Công nghệ thi công cầu BTCT trên đà giáo di động đã được áp dụng rất nhiều trên thế giới và đặc biệt phù hợp với các cầu cạn, cầu vượt trong thành phố do tạo được tĩnh không dưới cầu cho giao thông thủy bộ, mặt khác không chịu ảnh hưởng của điều kiện địa hình, thuỷ văn và địa chất khu vực xây dựng cầu. Có hai công nghệ chính thi công trên đà giáo di động là: Đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo di động và công nghệ lắp ghép cầu phân đoạn BTCT trên đà giáo di động
CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG CẦU BTCT TRÊN ĐÀ GIÁO DI DỘNG MSS Công nghệ thi công cầu BTCT đà giáo di động áp dụng nhiều giới đặc biệt phù hợp với cầu cạn, cầu vượt thành phố tạo tĩnh không cầu cho giao thông thủy bộ, mặt khác khơng chịu ảnh hưởng điều kiện địa hình, thuỷ văn địa chất khu vực xây dựng cầu Có hai cơng nghệ thi cơng đà giáo di động là: Đổ bê tông chỗ đà giáo di động công nghệ lắp ghép cầu phân đoạn BTCT đà giáo di động Ở Việt Nam, công nghệ thi công cầu BTCT đà giáo di động áp dụng giai đoạn gần cho thấy ưu việt giải pháp so với giải pháp thi công truyền thống đúc hẫng, đúc đẩy… Mặc dù công nghệ lắp ghép cầu phân đoạn BTCT đà giáo di động có nhiều ưu điểm giải pháp thi công công nghệ đổ bê tông chỗ đà giáo di động kiểm soát chất lượng tốt hơn, thời gian thi công ngắn hơn….nhưng đặc thù Việt Nam thi công cầu BTCT đà giáo di động công nghệ đổ bê tông chỗ giải pháp lựa chọn thi công cầu theo phương pháp I CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐỔ BÊ TÔNG TẠI CHỖ TRÊN ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG 1.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA CÔNG NGHỆ Hệ thống đà giáo di động phát triển từ hệ đà giáo cố định truyền thống Đối với cầu có kết cấu nhịp dài điều kiện địa chất, địa hình phức tạp đòi hỏi xem xét giá thành lắp dựng, tháo lắp hệ thống đà giáo ván khn kết cấu dầm việc áp dụng công nghệ giúp giảm tối đa giá thành lắp dựng thời gian chu kỳ thi công việc di chuyển toàn hệ thống đà giáo, ván khuôn từ nhịp đến nhịp Công nghệ thuộc phương pháp đổ bê tông chỗ Sau thi cơng xong nhịp, tồn hệ thống ván khuôn đà giáo lao đẩy tới nhịp bắt đầu công đoạn thi công nhịp trước, theo chiều dọc cầu hoàn thành kết cấu nhịp Với cơng nghệ q trình thi cơng ta tạo tĩnh không cầu cho giao thông thủy bộ, mặt khác không chịu ảnh hưởng điều kiện địa hình, thuỷ văn địa chất khu vực xây dựng cầu Kết cấu nhịp cầu thực theo sơ đồ chịu lực dầm giản đơn liên tục nhiều nhịp với chiều cao dầm có thay đổi không thay đổi Chiều dài nhịp thực thuận lợi hợp lý phạm vi từ 3560 m Số lượng nhịp cầu nguyên tắc khơng hạn chế cần lực đẩy dọc nhỏ không lũy tiến qua nhịp Tuy nhiên cơng trình phụ trợ cơng nghệ cồng kềnh: Dàn đẩy, trụ tạm, mũi dẫn… với tính chất vạn cơng nghệ cải tiến nhược điểm chế tạo: dàn cứng chuyên dụng dùng cho nhiều nhịp, nhiều kết cấu, kết hợp dàn cứng với mũi dẫn, thân trụ tạm lắp ghép di chuyển Với đặc điểm trọng lượng nhẹ, dễ dàng tháo lắp trình thi công với trợ giúp đặc biệt hệ thống thuỷ lực, hệ thống nâng hạ hoàn chỉnh Hệ thống đà giáo di động (MSS-Movable Scaffolding System) có tính bật sau: - Có khả sử dụng lại hệ thống thiết bị từ cơng trình đến cơng trình khác có quy mơ Tất nhiên có thay đổi phần hệ thống ván khn cho phù hợp với mặt cắt kết cấu nhịp - Dễ dàng áp dụng cho cầu với loại sơ đồ kết cấu nhịp loại mặt cắt ngang (hộp đơn, hộp kép, Doube -T ) Áp dụng cho loại dầm với chiều dài nhịp từ 18 80 m chiều dài áp dụng hợp lý 35 60m - Chiều dài cầu thường áp dụng từ 500 mét đến vài kilômét Trong trường hợp chiều dài cầu lớn hơn, triển khai thi cơng nhiều mũi việc bố trí thêm nhiều hệ thống MSS - Thời gian chu trình thi công nhịp thông thường: ngày - Có khả áp dụng cho cầu nằm đường cong với bán kính nhỏ Rmin = 250m - Độ dốc dọc lớn cầu: imax = 5% - Độ dốc ngang lớn nhất: imax = ± 5% - Độ võng lớn hệ thống MSS: ymax = L/400 1.2 CÁC LOẠI HÌNH CỦA CƠNG NGHỆ VÀ CHU TRÌNH HOẠT ĐỘNG 1.2.1Các loại hệ thống MSS Dựa việc bố trí cao độ hệ thống MSS so với cao độ kết cấu hệ ván khuôn, công nghệ chia làm loại: - Hệ thống MSS loại chạy - Hệ thống MSS loại chạy - Hệ thống MSS loại chạy 1.2.1.1 Hệ thống MSS loại chạy a) b) c) a Vị trí đổ bê tơng b Lao đà giáo c Đổ bêtơng nhịp Hệ dầm bố trí hệ ván khn kết cấu phụ trợ chúng Để di chuyển hệ thống lên phía trước hệ thống qua vị trí trụ nên hệ ván khn chia thành nửa (khi bề rộng đáy dầm nhỏ chia dọc theo tim kết cấu nhịp, bề rộng đáy dầm lớn phải chia ván khuôn đáy thành nhiều tấm, liên kết với dạng khớp quay) Hai nửa di chuyển theo phương ngang cầu với hệ dầm hệ bàn trượt hệ đỡ công xôn Khi đổ bêtông Khi lao đà giáo 1.2.1.2 Hệ thống MSS loại chạy Hệ ván khn kết cấu phần đ−ợc bố trí dầm hệ thống MSS Kết cấu phụ trợ đ−ợc giữ theo ph−ơng ngang hệ dầm Để di chuyển hệ thống MSS lên phía tr−ớc, hệ ván khuôn đ−ợc chia lμm nửa riêng biệt dọc theo tim kết cấu nhịp vμ đ−ợc di chuyển theo ph−ơng ngang theo h−ớng xa trụ dầm đỡ với dầm Đối với loại hình cơng nghệ nμy, khoảng khơng gian cần thiết thực công nghệ nhỏ loại chạy d−ới Trong tr−ờng hợp kết cấu dầm đặc mặt kết cấu dầm đồng thời đ−ợc sử dụng nh− lμ phần hệ ván khuôn Cũng nh− loại chạy d−ới, tr−ờng hợp cần đ−ờng vận chuyển thiết bị, vật liệu kết cấu dầm đ−ợc thi công khung treo đ−ợc thiết kế với chiều cao đảm bảo đủ tĩnh không cho ph−ơng tiện vận tải 1.2.1.3 Hệ thống MSS loại chạy Hệ dầm bố trí phía kết cấu nhịp dầm xây dựng Hệ ván khuôn bố trí thành khung bao quanh kết cấu phần kết cấu dầm thơng qua kết cấu dầm ngang kết cấu khung Để lao dầm qua vị trí trụ, hệ ván khn chia làm nửa tách rời có khả di chuyển ngồi phạm vi khơng gian trụ Lúc hệ thống MSS bắt đầu lao cách trượt (lăn), hệ bàn trượt đặt trụ đỡ liên kết với trụ Đối với loại hình cơng nghệ, u cầu tĩnh khơng cầu đáp ứng cao Lợi loại hình áp dụng xây dựng cầu nằm vị trí sườn đồi, sườn núi cầu nằm đường cong bán kính nhỏ Mặt khác, khu vực làm việc dễ bảo vệ khỏi ảnh hưởng thời tiết che mưa Khi đổ BT Khi lao đà giáo 1.2.2Chu trình hoạt động Bước 1: Lắp hệ thống MSS nhịp - Lắp trụ đỡ vị trí mố, trụ nhịp Trụ đỡ phương pháp chạy thường bố trí dạng cơng xon liên kết với trụ Trụ đỡ phương pháp chạy đặt đỉnh mố trụ neo chắn vào mố, trụ - Lắp hệ thống bàn trượt lên đỉnh trụ đỡ - Lắp đoạn dầm hay dàn dầm chính; lắp mũi dẫn vào hai đầu dầm Cẩu lắp dầm chính, mũi dẫn lên trụ đỡ - Lắp ráp hệ dầm-dàn ngang - Lắp ráp ván khn ngồi hệ thống phụ trợ - Khung cốt thép nhịp lắp chỗ lắp hoàn chỉnh cẩu vào vị trí Cốt thép dự ứng lực lắp ln với khung cốt thép - Lắp ráp hệ ván khuôn Bước 2: Đổ bê tông nhịp - Đổ bê tông, bảo dưỡng bê tông kết cấu nhịp - Sau bê tông đạt cường độ tiến hành căng kéo thép dự ứng lực Bước 3: Chuẩn bị lao hệ thống MSS - Với công nghệ MSS chạy chạy giữa: Tháo dỡ liên kết phần dầm ngang, di chuyển ngang dầm xe gng bệ đỡ cơngson theo hướng xa kết cấu trụ, đến vị trí mà dầm ngang qua vị trí kết cấu trụ - Với công nghệ MSS chạy trên: Tháo bỏ liên kết hệ ván khuôn với bar Hạ thấp hệ thống ván khuôn, tháo bỏ liên kết phần hệ đưa hệ ván khn ngồi đến vị trí thấp mà hệ ván khn qua vị trí kết cấu trụ Bước 4: Lao hệ thống MSS - Tiến hành lao dầm đến vị trí đổ bê tơng nhịp hệ thống mơ tơ thuỷ lực hệ thống kích thủy lực Hai dầm di chuyển độc lập đồng thời đến nhịp Riêng với công nghệ MSS chạy thời điểm nhịp lao tới vị trí nhịp khơng có trụ đỡ vị trí đầu dầm phía sau, phải lắp dựng khung treo vị trí phía trước mối nối thi cơng (đầu dầm phía sau) Bước 5: Sàng hệ thống MSS vào vị trí thi cơng - Hai dầm di chuyển theo phương ngang theo hướng gần trụ xe goòng bệ đỡ công xôn, liên kết hệ thống dầm ngang - Lắp dựng khung treo vị trí phía trước mối nối thi cơng, hệ dầm nâng lên kích đặt vị trí hệ đỡ cơng xơn phía trước (truyền lực xuống kết cấu móng trụ) hệ treo phía sau nhịp dầm chuẩn bị thi công (truyền lực vào sườn kết cấu dầm) Bước 6: Đổ bê tông nhịp - Lắp ráp, điều chỉnh hệ ván khn ngồi vị trí yêu cầu Bố trí, lắp dựng cốt thép thường ống ghen kể cáp dự ứng lực - Di chuyển phân đoạn ván khuôn vào vị trí xe gng điều chỉnh hệ ván khuôn xylanh thuỷ lực - Đổ bêtông nhịp - Các nhịp thi cơng lặp lại chu trình 1.2.3 Các phận hệ thống đà giáo MSS Các phận hệ thống MSS bao gồm: Dầm - Girders Mũi dẫn - Nose Trụ đỡ - Pier Support Dầm ngang - Tranverse beam Ván khn ngồi – External Formwork Ván khuôn – Internal Formwork Hệ thống bàn trượt lao dầm - Launching Wagons Khung treo - Suppension Gallows Sàn công tác – Platform 10 Thiết bị lao, thiết bị thuỷ lực -Launching Equipment/Hydraulic Equipment 1.2.3.1 Dầm Kết cấu dầm có loại: - Hệ dầm thép hình, thép tổ hợp - Hệ dàn thép a) Hệ dầm thép hình, thép tổ hợp Hệ dầm cấu tạo theo kiểu dầm thép hình, thép tổ hợp chia thành đoạn có kích thước thích hợp để vận chuyển, liên kết với bulông cường độ cao Cấu tạo kết cấu dầm bao gồm: dầm sườn liên kết với giằng, dầm ngang giằng có cấu tạo phẳng để cấu tạo thành dầm có mặt cắt hình hộp hở hình hộp hở có hệ giằng chống xoắn Các giằng có cấu tạo phẳng ngồi tác dụng mặt kết cấu có tác dụng làm đường cơng tác Tại hai đầu dầm có nối kiểu chốt để liên kết mũi dẫn với dầm Trọng lượng đơn vị kết cấu lớn 1,5 tấn, nhờ dầm lắp dựng thủ cơng cần cẩu quay bình thường Bề rộng đường bao kết cấu dầm lớn 2,5 m, hệ thống cho lắp sẵn để vận chuyển đến công trường phân đoạn kết cấu dầm Dầm sườn cấu tạo từ dầm dọc cánh trên, sườn chế tạo sẵn với chiều dài tiêu chuẩn 2m, 4m 6m, từ lắp ráp thành dầm có chiều dài u cầu Hệ dầm gồm dầm Bản cánh dầm hộp gắn ray, lao hệ thống MSS ray đỡ bàn trượt lao dầm Trong trình đổ bê tơng hệ thống MSS đỡ bốn kích đặt vị trí khung treo hệ thống bàn trượt lao dầm trước, sau nhịp dầm cầu thi cơng Dầm mang theo hệ ván khn ngồi xylanh thuỷ lực để đảm bảo thuận tiện cao cho việc tháo, lắp điều chỉnh ván khn b) Kết cấu dầm kiểu dàn thép Kiểu kết cấu dàn thép cho dầm hệ đà giáo chuyên dụng phục vụ thi công nhịp từ 20m đến 30m chấp thuận sử dụng CHLB Đức, công ty Thyssenkrupt áp dụng làm dầm cơng nghệ đà giáo đẩy có tên gọi là: Heavy Duty Truss 50 Kết cấu dầm tổ hợp từ phân đoạn dàn thép tam giác chế tạo sẵn, phân đoạn đầu dầm dài 2,5m, 3,0m phân đoạn có chiều dài 4,0m, 6,0m, mặt khác tuỳ theo cấu tạo dầm mà đầu dàn lắp chống Sự tổ hợp phân đoạn, gia cường phụ thuộc vào chiều dài sơ đồ kết cấu mà kết cấu dầm giản đơn, liên tục hay mút thừa để lắp thêm tăng cường mạ mạ kết hợp với chống đầu dầm Kết cấu dàn bao gồm giằng ngang liên kết với dàn chủ bulông cường độ cao vị trí chốt với khoảng cách 2m mạ thượng, mạ hạ 1.2.3.2 Mũi dẫn Phần kéo dài kết cấu dầm phần mũi dẫn hai đầu Mũi dẫn gồm phần Phần đầu mũi dẫn uốn cong theo chiều đứng tạo góc theo phương ngang 4 5 Mặt khác khả quay theo phương ngang bàn trượt lao dầm có tác dụng định hướng hệ thống MSS Mũi dẫn liên kết với dầm chủ bulông cường độ cao trường Khớp nối dầm mũi dẫn cho phép điều chỉnh phương ngang, khớp nối theo phương đứng mũi dẫn phần I II sử dụng cho điều chỉnh dốc dọc hệ thống đà giáo Kích thước chiều cao, bề rộng mũi dẫn kích thước dầm Mũi dẫn thiết kế dàn thép với mặt cắt chữ H tam giác - xiên; dạng dầm Mũi dẫn lắp với ray đặt mạ phía Hệ mũi dẫn cho loại chạy Hệ mũi dẫn cho loại chạy 1.2.3.3 Trụ đỡ Trụ đỡ có nhiệm vụ đỡ hệ thống MSS di chuyển đổ bêtơng dầm Có hai loại : 10 Lắp đặt bàn trượt Cấu tạo bàn trượt Hệ thống bàn trượt lao dầm đỡ hệ thống MSS q trình lao Khi đổ bê tơng kết cấu nhịp cầu, dầm đỡ hệ thống kích thuỷ lực Đối với MSS loại chạy dưới, hệ bàn trượt lao dầm sàng ngang nhờ xylanh thuỷ lực đưa dầm vào vị trí đổ bê tông kết cấu nhịp Nhờ giá đỡ hệ bàn trượt có khả xoay theo phương ngang việc chỉnh hướng lao dầm thực dễ dàng Có loại hệ bàn trượt: Hệ bàn trượt với hệ thống lao mô tơ thuỷ lực hệ bàn trượt với hệ thống lao thuỷ lực Đối với hệ bàn trượt thứ nhất, mô tơ thuỷ lực truyền động vào bánh xe chủ động