Công nghệ thi công cầu bao gồm khá nhiều phương pháp như: lắp ghép, đà giáo di động, đúc hẫng, ........ trong đó có phương pháp lắp hẫng.Hiện tại tuyến metro Bến Thành Suối Tiên đang áp dụng phương pháp lắp hẫng như giáo trình đề cập.Chúc các bạn học tập vui vẻ.
Bài giảng Môn học: Thi công Cầu Chƣơng XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP TỒN KHỐI 4.1 THI CƠNG BẰNG PHƢƠNG PHÁP LẮP HẪNG VÀ BÁN HẪNG 4.1.1 ƢU VÀ NHƢỢC ĐIỂM CỦA PP LẮP HẪNG VÀ BÁN HẪNG Để thi công cầu khung T, khung T nhịp đeo, mút hẫng ngƣời ta dùng phƣơng pháp lắp hẫng, bán hẫng 4.1.1.1 Ưu điểm: Không cần đà giáo cần đà giáo giảm vật liệu phục vụ thi cơng Diện cơng tác cơng trƣờng mở rộng đƣợc cơng trƣờng rút ngắn đƣợc thời gian thi cơng tồn cầu 4.1.1.2.Nhược điểm: u cầu nhân cơng có tay nghề giỏi Trong qúa trình lắp dầm cần điều chỉnh dầm Những ý lắp cầu theo phƣơng pháp bán hẫng hẫng Đối trọng lắp dầm phải đảm bảo ổn định cho toàn kết cấu nhịp phận kết cấu nhịp Mối nối khối lắp ghép mối nối khơ, mối nối ƣớt cốt thép dự ứng lực phải đảm bảo yêu cầu thiết kế đề Hình 4.1 Sơ đồ lắp bán hẫng lắp hẫng cân a) b) Hình 4.2 Sơ đồ lắp bán hẫng (a) lắp hẫng cân (b) 4.1.2 ĐẶC ĐIỂM CỦA PHƢƠNG PHÁP LẮP HẪNG VÀ BÁN HẪNG Khoa Công Trình Trang 110 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình 4.3 Sơ đồ (I-III) Lắp mút thừa Cần trục; Khối lắp; Vị trí hợp long; Đồ bao vật liệu (kéo thép); Biểu đồ mơmen; Dầm treo Phƣơng pháp lắp hẫng bắt đầu phía với khối lắp sẵn đà giáo, lắp hẫng hai phía cân đối hai bên trụ cầu Phƣơng pháp lắp hẫng đặc biệt thuận lợi kết cấu nhịp chịu lực dấu dƣới tác dụng tải trọng khai thác nhƣ lúc kết cấu nhịp chịu tải trọng thân q trình thi cơng Đó loại cầu mút thừa, cầu khung chữ T, chủ yếu chịu mơmen âm, với bó cốt thép ứng suất trƣớc bố trí thớ cánh hẫng ( hình 4.3) Kết cấu nhịp đƣợc phân bố theo chiều ngang thành chế tạo nhà máy bê tông đúc sẵn đúc trƣờng Tùy điều kiện thực tế thi công, dầm đƣợc vận chuyển nhiều phƣơng tiện khác đến vị trí cơng trƣờng dùng cần trục tiến hành lắp ráp, đồng thời bố trí cốt thép ứng suất trƣớc vào rãnh hở ống vách kín để kéo căng liên kết khối lại với Trong giai đoạn cốt thép chỉu chịu tải trọng thân phần dầm lắp tải trọng tạm thời phục vụ thi công nhƣ trọng lƣợng giàn giáo treo, tải trọng ngƣời thiết bị Phƣơng pháp lắp hẫng phù hợp với cầu dầm cánh T có nhịp đeo lắp ghép Khoa Cơng Trình Trang 111 Bài giảng Môn học: Thi công Cầu Đối với cầu nhiều nhịp, thƣờng lắp hẫng dầm đôi cân xứng bên trụ cầu để tránh không gây mơmen thân trụ Q