Tổng kết, đánh giá công nghệ thi công cầu thị nại (quy nhơn),luận văn thạc sĩ xây dựng cầu hầm

Bên cạnh sự phát triển các dạng kết cấu cầu dầm giản đơn bê tông cốt thép dự ứng lực BTCT DƯL như dầm mặt cắt chữ T, chữ I, dầm bản, dầm Super T…, các dạng kết cấu dầm liên tục cũng được

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

-   -

PHẠM NGỌC ẨN

TỔNG KẾT, ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THI CÔNG

CẦU THỊ NẠI (QUY NHƠN)

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

-



PHẠM NGỌC ẨN

TỔNG KẾT, ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THI CÔNG

CẦU THỊ NẠI (QUY NHƠN)

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG CẦU-HẦM

MÃ NGÀNH: 60.58.25 KHOÁ HỌC: K 16 - CS II NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRẦN ĐỨC NHIỆM

HÀ NỘI - 2011

PHẦN MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, ngành xây dựng cầu ở Việt Nam đã đạt được những thành tựu to lớn, góp phần làm cho mạng lưới giao thông phát triển với tốc độ rất nhanh Hình ảnh những cây cầu vươn dài nối liền hai bờ lâu nay xa cách đã trở thành niềm tự hào cho những người thợ cầu và niềm mong mỏi bao đời của người dân, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước Cùng với những bước tiến đáng kể về giải pháp kết cấu và công nghệ thi công, các công trình cầu được xây dựng ở khắp nơi với kết cấu và kiến trúc ngày càng đa dạng Bên cạnh sự phát triển các dạng kết cấu cầu dầm giản đơn

bê tông cốt thép dự ứng lực (BTCT DƯL) như dầm mặt cắt chữ T, chữ I, dầm bản, dầm Super T…, các dạng kết cấu dầm liên tục cũng được áp dụng phổ biến và ngày càng hoàn thiện hơn như cầu dầm hộp liên tục BTCT DƯL thi công bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng, cầu dây văng thi công đúc hẫng hoặc lắp hẫng, cầu thi công đúc tại chỗ trên đà giáo ván khuôn di động MSS, cầu thi công lắp ghép phân đoạn trên đà giáo di động…

Để xây dựng được những công trình như vậy và đảm bảo cho nó được ổn định bền lâu thì việc xây dựng nền móng cũng là một công việc vô cùng quan trọng và khó khăn.Trong đó, công nghệ thi công cọc khoan nhồi đang là giải pháp chủ yếu để giải quyết các vấn đề kỹ thuật móng sâu cho các công trình vượt nhịp lớn; địa chất yếu, phức tạp; ở những nơi mà các loại cọc đóng, cọc ống thép không thực hiện được hoặc chúng đòi hỏi kinh phí xây dựng quá cao, tiến độ thi công kéo dài và hơn nữa có thể không đảm bảo độ bền công trình

Tỉnh Bình Định có mạng lưới GTVT với đầy đủ các phương thức vận tải: đường bộ, đường sắt, đường thuỷ, đường hàng không, đường biển Trong những năm qua, được sự quan tâm đầu tư của Nhà nước cũng như sự cố gắng của tỉnh, hệ thống GTVT đã từng bước phát triển đáng kể, đóng vai trò rất quan trọng trong việc phát triển kinh tế -xã hội Nhiều công trình vừa được xây dựng, nâng cấp, đưa vào khai thác và phát huy có hiệu quả, trong đó có các dự án lớn như nâng cấp QL1A, QL1D, Đường Quy Nhơn – Nhơn Hội, Đường ven biển Nhơn Hội - Tam Quan, Đường Gò Găng - Cát Tiến… đã tạo điều kiện phát triển kinh tế tỉnh nhà Công trình cầu Thị Nại là một công trình trọng điểm của tỉnh Bình Định thuộc

dự án cầu đường Quy Nhơn – Nhơn Hội Cầu bắc qua đầm Thị Nại rộng lớn, góp phần đánh thức tiềm năng của bán đảo Phương Mai, đặc biệt là khu kinh tế Nhơn Hội Cầu vượt biển với khẩu độ lớn, được thi công trong điều kiện địa chất, thủy

văn phức tạp với những công nghệ hiện đại nói trên, đây là một thách thức lớn cả

về chi phí ngân sách lẫn kỹ thuật Có thể nói những công nghệ thi công tại công trình cầu Thị Nại là những công nghệ thi công cầu lớn phổ biến nhất hiện nay Đó

là công nghệ thi công móng cọc khoan nhồi đường kính lớn, công nghệ dầm Super

T cho kết cấu nhịp dẫn, công nghệ dầm hộp liên tục đúc hẫng cân bằng vượt nhịp chính, công nghệ đúc bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định cho một phần nhịp biên dầm hộp

Việc nghiên cứu tổng kết công nghệ thi công cầu Thị Nại là một việc làm cần thiết để phân tích, đánh giá, rút kinh nghiệm và hoàn thiện hơn nữa các công nghệ thi công cầu lớn trong những điều kiện phức tạp, đặc biệt

Với khuôn khổ một luận văn thạc sỹ, học viên xin trình bày về những công nghệ phổ biến nhất, nội dung chính gồm:

Chương 1: Tổng quan về những công nghệ phổ biến nhất thi công cầu lớn hiện nay

Học viên xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ môn Cầu- Hầm, Trường Đại học GTVT, các bạn bè đồng nghiệp và sự quan tâm của lãnh đạo

cơ quan Học viên đặc biệt cảm ơn thầy hướng dẫn PGS TS Trần Đức Nhiệm đã quan tâm giúp đỡ và tận tình hướng dẫn trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Cuối cùng, do cùng lúc phải đảm nhiệm các công việc của cơ quan và thực hiện luận văn nên thời gian nghiên cứu bị hạn chế Với đề tài mang tính thực tiễn, thời gian thực tế tại công trường thi công của học viên không nhiều, vì vậy luận văn chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp, chỉ dẫn của các thầy cô giáo và các đồng nghiệp

Xin trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

PHẦN MỞ ĐẦU……… 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHỮNG CÔNG NGHỆ PHỔ BIẾN NHẤT THI CÔNG CẦU LỚN HIỆN NAY……… 3

1.1 CÔNG NGHỆ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI……… 3

1.1.1 Tổng quan về cọc khoan nhồi và tình hình ứng dụng cọc khoan nhồi trong xây dựng cầu ở nước ta ……… 3

1.1.2 Ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng ……… 4

1.1.3 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi trong công trình giao thông 6

1.2 CÔNG NGHỆ DẦM SUPER-T……… 10

1.2.1 Giới thiệu chung……… 10

1.2.2 Công nghệ chế tạo dầm Super – T……… 11

1.2.3 Ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của dầm Super T 13

1.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÚC HẪNG ……… 16

1.3.1 Giới thiệu chung……… 16

1.3.2 Nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng cân bằng………… 17

1.3.3 Các ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng của phương pháp đúc hẫng……… 20

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU THỊ NẠI (TP QUY NHƠN)……… 23

2.1 GIỚI THIỆU DỰ ÁN CẦU ĐƯỜNG QUY NHƠN-NHƠN HỘI VÀ CÔNG TRÌNH CẦU THỊ NẠI……… 23

2.1.1 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật dự án……… 23

2.1.2 Giới thiệu công trình cầu Thị Nại……… 24

2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG MÓNG CỌC KHOAN NHỒI……… 28

2.2.1 Những đặc điểm, khó khăn gặp phải và yêu cầu khi xây dựng các công trình ven biển, đặc biệt là đối với cầu vượt đầm Thị Nại 28

