Đúc tại chỗ cầu bản và cầu dầm trên đà giáo cố định

CHƯƠNG II XÂY DỰNG CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP

2.6. Thi công kết cấu nhịp cầu bằng biện pháp đúc tại chỗ trên đà giáo cố định

2.6.2. Đúc tại chỗ cầu bản và cầu dầm trên đà giáo cố định

2.6.2.1. Đặc điểm và phạm vi áp dụng:

- Ở giai đoạn thi công KCN không hoàn toàn chịu lực mà dựa vào đà giáo. Nó chỉ chịu lực khi bê tông đã đạt giá trị thiết kế và đã căng kéo cốt thép dự ứng lực. Trong giai đoạn KCN chưa có khả năng chịu lực thì mọi biến dạng của đà giáo đều ảnh hưởng và gây nứt cho dầm.

- Biến dạng của đà giáo làm biến dạng kết cấu nhịp.

- Đà giáo phải được lắp dựng ngay tại chỗ và được tháo dỡ khi KCN có khả năng chịu lực. Đà giáo này phải tháo lắp và lắp nhiều lần cho nên chi phí về công tác lắp dựng là rất lớn.

- Đà giáo gánh đỡ toàn bộ trọng lượng KCN cùng với tải trọng thi công nên nó có kích thước rất lớn, thực chất nó như là 1 cầu tạm.

- Khối lượng vật liệu phụ trợ lớn nên làm tăng chí phí công trình.

- Áp dụng cho trường hợp nhịp ngắn, số lượng nhịp ít: cầu bản, cầu BTCT thường, trọng lượng nhỏ đảm bảo dễ lắp dựng, kết cấu không phức tạp, mặt cắt của dầm đơn giản.

- Dùng cho những dạng kết cấu có hình dáng kiến trúc phức tạp mà biện pháp lắp ghép không đáp ứng được: cầu vòm, cầu khung. Những nhịp biên hoặc nhịp dẫn của cầu liên tục.

2.6.2.2 Cấu tạo đà giáo cố định:

a. Kết cấu:

- Yêu cầu:

 Phải tháo dỡ dễ dàng.

 Sử dụng nhiều lần.

 Tận dụng vật liệu tại chỗ.

- Kết cấu gỗ: Tận dụng vật liệu tại chỗ, áp dụng cho cầu nhỏ ở trung du miền núi.

 Đà giáo gỗ dạng trụ palê và dầm dọc rải dày

Hình 2.56. Cấu tạo đà giáo gỗ

 Đà giáo dạng trụ palê gỗ-dầm thép

Hình 2.57. Cấu tạo đà giáo trụ pale gỗ - dầm thép - Kết cấu thép:

 Dạng dầm thép trên đà giáo UYKM: Sử dụng kết cấu đà giáo định hình UYKM để xây dựng lắp đặt các trụ tạm và kết cấu mở rộng trụ làm điểm kê gác hệ thống dầm thép đỡ ván khuôn thi công kết cấu nhịp cầu.

Hình 2.58. Dạng dầm thép trên trụ tạm định hình

 Dạng dầm thép rải dày trên đà giáo MYK: Sử dụng kết cấu vạn năng MYK để lắp dựng hệ đà giáo dày trên nền đất ổn định có các bản bê tông kê đỡ cột đà giáo, phía trên rải dày hệ dầm thép I200-300 để làm mặt bằng lắp dựng ván khuôn thi công kết cấu nhịp cầu.

Hình 2.59. Dạng dầm thép rải dày trên đà giáo MYK b. Thiết kế đà giáo cố định:

- Tải trọng và hệ số tải trọng:

 Trọng lượng KCN: n=1,1.

 Trọng lượng bản thân: n=1,3.

 Tải trọng thi công: lấy bằng 0,2T/m2, n=1,3.

 Lực xung kích do đầm và vữa rơi.

 Tải trọng gió lấy bằng 1,25 T/m2. - Sơ đồ tính:

Căn cứ vào kết cấu để mô hình hoá theo tầm quan trọng của những trạng thái xét mô hình

đơn giản hay phức tạp, nói chung mô hình hoá theo sơ đồ đơn giản, thiên về an toàn. Thường đưa sơ đồ không gian về sơ đồ phẳng có tính đến hệ số phân bố ngang.

- Tính duyệt:

 Tính duyệt cường độ.