trình lắp ráp phải đảm bảo ổn định tình huống, kể khả lệt tải khối lƣợng hai cánh mút thừa khơng cân bằng, tải trọng gió, đặt cần trục thiết bị khác cánh mút thừa Phƣơng pháp lắp hẫng đối xứng thích hợp thi cơng cầu khung chữ T Hình 4.4 Trụ tạm Khối đỉnh trụ; Nêm; Vai đỡ tạm; Trụ cầu; Thép hình; I-VI Thứ tự lắp khối Đối với dầm mút thừa liên tục kê gối khớp tất nhiên lắp hẫng gặp khó khăn phức tạp Để áp dụng phƣơng pháp lắp hẫng đối xứng cần phải mở rộng trụ nhƣ hình 4.4a, thêm trụ tạm nhƣ hình 5.18b Kết cấu tạm chịu tải trọng khối lắp thiết bị tùy theo trình tự lắp ráp Ở nƣớc ta phƣơng pháp lắp hẫng đối xứng đƣợc áp dụng để thi công ba cầu khu T có dầm đeo cho cầu Rào, cầu Niệm cầu An Dƣơng Hải Phòng Những năm gần phƣơng pháp lắp hẫng đối xứng đƣợc dung để thi công cầu dầm liên tục, nhịp từ 84m trở lên Phần kết cấu nhịp gần trụ thớ chịu kéo nên thi cơng phƣơng pháp lắp hẫng đối xứng Còn phần nhịp, thờ dƣới chịu kéo, nên bố trí thành phiến tƣơng tự nhịp treo Cánh mút thừa khối khớp bó cốt thép chịu mô men dƣơng Khi chia kết cấu khối, ngƣời ta phân theo chiều dọc chiều ngang cầu tùy thuộc khả phƣơng tiện vận chuyển cẩu lắp xây dựng cầu nhịp lớn khối lƣợng mổi khối lên đến 150-1800 kN, hợp lý mổi khối khơng q 650 kN Khoa Cơng Trình Trang 112 Bài giảng Môn học: Thi công Cầu 4.1.3 CẦN TRỤC VÀ KỸ THUẬT LẮP HẪNG Các dầm BTCT lắp cần trục cổng ( cần trục chân dê) cẩn trục dƣới cầu dọc theo chiều lắp ghép ( hình 4.5) Cũng dùng cần trục có cần cần cẩu đặc biệt, di chuyển mặt khối lắp ráp nối để lắp hẫng khối khác Hình 4.5 Lắp treo cần trục cổng 1-12 Thứ tự khối lắp; 13 Cần trục 450 KN; 14 Goòng chở; 15 Cầu tạm Cần trục cổng đƣờng ray đặt bãi sơng cầu tạm, lắp độ cao đến 25m Khi nƣớc sơng sâu dùng cần trục Đerích, cần trục tự hành, đặt hệ nổi, loại cẩu đặc biệt Cần trục cổng cần trục thƣờng lắp đƣợc khối có trọng lƣợng tối đa 650 kN Phƣơng pháp lắp hẫng dùng cần trục đặc biệt có tên tổ hợp lắp hẫng, đơn vị thi cơng tự chế tạo đƣợc Hình 4.6 Tổ hợp lắp hẫng 22 Thứ tự khối lắp; 23 Xà nâng; 24 Tồi; 25 Chân xe lao; 26 Dầm ngang; 27 Dầm mút thừa; 28 Chốt xoay; 29 Đường xoay ngang; 30 Đường dọc; 31 Bộ phận giữ Khoa Công Trình Trang 113 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình 4.6 giới thiệu cấu tạo loại tổ hợp lắp hẫng, gồm dầm đặc mút thừa dài 19,3m, có xe gng để nâng hạ khối lắp ráp Dầm mút thứa quay ngang quanh chốt đứng Tổ hợp có bánh xe chạy treo đƣờng ray đặt khối lắp Nâng hạ khối dầm tới di chuyển tổ hợp mô tơ điện Trọng lƣợng tổ hợp nặng 400 kN đƣợc đặt