2.2.2 Các biện pháp tạo lỗ cọc 29

2.2.3 Công tác ống vách 38

2.2.4 Trình tự các bước thi công cọc khoan nhồi 40

2.2.5 Các quy định kỹ thuật 44

2.2.6 Những thay đổi, cải tiến đảm bảo chất lượng và tiến độ thi công 49

2.2.7 Sự cố kỹ thuật……… 49

2.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG DẦM SUPER – T CẦU THỊ NẠI……… 50

2.3.1 Yêu cầu vật liệu……… 50

2.3.2 Thi công dầm 53

PHỤ LỤC: BỆ CĂNG VÀ VÁN KHUÔN 62

1 Số lượng bệ căng và ván khuôn 62

2 Cấu tạo bệ căng và ván khuôn 62

3 Thi công 64

4 Liên kết ván khuôn ngoài với bệ căng 65

5 Lắp đặt ván khuôn trong……… 65

6 Bãi chứa dầm……… 65

7 Sai số cho phép khi chế tạo bê tông……… 66

2.3.3 Những đặc điểm riêng và những thay đổi trong quá trình thi công ……… 66

2.4 CÔNG NGHỆ THI CÔNG DẦM HỘP LIÊN TỤC BÊ TÔNG DƯL BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG 70

2.4.1 Thi công khối đỉnh trụ……… 71

2.4.2 Thi công các khối của dầm hẫng……… 82

2.4.3 Thi công đoạn dầm đúc trên đà giáo……… 97

2.4.4 Thi công khối hợp long……… 98

2.4.5 Thi công cáp dựng ứng lực ngoài……… 101

2.4.6 Đo đạc……… 101

CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG, ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN CÔNG NGHỆ THI CÔNG CẦU LỚN……… 103

3.1 CÔNG NGHỆ THI CÔNG MÓNG CỌC KHOAN NHỒI ĐƯỜNG KÍNH LỚN 103

3.1.1 Các giải pháp đảm bảo chất lượng tiến độ thi công cọc khoan

nhồi……… 103

3.1.2 Một số vấn đề cần nghiên cứu……… 110

3.2 CÔNG NGHỆ THI CÔNG DẦM SUPER T……… 110

3.2.1 Các giải pháp cải tiến đảm bảo chất lượng……… 110

3.2.2 Đề xuất cải tiến công nghệ ……… 113

3.2.3 Một số vấn đề phát triển……… 115

3.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÚC HẪNG CÂN BẰNG……… 115

3.3.1 Chu trình thi công đúc hẫng cân bằng và hướng cải tiến………… 115

3.3.2 Đánh giá về thiết kế cầu Thị Nại……… 117

3.3.3 Các sự cố thường gặp trong quá trình thi công dầm và cách khắc phục ……… 119

3.3.4 Sự cố cầu Thị Nại……… 120

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ……… 126

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 129

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHỮNG CÔNG NGHỆ PHỔ BIẾN NHẤT

THI CÔNG CẦU LỚN HIỆN NAY

1.1 CÔNG NGHỆ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

1.1.1 Tổng quan về cọc khoan nhồi và tình hình ứng dụng cọc khoan nhồi trong xây dựng cầu ở nước ta

Xây dựng các cầu lớn vượt khẩu độ đến hàng trăm mét trên hệ móng cọc đường kính lớn, chiều dài cọc lớn trong điều kiện địa chất phức tạp như có nhiều lớp đất yếu, hoặc có castơ, hoặc ở nơi nước sâu là một trong những thách thức lớn đối với ngành xây dựng cầu

Khoảng những năm 70 của thế kỷ XX, do kỹ thuật sử dụng vữa sét được nghiên cứu và ứng dụng thành công vào việc ổn định các hố đào trong đất Người ta

đã áp dụng kỹ thuật này vào việc thi công các cọc đổ bê tông tại chỗ hay cọc khoan nhồi

Cọc khoan nhồi hay còn gọi là cọc đổ bê tông tại chỗ được tạo ra bằng một quá trình nhiều công đoạn gồm: dùng thiết bị chuyên dụng khoan hoặc đào đất để tạo lỗ trong đất tới cao độ thiết kế, hạ lồng cốt thép vào trong lỗ khoan, đổ bê tông tại chỗ

để tạo thành cọc bê tông cốt thép

Đầu những năm 90 ở Việt Nam lần đầu tiên ngành xây dựng cầu đã ứng dụng công nghệ cọc khoan nhồi đường kính 1,3 m hạ sâu 30 m khi thi công cầu Việt Trì Cho đến nay cùng với các công nghệ thi công cầu hiện đại như: Đúc hẫng cân bằng, đúc đẩy theo chu kỳ, đúc dầm liên tục trên đà giáo di động, thi công cầu dây văng, đúc dầm thành mỏng Super T, công nghệ thi công nền móng bằng cọc khoan nhồi đường kính lớn ( > 600mm theo BS 8004-1986) đã được áp dụng và phát triển có hiệu quả ở nước ta Trong phạm vi cả nước, cọc khoan nhồi đã được sử dụng đối với các dự án lớn như: Cầu Việt Trì, cầu Gianh, cầu Quán Hàu, cầu Mỹ Thuận, cầu Tân Đệ, cầu Yên Lệnh, cầu Thanh Trì, cầu Bính, cầu Kiền và nhiều cầu lớn ven biển Miền Trung như cầu Trường Hà bắc qua phá Tam Giang - Thừa Thiên Huế, cầu Bình Phú bắc qua đầm Cù Mông - Phú Yên, cầu vượt đầm Thị Nại nối liền thành phố Quy Nhơn với khu kinh tế Nhơn Hội

Móng cọc khoan nhồi đã được nghiên cứu và áp dụng nhiều trong xây dựng cầu ở những vùng đất yếu, địa chất phức tạp điển hình như sau:

- Móng trụ cầu Đông Kinh (Lạng Sơn) sử dụng 8 cọc khoan nhồi đường kính 100cm, dài 10-15m khả năng chịu tải của cọc 500-600T Cọc xuyên qua địa tầng có hang động cástơ, chân cọc tựa trên nền đá vôi.Thi công bằng máy khoan GPS 1500 của Trung Quốc

- Móng mố trụ cầu sông Gianh (Quảng Bình) dùng 44 cọc khoan nhồi đường kính 130cm,dài 32-35m khả nang chịu tải của cọc 850-1000T Cọc xuyên qua địa tầng lớp sét-sét dẻo mềm đến dẻo cứng, ngàm vào tầng cuội 2-3m Thi công bằng máy khoan TRC 1500 của Nhật, giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ống khoan và dung dịch bentonite

- Móng trụ cầu Hòa Bình (Hòa Bình) dùng cọc khoan nhồi đường kính 150cm dài 35-40m khả năng chịu tải của cọc 760-800T Cọc xuyên qua địa tầng lớp sét-cát-cuội-đá phiến thạch phong hóa, chân cọc tựa trên nền đá phiến thạch nguyên khối Thi công bằng máy khoan BS-680-R của Đức giữ ổn định bằng ống vách và dung dịch bentonite

- Móng mố trụ cầu Lạc Quần (Nam Định) dùng cọc khoan nhồi D=150cm dài 85m, khả năng chịu tải của cọc 920-950T Cọc xuyên qua địa tầng sét chảy đến sét dẻo mềm ngàm vao tầng cát chặt 2-3m Thi công bằng máy khoan BS 680 R giữ ổn định vách lỗ khoan bằng dung dịch bentonite và ống vách

- Đặc biệt móng trụ neo và trụ tháp phần cầu chính Mỹ Thuận sử dụng 36 cọc khoan nhồi đường kính 250cm dài 55-100m, khả năng chịu tải 3900T Cọc xuyên qua địa tầng sét chảy đến sét dẻo mịn ngầm vào tầng cát chảy 2-3m bằng gàu ngoạm hình bán cầu KD F3-2400 E(S) của Đức giữ ổn định vách lỗ khoan bằng ống vách và dung dịch bentonite