có tác dụng định hướng đẩy dầm chức bánh xe bị động phía ngồi có tác dụng chống lại lệch dầm nhằm đảm bảo an tồn Bánh xe khơng có lực tác dụng hoạt động bình thường Với hệ bàn trượt thứ hai xylanh thuỷ lực truyền lực đẩy vào tim trục dầm chính, dầm định hướng lao trượt Teflon lăn bánh xe chủ Trong bánh xe chủ có tác dụng chịu lực bánh xe phụ có tác dụng bánh xe bị động hệ bàn trượt thứ Đối với MSS chạy kích thuỷ lực hệ thống bàn trượt với kéo khung treo với MSS chạy kích thuỷ lực vật đỡ hệ thống MSS chủ yếu đổ bê tông Kinh nghiệm cho thấy, kết cấu nhịp cầu 50m tải trọng kích vào khoảng 600 phía trước/400 phía sau Khi dầm vào vị trí, tất kích thuỷ lực đặt điểm kích dầm chính, điểm kê cho kích hệ đỡ cơng xôn Áp lực dầu bắt đầu nâng trục đẩy kích Sau trục đẩy kích chuyển động khoảng 50mm, trục đẩy kích tiếp xúc mặt đế điểm kích kích bắt đầu nâng hệ thống MSS Khi đạt cao độ khởi đầu, nút an toàn kích vặn chặt áp lực dầu 14 giảm 1.2.3.8 Khung treo Khung treo hệ MSS chạy Khung treo hệ MSS chạy Đối với hệ thống MSS loại chạy dưới, khung treo bao gồm khung chịu lực thép treo thép cường độ cao, dùng cho tất nhịp dầm, trừ vị trí nhịp dầm nhịp dầm có khe co giãn Khi đổ bê tơng phần sau dầm treo hệ thống khung treo truyền lực xuống phần kết cấu dầm cầu bêtông đủ khả chịu lực Khung chịu lực thép hình đỡ trực tiếp vị trí sườn dầm kết cấu cầu Hệ khung đảm bảo treo qua lỗ chừa sẵn mặt cầu, bắc qua kết cấu nhịp dầm Khung treo đỡ kích thủy lực loại với kích hệ thống bàn trượt lao dầm khả nâng thấp (khoảng 400 tấn) Chiều cao khung treo tuỳ thuộc vào cần thiết tĩnh không cho xe tải phục vụ thi công hay không Đối với hệ thống MSS loại chạy trên, giá treo có kết cấu tương tự hệ thống MSS loại chạy Được liên kết với dầm ngang vị trí đầu dầm kết cấu nhịp cầu truyền lực phản lực kích vào dầm ngang Khi đổ bê tông kết cấu nhịp hệ kích giá treo kết hợp với kích trụ đỡ có tác dụng chịu tồn tĩnh tải kết cấu thiết bị thi cơng Nói chung giá treo loại hệ thống MSS có tác dụng truyền tĩnh tải thi công vào kết cấu nhịp dầm bêtông đủ khả chịu lực, để tiết kiệm vật liệu cho kết cấu nhịp sơ đồ chịu lực kết cấu nhịp dầm cầu thi công tương ứng với giai đoạn khai thác 1.2.3.9 Sàn công tác Sàn công tác nơi để thi công, đường di chuyển cơng nhân máy móc thiết bị nhỏ Là sàn để thi công công tác đổ bêtơng, kích đẩy dầm, tháo lắp phận, căng cáp dự ứng lực… 15 Sàn công tác mũi dẫn 1.2.3.10 Thiết bị lao, thiết bị thuỷ lực Trong q trình đổ bê tơng, hệ thống MSS đỡ bốn kích chủ yếu Chúng đặt hệ đỡ công xôn trước sau nhịp chuẩn bị đúc (và mặt cầu, bên khung treo) Kích trang bị ốc hãm để chịu lực cách an toàn khớp khuyên yên ngựa Sau lao hệ thống MSS bốn kích bắt đầu hoạt động Dầm nâng lên khoảng 200mm phía kích Khi đạt tới cao độ khởi đầu, ốc hãm an toàn vặn chặt áp lực dầu giảm xuống 1.3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN CÔNG NGHỆ 1.3.1Mối nối thi công dầm Đối với cầu BTCT DƯL liên tục nhiều nhịp, công nghệ thi công đổ bê tông đà giáo di động phần lớn cơng nghệ thi cơng khác đòi hỏi mối nối q trình thi cơng kết cấu dầm Mối nối thi công mặt cho phép thi công đoạn liên tiếp cách hiệu mặt khác chúng điểm yếu kết cấu công trình Hầu tất biện pháp thi cơng dự kiến đặt neo, nối bó cáp dự ứng lực mối nối thi công mặt cắt bê tông tiếp tục giảm yếu gây hệ thống neo Chính phạm vi cốt thép thường bố trí đặc biệt cẩn thận Để bù lại giảm cường độ chịu kéo mối nối thi cơng cốt thép 16 dọc đặt cốt thép nối Mối nối thi công Căng cáp DƯL mũi dẫn Trong đoạn đổ bê tông, cốt thép yêu cầu đặt song song cho mối nối để chịu ứng suất kéo sinh co ngót Ứng suất kéo sinh nhiệt độ q trình Hydrat hố, đặc biệt với phận kết cấu dày giữ giá trị nhỏ thông qua theo dõi để giữ nhiệt độ giới hạn hợp lí Nếu cáp dự ứng lực neo mối nối thi công, bêtông đoạn lân cận bị hạn chế khỏi ảnh hưởng biến dạng từ biến đoạn trước ứng suất nén lớn đằng sau neo Ứng suất kéo phát sinh vị trí gần