lên đỉnh trụ cần trục có sức nâng 450 kN Đỉnh trụ phải đủ rộng (7m) để đặt tổ hợp lắp hẫng loại Hình 4.7 giới thiệu cấu tạo kiểu tổ hợp khác dạng cổng, có bánh xe chạy đƣờng ray Trên đỉnh cổng có khung dầm mút thừa dài 17,2m Đầu mút thừa đặt tời nâng hạ giá treo, đầu đặt đối trọng Tồn trọng lƣợng tổ hợp nặng tới 700 kN lắp đƣợc nhịp dài 100m ( đến 160m) Bề rộ mặt khối hộp phải lớn 4m Bề rộng đỉnh trụ cầu phải rộng 5m để đủ chỗ lắp tổ hợp Phƣơng pháp lắp hẫng cầu BTCT gồm thao tác công nghệ sau: Vận chuyển khối đến dƣới cần trục, nâng ráp khối vào vị trí, liên kết mối nối ngang, luồn căng kéo bó cốt thép, nhồi bê tơng bơm vữa vào ống cốt thép bảo dƣỡng Nội dung thực thao tác tùy thuộc vào đặc điểm kết cấu, điều kiện thi công trang thiết bị hời hạn xây dựng cầu Hình 4.7 Tổ hợp lắp hẫng kiểu cổng Bàn điều khiển; Kích thủy lực; Xe lao; Giàn giáo treo; Vị trí kích; Khối dầm; Ba lang xích; Xe tự hành; Đường cần trục; 10 Cánh mút thừa Khoa Cơng Trình Trang 114 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình 4.8 Tổ hợp lắp hẫng kiểu cổng Ở cạn khối đƣợc vận chuyển xe goòng Vận chuyển sông xà lan phao chế tạo sẵn, sau dung cần trục nâng lên đƣa vào vị trí ( hình 4.9) để liên kết Mối nối ƣớt khối rộng từ đến cm Để bảo đảm bề rộng mối nối xác, khối lắp đƣợc treo vào dầm hẫng thép hình, đầu liên kết với khối bê tơng lắp trƣớc ( hình 5.25), đầu treo khối lắp bulông giữ đến vữa xi măng mối nối đạt cƣờng độ, sau luồn căng bó cốt thép dọc Trƣờng hợp mối nối keo dán, sau cẩu tới độ cao, gần vị trí thiết kế, mặt tiếp xúc đƣợc quét lớp keo dung thiết bị đặc biệt ép chặt vào khối lắp, đặc biệt lƣu ý phần dƣới tiết diện Liên kết keo dán chắn, nhanh gọn khó khăn so với mối nối bê tông tƣơi Khi ráp nối dùng nối bu lông tinh chế để chốt Phƣơng pháp lắp hẫng thƣờng dùng bó cốt thép cƣờng độ cao đặt rãnh hở kín Với bó cốt thép sợi song song dùng neo kiểu khối ( dầu neo) hiệu Với bó cáp xoắn, nên căng kéo đồng thời hai đầu dùng neo kiểu chốt ma sát ( cóc neo) Khoa Cơng Trình Trang 115 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình 4.9 Liên kết khối Ba lăng đòn nâng; Dầm mút thừa; Bản thép điều chỉnh; Thép ƯST; Đệm BTCT giữ bề dày mối nối; Khối đá lắp; 10 Dầm đỡ dưới; 11 Khối lắp Hình 4.10 Mối liên kết khối a Bằng mặt bích; b Bằng dầm phụ Khối lắp; Mặt bích trên; Khối lắp; Mối nối; Mặt bích dưới; Bản liên kết; Bộ phận liên kết mặt bích; Neo bulơng; Dầm thép; 10 Bulơng Khoa Cơng Trình Trang 116 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình 4.11 Các ụ neo dùng dể