Sau khi tạo lỗ khoan xong và giữ ổn định thành vách, các bước thi công tiếp theo tiến hành cơ bản là giống nhau Sự khác biệt đáng kể giữa các công nghệ đã vận dụng chủ yếu là ở phương pháp và thiết bị khoan, phương pháp giữ ổn định thành vách Nếu như việc lựa chọn công nghệ, phương pháp khoan và giữ ổn định thành là phù hợp thì hạn chế tối đa khả năng xuất hiện các sự cố Ngược lại,nếu công nghệ, phương pháp thi công không thích hợp thì xác suất xảy ra sự cố rất cao, ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng và tiến độ thi công công trình

1.1.2 Ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng:

1.1.2.1 Ưu điểm :

- Máy móc và thiết bị hiện đại, thuận tiện trên mọi địa hình phức tạp Cọc khoan nhồi có thể được đặt vào những lớp đất rất cứng, thậm chí tới lớp đá mà cọc đóng không thể với tới được

- Thiết bị thi công nhỏ gọn nên có thể thi công trong điều kiện xây dựng chật hẹp Trong quá trình thi công không gây trồi đất ở xung quanh, không gây lún nứt, các công trình kế cận và không ảnh hưởng đến các cọc xung quanh và phần nền móng và kết cấu của các công trình kế cận

- Có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc chế sẵn do vậy sức chịu tải lớn hơn nhiều so với cọc chế tạo sẵn Khả năng chịu lực cao hơn 1,2 lần so với các công nghệ khác thích hợp với các công trình lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp

- Độ an toàn trong thiết kế và thi công cao, bê tông được đổ liên tục từ đáy hố khoan lên trên tạo ra một khối cọc bê tông đúc liền khối nên tránh được tình trạng chấp nối giữa các tổ hợp cọc như ép hoặc đóng cọc Do đó nên tăng khả năng chịu lực và độ bền co móng của các công trình công nghiệp, tòa nhà cao tầng, cầu giao thông quy mô nhỏ,…

- Độ nghiêng lệch của các cọc nằm trong giới hạn cho phép

- Số lượng cọc trong một đài cọc ít, việc bố trí các đài cọc cùng các công trình ngầm trong công trình được dễ dàng hơn

- Chi phí: giảm được 20-30% chi phí cho xây dựng móng công trình Thời gian thi công nhanh Cọc khoan nhồi tuần hoàn dung dịch là giải pháp móng có nhiều ưu điểm về mặt thiết kế, căn cứ vào tài liệu địa chất người thiết kế có thể xác định được chiều sâu cọc sao cho sức chịu tải của đất nền tương đương với sức chịu tải vật liệu của cọc, điều này với phương pháp cọc đóng hoặc ép tĩnh không đạt được, đó là điều kiện đưa đến giải pháp nền móng hợp lý và kinh tế hơn

- Tính an toàn lao động cao hơn cọc ép

1.1.2.2 Nhược điểm :

- Yêu cầu kỹ thuật thi công cao, khó kiểm tra chính xác chất lượng bê tông nhồi vào cọc, do đó đòi hỏi sự lành nghề của đội ngũ công nhân và việc giám sát chặt chẽ nhằm tuân thủ các quy trình thi công

- Môi trường thi công sình lầy, dơ bẩn

- Chiều sâu thi công bị hạn chế trong giới hạn từ 120→ 150 lần đường kính cọc

1.1.2.3 Phạm vi áp dụng:

- Thích hợp với các loại nền đất đá, kể cả vùng có hang castơ

- Thích hợp với công trình cầu lớn, tải trọng nặng, địa chất nền móng là đất yếu hoặc có địa tầng thay đổi phức tạp

- Phù hợp cho nền móng các công trình cầu vượt xây dựng trong thành phố hay

đi qua khu dân cư đông đúc vì đảm bảo các yêu cầu về môi trường cũng như tiến độ thi công cầu

- Thích hợp đối với móng có tải trọng lớn cho các cầu vượt nhịp lớn hoặc cầu khung có yêu cầu độ lún rất nhỏ

Các loại cọc khoan nhồi gồm cọc chống, cọc vừa chống vừa ma sát Cọc khoan nhồi có thể áp dụng cho hầu hết các loại địa chất đất đá Công nghệ khoan cọc nhồi

bê tông cốt thép được ứng dụng rộng rãi để xử lý nền móng công trình trên nền đất yếu Chúng thường được thiết kế để mang tải lớn nên chất lượng của cọc luôn luôn

là vấn đề được quan tâm nhất Bởi vì nếu có sai sót về chất lượng cọc thì sẽ phải trả giá đắt bằng cách thi công bổ sung cọc và thay đổi thiết kế bệ móng gây tổn thất về kinh tế và tiến độ thi công đối với nhà thầu Khâu quan trọng nhất để quyết định chất lượng của cọc là khâu thi công, nó bao gồm cả kỹ thuật, thiết bị, năng lực của đơn vị thi công, sự nghiêm túc thực hiên quy trình công nghệ chặt chẽ, kinh nghiệm

xử lý khi gặp các trường hợp cụ thể

Hiện tại chúng ta đã làm chủ được công nghệ thi công cọc đường kính lớn có thể tới 3 m, khoan sâu trong các lớp địa chất 4060 m, thậm chí sâu đến 80100 m Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn đã tạo thế chủ động cho ngành xây dựng cầu trong việc thi công các công trình cầu lớn

1.1.3 Công nghệ thi công cọc khoan nhồi trong công trình giao thông:

1.1.3.1 Các phương án tạo lỗ cọc khoan nhồi:

Để tạo lỗ cọc khoan nhồi có thể chia thành các phương pháp tuỳ thuộc tiêu chí đánh giá như sau:

- Phân loại theo phương pháp lấy đất ra khỏi lỗ khoan:

+ Lấy đất gần nguyên dạng ra khỏi hố khoan bằng các thiết bị chuyên dụng: Gàu xoay, guồng xoắn, gàu múc dạng vỏ sò, Thích hợp đối với các lớp địa chất mền yếu

+ Phá vỡ địa tầng rồi thu hồi mùn khoan bằng tuần hoàn dung dịch Bentonite Các thiết bị được sử dụng để khoan phá là: Đầu khoan xoay, quả chuỳ đập theo kiểu rơi tự do Thích hợp với các lớp đại chất cứng như: Bột kết, đá gốc

- Phân loại theo hình thức bảo vệ thành lỗ khoan:

+ Khoan có ống vách tạm thời hoặc vĩnh cửu, ống vách có thể cố định hoặc xoay, lắc trong quá trình khoan Sử dụng trong địa tầng đất yếu, có cát chảy hoặc lưu tốc nước ngầm lớn Riêng ống vách xoay là bộ phận kèm theo máy khoan có thể

sử dụng được cho mọi loại địa tầng

+ Khoan không có ống vách, giữ ổn định thành lỗ khoan bằng dung dịch Bentonite Sử dụng cho các tầng địa chất ổn định hơn, hoặc các cọc khoan trên địa hình miền núi ( lỗ khoan khô hoàn toàn ) Tuy nhiên trong bất cứ địa tầng nào, việc

sử dụng một phần ống vách ở phần trên cọc khoan đều là cần thiết vì: Phần ống vách phía trên có tác dụng bảo vệ lỗ khoan khỏi sạt lở do sự tác động của các thiết

bị thi công và ảnh hưởng của dòng nước mặt

1.1.3.2 Công tác cốt thép:

Công tác cốt thép đối với cọc khoan nhồi gồm 2 bước:

+ Bước 1: Gia công và tổ hợp lồng cốt thép Lồng cốt thép cọc khoan nhồi được tổ hợp thành các đoạn tuỳ thuộc vào chiều dài thanh cốt thép chủ và chiều sâu

lỗ khoan Các vấn đề cần phải quan tâm trong công tác này là liên kết giữa thanh cốt chủ với các vòng cốt thép định vị và độ thẳng tâm của lồng cốt thép cũng như các ống kiểm tra Khi tổ hợp các đoạn lồng cốt thép của cọc chịu uốn lớn ( có số lượng

và đường kính cốt thép lớn ) cần chú ý khoảng cách giữa các thanh cốt thép để đảm bảo bê tông dễ dàng chảy từ bên trong lồng cốt thép ra thành cọc

