Mục đích : Việc phân tích nguyên lý làm việc và cấu tạo kết cấu BTDƯL ngoài, những ảnh hưởng của cáp DƯL ngoài đến nội lực kết cấu cũ đã được trình bày ở chương 2 và chương 3. Chương này nhằm giới thiệu trình tự các bước thi công sửa chữa dầm bê tông tiền áp tiết diện chữ “T” căng ngang và nối liên tục các dầm BTCT theo phương dọc, phục vụ cho công tác sửa chữa cầu theo công nghệ này.
4.1) TRÌNH TỰ THI CÔNG SỬA CHỮA NÂNG CẤP DẦM BTDƯL CĂNG TRƯỚC LẮP GHÉP TIẾT DIỆN “T” BẰNG DƯL NGANG
4.1.1) Các bước thi công chính trong việc sửa chữa, nâng cấp dầm BTDƯL căng trước tiết diện chữ “T”có thể được tóm tắt theo sơ đồ sau :
4.1.2) Trình tự thi công và các yêu cầu kỹ thuật 4.1.2.1) Thi coâng thay goái caàu:
Trong các cầu đã bị hư hỏng cáp ngang hậu áp thì gối cao su cũng thường bị lão hóa và bẹp lún do thời gian sử dụng đã lâu nên cần được thay thế. Do đó, trước khi căng kéo cáp DƯL, cần phải tiến hành thay thế gối cầu. Trình tự thực hiện công tác thay gối cầu như sau :
− Tháo bỏ khe co giãn để giải phóng các đầu nhịp.
Kích thay goái
Thi công liên kết ngang Dầm ngang tại L/4, L/2
Dầm ngang đầu nhịp Thi công thay khe co giãn
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
− Dùng hệ thống kích lá để nâng đồng thời các dầm chủ, với cách nâng này hệ thống dầm ngang sẽ giữ được cân bằng như lúc ban đầu và không làm thay đổi ứng lực trong dầm chủ. Sau đó, tháo bỏ gối cầu hiện hữu và thay bằng các gối cao su bản thép.
Khi thi công chú ý đến sự làm việc đồng đều của các kích trong hệ thống kích để đảm bảo mặt cầu không bị nứt vỡ do việc thay thế gối cầu gây ra.
4.1.2.2) Thi coâng lieân keát ngang
a) Dầm ngang tại giữa nhịp và tại mặt cắt L/4
Dầm ngang tại vị trí L/4 được căng cáp DƯL trước, tiếp theo là căng cáp DƯL dầm ngang tại giữa nhịp. Số lượng cáp phải được tính toán cụ thể và thường được bố trí đối xứng 2 bên dầm ngang. Công tác căng cáp DƯL được thực hiện theo các bước sau:
q Công tác khoan lỗ vào bụng dầm chủ (xem hình vẽ trong phụ lục):
Việc định vị các lỗ khoan trên bụng các dầm chủ phải căn cứ vào các bản vẽ thiết kế sửa chữa đã được đối chiếu với các bản vẽ thiết kế cũ (hoặc các bản vẽ về khảo sát, điều tra kết cấu cũ nếu không có hồ sơ thiết kế cũ). Ở những chổ nghi ngờ đụng chạm đến cốt thép cấu tạo hoặc cốt thép DƯL đã chôn sẵn trong kết cấu, phải dùng các dụng cụ thăm dò như siêu âm, tia gama, thậm chí phải khoan nhỏ để thăm dò. Công tác định vị phải được thực hiện cẩn thận tỉ mỉ vì ít khi bản vẽ thiết kế sửa chữa lại phù hợp hoàn toàn với tình trạng các trở ngại bị che lấp trong kết cấu cũ. Khi khoan, cần phải khoan chính xác, thẳng hàng và không được làm vỡ nứt phần bê tông xung quanh lỗ khoan.
q Gia công mặt ngoài bụng dầm biên tại vị trí hộp neo, luồn ống nhựa:
− Đục bỏ phần dầm ngang tại mép ngoài dầm chủ biên, làm phẳng mặt để đặt hộp neo. Chú ý đục tẩy nhẹ nhàng không gây ảnh hưởng tới bê tông bụng daàm chuû.
− Định vị và ốp tấm thép đệm cho hộp neo với Sikadur 731, cần có ít nhất hai chốt định vị. Khe hở giữa hộp neo và mặt bụng dầm được rót đầy Sikagout sau khi căng cáp DƯL.
