoạn trong ván khuôn di động từng đợt treo ở đầu xe đúc Công nghệ này thường áp dụng cho kết cấu có mặt cắt hình hộp rỗng với khẩu độ nhịp lớn từ 60 ÷ 200m

Đặc điểm của công nghệ này là việc đúc các đốt dầm theo nguyên tắc cân bằng, sau đó nối các nhịp giữa có thể bằng các chốt giữa, dầm treo hoặc liên tục hóa

Trong quá trình thi công trên mỗi trụ đặt 2 xe đúc, mỗi xe di chuyển về một phía theo phương dọc để đúc một nữa nhịp của cầu

Công nghệ lắp hẫng cân bằng cũng tương tự như vậy, chỉ có khác biệt là các phân đoạn dầm được đúc sẵn và được lao lắp cân bằng

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

Hình 1- 3: Các cầu thi công theo công nghệ đúc (lắp) hẫng

1.1.4 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo treo di động - CN3

Công nghệ này thuộc phương pháp đổ tại chỗ Sau khi thi công xong một nhịp, toàn bộ ván khuôn và đà giáo được lao đẩy tới nhịp tiếp theo và bắt đầu công đọan thi công như nhịp trước, cứ như vậy theo dọc chiều dài cầu cho đến khi hoàn thành kết cấu nhịp với công nghệ này vẫn tạo được tĩnh không dưới cầu trong quá trình thi công, nên ít làm ảnh hưởng đến giao thông thủy và không chịu ảnh hưởng của điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn khu vực xây dựng cầu

Hình 1- 4: Thi công theo công nghệ đà giáo di động

Kết cấu nhịp cầu có thể thực hiện theo sơ đồ chịu lực là dầm đơn giản và liên tục nhiều nhịp với chiều cao dầm không thay đổi hoặc có thay đổi Chiều dài nhịp thuận lợi và hợp lý trong phạm vi từ 35 ÷ 60m Số lượng nhịp trong một công trình cầu về nguyên tắc là không hạn chế vì chỉ cần lực đẩy dọc nhỏ để đẩy đà giáo ván khuôn lũy tiến qua các nhịp

Tuy nhiên các công trình phụ trợ của công nghệ này còn khá cồng kềnh: dàn đẩy, trụ tạm, mũi dẫn và hệ thống đà giáo ván khuôn cồng kềnh để đảm bảo độ cứng lớn khi thi công đúc bê tông dầm

1.1.5 Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động

Giải pháp công nghệ này có ưu điểm như CN3, thêm vào đó có thể đẩy nhanh tiến độ hơn nữa vì việc đúc các phân đoạn dầm hoàn toàn độc lập với quá trình lao lắp kết cấu nhịp Hệ thống đà giáo chỉ có nhiệm vụ lao giữ các đốt dầm đúng vị trí nên gọn nhẹ hơn, không quá lớn như hệ đà giáo CN3 phải phục vụ cho quá trình đúc toàn bộ bê tông kết cấu nhịp

Hình 1-5: Thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo treo di động

Qua phân tích các công nghệ chính trong thi công cầu BTCT DƯL, có thể tóm tắt các đặc điểm chủ yếu ở bảng 1.1 như sau:

Bảng 1.1 Tóm tắt các đặc điểm chủ yếu của các giải pháp công nghệ

Giản đơn Liên tục

Giản đơn Liên tục

3 Tổng chiều

dài cầu Giới hạn Giới hạn

Không giới hạn

Không giới hạn

Không giới hạn

4 Tiến độ thi

công

Chậm, phụ thuộc công nghệ bê tông

Phụ thuộc công nghệ

bê tông

Phụ thuộc công nghệ

bê ông

Phụ thuộc công nghệ

bê ông

Không phụ thuộc

5 Thiết bị thi

công

Nhiều đà giáo ván khuôn

Hệ kích đẩy phức tạp

Xe đúc đơn giản

Đà giáo nặng nề

Đà giáo gọn nhẹ

6 Chất lượng

bê tông

Có điều kiện đảm bảo

Có điều kiện đảm bảo

Khó đảm bảo

Khó đảm bảo Đảm bảo

7 Tĩnh không

Dưới cầu

Không đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo Đảm bảo

8 Yếu tố

ảnh hưởng

Địa hình, địa

Ghi chú

CN0: Công nghệ đổ bê tông trên đà giáo cố định – CN truyền thống

CN1: Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đấy

CN2: Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng CN3: Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo treo di động

CN4: Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động Trong các công nghệ thi công trên, công nghệ CN0, CN1 và CN2 đã được

áp dụng phổ biến ở việt Nam, riêng CN3 và CN4 đang ở những bước đầu nghiên cứu áp dụng

1.2 Tình hình sử dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng trên thế giới

Trải qua gần một thế kỷ, kể từ khi kết cấu bê tông dự ứng lực được phát minh cùng với các công nghệ khác, công nghệ thi công đúc hẫng (lắp hẫng) cũng được ra đời và ngày càng phát triễn mạnh mẽ