+ Bước 2: Hạ và thực hiện mối nối lồng cốt thép Được tiến hành sau khi vệ sinh lỗ khoan lần thứ nhất và tổ hợp lồng thép xong Công tác hạ lồng cốt thép có thể được thực hiện bằng máy khoan hoặc cần cẩu phục vụ Mối nối lồng cốt thép có thể có các dạng sau:

- Nối buộc các thanh cốt thép chủ: Thường áp dụng nhất, tuy nhiên cần phải có một số liên kết hàn để đảm bảo chắc chắn trong quá trình thi công Có thể phải bổ sung thêm một số thanh thép cấu tạo để thực hiện hàn, nếu việc hàn vào cốt thép chủ là không cho phép

- Nối hàn các thanh cốt thép chủ: Hiện không áp dụng nhiều do ảnh hưởng của công tác hàn đến chất lượng cốt thép

- Nối các thanh cốt thép chủ bằng cóc: Thông thường sử dụng 3- 4 cóc/ thanh thép/ mối nối Mối nối theo kiểu này có ưu điểm là độ tin cậy cao, thi công nhanh, nhưng giá thành quá đắt và phải sử dụng vật liệu không sẵn có tại công trường Yêu cầu chung của công tác nối lồng cốt thép là các đoạn lồng cốt thép phải thẳng tâm, mối nối chắc chắn đảm bảo treo giữ được lồng cốt thép, các ống kiểm tra đảm bảo kín khít Lồng cốt thép sau khi hạ đến cao độ phải được treo vào ống vách

để tránh chạm vào đáy lỗ khoan

1.1.3.3 Công tác bê tông:

+ Yêu cầu đối với công tác sản xuất bê tông cọc khoan nhồi:

Tất cả các vật liệu đưa vào công trình đều phải được thí nghiệm về sự phù hợp đối với các yêu cầu của quy trình Theo yêu cầu của 22TCN 257-2000 thì phải sử dụng xi măng porland không thấp hơn PC40 để trộn bê tông cọc khoan nhồi

Bê tông cọc khoan nhồi phải được thiết kế để đảm bảo có độ sụt ban đầu và giữ được độ sụt trong thời gian thi công Nói chung việc sử dụng phụ gia hoá dẻo để tăng cường độ cho bê tông là cần thiết Cường độ bê tông mục tiêu khi thiết kế tỷ phối phải lớn hơn nhiều so với cường độ bê tông thiết kế do bê tông cọc sẽ không được đầm trong quá trình thi công

Bê tông sau khi trộn xong phải được kiểm tra độ sụt của từng mẻ, đảm bảo yêu cầu mới được sử dụng để đổ lấp lòng cọc

+ Công tác đổ bê tông cọc khoan nhồi:

Công tác đổ bê tông cọc khoan chỉ được phép tiến hành sau khi đã làm sạch

lỗ khoan lần 2 Nói chung trước khi đổ bê tông vào lỗ khoan cần phải tuần hoàn dung dịch để đảm bảo các cặn lắng dưới đáy hố khoan được đẩy lên lơ lửng ở phía trên Trình tự các bước tiến hành đổ bê tông:

- Bước 1: Lắp đặt ống dẫn bê tông Đường kính ống dẫn phải phù hợp với đường kính cọc khoan, không được quá nhỏ vì ảnh hưởng đến sự lan toả bê tông trên toàn bộ tiết diện cọc Ống dẫn phải được vệ sinh sạch, đầu ống và các đoạn ống không bị móp méo Chiều dài ống dẫn tuỳ thuộc vào chiều dài cọc được tổ hợp từ các đoạn ống cơ sở, trong đó chiều dài và thứ tự các đoạn ống phải được ghi chép

để phục vụ công tác cắt ống sau này

Ống dẫn được hạ vào trong lỗ khoan nhờ tời của máy khoan hoặc cần cẩu phục

vụ tuỳ theo điều kiện cụ thể Sau khi hạ hết chiều dài ống, đặt bàn đổ để cố định tim

ống dẫn với ống vách Tiến hành làm sạch lỗ khoan lần 2 sau khi đã lắp hoàn chỉnh ống dẫn vào lỗ khoan

- Bước 2: Bắt đầu đổ bê tông ( giai đoạn cắt cầu ) Trước khi đổ bê tông vào ống dẫn cần đặt quả cầu để ngăn bê tông tiếp xúc với nước ở trong ống dẫn Quả cầu thường được làm bằng bọt xốp có đường kính xấp xỉ đường kính trong của ống dẫn Để tránh tạo bọt khí gây tắc ống nên đặt quả cầu sát đáy phễu chứa của ống dẫn trước khi đổ bê tông

Sau khi lượng bê tông trong phễu chứa đã đủ, tiến hành cắt dây treo quả cầu để

bê tông đẩy cầu xuống, đồng thời liên tục cấp bê tông vào phễu

- Bước 3: Đổ bê tông cọc Trong quá trình đổ bê tông phải luôn giữ đầu ống dẫn ngập trong bê tông 2 - 3m, đồng thời đảm bảo chiều cao mực nước trong lỗ khoan để tránh lở thành vách Việc tháo dần các đoạn ống dẫn bê tông phải được tính toán để đảm bảo được hai điều trên

Khi cấp bê tông vào hố khoan phải chú ý tốc độ bơm hoặc rót của xe Mix bởi nếu quá chậm sẽ không đảm bảo được độ đồng nhất của cọc, còn nếu quá lớn có thể làm bê tông bị tràn ra ngoài rơi vào lỗ khoan Trong quá trình đổ bê tông phải theo dõi và ghi chép chiều cao dâng lên của mặt bê tông tương ứng với khối lượng bê tông đổ vào cọc

Nếu ống dẫn bị tắc trong quá trình đổ, không được lắc ngang ống dẫn hoặc dùng các vật bằng kim loại đập vào ống dẫn gây méo ống, mà phải dùng vồ gỗ gõ vào ống dẫn và kéo lên hạ xuống ống dẫn liên tục để bê tông tụt ra Tuy nhiên phải xác định chính xác cao độ mặt bê tông để tránh nhấc ống đổ quá mặt bê tông gây hỏng cọc

- Bước 4: Dừng đổ bê tông Chỉ được phép dừng đổ bê tông khi kiểm tra cho thấy cao độ mặt bê tông hơn cao độ đầu cọc thiết kế tối thiểu 1 lần đường kính cọc Nguyên nhân do phần bê tông phía trên phải tiếp xúc với nước và vữa Bentonite trong quá trình đổ bê tông nên bị rửa trôi và xốp không đảm bảo cường độ

Sau khi dừng đổ bê tông, tuỳ điều kiện có thể có thể thực hiện công tác rút để thu hồi ống vách Đối với các cọc khoan trên cạn, địa chất lớp đất phía trên ổn định

có thể thu hồi toàn bộ ống vách Đối với các cọc dưới nước có thể tiến hành thu hồi một phần bằng cách dùng tời của máy khoan hoặc cẩu phục vụ để rút Do sau khi rút ống vách bê tông đầu cọc sẽ bị tụt xuống, nên trong quá trình đổ bê tông phải để mặt bê tông cao hơn thiết kế, chiều cao này tuỳ thuộc vào tình hình địa chất thực tế

và tình trạng thành vách ( có bị sạt lở hay không ) trong quá trình khoan

Khi thu hồi ống vách, để giảm ma sát giữa ống vách và bê tông mới đổ cũng như địa tầng phía ngoài, nhất thiết phải rung nhẹ ống vách bằng búa rung hoặc xoay lắc ống vách tuỳ thuộc khả năng của thiết bị