sau neo, dẫn tới nứt bê tông ứng suất không cân tạo ứng suất trước liên tục Ứng suất nén phát sinh lí tương tự, chừng mực chúng khỏi phạm vi neo Chính cốt thép thường phải bố trí gần neo để đem lại vết nứt nhỏ 1.3.2Mối nối cáp dự ứng lực Mối nối cáp trước tạo dự ứng lực cho bó cáp nối (The Coupled Tendon) có cấu làm việc mối nối thi cơng với bó cáp neo Sau tạo DƯL cho bó cáp cấu làm việc với điều kiện ngược lại Gần bó cáp tượng tăng ứng suất nén xảy phạm vi ứng suất kéo phát sinh cần bố trí cốt thép thường Những ứng suất kéo lại vơ nhỏ nối (The Couplers) phân bố xa đệm đoạn đổ bê tông Tồn DƯL truyền vào bê tơng thơng qua mối nối cáp Tất nhiên tốt nên tránh bố trí vị trí nối cáp mặt cắt 17 4240 4300 3200 CL Trô CL Trô 860 3440 CL Trô 800 3200 80 80 450 330 Bố trí cốt thép dọc cầu Môi nối cáp Mi ni cỏp sut di dm mặt chiu cắt ngang điển hìnhsn hp 1245 250 55 120 395 120 55 250 CL mặt cắt ngang điển hình đầu neo cáp dự ứng lực 55 120 395 coupler nèi c¸p dù øng lùc 120 55 250 1245 250 250 CL c¸p dù øng lùc coupler nèi c¸p dù øng lùc 82 80 60 150.5 150.5 60 80 250 đầu neo cáp dự ứng lực 82 cáp dự øng lùc 82 80 60 150.5 150.5 60 80 82 Mặt cắt ngang điển hình bố trí cáp dự ứng lực CL C L CL CL 2@23 38 38 250 250 2@23 38 38 1/2 mặt cắt 4-4 20 Mt cắt ngang bố trí cáp dự ứng lực 3@15 20 1/2 mặt cắt 4-4 250 CL 3@15 205 1/2mặt cắt 3-3 20 CL 250 CL 18 20 CL 250 3@15 45 250 250 4@35 65 59.5 1/2 mặt cắt 2-2 1/2 mặt cắt 2-2 1/2mặt cắt 3-3 250 205 3@15 45 4@35 65 1/2 mặt cắt 1-1 59.5 1/2 mặt c¾t 1-1 II CƠNG NGHỆ THI CƠNG LẮP GHÉP CẦU BTCT PHÂN ĐOẠN TRÊN ĐÀ GIÁO DI ĐỘNG 2.1 TÍNH NĂNG CƠ BẢN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG NGHỆ 2.1.1Các tính cơng nghệ Với đặc điểm trọng lượng 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 hồn chỉnh, cơng nghệ lắp ghép phân đoạn dầm hệ thống đà giáo di động 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 lắp đặt mố trụ thi công xong lắp xong nhịp lại lao lắp nhịp Công nghệ đảm bảo khoảng không bên cho phương tiện lưu thông thủy, đặc biệt thành phố lớn với mặt thi công chật hẹp, phương tiện giao thông đông đúc, yêu cầu môi trường đô thị cao 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 thường với chiều dài nhịp từ 3560 m Chiều dài cầu thường áp dụng từ 500 mét đến vài kilômét, công nghệ đạt hiệu kinh tế cao cầu có tối thiểu 600800 đốt Trong trường hợp chiều dài cầu lớn, triển khai thi công nhiều mũi việc bố trí thêm nhiều hệ thống đà giáo di động Với đặc điểm thi công phân đoạn dầm đúc sẵn lao lắp đà giáo vào vị trí, sau căng cáp DƯL liên kết phân đoạn với tạo thành kết cấu nhịp, thời gian thi cơng nhanh, chu trình thi cơng nhịp thực tế thông thường đạt ngày/1 nhịp Hệ đà giáo có cấu tạo chốt đặc biệt có khả thi cơng cầu nằm đường cong với bán kính nhỏ áp dụng: Rmin = 75m Độ võng lớn hệ dầm chính: fmax= L/500 Trọng lượng lớn phân đoạn dầm: Smax = 80T 2.1.2 Nguyên lý hoạt động công nghệ Hệ đà giáo di động dùng lao lắp đốt dầm phân thành hai loại dựa mối tương quan cao độ hệ đà giáo cao độ kết cấu nhịp: - Hệ đà giáo chạy (Overhead) 19 - Hệ đà giáo chạy (Underslung) a) 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 trưng loại hình hệ giàn mũi dẫn lao dầm đỡ chính: dầm đỡ sau đặt mặt cắt nhịp lao lắp phía đỉnh trụ, dầm đỡ trước đặt trực tiếp đỉnh trụ đặt phân đoạn dầm lắp trước đỉnh trụ Các đốt dầm lao lắp treo đà giáo bar cường độ cao căng cáp DƯL liên tục đốt dầm Do hệ giàn mũi dẫn chạy cao bên kết cấu nhịp nên hai đầu mũi dẫn trước sau 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 cầu hồn tồn đảm bảo q trình thi cơng Đà giáo kiểu chạy kê lên đỉnh trụ kê lên phần nhịp lắp b) Hệ đà giáo chạy Hệ đà giáo chạy hệ đà giáo tựa giá đỡ công-son mở rộng từ thân trụ, cao độ hệ đà giáo ngang thấp cao độ kết cấu nhịp Điểm đặc trưng loại hình phải thi công giá đỡ công xôn 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 20 đệm để đảm bảo vị trí yêu cầu lao