Năm 1928 cầu Plougaste là ý tưởng đầu tiên về thi công hẫng, nhưng do trình

độ công nghệ còn quá non trẻ nên chất lượng không đảm bảo nên đến năm 1944 cầu này đã bị hỏng

Lúc đầu người ta áp dụng thi công cầu vòm và cầu khung, thép dự ứng lực là thép thanh, mãi đến thập niên 50 biện pháp dùng gối kê tạm để thi công phần dầm trên gối được áp dụng và dùng cáp dự ứng lực để thay cho thép thanh thì công nghệ này được phát triễn nhanh chóng

Từ thập niên 60, công nghệ này được sử dụng rộng rãi trên thế giới, hàng loạt cầu ở các nước phát triễn như Pháp, Anh, Mỹ, Nhật Bản, được thi công theo công nghệ này với chiều dài nhịp rất lớn Hiện nay, cầu Stalmasunset có nhịp chính 301m

là cầu có nhịp dài nhất thế giới

Hình 1- 6: Cầu Plougastel ý tưởng đầu tiên về thi công hẫng năm 1928

1.3 Tình hình sử dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng ở nước ta

Ở nước ta năm 70 ở Hải phòng đã xây dựng 3 cầu khung: cầu Rào, cầu Niệm, cầu An Dương theo công nghệ lắp hẫng, nhưng do kinh nghiệm thiết kế không có nên đã xãy ra tai nạn nghiêm trọng, cầu Rào bị sập, cầu Niệm phải sửa

chữa lại bằng cách căng cáp ngoài Những năm sau này, đặc biệt sau đổi mới công nghệ mới được phát triễn mạnh mẽ trong lĩnh vực thi công cầu

Lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng thành công tại công trình cầu Phú lương năm 1993 (trên Quốc lộ 5), công ty Cầu 12 đã nhập và tiếp nhận chuyển giao hoàn chỉnh, trực tiếp công nghệ đúc hẫng cùng toàn bộ thiết bị xe đúc đi kèm từ hãng VSL (Thụy Sỹ) Công nghệ đúc hẫng này đã được cán bộ, công nhân, các kỹ

sư của Công ty cầu 12 tiếp nhận nghiêm túc và sử dụng thành thạo trên công trình cầu Phú lương Sau đó lần lượt được áp dụng trên các công trình: cầu Tiên Cựu (Hải phòng), cầu Lạc Quần (Nam định), cầu Hoà Bình ( thị xã Hoà bình), cầu Bợ (Tuyên Quang), cầu An Dương II (Hải Phòng), cầu Bắc Giang, cầu Đuống mới, cầu Quán Hầu (Quảng Bình) thành công tốt đẹp, được các cơ quan quản lý nhà nước đánh giá rất cao về chất lượng của công trình

Hiện nay, hàng loạt công trình cầu ở nước ta đã thi công thành công theo công nghệ này: cầu Tân Yên (Tuyên Quang), cầu Trần Phú (Nha trang), cầu Nguyễn Tri Phương và Chánh Hưng (TP Hồ Chí Minh), cầu Tân Đệ (Thái Bình), cầu Bãi cháy (Quảng Ninh), cầu Câu Lâu (Quảng Nam),…

Đặc biệt trong quá trình thi công, căn cứ vào công nghệ đúc hẫng đã có và kinh nghiệm của chính mình, nhiều công ty cầu đã tự nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thành công xe đúc hẫng - một thiết bị chủ yếu, quan trọng của công nghệ đúc hẫng Loại xe đúc này đã và đang tham gia vào thi công tại các cầu: An Dương II, Lạc Quần, Hoà Bình, Tân Yên, Trân Phú và đã chứng tỏ tính năng không thua kém loại xe đúc nhập ngoại

Hình 1-10: Cầu Phú lương xây dựng theo công nghệ Nhật Bản đánh dấu

quá trình hội nhập

Hình 1-11: Cầu Sông gianh

Hình 1-12: Cầu Mỹ Thuận có nhịp chính đến 350m, hoàn thành năm 2004

1.4 Khả năng áp dụng công nghệ trong công trình thủy lợi

Trong công trình thủy lợi, có rất nhiều bộ phận kết cấu công trình bằng bê tông cốt thép có thể áp dụng công nghệ này, đặc biệt là phần thân của cầu máng Đây là loại cầu có nhiệm vụ chuyển nước khi kênh dẫn gặp chướng ngại vật, đồng thời có thể kết hợp giao thông và tạo cảnh quan du lịch

Có thể thiết kế chế tạo cầu máng với kết cấu dầm nhiều nhịp liên tục hoặc dạng khung hay vòm với mặt cắt hình hộp rỗng, nên việc ứng dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng là hoàn toàn phù hợp