− Lắp đặt ống gaine PVC vào các lỗ khoan và hộp neo. Chú ý ống gaine phải ngập sâu vào hộp neo tối thiểu 5cm.
q Đục, trám lại khe nối dầm ngang và bản cánh:
− Cắt bê tông nhựa mặt cầu (rộng 20cm) dọc theo theo khe nối kẽ dầm (trong phạm vi 0,9m) từ tim dầm ngang về 2 phía.
− Đục khe nối tại dầm ngang và dùng cưa cắt khe nối bản (dài 1.80m).
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
− Đổ bê tông mác 300 có cường độ đông cứng nhanh tại vị trí dầm ngang để có thể chịu lực.
q Căng cáp DƯL :
− Luồn cáp vào hộp neo và ống nhựa
− Căng cáp mỗi lần hai sợi đối xứng qua dầm ngang và căng từ một đầu.
Căng cáp theo thứ tự sau (xem hình IV-1) : + Hai sợi cáp số 1.
+ Hai sợi cáp số 2.
+ Hai sợi cáp số 3.
Hình IV-1
− Ở mỗi sợi cáp căng với các cấp lực sau:
+ Căng đến 20% lực căng thiết kế để lấy chuẩn kiểm tra độ dãn + Căng đến lực căng qui định 100% lực thiết kế và đóng chốt neo.
− Quá trình căng phải theo dõi lực căng bằng đồng hồ (đã qua kiểm định) và độ dãn dài của sợi cáp và luôn quan sát bụng dầm tại vị trí lỗ khoan.
q Lắp hộp bảo vệ đầu cáp và bơm vữa xi măng :
− Bơm vữa xi măng vào hộp neo bảo vệ đầu cáp và khe hở 5mm giữa hộp neo và bụng dầm.
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
− Bơm vữa xi măng vào ống nhựa PVC.
Tiêu chuẩn vữa xi măng:
+ Cường độ chịu nén 28 ngày của mẫu 15x15x15cm là 300Kg/cm2. + Tỷ lệ N/X 0.4, có phụ gia hóa dẻo.
+ Độ tách nước <2%.
+ Độ trương nở < 10%.
+ Độ nhớt 20giây ± 1.
q Trát vữa:
Trát vữa mác 300, không co, đông cứng nhanh vào khe hở giữa lỗ khoan và ống nhựa.
b) Dầm ngang đầu nhịp :
− Tháo cáp ngang cũ ở 2 dầm ngang đầu nhịp.
− Đục, làm sạch lớp vữa chèn khe nối dọc các dầm chủ (trên chiều dài 0.9m tính từ đầu dầm) và các dầm ngang. Xử lý khe nối này bằng vữa xi măng Sikagrout + đá 1-2cm.
− Luồn các bó cáp vào lỗ và căng đến lực căng thiết kế.
4.1.2.3) Thi công thay khe co giãn cao su :
− Cắt bỏ phần bê tông nhựa, bê tông bản cánh dầm chủ tại vị trí thay khe co giãn.
− Khoan lỗ để đặt bu lông.
− Lắp đặt cốt thép bổ sung.
− Đặt bu lông vào vị trí, rót keo Epoxy vào lỗ bu lông neo.
− Lắp ván khuôn, dùng bộ gá để định vị tấm cao su khe co giãn vào đúng vò trí.
− Đổ bê tông M300 đá 1-2cm có phụ gia Sikament NN đến cao độ mặt trên tấm cao su. Chú ý cao độ mặt trên tấm cao su phải bằng cao độ mặt cầu để đảm bảo độ bằng phẳng của mặt cầu.
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
4.2) TRÌNH TỰ THI CÔNG TĂNG CƯỜNG LIÊN KẾT NGANG VÀ DỌC CẦU THEO PHƯƠNG PHÁP DƯL NGOÀI
4.2.1) Các bước thi công chính trong việc sửa chữa, tăng cường liên kết ngang và dọc cầu có thể được tóm tắt theo sơ đồ sau :
4.2.2) Trình tự thi công và các yêu cầu kỹ thuật
4.2.2.1) Vệ sinh sửa chữa khuyết tật, tăng cường tiết diện, tạo nhám
- Các kết cấu cầu cũ thường xuất hiện các khuyết tật, nứt vở bê tông, gỉ cốt thép, bê tông bị lão hóa, làm giảm cường độ chịu nén bê tông, khe nứt dọc làm liên kết ngang bị nứt, cốt thép DƯL ngang bị chùng hoặc gỉ đứt.