lắp căng cáp DƯL liên tục đốt dầm Đối với hệ đà giáo chạy dưới, hệ dầm mũi dẫn lao trực tiếp bàn lăn đặt giá đỡ công xôn nên mũi dẫn phía trước 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 cầu bị hạn chế phần kết cấu giá đỡ công xôn mở rộng trụ hệ đà giáo chạy 2.1.3 Chu trình cơng nghệ Q trình thực công nghệ thi công dầm BTCT phân đoạn lắp ghép đà giáo di động dù loại hình chạy hay chạy phải tuân thủ nguyên tắc chung chu trình thực cơng nghệ sau: Bước 1: Lắp đặt hệ đà giáo nhịp - Hệ đà giáo lắp ráp nhịp cẩu sử dụng hệ trụ đỡ tạm Bước 2: Tiến hành lao lắp phân đoạn dầm - Các phân đoạn dầm đúc sẵn vận chuyển công trường theo hướng lên từ phía sau mố theo đường chui cầu sông Cổng trục chạy bên hệ đà giáo nhấc đốt dầm vào vị trí treo giữ đà giáo Bước 3: Căng cáp DƯL liên kết phân đoạn dầm - Sau lao lắp toàn đốt dầm vào vị trí, tiến hành căng bó cáp DƯL liên kết phân đoạn dầm thành nhịp cầu Bước Lao dọc đà giáo đến nhịp - Sau căng kéo DƯL nhịp xong, giải phóng treo kích đỡ đốt dầm di chuyển hệ đà giáo tới thi cơng nhịp với chu trình tương tự 2.2 CÁC PHẦN CƠ BẢN CỦA HỆ ĐÀ GIÁO Cấu tạo hệ thống đà giáo gồm có phận sau: - Hệ giàn chính, dầm (Main truss, Main girder) 21 - Mũi dẫn (Nose truss) Cổng trục lao lắp đốt dầm (Crane) Hệ dầm đỡ, giá đỡ công xôn (Support beam, Bracket) Hệ thống kích đẩy lao dọc đà giáo (Launching system) 2.2.1 Hệ giàn chính, dầm Với yêu cầu giàn hay dầm phải đảm bảo độ cứng để chịu tĩnh tải phân đoạn dầm, lao đẩy dọc giàn trục lăn tự phải làm đường lăn cho cẩu cổng di chuyển bên trên, cấu tạo chúng dạng giàn không gian (đối với hệ đà giáo chạy trên) hay dạng dầm hộp thép (đối với hệ đà giáo chạy dưới) Thơng thường hệ giàn khơng gian có biên cứng song song sử dụng phổ biến để làm giàn ưu điểm như: trọng lượng nhẹ, dễ thao tác thi công, dễ lắp dựng trường… Hệ gồm có giàn chạy bên, giàn phải tự đứng thẳng ổn định nên mặt cắt ngang, giàn có cấu tạo mở rộng chân thành hình tam giác với hai mạ hạ Tùy theo yêu cầu độ nhịp, bề rộng mặt cầu, yếu tố sinh tải trọng lên hệ đà giáo lớn hay nhỏ, từ hệ giàn có cấu tạo phù hợp, phải đạt tiêu kỹ thuật chiều dài, độ cứng… Dầm-dàn lắp hẫng kiểu chạy Dầm-dàn lắp hẫng kiểu chạy 2.2.2 Mũi dẫn Hai đầu dầm nối với hệ mũi dẫn gồm có: - Mũi dẫn trước (Front nose truss) - Mũi dẫn sau (Rear nose truss) Mũi dẫn thường cấu tạo dạng giàn khơng gian có biên cứng song song Với đặc điểm tương đồng quy trình thi cơng sơ đồ chịu lực, cấu tạo chung mũi dẫn hệ đà giáo chạy hệ đà giáo chạy hoàn tồn giống Riêng đầu mũi dẫn có cấu tạo khác biệt hai loại hình chạy chạy để phù hợp cho công tác lao dọc hệ đà giáo 22 a) Mũi dẫn hệ đà giáo chạy Do hệ giàn mũi dẫn chạy cao bên kết cấu nhịp nên hai đầu mũi dẫn trước sau cấu tạo hệ kích chống đặc biệt xuống đỉnh trụ kết cấu nhịp để phục vụ trình lao dọc đà giáo b) Mũi dẫn hệ đà giáo chạy Đối với hệ đà giáo chạy dưới, hệ giàn mũi dẫn lao trực tiếp bàn lăn đặt giá đỡ cơng xơn nên mũi dẫn phía trước 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 2.2.3 Hệ dầm đỡ, giá đỡ công xôn a) Hệ dầm đỡ đà giáo chạy Hệ dầm đỡ thường có cấu tạo dạng dầm hộp thép, tùy theo đặc điểm chi tiết cơng nghệ, hệ dầm đỡ gồm có dầm đỡ trước dầm đỡ sau Các dầm đỡ đặt đỉnh trụ mặt cầu phía đỉnh trụ thơng qua ụ chống, kích thủy lực đệm để điều chỉnh đảm bảo mặt dầm đỡ nằm ngang Dầm đỡ kê lên dầm chủ Dầm đỡ kê trực tiếp lên đỉnh xà mũ trụ Với trường hợp thi công đà giáo chạy trên, dầm đỡ trước kê lên đoạn dầm đặt đỉnh trụ hai dầm đỡ có cấu tạo tương tự Còn trường hợp dầm đỡ trước kê trực tiếp lên đỉnh trụ lúc dầm đỡ trước cao dầm đỡ sau, dầm đỡ trước giữ đỉnh trụ kích thủy lực 600T hai điểm kê, điểm có kích đối xứng qua tim dầm đỡ Dầm đỡ sau tựa mặt cầu thi công Tùy theo bề rộng mặt cầu mà bố trí thêm điểm kê dầm ngồi hai điểm kê Tại hai điểm kê hai đầu ngồi cùng, dầm đỡ sau tựa lên mặt cầu thơng qua kích thủy lực 500T, điểm có kích đối xứng qua tim dầm đỡ Với