Ngoài ra, đối với một số kết cấu khác như cầu công tác của các hồ chứa lớn

có kết cấu dầm liên tục, dàn van của các cống ngăn mặn có kết cấu dạng khung nên

có thể ứng dụng công nghệ này để thi công

1.5 K ết luận Chương

Hiện nay nhân loại đang chứng kiến sự phát triễn mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và công nghệ Nhiều loại công nghệ mới ra đời và được áp dụng rộng rãi trong thực tiễn, trở thành động lực phát triễn kinh tế và xã hội của nhiều nước trên thế giới Vào nửa cuối thế kỷ XX, công nghệ bê tông đúc hẫng ra đời đánh một dấu mốc quan trọng trong lĩnh vực các công nghệ thi cầu bê tông cốt thép Với hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, thẩm mỹ cao nên công nghệ thi công bê tông đúc hẫng đã nhanh chóng được công nhận và áp dụng rộng rãi trên thế giới

Ở nước ta đã xây dựng rất nhiều công trình cầu giao thông, cầu máng thủy lợi- thủy điện, dầm xà dân dụng với qui mô vừa và lớn Đó là những công có sử dụng khối lượng lớn bê tông cốt thép dự ứng lực với kết cấu dầm liên tục, khung và vòm Tuy phát triễn hơi chậm, nhưng hiện nay với trình độ kỹ thuật và điều kiện kinh tế cho phép, xu hướng áp dụng công nghệ bê tông đúc hẫng để xây dựng các công trình có nhịp lớn ngày càng phát triễn, hàng loạt các công trình cầu giao thông lớn sử dụng công nghệ này đã và đang được xây dựng góp phần thúc đẩy kinh tế xã hội phát triễn

Tuy nhiên đối với công nghệ bê tông đúc hẫng ở nước ta chỉ mới ở giai đoạn đầu của sự phát triễn Phần lớn là dựa vào kinh nghiệm thiết kế thi công của nước ngoài, chưa có những tổng kết đánh giá mang tính hệ thống, đầy đủ, đối với các công trình lớn cần phải có sự tham gia của các chuyên gia nước ngoài Chính vì vậy

để áp dụng công nghệ bê tông đúc hẫng vào Việt Nam một cách an toàn, hiệu quả, nhanh chóng và rộng rãi thì cần phải có những nghiên cứu sâu sắc, phù hợp với điều kiện tự nhiên và xã hội Việt Nam

☼☼☼☼☼☼

Chương 2

NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CÔNG,

QUI TRÌNH TÍNH TOÁN CẦU MÁNG BÊ TÔNG CỐT THÉP

DỰ ỨNG LỰC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG

2.1 Nghiên cứu các nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng

2.1.1 Giới thiệu chung

Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo

sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành các kết cấu nhịp hoàn chỉnh Có thể thi công

hẫng đối xứng từ trụ ra hai phía hoặc hẫng dẫn từ bờ ra Phương pháp này có thể áp

dụng thích hợp để thi công các kết cấu nhịp cầu liên tục, cầu khung hoặc cầu dây

xiên có dầm cứng BTCT Đối với cầu dầm có thể xây dựng nhịp dài từ 70÷240m,

nếu là cầu dây xiên dầm cứng nhịp có thể dài từ 200÷350m

Khi thi công theo phương pháp đúc hẫng, kết cấu nhịp BTCT được đúc tại

chỗ trên đà giáo di động theo từng đốt nối liên tiếp nhau đối xứng qua trụ cầu Cốt

thép thường của các đốt được liên kết với nhau trước khi đổ bê tông để đảm bảo

tính liền khối và chịu cắt tốt của kết cấu Sau khi bê tông đốt dầm đủ cường độ cần

thiết thì các đốt dầm này được liên kết với các đốt đã đúc trước đó nhờ cốt thép

DƯL Phần cánh hẫng của kết cấu nhịp đã thi công xong phải đảm bảo đủ khả năng

nâng đỡ trọng lượng bản thân của nó, của các đốt dầm thi công sau đó cùng với

trọng lượng giàn giáo ván khuôn và các thiết bị phục vụ thi công

Hình 2-1: Đúc hẫng đối xứng từ trụ ra 2 phía

2.1.2 Các sơ đồ đúc hẫng

Hiện nay, người ta thường sử dụng các sơ đồ đúc hẫng điển hình như sau:

+ Sơ đồ 1: Có thể dùng một dàn thép bắc qua và tựa trên các trụ làm đà giáo treo ván khuôn phía dưới để đúc các đốt dầm

Hình 2-2: Sơ đồ giàn giáo thép di động

+ Sơ đồ 2: Có thể dùng một đà giáo chống di động trên mặt đất hoặc trên cầu tạm đỡ ván khuôn bên trên để dúc các đốt dầm

Hình 2-3: Sơ đồ đà giáo chống di động

+ Sơ đồ 3: Dùng bộ đà giáo ván khuôn di động treo ngay vào phần kết cấu nhịp đã thi công xong Theo sơ đồ này, thì phần kết cấu nhịp đã thi công xong ngoài việc phải chịu tải trọng bản thân và thiết bị thi công còn phải chịu tải trọng của ván khuôn, đà giáo tác dụng lên cánh hẫng