1.2 CÔNG NGHỆ DẦM SUPER-T

1.2.1 Giới thiệu chung

Dầm Super - T được nghiên cứu đầu tiên ở bang Victoria của Úc Sự phát triển của dầm Super - T là kế thừa những ưu điểm của dầm BTCT dự ứng lực đúc sẵn Dầm Super - T ra đời dựa trên nguyên lý của kết cấu “bản T”, dầm máng hở tiêu chuẩn cũng như những tính năng khác của kết cấu dầm T, I BTCT dự ứng lực Dầm

có khả năng vượt nhịp lớn hơn các loại dầm khác có cùng chiều cao Hiện nay dầm Super - T có thể vượt nhịp dài đến 40 - 45 m Dầm Super - T có thể dễ dàng sản xuất và vận chuyển Dầm được chế tạo tại nhà máy, công xưởng nên đạt chất lượng cao Khi sử dụng kết cấu dầm Super - T thì hệ ván khuôn mặt cầu lúc thi công tại chỗ được đơn giản rất nhiều

Dầm Super - T có nguyên lý làm việc như một dầm hộp gồm 2 phần: phần dưới là dạng dầm máng hở hình chữ V, phần trên gồm bản cánh và bản mặt cầu liên kết với nhau bằng hệ neo mềm tạo thành một hộp kín

Dầm được định hình hoá với các chiều cao từ 750mm đến 1750mm cho các nhịp từ 20m đến 36m Dầm Super - T có năm dạng chiều cao tiêu chuẩn của dầm tương ứng với chiều dài dầm, điều này tương tự như đối với các dầm bêtông dự ứng lực

Bảng 1.1

Chiều cao (mm) 750 1000 1200 1500 1750

Hình1.1 Mặt cắt ngang dầm giai đoạn I

Tuỳ thuộc vào ý đồ thiết kế, yêu cầu cảnh quan khu vực xây dựng cầu mà 2 đầu dầm được khấc và kê lên xà mũ dạng chữ T ngược để tạo nên tổng thể kiến trúc

hài hòa Các vách ngang dầy 150mm bố trí với khoảng cách khoảng 12m để tăng độ

ổn định trong quá trình cẩu lắp Phần trên dầm để hở sẽ được đậy lại bằng các bản bêtông đúc sẵn khi bắt đầu thi công bản mặt cầu Toàn bộ các nhịp được liên tục hoá thông qua bản mặt cầu thay thế cho việc sử dụng khe co giãn thông thường đồng thời đảm bảo xe chạy êm thuận trong suốt quá trình khai thác

Các dầm Super-T có thể được chế tạo tại nhà máy hoặc tại ngay bãi trên công trường xây dựng cầu Với nhịp từ 25m trở lên, hầu hết các dầm Super-T đều được chế tạo tại công trường Có thể khái quát công nghệ thi công dầm Super-T qua các giai đoạn sau đây:

- Xây dựng bệ đúc: Trong công nghệ thi công dầm Super-T, việc xây dựng bệ đúc có một vai trò rất quan trọng Bệ đúc cần phải thỏa mãn nhiều điều kiện nhằm đảm bảo cho việc chế tạo dầm sau này được nhiều lần, chất lượng dầm tốt và thuận tiện cho công tác vận chuyển dầm

- Lắp dựng ván khuôn dầm và cốt thép dầm

- Kéo cáp dự ứng lực và đổ bê tông dầm: Đây là công tác quan trọng nhất, ảnh hưởng chủ yếu tới chất lượng dầm

- Bảo dưỡng bê tông dầm

- Cắt các tao cáp, truyền dự ứng lực cho dầm

- Nhắc dầm ra khỏi bệ

- Lao lắp dầm lên vị trí trên gối tại mố trụ

- Đổ bêtông dầm ngang và bản mặt cầu

- Đổ bêtông bản nối liên tục nhiệt

1.2.2 Công nghệ chế tạo dầm Super - T

1.2.2.1 Công tác ván khuôn

Ván khuôn thép có ván đáy tháo lắp được cho phép chế tạo dầm Super - T có chiều dài và chiều cao bất kỳ

Trước khi đặt cốt thép, bề mặt ván khuôn được làm sạch và tráng dầu

Kích thước và cao độ ván khuôn được kiểm tra để đảm bảo ván khuôn có đúng hình dạng và hướng

Hình 1.2 Ván khuôn dầm Hình 1.3 Đầu dầm trước khi đổ bêtông

1.2.2.2 Công tác cốt thép

Các cốt thép được gia công sẵn trong xưởng và liên kết lại thành khung Vùng đầu dầm được đặc biệt chú ý vì là nơi tập trung ứng suất lớn do dự ứng lực và do lực cắt

Trong quá trình gia công, các tao dự ứng lực (cùng với các ống polyetylen ngăn dính bám đường kính 17mm) được đặt tạm vào vị trí làm việc của chúng

Sử dụng dầm nâng vận chuyển khung cốt thép và đặt vào ván khuôn, sau đó,

bề dầy lớp phủ cốt thép và hướng của tao cáp được kiểm tra Các cáp luồn qua các tấm “Sandwich” phải bảo đảm không chồng chéo hoặc vướng vào nhau

Sau khi căng cáp, ván khuôn trong được đặt vào vị trí và đảm bảo không dịch chuyển trong quá trình đổ bêtông

1.2.2.3 Căng cáp

Gây lực căng ban đầu xấp xỉ 10%, khoảng 20 kN cho tất cả các tao theo trình

tự trong bảng dưới đây để triệt tiêu trùng dây

Căng 90% lực căng còn lại cũng theo trình tự đó, 2 tao trên cùng số 37 và 38 căng sau khi kết thúc tao số 36 thuộc nhóm cáp dưới, cũng với 10% lực căng trước khi đạt đủ lực căng thiết kế Trong quá trình căng cần ghi chép chỉ số của đồng hồ

áp lực và độ dãn dài của cáp

1.2.2.4 Đổ bêtông dầm

Bê tông được đổ đồng đều trong từng lớp không dầy quá 600mm Bêtông được kiểm tra độ sụt trước khi đổ Sau khi đổ xong, sử dụng đầm rung ngoài gắn cách nhau 2m một trong lòng ván khuôn trong Đầm dùi cùng được sử dụng khi cần thiết (cho sườn dầm)

Sau khi đổ bêtông xong, bề mặt dầm được phủ một lớp vải giữ ẩm cho việc bảo dưỡng

Bản cánh dầm được tạo nhám bằng nước sau khoảng 4 - 5 giờ bảo dưỡng

Sau khi truyền lực căng, dầm sẽ bị vồng lên dưới tác dụng của dự ứng lực và

tự tách ra khỏi ván khuôn đáy, tiến hành tháo ván khuôn, nhấc dầm khỏi bệ đúc bằng giàn cần cẩu

Hình 1.4 Bảo dưỡng dầm Hình 1.5 Xếp dầm sau khi đủ cường độ

1.2.3 Ưu nhược điểm, phạm vi áp dụng của dầm Super T

1.2.3.1 Ưu điểm

Tiết kiệm chi phí:

Tốc độ xây dựng công trình nhanh, hiệu quả, giá thành có thể đạt được bằng việc tiêu chuẩn hoá các chi tiết dầm và cốt thép bản mặt Xây dựng bản mặt liên quan đến lao động chân tay

Ván khuôn cố định giảm giá thành xây lắp Giá chính thức sẽ được giảm dần sau khi đã sản xuất ra một số dầm

Thời gian xây dựng giảm vì có thể nhấc dễ dàng dầm ra khỏi ván khuôn (tháo lắp ván khuôn nhanh) Giá thành thuê mặt bằng xây dựng giảm Giảm bớt được lượng ván khuôn của bản và đẩy nhanh tốc độ xây dựng