liên kết khối dầm lắp ghép 4.1.4 PHƢƠNG PHÁP LẮP TRÊN GIÀN GIÁO Trong phƣơng án khối dầm BTCT đƣợc lắp nhịp Muốn phải làm giàn giáo vận chuyển khối tới vị trí lắp Phƣơng án thƣờng đƣợc dùng xây dựng giàn giáo khơng gặp khó khăn chẳn hạng đất tốt, song khơng có thơng thƣơng mật độ thơng thƣờng Đối với nhịp song cầu nhịp lớn, dung giàn giáo thi cơng thƣờng phức tạp Vì việc lắp giàn giáo thích hợp cho nhịp hai bờ song cạn ( hình 4.12) Hình 4.12 Lắp kiểu mút thừa Cọc; Cầu tạm; Cần trục long môn; Neo mút thừa; Mút thừa sông; Xe lao; Giàn giáo vạn Khoa Cơng Trình Trang 117 Bài giảng Môn học: Thi công Cầu Để lắp ráp khối phải dùng cần trục cầu tạm ( khối nhịp sông dùng phƣơng tiện khác đẩ lắp) Vận chuyển khối bờ đƣờng gng, khối sơng vận chuyển chở 4.2 THI CÔNG TRÊN ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG Cấu tạo hệ dàn giáo nhẹ nhàng, việc đẩy đồng hệ dàn giáo không cần thiết sử dụng quy mô hệ thống thiết bị đẩy với công suất cao Việc thi công cầu không ảnh hƣởng đến tĩnh không dƣới cầu Đặc biệt phù hợp cho cầu thành phố với yêu cầu cao vệ sinh môi trƣờng giao thông đô thị, phù hợp với loại độ nhịp trung bình mặt thi cơng chật hẹp, phƣơng tiện giao thông đông đúc Tiến độ thi cơng kết cấu nhịp nhanh việc đúc phân đoạn dầm hoàn toàn độc lập với trình lao lắp kết cấu nhịp (Kỷ lục tiến độ đạt đƣợc thực tế thi công ngày/1 nhịp) Đảm bảo yêu cầu bê tông chất lƣợng cao Khả sử dụng luân chuyển hệ dàn giáo cao đặc biệt hiệu cầu dài nhiều nhịp Hình 4.13 Khả thi cơng cầu thẳng cầu cong có bán kính cong nhỏ 75m 4.2.1 CÁC TÍNH NĂNG CƠ BẢN CỦA CƠNG NGHỆ Với đặc điểm trọng lƣợng hệ thống đà giáo nhẹ, dễ dàng tháo lắp q trình thi cơng với trợ giúp đặc biệt hệ thống thủy lực, hệ thống nâng hạ, lao đẩy hoàn chỉnh, công nghệ lắp ghép phân đoạn dầm dƣới hệ thống đà giáo di động (LG – Launching Gantries) có tính bật sau: Có khả sử dụng lại hệ thống thiết bị cho nhịp với chu trình cơng nghệ lặp lặp lại tạo vận hành thục nhân lực, thiết bị Do đem lại chuẩn xác công nghệ, hiệu kinh tế, đáp ứng suất tiến độ cơng trình cao Hệ thống đà giáo di động đƣợc lắp đặt mố trụ thi công xong lắp xong nhịp lại lao lắp nhịp Công nghệ đảm bảo đƣợc khoảng không bên dƣới cho phƣơng tiện lƣu thông thủy, đặc biệt thành phố lớn với mặt thi công chật hẹp, phƣơng tiện giao thông đông đúc, yêu cầu môi trƣờng thị cao Khoa Cơng Trình Trang 118 Bài giảng Môn học: Thi công Cầu Dễ dàng áp dụng cho cầu với loại sơ đồ kết cấu nhịp giản đơn hay liên tục, loại mặt cắt ngang hộp đơn hay hộp kép loại độ nhịp thông