 Tính duyệt ổn định.

2.6.2.3 Ván khuôn:

- Ván khuôn đáy là mặt sàn của đà giáo. Nó phải kín, nhẵn và phẳng có thể bọc tôn thép.

- Ván thành được chia thành từng tấm, từng mảng ghép và lắp dựng với nhau thành khuôn.

- Ván khuôn dầm có sườn không phải lắp ghép cùng một lúc mà nó kết hợp với lắp dựng khung cốt thép: lắp 1 mặt ván thì buộc khung cốt thép rồi mới đóng ván.

- Ván khuôn phải có những cửa sổ để kiểm tra và vệ sinh ở trong lòng khuôn.

2.6.2.4. Tổ chức thi công đúc tại chỗ:

Hình 2.60. Sơ đồ tổ chức thi công đúc dầm tại chỗ - Các bước thi công:

 Xây dựng móng trụ tạm, hoặc nền móng lắp dựng hệ đà giáo thi công.

 Lắp rải hệ dầm dọc và ngang trên trụ tạm hoặc hệ đà giáo.

 Lắp dựng hệ ván khuôn ngoài.

 Căn chỉnh cao độ đáy ván khuôn thông qua hệ tăng đơ điều chỉnh.

 Lắp dựng cốt thép dầm cầu, ván khuôn trong (nếu có).

 Đổ bê tông dầm.

 Bảo dưỡng bê tông.

 Dỡ ván khuôn thành.

 Căng và kéo cốt thép DƯL.

 Bơm vữa lấp lòng.

 Hạ đà giáo, dỡ ván khuôn đáy và đồng thời hạ KCN xuống gối.

- Yêu cầu:

 Đổ bê tông liên tục, thời gian đổ bê tông 4h

 Đà giáo phải biến dạng đều và đối xứng không bị xoắn vặn.

 Nếu thời gian đổ bê tông > 4h thì phải tổ chức đổ bê tông như sau:

 Chia khối đổ thành nhiều đốt, thành các khúc đối xứng, các khúc phải có mối nối với nhau, vị trí mối nối ở chỗ đà giáo xuất hiện M –

 Xẻ dọc: cắt thành các dải.

 Xẻ ngang: cắt thành từng lát, đổ từ dưới lên.

- Dùng tải trọng dằn xếp lên đà giáo trước tương đương vữa bê tông dầm, bê tông đổ đến đâu gỡ tải trọng đến đấy nhằm để biến dạng của đà giáo không ảnh hưởng đến ninh kết.

2.6.2.5. Tính độ vồng của đà giáo:

Để dầm bê tông sau khi tháo dỡ ván khuôn có độ vồng như thiết kế, cao độ mặt sàn đà giáo phải có độ vồng được xác định theo công thức:

hg = htk + fg + t + co

Trong đó:

 htk: độ vồng thiết kế của dầm.

 fg: độ võng của đà giáo do trọng lượng của dầm đúc và của ván khuôn dầm, xác định bằng cách mô hình hóa sơ đồ làm việc của dầm trên các trụ tạm theo sơ đồ giản đơn để xác định độ võng khi chịu tải trọng dầm đúc, ván khuôn và các thiết bị thi công (có thể sử dụng phần mềm Midas hoặc Sap để tính toán).

 t: độ co ngắn đàn hồi của trụ tạm hoặc đà giáo do trọng lượng dầm, ván khuôn và các thiết bị thi công. Thông thường chỉ số này được xác định bằng cách chất tải khử lún, sử dụng thiết bị đo đạc xác định cao độ đà giáo trụ tạm tại thời điểm ban đầu, thời điểm chất tải cuối cùng và thời điểm dỡ tải. Hiệu cao độ giữa lần đo tải cuối cùng với sau khi dỡ tải được xem là độ co ngắn đàn hồi của đà giáo.

 co: tổng các biến dạng không đàn hồi do co ép tại những vị trí kê, thông thường mỗi điểm kê đệm lấy bằng 2mm, tuy nhiên cũng có thể xác định sơ bộ qua số liệu đo đạc khi chất tải khủ lún công trình tạm.

2.6.2.6. Biện pháp hạ đà giáo:

a. Nguyên tắc cơ bản:

- Yêu cầu các điểm kê phải bố trí đối xứng nhau để kết cấu chịu lực đều và êm thuận không có xung kích đột ngột.