So sánh tổng hợp chỉ tiêu bêtông/1m2 mặt cầu (của cả kết cấu phần trên và dưới) cho thấy dầm Super - T tiết kiệm khoảng 0,5m3 so với dầm I - 33m Chỉ sử dụng một bộ khuôn đúc cố định cho tất cả các chiều dài dầm làm giảm chi phí xây dựng Chi phí xây dựng tại hiện trường giảm do phần lớn ván khuôn mặt cầu được loại bỏ

An toàn trong thi công: Bản cánh dầm cứng tạo sàn công tác cho các công việc

trên và dưới mặt cầu ngay sau khi dầm được đặt vào vị trí, tạo nên sự an toàn cho công nhân tại công trường sẽ tăng lên khi so sánh với các loại dầm khác, bởi vì mặt bằng làm việc sẽ được tạo ra ngay khi lắp dựng dầm Thêm nữa, cạnh ván khuôn và tay vịn được liên kết với phía trong dầm khi lắp dựng, tăng độ an toàn trong thi công Đặc tính trên làm cho dầm Super - T trở nên lý tưởng đối với cầu có mật độ giao thông cao, đường sắt và cầu qua sông

Hình dáng đẹp: Dầm có mặt đáy dạng dầm hộp với ít góc cạnh nên được xem

như tương đương với các dầm hộp hay bản có lỗ đúc tại chỗ đang được ưa chuộng Đáy các nhịp và xà mũ liên tục tạo hiệu quả cao về mỹ quan

Hiệu quả kết cấu: Do có độ cứng chống xoắn cao nên tải trọng tác dụng lên

dầm sẽ phân bố nhiều hơn cho các dầm lân cận Chiều dài làm việc của bản mặt cầu ngắn nên tiết kiệm thép Đối với tiết diện Super - T qua tính toán và thực tế cho thấy

sự phân phối ứng suất trên mặt cắt trong các giai đoạn đã phát huy triệt để tính năng của vật liệu, điều đó chứng minh rằng dầm Super - T đã phản ánh ưu điểm nổi bật nhất về kỹ thuật

Ổn định: Khi cẩu lắp, dầm không cần bất cứ liên kết ngoài để giữ ổn định - khi

mà sự mất ổn định theo phương ngang do uốn kết hợp xoắn đối với các dầm dài là mối lo ngại trong quá trình thi công

Tốc độ xây dựng: Do không cần giàn giáo cho thi công bản mặt cầu, cốt thép

có thể được lắp đặt ngay sau khi đặt dầm Sau khi truyền lực căng, dầm tự tách khỏi ván khuôn v à được nhấc khỏi bệ căng mà không cần phải tháo ván khuôn

1.2.3.2 Nhược điểm

Bệ đúc dầm còn quá lớn, thừa và quá tốn kém

Do cánh dầm rộng nên khi áp dụng cho các cầu trên đường cong, có siêu cao cần phải có biện pháp xử lý bề rộng cánh và tránh tạo bản mặt cầu quá dày

Dầm được chế tạo theo phương pháp căng trước thích hợp với chế tạo trong công xưởng Kết cấu bêtông thành mỏng đòi hỏi cao về công tác quản lý chất lượng

Một trong những vấn đề nảy sinh sớm nhất là vết nứt dọc tại đuôi dầm lúc giải phóng kích sau khi đã xử lý nhiệt ẩm dầm bằng hơi nước Nhiều nghiên cứu đã chỉ

ra rằng tổ hợp các ứng suất nhỏ trong suốt quá trình căng kéo đã gây ra ứng suất lớn, ngoài ra còn do gradient nhiệt độ tại đầu dầm lúc căng kéo, gradient nhiệt phát triển nhanh do nhiệt độ lạnh của các phần ngoài của dầm so với các phần bên trong được xử lý hơi nước dẫn tới việc tăng ứng suất kéo Để giảm bớt vết nứt tại đầu dầm thì phải tăng cốt thép tại bề mặt của đầu dầm

Dầm không có các cốt thép xiên ở đầu dầm cắt khấc, bố trí thiếu chống dính bám của các tao cáp đầu dầm nên đã xuất hiện những vết nứt tại khu vực này

1.2.3.3 Phạm vi áp dụng:

Ở Việt Nam, dầm Super-T được ứng dụng đầu tiên cho các nhịp cầu dẫn của

dự án cầu Mỹ Thuận thông qua sự giúp đỡ và chuyển giao công nghệ của chính phủ Australia Chiều dài dầm Super-T được phát triển lên 40m và đặc biệt đầu dầm làm khấc để che phần nhô ra của xà mũ trụ, tạo mỹ quan cho công trình, và phù hợp với kết cấu cầu dây văng nhịp lớn của cầu chính

Hiện nay, dầm Super-T đang được ứng dụng rộng rãi trong hàng loạt dự án lớn trên khắp mọi miền đất nước Miền Bắc với những dự án cầu Tân Đệ, cầu Quý Cao trên Quốc lộ 10, cầu Yên Lệnh trên quốc lộ 39, cầu vượt đồi A1 Điện Biên, cầu vượt Lê Lợi ở thành phố Thanh Hoá, … Miền Trung với cầu Chợ Dinh, cầu Thuận

An ở Huế, cầu Rộ trên đường Hồ Chí Minh về quê Bác…Miền Nam với cầu Mỹ Thuận, cầu Rạch Miễu và đặc biệt là dự án đường cao tốc Sài Gòn- Trung Lương với hàng ngàn phiến dầm đã được triển khai

Về công nghệ chế tạo dầm Super-T, có thể nói ngành cầu Việt Nam đã tiếp thu rất nhanh chóng và hiệu quả công nghệ mới này, hiện nay các kỹ sư cầu Việt Nam

có thể nói đã làm chủ được công nghệ Trong thiết kế dầm, các đơn vị thiết kế trong nước đã làm chủ được các bài toán thiết kế và áp dụng trong nhiều công trình sau đó như cầu chợ Dinh, cầu Thuận An, cầu Rộ, cầu Tư Hiền Về công nghệ chế tạo dầm, các Nhà thầu đã và đang ngày càng hoàn thiện trong công nghệ chế tạo như Công ty Cầu 14, Công ty cầu 1 Thăng Long, Công ty CTGT 473 Chúng ta đã rút ra được nhiều bài học kinh nghiệm từ công tác thiết kế, chế tạo dầm cho đến công đoạn lao lắp dầm lên gối

Mặc dù vậy, trải qua các dự án đã thực hiện, chúng ta vẫn còn gặp một số khó khăn trong các công đoạn của công nghệ Việc xây dựng bãi đúc dầm, bệ căng cáp còn quá tốn kém Chất lượng bê tông dầm vẫn chưa cao và khó được đảm bảo hoàn

toàn Một vài sự cố kỹ thuật đã xảy ra trong các khâu từ chế tạo, thi công cho đến hoàn thiện cầu Đặc biệt là sự xuất hiện những vết nứt trong dầm đã đẩy giá thành xây dựng lên cao, làm chậm tiến độ dự án, đồng thời đòi hỏi những chi phí khắc phục rất tốn kém

1.3 CÔNG NGHỆ THI CÔNG ĐÚC HẪNG

1.3.1 Giới thiệu chung

Đúc hẫng thực chất thuộc phương pháp đổ bêtông tại chỗ theo phân đoạn từng đợt trong ván khuôn di động treo trên đầu xe đúc Công nghệ này thường áp dụng cho kết cấu có mặt cắt hình hộp với khẩu độ nhịp lớn từ 60 - 200m Đặc điểm của công nghệ 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 hai xe đúc, mỗi xe di chuyển và đúc một nữa nhịp mỗi bên theo phương dọc cầu Tùy theo năng lực của xe đúc mà mỗi phân đoạn đúc có thể dài từ 3,5 - 7m hoặc có thể lớn hơn Từng đốt sẽ lặp lại công nghệ từ đốt thứ nhất và chỉ điều chỉnh ván khuôn theo tiết diện, độ vồng thiết kế