Khi sửa chữa cầu bằng công nghệ DƯL ngoài thì các kết cũ phải được vệ sinh bằng vòi thổi hơi ép, vòi xói nước rửa áp lực.
- Bề mặt tiếp xúc giữa bê tông cũ và bê tông mới ở các vị trí gối ụ neo cáp, chân dầm ngang phải được tạo nhám bằng búa hơi, có đầu vuông, trên
Vệ sinh, tạo nhám tiết diện
Khoan lỗ cáp ngang, cáp dọc
Bụm beõ toõng chaõn daàm ngang, uù neo, ụ chuyển hướng
Luồn ống ghen, bơm vữa ximăng vào ống ghen, luồn cáp ngang và dọc
Căng kéo cáp, bơm vữa bảo vệ cáp
Kớch daàm, thay goỏi cao su. Dũch chuyeồn nhũp beõn cuỷa daàm lieõn tuùc, noỏi lieõn tuùc
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
mặt có mũi đinh tạo nhám nhằm làm tăng độ dính bám giữa 2 mặt tiếp giáp này.
4.2.2.2) Khoan lỗ cáp ngang và dọc
a) Công tác lấy dấu vị trí lỗ khoan và sai số cho phép
Vị trí lỗ khoan theo phương ngang dùng dây cước căng thẳng và quả dọi dóng vị trí ngang, sai số cho phép ± 5mm, theo phương đứng tại cao độ các tâm lỗ khoan dùng ống nhựa trong suốt, đựng nước làm mặt bằng cao độ, sai số cho phép cao độ ± 5mm.
Tuỳ theo số dầm chủ và dầm ngang của nhịp cầu. Việc đánh dấu vị trí cầu làm cả hai mặt của lỗ khoan để trong quá trình khoan từ dầm này qua dầm khác lỗ khoan không lệch khỏi vị trí.
Lỗ khoan cáp dọc còn phụ thuộc chiều cao của dầm ngang và dầm chủ theo yêu cầu tính toán kết cấu được tăng cường.
b) Đường kính lỗ khoan và sai số cho phép
Đường kính lỗ khoan phụ thuộc số lượng cáp trong bó cáp, các loại neo cho loại bó cáp, đường kính ống ghen, và ống thép bọc ống ghen ở các vị trí bó cáp chuyển hướng. Khi khoan cáp ngang là các cáp thẳng không có chuyển hướng cáp thì không cần ống thép bọc ngoài.
Trong công nghệ DƯL ngoài hiện nay đã sử dụng các loại neo 2C15 (hai cáp), 3C15 (ba cáp), 4C15 (bốn cáp), 6C15(sáu cáp), 7C15 (bẩy cáp) cáp 15,7mm đặc biệt cho cầu Mỹõ Thuận sử dụng bó cáp từ 22C15 đến 68C15 (cáp φ15mm)
Đường kính lỗ khoan, đường kính ống ghen, đường kính ống thép cho các loại neo và số cáp trong neo có thể tham khảo bảng 1 :
Bảng 1
Loại neo Số cáp trong
bó Ống ghen
φ(mm) OÁng theùp
φ(mm) Loã khoan φ(mm)
2C15 2 cáp 63 ± 1 88±1 91+−52
3C15 3 cáp 63 ± 1 88±1 91+−52
4C15 4 cáp 75 ± 1 103±1 106+−52
6C15 6 cáp 90 ± 1 118±1 121+−52
7C15 7 cáp 90 ± 1 118±1 121+−52
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
c) Thieát bò khoan
Việc khoan tạo lỗ cho cáp dọc và cáp ngang trong sửa chữa, nâng cấp cầu bằng phương pháp DƯL ngoài có thể tham khảo các thiết bị khoan sau đây (đã được sử dụng để khoan lỗ cáp ngang và dọc trong Thiết kế, nâng cấp sửa chữa cầu Sài gòn)
- Máy khoan thủy lực Braun(R) – BBD2WNL12 (CHLB Đức) - Máy khoan hơi có cầm tay RK4 (hãng SULLAIR )
- Máy khoan chạy điện : BBD.1WS (CHLB Đức). Hình IV- minh họa các tính năng kỹ thuật của loại máy này.
Hình IV-2
4.2.2.3) Bơm bê tông chân dầm ngang, ụ neo, ụ chuyển hướng
Với các loại cấu kiện nhỏ, mỏng có cốt thép dày, cần sử dụng loại bê tông có cốt liệu sỏi nhỏ đường kính 4÷7mm (bê tông Conbextra HF), vì loại bê tông này nhuyễn và dễ bơm, cường độ phát triển diễn ra nhanh hơn loại bê tông xi măng hạt nhỏ, Các cấu kiện thường được bơm bằng loại bê tông này là :
- Các kết cấu bịt kín cả 6 mặt như các talon chuyển hướng cáp dọc tại các dầm ngang đầu nhịp.