- Khi hạ chia thành nhiều cấp và hạ từng cấp một, hạ từ điểm có độ tháo hẫng lớn nhất trước rồi hạ dần về 2 đầu nhịp đối xứng với tim cầu.

- Biểu đồ độ tháo hẫng phải phù hợp với đường cong đàn hồi (dầm liên tục), đường độ võng (dầm giản đơn).

b. Thiết bị hạ đà giáo:

Với công nghệ đúc dầm trên đà giáo cố định thì trong giai đoạn thi công cho đến khi hạ dầm xuống gối toàn bộ kết cấu được nâng đỡ bởi hệ đà giáo trụ tạm do đó việc tháo hạ ván khuôn đáy và đà giáo là một công việc khó khăn do bị ép chặt bở tải trọng dầm BTCT.

Để có thể hạ ván khuôn đáy và giàn giáo, trong giai đoạn lắp dựng chúng ta phải lắp đặt sẵn các thiết bị hạ giàn giáo, thông thường sử dụng các loại như: nêm hai mảnh, nêm 4 mảnh, ghế gỗ, hộp cát (các loại này thường bố trí cho những kết cấu có chiều cao hạ nhỏ). Đối với các kết cấu nhịp có độ võng lớn, cần chiều sâu hạ lớn ta thưởng sử dụng con đội thép dạng bu lông tinh chế để hạ giàn giáo.

2.6.2.7. Chất thử tải đà giáo:

- Trước khi triển khai đúc dầm BTCT trên hệ đà giáo cần phải tiến hành chất tải khử lún đồng thời thử tải hệ đà giáo, việc chất tải đà giáo nhằm đạt được những mục đích sau:

 Khử biến dạng dư của đà giáo.

 Phát hiện kịp thời các điểm đà giáo lỏng, hẫng cần điều chỉnh.

 Phát hiện những vị trí xung yếu của đà giáo để kịp thời có giải pháp xử lý.

 Phát hiện kịp thời lún sụt móng trụ tạm để xử lý.

 Lường trước các sự cố có thể xảy ra để có giải pháp khắc phục.

 Trong một số trường hợp tải trọng chất tải được sử dụng làm tải trọng dằn trong thi công dầm.

- Tải trọng chất tải tương đương tải trọng dầm BTCT thực nhân với hệ số vượt tải 1,25 cộng với tải trọng ván khuôn và thiết bị thi công đồng thời trên đà giáo.

- Sử dụng các vật liệu sẵn có tại công trường để làm đối trọng như bao xi măng, cuộn cốt thép, ... hoặc sử dụng phao quân dụng chứa nước để gia tải.

- Tiến trình gia tải được tăng dần theo 3 cấp, cấp 1 tương đương 50% tải trọng, cấp 2 tương đương 30% tải trọng và cấp 3 tương đương 20% tải trọng thiết kế, trong suốt quá trình chất tải phải kiểm soát tình hình đà giáo thông qua việc bố trí các điểm đo.

- Thời gian chất tải thông thường từ 5-7 ngày, thời gian chính thức tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của dự án.

2.6.2.8. Lắp dựng khung cốt thép và ván khuôn dầm:

Trước khi đổ bê tông kết cấu dầm cần hoàn thành công tác lắp dựng khung cốt thép và hệ thống ván khuôn đúc dầm. Đối với mặt cắt kết cấu nhỏ hẹp tiến hành dựng khung cốt thép và các chi tiết chìm trong bê tông dầm trước sau đó mới lắp dựng hệ ván khuôn. Đối với mặt cắt kết cấu rộng, ta tiến hành dựng ván khuôn trước, sau đó mới dựng cốt thép khung dầm, tuy nhiên cần phải đảm bảo bề mặt ván khuôn kín khít, sạch và được bôi dầu chống dính.

Cốt thép phải được lắp dựng đúng thiết kế, bố trí các thanh thép và liên kết với nhau bằng thép buộc, đặt các con kê vữa xi măng mác cao đảm bảo chiều dày bê tông bảo vệ cốt thép.

Cần có giải pháp lắp dựng ván khuôn tại vị trí đặt gối cầu, tránh để vữa bê tông chảy vào gối cầu.

Tất cả đều phải được nghiệm thu xác nhận trước khi tiến hành đổ bê tông.