Hình 1.6 Công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng: Hai xe đúc tiến dần ra đúc

từng đoạn dầm cân bằng đối xứng qua trụ

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 khối 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

1.3.2 Nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng cân bằng

Để đảm bảo ổn định chống lật trong suốt quá trình thi công đúc hẫng phải đảm bảo tính đối xứng cuả hai cánh hẫng (thi công hẫng từ trụ ra) hoặc nhờ trọng lượng bản thân của nhịp sát bờ đã đúc trên đà giáo làm đối trọng

a) b)

Hình 1.7 Neo đốt dầm đầu tiên trên trụ

Đối với các sơ đồ cầu khung, đốt dầm trên đỉnh trụ được liên kết cứng với thân trụ nhờ các cáp thép dự ứng lực chạy suốt chiều cao trụ (hình 1.7 a), với các

sơ đồ cầu dầm đốt này cũng được liên kết cứng tạm thời vào trụ cầu nhờ các gối tạm và các cáp thép hoặc các thanh cốt thép dự ứng lực mà sau khi thi công xong sẽ tháo bỏ (hình 1.7b)

Ở giai đoạn thi công cánh hẫng, kết cấu nhịp chỉ chịu mô men âm do đó chỉ cần bố trí cốt thép dự ứng lực ở phía trên Sau khi đúc xong một cặp đốt dầm đối xứng thì kéo căng cốt thép dự ứng lực từ đầu mút này sang đầu mút kia và bơm vữa bê tông lấp kín khe hở giữa cốt thép và thành ống ngay để bảo vệ cốt thép Nếu phần cánh hẫng quá dài thì phải bố trí điểm nối cáp dự ứng lực hay có thể phân thành hai đoạn từ trụ ra mỗi cánh hẫng

Sau khi đúc xong đốt cuối cùng của các cánh hẫng tiến hành nối ghép chúng lại thành kết cấu nhịp hoàn chỉnh theo sơ đồ nhịp đã thiết kế Có ba hình thức nối ghép:

Nếu là cầu dầm hay cầu khung liên tục thì tiến hành nối cứng lần lượt các

cánh hẫng Đốt nối giữa hai cánh hẫng kề nhau gọi là đốt “hợp long” có chiều dài

từ 1,5 - 3 m được đúc trên ván khuôn treo giữa hai đầu mút thừa Sau khi đúc xong tiến hành kéo căng các bó cáp chịu mô men dương phía dưới đáy dầm Các bó cốt thép chịu mômen dương được bố trí trong bản đáy hộp và uốn cong lên neo ở các

ụ neo đã bố trí sẵn trên bề mặt bản đáy

Trong các cầu khung chốt thì đốt nối cứng được thay thế bằng liên kết khớp quay hay khớp mềm (hình 1.8, c )

Trường hợp đặt giữa hai mút hẫng một đoạn dầm đeo thì sẽ hình thành hệ thống cầu khung hay cầu dầm tĩnh định (hình 1.8,d)

Sau khi kết cấu nhịp đã được hợp long và nối thành hệ thống hoàn chỉnh, có thể phải đặt thêm và kéo căng một số cốt thép dự ứng lực tăng cường ở các vị trí cần thiết nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của kết cấu trong giai đoạn khai thác cầu Các cốt thép này thường được uốn cong và tập trung trên đỉnh trụ Nếu số lượng các bó cáp quá nhiều có thể đưa một số bó ra ngoài tiết diện (dự ứng lực ngoài)

1.3.2.1 Các sơ đồ cầu thích hợp với phương pháp đúc hẫng

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

âm trên 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 nhịp kinh tế là nhịp 70  L  150m Ở Việt nam đã áp dụng phương pháp đúc hẫng để thi công các cầu khung T - dầm đeo tĩnh định ở cầu Nông Tiến, cầu Bình Gần đây đã và đã thi công các cầu có chiều dài nhịp khá lớn với sơ đồ siêu tĩnh như cầu Phú Lương, cầu Non Nước, Phù Đổng, Tân Đệ, Thanh Trì

1.3.2.2 Mặt cắt ngang dầm BTCT dự ứng lực đúc hẫng

Phương pháp thi công 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 được áp dụng phù hợp với phương pháp thi công đúc hẫng vì các lý do sau đây: Trong suốt quá trình thi công hẫng và quá trình khai thác sau đó, phần kết cấu nhịp trên đỉnh trụ và gần đó chịu mômen âm do tải trọng Ứng suất nén rất lớn sẽ tác dụng ở phần đáy dầm tại khu vực đỉnh trụ Phần bản đáy BTCT của hộp tại vị trí này có thể có chiều dày thay đổi để phù hợp với trị số ứng suất nén phát sinh trong nó Ngoài ra bản đáy hộp còn đóng vai trò như một bản giằng để đảm bảo ổn định cho các sườn dầm chịu nén

So với các dạng mặt cắt dầm có sườn, việc bố trí bản đáy hộp BTCT có chiều ngang lớn sẽ nâng cao được cánh tay đòn nội ngẫu lực làm tăng khả năng chịu mômen của kết cấu

Trong quá trình đúc hẫng, đặc biệt ở các giai đoạn đúc các đốt ở mút hẫng, kết cấu nhịp phải làm việc trong điều kiện kém ổn định như phải chịu các tải trọng gió ngang, chịu các tác động lực do sự di chuyển của các thiết bị thi công, hay do lực căng kéo các bó cáp dự ứng lực không đảm bảo tuyệt đối đồng đều Khi đó mặt cắt ngang hình hộp thoả mãn điều kiện chống xoắn tốt giúp cho kết cấu nhịp giữ được ổn định

1.3.2.3 Trình tự thi công:

* Thi công khối đỉnh trụ

- Chuẩn bị vật tư, thiết bị phục vụ thi công

- Lắp đặt đà giáo, thử tải đà giáo, lắp đặt gối tạm và gối chính, lắp đặt ván khuôn khối đỉnh trụ theo 3 đợt

- Lắp đặt cốt thép thường, ống chứa cáp (ống chứa cáp )

- Đổ bê tông đốt đỉnh trụ

- Khi bê tông đốt đỉnh trụ đủ cường độ tiến hành căng cáp DƯL và bơm vữa vào ống chứa cáp

- Căng kéo các thanh neo tạm (là thanh cường độ cao hoặc cáp cường độ cao)

để neo đốt đỉnh trụ vào thân trụ

- Chuẩn bị xe đúc đúc đốt K1-K1’

* Thi công các đốt hẫng

- Lắp đặt ván khuôn, cốt thép thường, ống chứa cáp, luồn cáp DƯL hoặc không luồn trước cáp DƯL, đổ bê tông các khối hẫng theo phương pháp đúc hẫng cân bằng

- Sau khi bê tông đủ cường độ, luồn cáp DƯL nếu trước khi đổ bê tông chưa luồn rồi tiến hành căng kéo cốt thép DƯL và bơm vữa ống chứa cáp

- Di chuyển xe đúc thi công các đốt dầm tiếp theo

* Thi công phần dầm hộp trên đà giáo

- Đóng cọc BTCT cho đà giáo thi công

- Lắp dựng đà giáo ván khuôn, bố trí cốt thép, ống chứa cáp

- Đổ bê tông làm 2 đợt

* Thi công đốt hợp long

- Điều chỉnh cao độ đốt hợp long, độ lệch tâm đầu dầm theo phương ngang

- Lắp các thanh nối cứng và căng tạm các bó cáp DƯL phục vụ việc hợp long

- Lắp ván khuôn cốt thép đổ bê tông đốt hợp long

- Khi bê tông đủ cường độ, điều chỉnh ứng suất trong các bó cáp và căng cáp bản đáy