yêu cầu đặc trưng cơng nghệ lao dọc hệ đà giáo, cần phải có dầm 23 đỡ sau để thay đổi trình lao dọc Tại thời điểm đầu mũi dẫn trước vừa lao đến trụ trước chống kích lên trụ trước để giữ ổn định, phải tiến hành tháo hệ dầm đỡ trước từ trụ sau chuyển lên trụ trước, phải lắp đặt thêm dầm đỡ sau vào sát bên dầm đỡ trước trước chuyển dầm đỡ trước b) Hệ giá đỡ công-son đà giáo chạy Hệ giá đỡ công-son neo giữ vào thân trụ để mở rộng thân trụ hai bên theo phương ngang cầu, tạo mặt cho bàn lăn kích đỡ hệ đà giáo Hai giá đỡ cơng xôn đối xứng hai bên lắp vào mấu neo chờ sẵn thân trụ neo cứng với hệ thống bar cường độ cao Nói chung giá đỡ cơng-son đà giáo chạy cấu tạo giống trụ đỡ hệ thống MSS chạy 2.2.4 Cẩu cổng lao lắp đốt dầm Cẩu cổng có tác dụng nâng phân đoạn dầm đưa vào vị trí kết cấu nhịp Đường ray chạy dọc cho cẩu cổng mạ hệ đà giáo di động Hệ thống cẩu bên di chuyển theo phương ngang để điều chỉnh vị trí phân đoạn dầm Đối với trường hợp phân đoạn dầm xe vận chuyển chở nhịp thi công xong, hệ cẩu cổng phải di chuyển phía mũi dẫn sau để nhấc đốt dầm từ mặt cầu thi cơng trước Để đưa phía trước, đốt dầm phải vị trí xoay dọc theo tim cầu để di chuyển khoảng trống hai giàn 24 Khi tới vị trí đốt dầm phải hạ thấp phía hệ giàn xoay ngang nâng lên vào vị trí yêu cầu Do vậy, đốt dầm lao lắp treo cẩu cổng qua phận mâm xoay có khả quay đốt dầm theo phương ngang 2.3 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ THI CÔNG CÁC PHÂN ĐOẠN DẦM ĐÚC SẴN Với giải pháp công nghệ này, điểm đặc trưng phân đoạn dầm BTCT đúc sẵn cơng xưởng sau vận chuyển lao lắp trường Ngày nay, với nhiều nghiên cứu áp dụng vật liệu BTCT, việc thi công kết cấu BTCT trở nên vô thuận tiện, đảm bảo yêu cầu chất lượng cao đặc biệt việc thi công kết cấu BTCT công xưởng Hiện số nước sử dụng bê tông cường độ cao 60 70 MPa 2.3.1 Kỹ thuật đúc phân đoạn dầm theo nguyên tắc nối tiếp xúc Để liên kết phân đoạn dầm đủ khả chống lại lực cắt phát sinh giai đoạn thi công khai thác, mặt tiếp xúc đốt phải có khóa chống cắt mối nối tiếp xúc phải kín khít, tránh xâm nhập mơi trường Để thỏa mãn yêu cầu trên, việc đúc dầm tiến hành theo nguyên tắc nối tiếp xúc hay kỹ thuật ‘in oản’ Nội dung kỹ thuật việc thi công đốt dầm phải theo trình tự đốt nối tiếp nhau, bề mặt liên kết đốt đúc trước làm ván khn cho đốt Kỹ thuật có hai phương pháp đúc chính: Bệ đúc tồn nhịp (Long line casting) bệ đúc phân đoạn (Short line casting) a) Bệ đúc phân đoạn (Short line casting) Bệ đúc dầm có chiều dài lần chiều dài đốt đúc, ván khuôn dầm mặt ván khuôn bịt đầu đặt cố định, ván khn đáy điều chỉnh cao độ độ nghiêng theo phương dọc cầu Sau đúc xong bê tông đủ cường độ yêu cầu, đốt dầm đúc sẵn di chuyển phía trước để lấy mặt đúc phân đoạn 25 Phương pháp yêu cầu mặt bệ đúc nhỏ đốt đúc phải chờ thời gian tối thiểu để bê tông đủ cường độ trước nhấc chuyển phải tính tốn chi tiết để điều chỉnh độ dốc dọc, dốc ngang góc chuyển hướng (đối với cầu cong) cho đốt dầm để đảm bảo hình dạng tổng thể kết cấu nhịp b) Bệ đúc toàn nhịp (Long-line-casting) Bệ đúc dầm có chiều dài chiều dài nhịp tạo dốc dọc theo độ dốc thiết kế kết cấu nhịp hoàn thiện Hệ thống ván khuôn di chuyển dọc chiều dài nhịp điều chỉnh theo độ dốc dọc trắc ngang kết cấu nhịp Các phân đoạn dầm đúc theo kỹ thuật ‘in oản’ Phương pháp có thuận lợi tiến độ sản xuất nhanh hơn, dễ dàng kiểm sốt xác độ dốc dọc dốc ngang kết cấu nhịp đặc biệt nhịp cầu cong Tuy nhiên yêu cầu mặt bệ đúc lớn hơn, đảm bảo vững để không bị lún ảnh hưởng đến hình dạng chung kết cấu nhịp kín khít đốt dầm liên kết Bệ đúc đốt dầm 2.3.2 Công nghệ lao lắp dầm Công tác lao lắp phân đoạn dầm công nghệ thi công cầu BTCT phân đoạn lắp đà giáo di động nguyên tắc khơng có khác biệt với cơng tác lao lắp đốt dầm công nghệ lắp hẫng Tuy nhiên với đặc thù riêng công nghệ, công tác lao lắp phân đoạn dầm có số biến đổi, phát triển cho phù hợp công nghệ, đảm bảo yêu cầu, tiêu chuẩn kỹ thuật a) Lao