2.6.2.9. Tổ chức đổ bê tông dầm trên đà giáo cố định và tháo hạ đà giáo:

a. Biện pháp đổ bê tông toàn khối:

Đối với các dầm có khối lượng đổ bê tông không quá lớn, thời gian đổ nằm trong thời hạn ninh kết cho phép của bê tông thì ta tiến hành đổ toàn khối dầm từ đầu nhịp đến cuối nhịp.

Tiến hành đổ bê tông theo sơ đồ cuối chiếu từng lớp vữa nghiêng 350 đến hết chiều cao dầm hoặc đổ phần tầng, tầng dưới đổ trước kéo dài vượt tầng trên khoảng từ 1,5÷2m, đổ bê tông đối xứng tim dầm để tránh vặn xoắn.

b. Biện pháp đổ bê tông phân đoạn:

Đối với các dầm có khối lượng đổ bê tông lớn, vượt quá năng lực cấp bê tông hoặc khả năng kéo dài của hệ đà giáo ván khuôn, ta có thể tiến hành đổ bê tông phân đoạn.

Các vị trí mối nối thi công cần bố trí cốt thép chờ để liên kết cốt thép liền mạch với khối đổ tiếp theo, kể cả thép DƯL, trước khi đổ khối tiếp theo cần phải vệ sinh tạo nhám tăng khả năng dính kết với khối đúc trước đó. Tùy theo yêu cầu thiết kế và quy định riêng của dự án và khối lượng bê tông cần đổ ta sử dụng mối nối ướt hoặc không. Trong trương hợp không sử dụng mối nối ướt cần có biện pháp neo cốt thép DƯL tại các mối nối thi công và nối thép DƯL cho các đoạn tiếp theo.

c. Hạ đà giáo và tháo ván khuôn dầm:

Để truyền tải trọng dầm lên gối sau khi đúc dầm BTCT đạt cường độ yêu cầu, ta tiến hành tháo hạ đà giáo ra khỏi đáy dầm một cách êm thuận và hạ xuống từng nấc một phù hợp với đường cong đàn hồi của dầm.

2.6.3. Đúc tại chỗ kết cấu nhịp cầu vòm:

2.6.3.1. Đặc điểm:

Thi công cầu vòm đòi hỏi kỹ thuật cao, tiến độ thi công kéo dài.

- Đà giáo phải có thiết kế chi tiết, cấu tạo phức tạp như kết cấu dạng giá vòm.

- Kích thước và hình dạng yêu cầu độ chính xác cao.

- Thân vòm dễ bị nứt do biến dạng của đà giáo.

- Điều kiện thi công rất khó khăn.

2.6.3.2. Đà giáo đổ bê tông tại chỗ cầu vòm:

a. Giá vòm lắp dựng đơn chiếc:

- Giá vòm dạng dàn có biên đa giác:

Hình 2.61. Cấu tạo đà giáo dạng giàn biên đa giác

 Tầng dưới là đà giáo phẳng rải dày như đà giáo đúc dầm bình thường, phía trên cấu tạo các biên đa giác theo đường cong của cầu, bố trí các thiết bị hạ giáo, kê chèn tạo cong, rải xà ngang để lát ván khuôn đáy.

 Nhược điểm lớn nhất là chắn dòng, chi phí nhiều vật liệu.

 Ưu điểm lớn nhất là dễ tạo mặt vòm.

- Giá vòm dạng dầm gác xiên

Hình 2.62. Cấu tại dạng dầm gác xiên

 Biên dầm thành hình thang bằng cách dùng 3 đoạn dầm I được đỡ bằng trụ tạm.

 Để tạo thành đáy cong dùng gỗ độn đơn cắt theo đường phóng đại hoặc tăng đơ điều chỉnh.

 Áp dụng cho cầu nhịp > 25m.

 Ưu điểm là cho phép thông thuyền song rất khó tạo vòm.

1- Thanh biên của đà giáo; 2- tấm gỗ độn vành lược;

3- xà ngang ; 4- ván đáy.

- Giá vòm kết cấu hình nan quạt:

Hình 2.63. Cấu tại dạng hình nan quạt

 Dựng 2 trụ tạm, trên đó đặt 2 hộp cát hoặc tăng đơ để tháo dỡ dễ dàng.

 Chia vòm thành nhiều phần nhỏ. Dựng các thanh chống chia vòm thành những đa giác có cạnh bằng nhau.