Hình 2-4: Sơ đồ thiết bị đúc di động

Trong thực tế, tùy theo điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn mà có thể sử dụng một trong ba sơ đồ hoặc kết hợp cả ba sơ đồ để việc thi công được thuận lợi và

an toàn Hiện nay, việc đúc hẫng có thể được tiến hành từ đỉnh trụ ra hai phía hoặc

từ bờ ra

+ Đúc hẫng từ trụ ra hai phía: Đây là hình thức phổ biến nhất của phương pháp đúc hẫng, thường được áp dụng để thi công các nhịp giữa của cầu Nguyên lý chung là từ đoạn dầm đầu tiên đã được neo chắc chắn trên đỉnh trụ, kết cấu nhịp được đúc hẫng vươn dài ra hai phía theo nguyên tắc đảm bảo tính đối xứng qua tim trụ để giữ ổn định chống lật đổ Các bó cáp dự ứng lực cũng được bố trí theo nguyên tắc đối xứng cả trên phương diện mặt bằng cũng như qua tim trụ Thi công theo kiểu này có ưu điểm là lợi dụng được tính đối xứng, tự cân bằng ổn định, tốc

độ thi công nhanh Trong quá trình thi công cần xét đến các tình huống mà tải trọng của hai cánh hẫng không cân bằng như:

- Khi đặt lệch thiết bị thi công

- Khi xảy ra sự cố ở một số đốt đang đúc của một bên cánh hẫng

- Khi đổ bê tông không đều ở hai bên của cánh hẫng

- Thời điểm lắp đặt dầm đeo ở một bên của cáng hẫng

- Tải trọng gió tác dụng chủ yếu vào phía dưới một bên cánh hẫng có thể gây

ra mô men uốn rất lớn gây bất lợi cho trụ

Với các nhịp dài chừng 70 ÷ 120m chỉ cần neo chắc chắn kết cấu nhịp vào trụ là đảm bảo ổn định Với nhịp dài hơn có thể phải dùng thêm một vài trụ tạm để giảm nhỏ chiều dài cánh hẫng nhằm giảm trị số độ võng ở đầu mút hẫng và ứng lực

ở mặt cắt gần trụ Trường hợp đúc hẫng toàn bộ kết cấu nhịp mà chiều dài cánh hẫng hai bên không bằng nhau thì có thể dùng thêm một trụ tạm hoặc đối trọng để cân bằng Ngoài ra còn có một số giải pháp khác như có thể thiết kế trụ thành hai

thân song song cách nhau một đoạn để đảm bảo chống lật đồng thời thu ngắn cánh hẫng (cầu Choisy le Roi ở Pháp), cũng có thể thay thế các trụ tạm bằng các dây văng tạm thời

+ Đúc hẫng các kết cấu nhịp từ bờ ra: Ở các nhịp sát bờ khoảng không dưới cầu không cao lắm có thể dùng hệ đà giáo ván khuôn cố định để đúc tại chỗ toàn bộ nhịp sát bờ Nhịp giữa sông sẽ được đúc hẫng nối tiếp từ trụ sát bờ ra và nhờ trọng

lượng của nhịp sát bờ giữ ổn định chống lật Nhịp bờ sẽ được căng kéo cốt thép hoàn chỉnh trước khi đúc nhịp giữa Kiểu này thích hợp cho các cầu có ba nhịp mà nhịp giữa có chiều dài lớn để vượt qua lòng dẫn chính của dòng sông ( cầu Abtozabogcuku ở Nga có kết cấu nhịp 36,4 + 148 + 36,4m, các nhịp bờ được thu ngắn và có kích thước lớn để đủ trọng lượng làm đối trọng cho thi công hẫng nhịp giữa)

Đối với cầu có một nhịp cần có các biện pháp đảm bảo ổn định như dằn đầu nhịp vào mố bằng đối trọng đủ lớn hay neo giữ chúng bằng các cáp dự ứng lực tạm thời

Hình 2-5: Sơ đồ thi công hẫng được áp dụng rộng rãi hiện nay

2.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp đúc hẫng

Việc đúc hẫng từng đốt trên đà giáo di động giảm được chi phí đà giáo Ván khuôn được dùng lại nhiều lần cùng với một thao tác lặp lại sẽ làm giảm chi phí nhân lực và nâng cao năng suất lao động

Phương pháp này thích hợp với việc xây dựng có kết cấu nhịp có chiều cao mặt cắt thay đổi, việc thay đổi chiều cao tiết diện cho phép sử dụng vật liệu kết cấu một hợp lý giảm được trọng lượng bản thân nên có thể xây dựng được các nhịp cầu lớn ( cầu Hamana ở Nhật Bản thi công đúc hẫng có nhịp dài tới 240m)

Trong trường hợp xây dựng các cầu có sơ đồ hợp lý thì quá trình đúc hẫng tạo ra sự phù hợp về trạng thái làm việc của kết cấu trong giai đoạn thi công và giai đoạn khai thác sử dụng Điều này làm giảm số lượng các bó cáp phục vụ thi công dẫn đến việc hạ giá thành công trình do không phải bố trí và căng kéo các bó cáp tạm thời

Phương pháp thi công đúc hẫng không phụ thuộc vào không gian dưới cầu

do đó có thể thi công trong điều kiện sông sâu, thông thuyền hay xây dựng các cầu

vượt qua thành phố, các khu công nghiệp mà không cho phép đình trệ sản xuất hay

giao thông dưới công trình

Tuy nhiên các kết cấu được đúc hẫng kém ổn định, mặt bằng thi công chật

hẹp, đòi hỏi phải có trình độ tổ chức cao, trang thiết bị đồng bộ, cũng như trình độ

công nhân phù hợp mới đảm bảo chất lượng công trình

2.1.4 Các sơ đồ cầu thích hợp

Phương pháp đúc hẫng phù hợp với các sơ đồ cầu có trạng thái chịu mô men

âm tại gối trụ, đó là các sơ đồ cầu dầm liên tục, cầu dầm hẫng, cầu khung siêu tĩnh

hoặc tĩnh định, cầu treo dây xiên dầm cứng

Khẩu độ nhip kinh tế là L = 70 ÷ 150m Ở nước ta đã áp dụng để thi công

các cầu khung T - dầm đeo tĩnh định, các cầu với sơ đồ siêu tĩnh với chiều dài nhịp

khá lớn

Phương pháp đúc hẫng thích hợp với nhiều dạng mặt cắt Dạng mặt cắt

ngang hình hộp có thành thẳng đứng hay xiên và có chiều cao mặt cắt thay đổi là

phù hợp nhất

Hình 2-6: Các dạng mặt cắt ngang điển hình của cầu BTCT đúc hẫng

2.2 Nghiên cứu các thiết bị tạm phục vụ đúc hẫng 2.2.1 Bộ ván khuôn di động

Bộ ván khuôn di động có 2 nhiệm vụ:

- Đảm bảo đúng vị trí, kích thước, hình dạng của các đốt kết cấu nhịp

- Treo đỡ trọng lượng của các đốt kết cấu nhịp, trọng lượng của thiết bị thi công, nhân lực và bản thân của nó trong thời gian thi công cũng như khi căng kéo cốt thép DƯL

Bộ ván khuôn di động gồm phần ván khuôn treo và một khung đỡ bằng thép được liên kết chắc chắn với phần kết cấu nhịp đã được thi công xong trước đó

Hiện nay, bộ ván khuôn di động được sử dụng gồm các loại:

- Ván khuôn di động kiểu cổ điển

- Ván khuôn di động kiểu tự treo

a Ván khuôn di động kiểu cổ điển

Đối với ván khuôn di động kiểu cổ điển, thì trọng lượng của các đốt kết cấu nhịp trong lúc đổ bê tông sẽ truyền qua các thanh treo của ván khuôn lên khung đỡ rồi truyền vào đầu công xôn của phần kết cấu nhịp đã được làm xong trước đó Có thể chia làm 2 loại như sau: Ván khuôn di động có khung đỡ đặt trên đỉnh của kết cấu nhịp và ván khuôn di động có khung đỡ đặt bên cạnh kết cấu nhịp

+ Với ván khuôn di động có khung đỡ đặt trên đỉnh của kết cấu nhịp, thì các dầm dọc chủ của khung đỡ được đặt cao trên đỉnh của các kết cấu nhịp Ván khuôn ngoài, sàn đỡ đáy, sàn đi lại và thao tác của công nhân đều được treo vào các dầm dọc chủ của khung đỡ Ván khuôn trong được treo vào một xe goòng di động trên kết cấu nhịp Ổn định của hệ thống được đảm bảo nhờ việc neo các đầu dầm dọc chủ của khung đỡ vào đốt kết cấu nhịp đã làm xong trước đó Khi di chuyển thiết bị thì nhờ đối trọng để đảm bảo ổn định chống lật (đối trọng có thể là các thùng nước hoặc các khối bê tông)

Các dầm chủ của khung đỡ có thể biến dạng lớn trong khi đổ bê tông gây ra những vết nứt ngang tại chỗ tiếp giáp của các đốt kết cấu nhịp các vết nứt này

thường thấy ở mặt trên của bản đáy hộp do biến dạng của thiết bị dưới trọng lượng

bê tông của thành và bản nắp hộp

Có thể tránh được các vết nứt đó bằng cách làm cho thiết bị đủ cứng, nhưng như vậy nó sẽ nặng hơn và sẽ tốn kém hơn Nếu thiết bị nhẹ hơn thì phải dùng vật liệu nhẹ hơn nhưng có độ cứng cao hơn để tránh biến dạng trong quá trình đỗ bê tông

Trọng lượng (không kể đối trọng) của thiết bị này thường nhỏ hơn nửa trọng lượng đốt nặng nhất của kết cấu nhịp cần đổ bê tông (khoảng 250kg cho 1mP

2

Pbề mặt ván khuôn)

+Với ván khuôn di động có khung đỡ đặt bên cạnh kết cấu nhịp, thì các dầm dọc chủ của khung đỡ được đặt bên cạnh của kết cấu nhịp Nó có ưu điểm là nằm ngoài và bên cạnh đốt kết cấu nhịp nên không cản trở các thao tác khi thi công như lắp dựng ván khuôn, đặt cốt thép, đổ bê tông,… cho nên việc thi công sẽ nhanh hơn