- Các cấu kiện có cốt thép dầy đặc, các đầu talon, bệ neo.
- Những kết cấu không hở mặt trên, phải bơm ngang vào.
- Các khe nốivà các kích thước nhỏ hơn 10 mm
Đây là loại bê tông đông cứng, không co ngót và rắn chắc nhanh. Do đó, để thuận lợi cho thi công cần dùng phụ gia hóa dẻo, đến siêu dẻo làm chậm khả năng ninh kết lại.
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
Với các talon, các vấu neo còn lại thường dùng bê tông hạt xi măng hạt nhỏ mác 35 Mpa để bơm vào. Loại bê tông này có giá thành rẻ hơn bê tông Conbextra. Cả hai loại bê tông này thường được thiết kế cấp phối riêng tùy thuộc vào biện pháp thi công của cấu kiện bê tông cần đổ.
4.2.2.4) Luồn ống ghen, bơm vữa xi măng vào ống ghen, luồn cáp ngang và dọc:
Các ống ghen thường được nhập từ nước ngoài có chiều dài khoảng 5-6m để thuận tiện cho công tác vận chuyển, các mặt tiếp xúc của ống không phẳng nên cần tiến hành hàn nối các ống lại với nhau. Sau đó, ống ghen được luồn vào lỗ khoan theo đúng vị trí. Tùy theo bó cáp, ống có đường kính khác nhau, sau đó trám vữa Conbextra HF vào các khe hở giữa lỗ khoan và ống thép chuyển hướng để bảo vệ các tao cáp. Để cho ống ghen được hoàn toàn thẳng cần buộc ống ghen vào ống thép cứng, thẳng và được treo lên dầm chủ.
Hình IV-3 minh họa thiết bị nối ống gain chạy điện
“Rothenberger” của CHLB Đức dùng để nối các loại ống gain có đường kính sau :
f100 mm ọ= 8 mm.
f90 mm ọ= 6 mm.
f90 mm ọ= 2,8ữ3 mm.
f75 mm ọ= 3; 4,3; 5mm.
f63 mm ọ= 3; 3,6; 5 mm.
f32 mm ọ= 3 mm.
Hình IV-3
Sau khi các ống ghen được hàn nối xong tại các chổ đổ bê tông, tiến hành luồn cáp vào ống. Đối với cáp ngang, chiều dài cáp được luồn vào ống mỗi bên dư 1 đoạn vừa đủ chiều dày của bệ neo và được neo khoảng 5 – 10cm vào kích.
Tuỳ theo số lượng ở các vị trí, các cáp này được bó thành từng bó bằng kẽm mịn.
Trên 2 đầu sợi cáp phải quấn băng keo dính và đánh số thứ tự cho từng tao cáp 1. Sau đó, tiến hành luồn từng bó cáp vào ống ghen.
Đối với cáp dọc, ta tiến hành luồn từng sợi 1. Trên đầu sợi cáp được luồn đi phải được bọc bằng mũi thép tròn, chống xóc trong quá trình thao tác. Ơû 2 đầu cũng được dán keo và đánh số thứ tự tùy theo số lượng và vị trí làm việc của cáp. Chiều dài cáp được cắt tại vị trí cách 0.5m so với ụ neo. Sau khi cáp DƯL
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
đã được luồn đủ số lượng vào trong ống ghen thì tiến hành lắp hệ neo định vị vị trí cáp. Hệ neo này có tác dụng giữ đúng vị trí làm việc của sợi cáp trong đế neo cáp.
4.2.2.5) Căng kéo cáp, bơm vữa bảo vệ cáp a) Căng kéo cáp :
Công tác căng kéo cáp có thể được thực hiện trước và sau khi bơm vữa vào ống gain tùy thuộc vào loại cáp sử dụng.