 Tại mỗi đỉnh mỗi cạnh đặt 1 xà mũ chạy suốt theo chiều rộng của thân vòm.

 Xà mũ được hàng loạt thanh chống đội xiên lên theo hình nan quạt.

 Các thanh chống được giằng trên đỉnh và 1 số thanh giằng ngang, giằng theo phương ngang cầu.

 Nhược điểm lớn là cấu tạo rất phức tạp. Ưu điểm là tháo giỡ giá vòm đơn giản.

b. Giá vòm chuyên dụng:

- Giá vòm đượcc lắp từ các khung giá vòm định hình có dạng hình thang lật ngửa, tiết diện là các thanh thép chữ [30.

Hình 2.64. Cấu tạo khung giá vòm YAK

- Ở hai đầu có bản liên kết chốt. Các bản cài răng lược với nhau và ở giữa người ta đặt 1 ống khống chế, lắp bu lông qua.

- Để lắp giá vòm các khung liên kết với nhau thành đa giác.

- Kết cấu khoá vòm và chân vòm:

Hình 2.65. Cấu tạo khoá vòm ba chốt

- Kết cấu chân giá vòm:

Hình 2.66. Cấu tạo chân giá vòm - Biện pháp lắp dựng giá vòm:

 Biện pháp lắp giá vòm trên mặt bằng sau đó cất lên:

 Sử dụng dây văng để neo lại kết hợp với mố neo.

 Chân vòm đặt 2 đĩa xoay, trên đĩa xoay có chốt, xoay ngang trước sau đó cất lên

 Biện pháp lắp hẫng:

 Dùng cần cẩu thông dụng lắp 2 khung đầu tiên và sử dụng đoạn trụ kết cấu trên vòm để neo.

 Sau đó lắp cần cẩu chân cứng lên trên dàn mạ thượng, dùng cần cẩu chân cứng để lắp các khoang còn lại.

 Do cần cẩu chân cứng không chạy được nên cần chế tạo 1 sàn công tác là 1 khung thép trên đó lắp thiết bị gắn vào thanh biên trên, còn cần cẩu được lắp vào sàn trên, thanh biên trên phải có đường trượt.

 Khi thiết kế sàn cần lưư ý: thanh chuyển hướng luôn song song với phương tiếp tuyến.

2.6.3.3. Tính toán thiết kế giá vòm:

Xác định các loại tải trọng thi công tác dụng lên giá vòm, các hệ số tải trọng theo quy định trong tiêu chuẩn ngành 22TCN272-05 và các tổ hợp tải trọng để xác định nội lực. Khuyến khích sử dụng các phần mềm tính toán kết cấu thông dụng như Midas, Sap2000, RM để tính toán nội lực và kiểm toán các trạng thái giới hạn theo quy định của tiêu chuẩn được duyệt của dự án.

2.6.3.4. Biện pháp đổ bê tông thân vòm:

Với thân vòm có khẩu độ nhỏ, thân vòm được đổ bê tông liên tục từ chân vòm lên đến khóa vòm, trừ lại ba khe nối ở hai chân vòm và ở khóa vòm rộng từ 0,8÷1m để thi công sau bằng bê tông trương nở nhằm tránh nứt thân vòm do biến dạng đà giáo và co ngót bê tông.

Nếu kết cấu có nhiều thân vòm song song thì tiến hành đổ từng cặp đối xứng qua tim.

Với những thân vòm có khẩu độ hơn 60m cần chia đốt đổ bê tông hợp lý, đối xứng qua đỉnh vòm, số đốt là chẵn, để khe nối thi công hình nêm giữa các đốt đúc và thi công sau khi bê tông thân dầm đạt cường độ R7. Mối nối chân vòm thi công cùng với lắp đặt gối cầu.

Đặc trưng trong thi công bê tông thân vòm là ván khuôn chân vòm trong khoảng cách 1/4L phải bố trí tấm ván khuôn nắp để không bị chảy bê tông. Tại các khe nối thi công phải bố trí ván khuôn bịt đầu và để chờ cốt thép thi công.

2.6.3.5. Tháo giá vòm:

- Tháo đà giáo vòm thông qua các thiết bị hạ đà giáo đặt tại điểm kê giữa tầng đà giáo phẳng và tầng vòm, hạ tụt các điểm kê theo phương thẳng đứng để tách giá vòm ra khỏi thân