Hình 2-7: Bộ ván khuôn di động kiểu cổ điển

b Ván khuôn di động kiểu tự treo

Ván khuôn di động kiểu tự treo đã khắc phục được nhược điểm của loại ván khuôn kiểu cổ điển Trong ván khuôn di động kiểu cổ điển, trong quá trình thi công phần dầm dọc chủ của khung chịu lực là chủ yếu còn phần ván khuôn hầu như

Giàn liên kết

Dầm ngang dưới Tay treo Khung chịu lực chính Trục trước

và sau

Xi lanh thủy lực Dầm ray dọc

Ván khuôn trong Ván khuôn ngoài Ván khuôn đáy Ván khuôn biên

Sàn công tác

không tham gia chịu lực tổng thể Trong ván khuôn di động kiểu tự treo, ván khuôn cùng tham gia chịu lực cùng với khung đỡ nên có các ưu điểm:

+ Tránh được khó khăn khi kiểm tra và hiệu chỉnh hình dạng của kết cấu nhịp

+ Tránh được các vết nứt tại vị trí tiếp giáp giữa các đốt do sự biến dạng khi dùng thiết bị kiểu cổ điển

+ Tránh được những vướng víu trên bề mặt thi công

Trong giai đoạn thi công đổ bê tông, thiết bị này được liên kết chặt với phần kết cấu nhịp đã thi công xong nhờ các thanh thép DƯL Vị trí của thiết bị được hiệu chỉnh nhờ các tăng đơ nằm phía sau xuyên qua các lỗ khoét sẵn trong bê tông của đốt dầm đã đúc trước đó

Để di chuyển thiết bị tiến về phía trước vào vị trí mới cần phải có xe goòng

di động trên hai đường ray đặt đúng trên hai thành bên của dầm hộp

Thiết bị này đầu tiên được dùng tại các kết cấu nhịp có chiều cao không đổi, sau đó đã được dùng cho cả các kết cấu nhịp có chiều cao thay đổi và có đến 3 thành hộp Các bộ phận chịu lực gồm ván khuôn ngoài của các thành biên hộp và sàn đỡ đáy được tăng cứng ngang bằng 2 khung ngang ở phía trước và phía sau thiết

bị cùng các dầm ngang nối giữa chúng Ván khuôn trong gồm các phần độc lập, tì vào khung ngang phía trước và treo vào phía sau của đốt kết cấu nhịp đã dúc trước

đó

Việc thay đổi chiều cao mặt cắt được thực hiện bằng cách nâng hạ thẳng đứng sàn đỡ đáy ván khuôn, một đầu sàn này tì vào mặt dưới bản đáy hộp của đốt

đã đúc trước đó còn đầu kia cố định vào khung ngang trước của thiết bị

Mô men lật do trọng lượng bản của thiết bị và bê tông gây ra được cân bằng nhờ 2 lực nằm ngang bằng nhau: một lực kéo đặt vào mấu thép trên và một lực nén đặt vào mấu thép dưới Lực cắt được coi như do các mấu thép trên chịu cả Vì mấu thép trên phải chịu lực rất lớn nên nó được neo vào ụ neo bê tông chế sẵn để tránh ứng suất quá cao trong bê tông còn ít tuổi, lực từ các mấu thép sẽ truyền vào ụ chế sẵn nhờ ma sát mà các thanh dự ứng lực tạo ra được

Hình 2-8: Vá n khuôn di động kiểu tự treo

2.2.2 Đà giáo, trụ tạm

Không kể thiết bị di động đã nói trên, khi thi công đúc hẫng còn dùng đến

nhiều đà giáo cố định và trụ tạm khi cần thiết Khi thi công một phần của nhịp biên

(gần bờ) thường sẽ được đúc trên đà giáo cố định, đà giáo này có dạng dàn thép

được lắp dựng trên mặt đất giống như các trường hợp thông thường

Các trụ tạm thường được sử dụng khi thi công đúc hẫng dầm liên tục nhiều

nhịp Chúng kết hợp với đoạn đà giáo nối từ chúng sang trụ chính nhằm tạo ra một

khoảng mở rộng trụ, cần thiết cho việc đổ bê tông phần dầm bên trên trụ và đặt thiết

bị di động để thi công các đốt hẫng tiếp theo Các trụ này thường làm bằng kết cấu

thép đặt trên bệ cọc cao với các cọc tạm thời

2.3 Nghiên cứu qui trình thi công đúc hẫng

2.3.1 Sơ đồ qui trình thi công

Đối với công nghệ hẫng, có thể chia kết cấu nhịp thành 4 phần cơ bản:

Việc áp dụng công nghệ đúc hẫng từ trụ ra được tiến hành tuần tự theo nguyên tắc:

- Trụ cầu được xây dựng xong và đúc đốt K0 trên đỉnh trụ

- Ổn định đốt K0 tạm thời bằng các thanh thép cường độ cao (thanh Bar) hoặc mở rộng diện tích gối đỡ đốt K0

- Đặt các gối và bệ kê tạm thời bên dưới đốt K0

- Tiến hành lắp 2 xe đúc hẫng (dàn giáo đúc đốt dầm bê tông) theo 2 phía cánh của đốt K0 (đối xứng qua tim trụ)

- Thử tải đo đạc độ võng và biến dạng của xe đúc

- Hiệu chỉnh cao độ ván khuôn của xe đúc trước khi đổ bê tông

- Đo đạc cao độ và độ lệch tim của 2 xe đúc theo yêu cầu thiết kế

- Đổ bê tông 2 đốt dầm K1 và K1’

- Đo đạc kiểm tra cao độ và độ lệch tâm của đáy các đốt bê tông

- Di chuyển 2 xe đúc hẫng về phía giữa nhịp để đúc các đốt tiếp theo K2, K2’, K3, K3’,…Kn, Kn’ sau khi đã hoàn thành công tác căng kéo bó cáp các đốt bê tông đã đúc

- Đúc đốt hợp long giữa các liên kết cấu nhịp đã được đúc

- Căng kéo các bó cáp DƯL chịu mômen dương trong lòng hộp

- Căng kéo các bó cáp DƯL ngoài

- Đo đạc kiểm tra lần cuối

- Phá vỡ các gối kê tạm thời bên dưới đốt K0 (trên toàn bộ các trụ) và hạ kết cấu nhịp lên các gối chính thức

2.3.2 Thi công khối đỉnh trụ (Ko)

Khối Ko là khối lớn nhất của dầm nằm trên đỉnh của thân trụ, đây là phân đoạn đầu tiên của kết cấu nhịp đúc hẫng (hoặc lắp hẫng) Chiều dài của nó phải đảm bảo đủ để lắp ráp xe đúc thi công các đốt tiếp theo, hiện nay thường chọn trong khoảng từ 6÷12m, tùy thuộc vào kích thước và sơ đồ lắp đặt của xe đúc Khối này được đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo ván khuôn cố định

Mức độ ổn định của quá trình đúc hẫng (hoặc lắp hẫng) các đốt tiếp theo dựa trên cơ sở mức độ ổn định của đốt K0, vì vậy để giữ ổn định của dầm hẫng trong qúa trình đúc hẫng, người ta dùng các thanh ứng suất neo chặt khối đỉnh trụ xuống thân trụ

Giữa trụ và khối Ko được phân cách bởi các khối kê tạm bằng bê tông cốt thép Sau khi hợp long các nhịp dầm hẫng, các thanh ứng suất này và các khối kê tạm sẽ được tháo ra, gối cầu bắt đầu chịu lực

Hình 2-10: Liên kết dầm với trụ bằng các thanh thép cường độ cao

Việc thi công khối Ko có thể tiến hành các công việc như sau:

Đi kèm đồng bộ với thanh ứng suất còn có:

+ bản đệm thép kích thước

+ đai ốc phẳng hoặc đai ốc hình cầu

+ vòng đệm phẳng hoặc vòng đệm hình cầu

+ đai ốc hãm

+ cút nối thanh ứng suất

Khi sử dụng thanh ứng suất, cần chú ý những điểm sau đây:

+ không được hàn

+ không được để chạm vào dây mát của máy hàn

+ không được uốn cong thanh

+ không va chạm mạnh vào thanh vì có thể làm cho thanh bị nứt hoặc

vỡ ren, hoặc làm thay đổi trạng thái ứng suất của thanh

+ không được dùng thanh ứng suất làm kết cấu chịu nén

Tất cả các thanh ứng suất trước khi đưa vào sử dụng phải được kéo thử trên giá tại hiện trường tới lực kéo bằng 60% khả năng chịu lực tới hạn theo trình tự được quy định Trong bất kỳ trường hợp nào cũng không được sử dụng thanh ứng suất quá 80% khả năng chịu lực tới hạn

Hình 2-11: Các thanh ứng suất cường độ cao

b, Lắp đặt đà giáo, ván khuôn

Đà giáo để thi công các khối này thường được cấu tạo từ thép hình và được

lắp đặt từ khi thi công trụ

Hình 2-12: Đà giáo thi công mở rộng khối đỉnh trụ

Hình 2-13: Bố trí ván khuôn cho khối đỉnh trụ

Hình 2-14: Đà giáo, ván khuôn thi công khối đỉnh trụ

C, Lắp đặt gối chính, gối kê tạm

* Lắp đặt khối bê tông kê tạm (gối kê tạm):

Cùng với thanh ứng suất, các khối bê tông kê tạm làm nhiệm vụ giữ ổn định cho dầm hẫng trong qúa trình đúc hẫng Chúng sẽ được tháo ra khi tiến trình đúc hẫng đã hoàn thành