lắp cẩu cổng Khi điều kiện mặt bên thuận tiện, đốt dầm vận chuyển đến phía nhịp việc nâng lên, đặt đốt dầm vào vị trí thuận tiện Trong trường hợp điều kiện mặt không cho phép, đốt dầm chở 26 đến phía mũi dẫn sau mặt cầu hoàn thành Cẩu cổng chuyển đốt dầm từ sau trước xoay ngang đốt dầm hạ vào vị trí u cầu b) Thi cơng lao lắp nhịp (Span-by-span erection method) Đây phương pháp thơng dụng sử dụng cho nhịp trung bình từ 35m đến 50m Đặc điểm phương pháp thi cơng lắp tồn phân đoạn nhịp, tiến hành căng kéo cáp DƯL tất đốt dầm, hoàn tất lao dọc đà giáo tiếp tục thi công nhịp Phương pháp thi công đơn giản, tiến độ thi công nhanh c) Thi công hẫng cân (Balanced-cantilever erection method) Phương pháp sử dụng phù hợp cho nhịp lớn hơn, chiều dài nhịp từ 50m đến 70m Đặc điểm phương pháp thi công lắp đối xứng cân qua tim trụ căng trước phân đoạn dầm với tạo thành hệ khung T đối xứng Các phân đoạn nhịp lao lắp sau cùng, thi công mối nối ướt tiến hành căng kéo DƯL nối liên tục kết cấu nhịp Sử dụng phương pháp phù hợp cho nhịp lớn q trình thi cơng, đốt dầm lắp đối xứng qua trụ tự cân hệ đà giáo chịu tải trọng chủ yếu đốt dầm giữa, khơng đòi hỏi đà giáo phải có độ cứng cao, có cấu tạo to lớn nặng nề 2.3.3 Mối nối đốt dầm Điểm đặc trưng riêng biệt công nghệ thi cơng cầu BTCT lắp ghép nói chung cơng nghệ thi công cầu BTCT DƯL phân đoạn lắp ghép đà giáo di động nói riêng xử lý mối nối phân đoạn Trên bề mặt tiếp giáp hai đốt dầm phải bố trí khóa chống cắt suốt chiều cao sườn dầm đỉnh đáy Vấn đề đặc biệt quan trọng mối nối phải đảm bảo bề mặt tiếp xúc tốt, khít chặt hai đốt dầm Có hai loại mối nối theo tiêu chuẩn 22TCN-272-05 bao gồm: - Mối nối loại A: mối nối ướt (Wet joint) - Mối nối loại B: mối nối khô (Dry joint) a) - - Mối nối khô: Mối nối khô loại mối nối không dùng vật liệu dính bám hai mặt tiếp xúc hai đốt dầm Keo epoxy dùng để miết mạch bên ngăn cản tác nhân xâm thực từ môi trường Đây giải pháp mối nối tạo thuận tiện cho công tác lao lắp, giảm bớt số công tác trường giúp đẩy nhanh tiến độ thi công Ngược lại, yêu cầu công tác sản xuất phân đoạn dầm công 27 - b) - + + + + - - xưởng đòi hỏi phải đạt chất lượng cao vật liệu, kích thước, đặc biệt bề mặt tiếp xúc phải đảm bảo độ kín khít Tuy nhiên sau áp dụng số cơng trình, mối nối khô phát sinh nhiều khuyết điểm như: công tác quản lý chất lượng mối nối công trường khó khăn, khả chống xâm thực mơi trường thấp… Với lý vậy, vừa qua nhà khoa học giới đưa cảnh báo khuyên không nên sử dụng loại mối nối Mối nối ướt: Mối nối ướt loại mối nối sử dụng vật liệu dính bám hai mặt tiếp xúc hai đốt dầm Giải pháp mối nối sử dụng phổ biến nhiều cơng trình đảm bảo u cầu chất lượng mối nối kết cấu nhịp Khi thiết kế loại mối nối ướt rộng, phải bố trí cốt thép sử dụng loại bê tông riêng biệt cho mối nối Yêu cầu vật liệu dính bám: Đảm bảo yêu cầu cường độ tuổi thọ sử dụng Khả dính bám, linh động lấp chỗ rỗng thi công Ngăn cản tác nhân xâm thực từ môi trường Thời gian đông cứng phù hợp với yêu cầu đặc trưng công nghệ Khi sử dụng mối nối dùng keo dính bám, phải sử dụng hệ thống tạo DƯL gây nên ứng suất nén nhỏ 0,21 MPa trung bình phải 0,28 MPa qua mối nối chất keo dính bám đơng cứng Hiện nay, giới nước thường sử dụng keo dính bám có dạng vữa gốc nhựa epoxy thành phần với cốt liệu chọn lọc có cường độ cao (7080 MPa) 28 ... nối thi công dầm Đối với cầu BTCT DƯL liên tục nhiều nhịp, công nghệ thi công đổ bê tông đà giáo di động phần lớn cơng nghệ thi cơng khác đòi hỏi mối nối q trình thi cơng kết cấu dầm Mối nối thi. .. kết cấu nhịp dầm cầu thi công tương ứng với giai đoạn khai thác 1.2.3.9 Sàn công tác Sàn công tác nơi để thi công, đường di chuyển cơng nhân máy móc thi t bị nhỏ Là sàn để thi công công tác đổ... ghép di chuyển Với đặc điểm trọng lượng nhẹ, dễ dàng tháo lắp q trình thi cơng với trợ giúp đặc biệt hệ thống thuỷ lực, hệ thống nâng hạ hoàn chỉnh Hệ thống đà giáo di động (MSS- Movable Scaffolding