thƣờng với chiều dài nhịp từ 3560m Chiều dài cầu thƣờng đƣợc áp dụng từ 500m đến vài km Trong trƣờng hợp chiều dài cầu lớn, triển khai thi cơng nhiều mũi việc bố trí thêm nhiều hệ thống đà giáo di động Với đặc điểm thi công phân đoạn dầm đúc sẵn đƣợc lao lắp dƣới đà giáo vào vị trí, sau căng cáp DƢL liên kết phân đoạn với tạo thành kết cấu nhịp, thời gian thi cơng nhanh, chu trình thơng thƣờng thi cơng nhịp thực tế đạt đƣợc ngày/1 nhịp Hệ đà giáo có cấu tạo chốt đặc biệt có khả thi cơng cầu nằm đƣờng cong với bán kính nhỏ áp dụng: Rmin = 75m Độ võng lớn hệ dầm chính: fmax = L/500 Trọng lƣợng lớn phân đoạn dầm : Smax = 80T 4.2.2 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ Hệ đà giáo di động dùng lao lắp phân đoạn dầm (LG – Launching Gantries) đƣợc phân thành loại dựa mối tƣơng quan cao độ hệ đà giáo cao độ kết cấu nhịp : Hệ đà giáo chạy (Overhead) Hệ đà giáo chạy dƣới (Underslung) Hệ đà giáo chạy Hệ đà giáo chạy hệ đà giáo đặt cao bên kết cấu nhịp truyền tải trọng hệ đà giáo trực tiếp xuống kết cấu nhịp đỉnh trụ Điểm đặc trƣng loại hình hệ giàn mũi dẫn lao dầm đỡ chính: Dầm đỡ sau đặt mặt cắt nhịp lao lắp phía đỉnh trụ, dầm đỡ trƣớc đặt trực tiếp đỉnh trụ đặt phân đoạn dầm lắp trƣớc đỉnh trụ Các phân đoạn dầm lao lắp đƣợc treo dƣới đà giáo bar cƣờng độ cao căng cáp DƢL liên tục đốt dầm Do hệ giàn mũi dẫn chạy cao bên kết cấu nhịp nên hai đầu mũi dẫn trƣớc sau đƣợc cấu tạo hệ kích chống đặc biệt xuống đỉnh trụ kết cấu nhịp để phục vụ trình lao dọc đà giáo Với loại hình này, tĩnh khơng dƣới cầu hồn tồn đƣợc đảm bảo q trình thi công Dầm đỡ trƣớc (cấu tạo cao dầm đỡ sau) chống trực tiếp xuống xà mũ trụ, đốt dầm đƣợc lắp hết toàn nhịp căng cáp dự ứng lực liên tục tạo thành nhịp cầu gối lên xà mũ trụ Do xà mũ trụ phải đủ rộng để vừa đỡ dầm đỡ trƣớc vừa đỡ đầu nhịp cầu Khoa Cơng Trình Trang 119 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình 4.14 Hệ đà giáo chạy - Dầm đỡ trước đặt đỉnh trụ Hình 4.15 Một số hình ảnh lắp hẩng hệ đà giáo chạy Khoa Cơng Trình Trang 120 Bài giảng Môn học: Thi công Cầu Hệ đà giáo chạy Hệ đà giáo chạy dƣới hệ đà giáo tựa giá đỡ công son đƣợc mở rộng từ thân trụ, cao độ hệ đà giáo ngang thấp cao độ kết cấu nhịp Điểm đặc trƣng loại hình phải thi cơng giá đỡ công son mở rộng từ thân trụ làm điểm tựa cho hệ dầm mũi dẫn lao phía Dầm có cấu tạo tay đỡ tạo điểm tựa giữ phân đoạn dầm lao lắp Các điểm tựa điều chỉnh vị trí cao độ kích đệm để đảm bảo vị trí yêu cầu lao lắp căng cáp DƢL liên tục đốt dầm Đối với hệ đà giáo chạy dƣới, hệ dầm mũi dẫn lao trực tiếp bàn lăn đặt giá đỡ cơng son nên mũi dẫn phía trƣớc có cấu tạo uốn cong lên theo chiều đứng từ 7o 10o để thuận tiện trình lao dọc mũi dẫn tiếp xúc vào bàn lăn Với loại hình này, tĩnh khơng dƣới cầu bị hạn chế phần kết cấu giá đỡ công son mở rộng trụ hệ đà giáo chạy dƣới Hình 4.16 Hệ đà giáo chạy – Hệ dầm mũi dẫn lao giá đỡ công son mở rộng trụ Chu trình cơng nghệ Q trình thực cơng nghệ thi công dầm BTCT phân đoạn lắp ghép đà giáo di động dù loại hình chạy hay chạy dƣới phải tuân thủ nguyên tắc chung chu trình thực cơng nghệ nhƣ sau : a Lắp đặt hệ đà giáo nhịp Hệ đà giáo đƣợc lắp ráp nhịp cẩu sử dụng hệ trụ đỡ tạm b Tiến hành lao lắp phân đoạn dầm Các phân đoạn dầm đúc sẵn đƣợc vận chuyển cơng trƣờng theo hƣớng lên từ phía sau mố theo đƣờng chui dƣới cầu sông Cổng trục chạy bên hệ đà giáo nhấc đốt dầm vào vị trí treo giữ đà giáo c Căng cáp DƯL liên kết phân đoạn dầm Khoa Cơng Trình Trang 121 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Sau lao lắp toàn đốt dầm vào vị trí, tiến hành căng bó cáp DƢL liên kết phân đoạn dầm thành nhịp cầu d Lao dọc đà giáo đến nhịp Sau căng kéo DƢL nhịp xong, giải phóng treo kích đỡ đốt dầm di chuyển hệ đà giáo tới thi công nhịp với chu trình tƣơng tự a) Lắp đặt hệ đà giáo nhịp b) Tiến hành lao lắp phân đoạn dầm c) Căng cáp DƯL liên kết phân đoạn dầm d) Lao dọc đà giáo đến nhịp Hình 4.17 Chu trình cơng nghệ Hình 4.18 Lắp hệ đà giáo Khoa Cơng Trình Trang 122 Bài giảng Khoa Cơng Trình Mơn học: Thi công Cầu Trang 123 Bài giảng Môn học: Thi công Cầu Hình 4.19 Vận chuyển lắp khối dẩm vào vị trí Khoa Cơng Trình Trang 124 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình 4.20 Lắp khối dẩm vào vị trí Khoa Cơng Trình Trang 125 Bài giảng Mơn học: Thi cơng Cầu Hình 4.21 Chuẩn bị mối nối khối dầm lắp ghép Hình 4.22 Nối nối khối dầm lắp ghép keo Epoxi Hình 4.23 Căng cáp liên kết khối dầm lắp ghép Khoa Cơng Trình Trang 126 ... thƣờng lắp đƣợc khối có trọng lƣợng tối đa 650 kN Phƣơng pháp lắp hẫng dùng cần trục đặc biệt có tên tổ hợp lắp hẫng, đơn vị thi cơng tự chế tạo đƣợc Hình 4.6 Tổ hợp lắp hẫng 22 Thứ tự khối lắp; ... Sơ đồ (I-III) Lắp mút thừa Cần trục; Khối lắp; Vị trí hợp long; Đồ bao vật liệu (kéo thép); Biểu đồ mômen; Dầm treo Phƣơng pháp lắp hẫng bắt đầu phía với khối lắp sẵn đà giáo, lắp hẫng hai phía... tạm; Trụ cầu; Thép hình; I-VI Thứ tự lắp khối Đối với dầm mút thừa liên tục kê gối khớp tất nhiên lắp hẫng gặp khó khăn phức tạp Để áp dụng phƣơng pháp lắp hẫng đối xứng cần phải mở rộng trụ nhƣ