Đối với cáp ngang : như trường hợp căng ngang nêu ở trên
Đối với cáp dọc : Sau khi lắp các đế neo và mấu neo vào cáp, tiến hành gõ nhẹ mấu neo cho mấu neo bám chặt vào cáp. Các mấu neo phải tương ứng với số lượng cáp và ổ đế neo đặt trong bê tông. Sau đó, lắp đế mấu neo vào kích và tiến hành căng kéo. Quá trình căng kéo gồm 2 đợt :
Đợt 1 : Căng với áp lực một sợi khoảng 20% lực căng thiết kế. Đợt căng này nhằm ổn định cho 2 ụ neo hai bên phục vụ cho công tác tháo ván khuôn đáy ụ neo bê tông (khi các ụ neo nằm bên hông dầm) và triệt tiêu độ hở của các khe nối dầm ngang trước khi đổ bê tông.
Đợt 2 : Căng 100% lực căng thiết kế cho tất cả các sợi cáp trong ổ cáp và căng xoay vòng từng sợi 1 cho đến khi hoàn tất. Đợt này thường được căng sau khi đổ bê tông ụ neo tại các dầm ngang được 5 ngày.
Sau khi căng 100% lực căng thiết kế cho tất cả các sợi cáp trong ụ, cáp dư bên ngoài được cắt đi, điểm cắt cách mấu neo khoảng 2cm. Việc cắt cáp phải được thực hiện bằng máy cắt cầm tay, tuyệt đối cấm không cắt bằng gió đá vì nếu cắt bằng nhiệt sẽ ảnh hưởng đến ứng suất trong cáp. Sau đó, cắt nắp bảo vệ ổ cáp và tiến hành sơn chống gỉ 2 – 3 lớp bảo vệ cho nắp
Sai số cho phép căng so với thiết kế +10%, -5%
Kích căng kéo cáp là kích chuyên dùng (hình IV-4 minh họa kích VERIN SC2 – M23/180 của công ty Freyssinet International et Cie, áp dụng trong sửa chữa Cầu Sài gòn) các tính năng kỹ thuật kèm theo của loại máy này.
- Lực căng tối đa : 23 tấn.
- Aùp lực tối đa : 700 bar.
- Dieọn tớch piston : 37,2 cm2. - Hành trình của piston : 180 mm.
- Chiều dài của kích : 644 – 820 mm.
- Đường kính của kích : 107 – 120 mm.
Hình IV-4
Luận Văn Thạc Sĩ Chương 4
- Đường kính piston : 80 mm (có lỗ rỗng ở tâm).
b) Bơm vữa bảo vệ cáp
Quá trình bơm vữa có thể được thực hiện trước và sau khi căng cáp tùy thuộc vào loại cáp sử dụng. Vữa được bơm vào hộp neo và ống ghen với áp lực cao. Trong quá trình bơm, phải thường xuyên kiểm tra vữa ở 2 mấu gắn ở 2 đầu.
Một đầu gắn với hệ thống bơm, đầu kia để tự do theo nguyên tắc bình thông nhau. Đầu tự do có độ cao cao hơn ống gain trên đầy vữa thì lúc đó vữa đã đầy trong oáng.
Hình IV-5 minh họa máy các tính năng kỹ thuật của máy bơm Mashine A injecter proceq MMJ 100”_Pháp dùng để bơm vữa ximăng vào ống gain.
- Dung tớch thuứng : 100 lớt.
- Tốc độ quay vòng bơm nhanh : 1500 vòng/phút.
- Công suất bơm vữa : 1400 lít/h.
- Cú đập của piston khi bơm : 100 – 110 laàn/phuùt.
- Aùp lực bơm : 10 kg/cm2.
- Chỉ số áp lực trên đồng hồ : 25 kg/cm2. - Động cơ chạy xăng công suất : 4 ngựa.
- Kích thước :
+ Dài : 1400 mm.
+ Rộng : 880 mm.
+ Cao : 1280 mm.
+ Nặng : 310 kg.
4.2.2.6) Kớch daàm thay goỏi, dũch chuyeồn nhũp bieõn cuỷa daàm lieõn tuùc, noỏi nhũp lieõn tuùc
- Kích dầm thay gối, kết hợp điều chỉnh đường cong đứng mặt cầu, chỉnh lại chiều cao đá kê gối bằng bê tông conbextra HF có lưới thép, và bọc đầu dầm tại vị trí gối.
- Chuyển dịch 2 nhịp tại đầu 1 biên liên tục nhịp, để mở rộng khe co dãn đầu nhịp chuyển tiếp sang giai đoạn nối các nhịp bằng vữa Conbextra HF.
- Sau khi nối nhịp bằng vữa hoặc bê tông Conbextra HF 6 giờ, thì bắt đầu căng kéo dự ứng lực dọc bằng 2 kích lắp đối xứng, bắt đầu từ dầm biên vào giữa tim cầu.
Hình IV-5