Các khối bê tông kê tạm có thể là cấu kiện bê tông cốt thép đúc sẵn hoặc được đúc tại chỗ Phần tiếp xúc giữa mặt đáy của khối kê tạm với đỉnh trụ là một lớp vữa xi măng cát dầy tối thiểu 3cm Lớp vữa này chính là chỗ để sau này khoan phá tháo các khối bê tông kê tạm Mặt trên của các khối kê tạm được phủ một lớp vải nhựa cứng ngăn cách với bê tông của khối đỉnh trụ

Khi đúc các khối bê tông kê tạm cần chú ý đến vị trí các lỗ cho thanh ứng suất xuyên qua Vị trí của các lỗ đó phải trùng với vị trí các lỗ đã được bố trí trong trụ

Hình 2-15 - Khối kê tạm trên đỉnh trụ và sau khi tháo bỏ

• Lắp đặt gối chính:

Gối chính là một bộ phận quan trọng của cầu làm nhiệm vụ truyền tải trọng từ kết cấu nhịp xuống mố trụ Trong công nghệ đúc hẫng, gối chính chỉ chịu lực sau khi đã tháo xong gối kê tạm

Có hai loại gối chính:

+ Gối cố định: Hầu như không có bất kỳ sự dịch chuyển tương đối nào giữa hai thớt gối

+ Gối di động:Thớt trên của gối có thể chuyển động (trượt) theo một hoặc cả hai hướng (gọi là gối di động) Trình tự lắp đặt gối như sau:

Về nguyên tắc gối chính không tham gia chịu lực trong suốt quá trình thi công đúc hẫng và chỉ bắt đầu làm việc sau khi phá bỏ gối kê tạm Việc lắp đặt gối phải tuân theo bản vẽ thiết kế theo trình tự sau:

- Xác định tim dọc và tim ngang của trụ

- Lắp đặt thớt dưới của gối

- Lắp đặt thớt trên của gối

- Xiết chặt các con bulông liên kết hai thớt gối và kiểm tra cao độ

- Tháo hai con bu-lông gần tim dọc cầu

- Các nêm thép đỡ thớt dưới không nên đặt song song với tim dọc cầu vì nó

sẽ cản trở việc bơm vữa lấp đầy hố neo và khe hở giữa thớt gối với trụ sau này

- Ván khuôn bao quanh thớt dưới gối cho công tác bơm vữa sau này phải cao hơn mặt dưới của thớt dưới gối tối thiểu 5mm Lớp vữa xi măng làm kín chân ván khuôn trát ở 3 mặt: mặt trong và hai mặt bên, riêng mặt ngoài để trống Điều này sẽ thuận tiện cho công tác vệ sinh lại gối trước khi bơm vữa

- Cao độ tim hai gối trên trụ chênh lệch trong phạm vi cho phép Gối không

bị nghiêng lệch , theo mỗi phương độ nghiêng không quá vượt qúa phạm vi cho phép của quy trình thiết kế, khi đặt gối phải đặt đúng chủng loại và phải đặt đúng hướng chuyển vị của gối

Hình 2-16 Cấu tạo gối cầu

d, Lắp đặt cốt thép, ống gen và các phụ kiện khác

Công tác cốt thép sẽ được tiến hành sau khi hoàn thành xong ván khuôn Các ống ghen nhằm tạo lỗ để luồn các bó cáp, cho nên cần phải lắp đặt đảm bảo chúng nằm đúng vị trí Và phải được cố định vào cốt thép để không bị xê dịch trong quá trình thi công bê tông

Ống ghen phải kín và phải đủ độ cứng để đảm bảo không bị vữa chảy vào, không bị móp méo trong quá trình thi công Ngoài ra để thuận lợi cho việc kiểm tra

vữa bơm sau này cần phải có các ống nối thông ra ngoài, các ống này cần phải bịt đầu thật kỹ không cho vữa cũng như các vật khác rơi vào

Có thể cố định ống ghen bằng cách buột vào cốt thép thường hoặc dùng các thanh thép thi công hình Ω để neo giữ

Hình 2-17 - Lắp đặt các ống ghen

e, Thi công đổ bê tông

Bê tông có thể đổ bằng gầu hoặc bằng máy bơm tuỳ thuộc vào điều kiện công trường

Công việc đổ bê tông cho khối đỉnh trụ được chia làm 3 đợt:

+ Đợt 1: đổ bê tông cho bản đáy

+ Đợt 2: đổ bê tông tường bên

+ Đợt 3: đổ bê tông bản mặt

- Các điểm cần chú ý khi đổ bê tông

+ Độ sụt của bê tông phải đảm bảo yêu cầu

+ Không được phân tầng và sụt chân, bê tông chân thành không giữ được sụt vào bản đáy hộp

+ Khi đổ bê tông cho đáy và thành không được đổ lệch tải quá lớn, chênh cao giữa hai bên thành tối đa là 0,5m

+ Trong lúc đầm bê tông, tại những vị trí gần ống ghen phải chú ý tránh va chạm vào ống ghen làm cho ống ghen có thể bị vỡ Không được dùng đầm để đẩy

bê tông

+ Cần đặc biệt quan tâm đến chất lượng bê tông tại các đầu neo