- Hoàn thiện đốt hợp long và tháo ván khuôn

- Tháo dỡ đà giáo trụ tạm và bỏ liên kết ngàm tại trụ

* Giai đoạn hoàn thiện

- Thi công lớp phủ mặt cầu, lan can, gờ chắn xe

- Hoàn thiện dầm hộp liên tục

1.3.3 Các 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 với cùng một thao tác lặp lại sẽ làm giảm chi phí

nhân lực và nâng cao năng suất lao động

Phương pháp đúc hẫng thích hợp với việc xây dựng các dạng kết cấu nhịp có chiều cao mặt cắt thay đổi, khi đúc các đốt dầm chỉ cần điều chỉnh cao độ ván khuôn đáy dầm cho phù hợp Mặt cắt kết cấu nhịp đúc hẫng có thể là hình hộp, bản chữ nhật hay dầm có sườn Việc thay đổi chiều cao tiết diện cho phép sử dụng vật liệu kết cấu một cách hợp lý giảm được trọng lượng bản thân kết cấu và cho phép vượt các nhịp lớn (cầu Hamana ở Nhật bản thi công đúc hẫng vượt nhịp tới 240m)

Trong trường hợp xây dựng các cầu có sơ đồ kết cấu 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 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 hẫng không bị 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 cần lưu ý mối nối liên kết các khối đúc khó đảm bảo chất lượng dễ phát sinh vết nứt trong bê tông, công tác điều chỉnh độ vồng, hợp long phức tạp Việc đúc hẫng kết cấu trong điều kiện hẫng kém ổn định, mặt bằng chật hẹp đòi hỏi phải có trình độ tổ chức tốt, trang thiết bị đồng bộ, cũng như trình độ công nhân phù hợp mới có thể đảm bảo chất lượng công trình

công không đòi hỏi đặc biệt

Ở nước ta, lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng tại công trình cầu Phú Lương (trên Quốc lộ 5), với sơ đồ nhịp liên tục bằng bê tông DƯL, mặt cắt hình hộp vượt nhịp 102 m, đã được đưa vào sử dụng năm 1996 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) Hai năm sau, cầu sông Gianh vượt khẩu

độ 120 m do Tổng công ty xây dựng cầu Thăng Long với sự chuyển giao công nghệ và thiết bị của hãng Freyssinet (Pháp) đã được hoàn thành vào đầu năm 1998 Công nghệ thi công đúc hẫng cầu bê tông dự ứng lực vượt khẩu độ lớn đã được ngành cầu Việt Nam tiếp nhận, nắm bắt và làm chủ hoàn toàn Trong thời gian qua, công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng được áp dụng khá phổ biến, hàng chục cây cầu tương tự đã được đội ngũ thợ cầu Việt Nam tự thiết kế, chế tạo thiết bị, tự thi công xây dựng đã được thông xe Đó là Tiên Cựu, An Dương II ở Hải Phòng, Hòa Bình ở Hòa Bình, Lai Vu ở Hải Dương, Lạc Quần ở Nam Định, Hoàng Long ở Thanh Hóa, Tân Đệ ở Thái Bình, Quán Hàu, Xuân Sơn ở Quảng Bình, Bình Triệu ở thành phố Hồ Chí Minh, Tuyên Sơn ở Đà Nẵng, Trần Phú ở Nha Trang, Thanh Trì

và Khuyến Lương ở Hà Nội, Văn Phú ở Yên Bái, Tạ Khoa ở Sơn La, Tô Châu ở Hà Tiên, Bến Lức ở Long An … và còn nhiều cây cầu khác nữa

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ CÔNG NGHỆ THI CÔNG

CẦU THỊ NẠI (TP QUY NHƠN)

2.1 GIỚI THIỆU DỰ ÁN CẦU ĐƯỜNG QUY NHƠN-NHƠN HỘI VÀ CÔNG TRÌNH CẦU THỊ NẠI:

Dự án cầu đường Quy Nhơn – Nhơn Hội nằm trong địa phận thành phố Quy Nhơn, trung tâm kinh tế, chính trị, xã hội của tỉnh Bình Định Điểm đầu dự án tại ngã ba Đống Đa, điểm cuối tại phía bắc núi Hang, có hướng tuyến cắt qua các sông

Hà Thanh và khu vực đầm Thị Nại, với chiều dài tuyến chính L = 6.960,38 m gồm đường dẫn dài 3.687,48 m, cầu các loại dài 3.272,9 m, trong đó có 1 cầu chính vượt đầm Thị Nại dài 2.501,75m và 5 cầu Hà Thanh có tổng chiều dài 771,15m Dự án được khởi công từ tháng 11/2002 , hoàn thành tháng 12/2006 với tổng mức đầu tư sau khi điều chỉnh là 582,001 tỷ đồng bằng nguồn vốn ngân sách trung ương hỗ trợ

và vốn vay

- Cấp quyết định đầu tư: UBND tỉnh Bình Định

- Chủ đầu tư: Sở GTVT Bình Định

- Đại diện chủ dầu tư: Ban QLDA công trình giao thông Bình Định

- Tư vấn thiết kế: Công ty Tư vấn thiết kế đường bộ( thuộc TEDI)

- Tư vấn giám sát: Viện khoa học & công nghệ – Bộ GTVT và Công ty Tư vấn thiết kế đường bộ

- Tư vấn kiểm định: Trung tâm kỹ thuật đường bộ V

2.1.1 Quy mô và tiêu chuẩn kỹ thuật dự án:

Mặt cắt ngang cầu và đường phân kỳ giai đoạn I:

- Mặt cắt ngang đường B = 15 m

- Mặt cắt ngang cầu B = 14,5 m

- Cắm mốc lộ giới cho giai đoạn hoàn chỉnh B = 30 m

Cầu được thiết kế theo quy trình thiết kế cầu 22TCN18-79 của Bộ GTVT tham khảo AASHTO 1996 Đường được thiết kế theo tiêu chuẩn thiết kế đường ôtô TCVN 4054-98, tiêu chuẩn thiết kế đường phố, quảng trường đô thị 20TCN 104-83 Tải trọng thiết kế cầu là H30-XB80, người 300kg/m2, chịu động đất cấp 7 Tần suất thiết kế P = 1% Khổ thông thuyền ứng với mực nước H5%:

- Cầu vượt đầm Thị Nại B = 60 m, H = 9 m

- Các cầu Hà Thanh B = 15 m, H = 2,5 m.

2.1.2 Giới thiệu công trình cầu Thị Nại:

Cầu Thị Nại (Km 4+942,02) thuộc dự án cầu đường Quy Nhơn – Nhơn Hội vượt qua đầm Thị Nại( là một phần của vịnh Quy Nhơn) Cùng với cả dự án, công trình nối liền trung tâm thành phố Quy Nhơn với khu kinh tế Nhơn Hội, là tiền đề

để xây dựng thành công khu kinh tế Nhơn Hội, mở ra hướng khai thác vùng đất mênh mông phía đông bắc thành phố Quy Nhơn, tạo động lực phát triển kinh tế xã hội tỉnh Bình Định Đây là cây cầu vượt biển dài nhất Việt Nam và cả Đông Nam Á được khởi công xây dựng từ tháng 8/2003 , hoàn thành tháng 12/2006 với tổng mức đầu tư là 364 tỷ đồng

2.1.5.1 Đặc điểm thủy văn đầm Thị Nại:

Đầm Thị Nại là nơi tập trung các cửa sông lớn là sông Kôn và sông Hà Thanh,

có chế độ thủy văn tương đối phức tạp Đầm Thị Nại thông ra vịnh Quy Nhơn và biển ngoài bằng một lạch sâu có chiều rộng 600 - 800 m Tính chất dòng chảy trong đầm chủ yếu là dòng triều lưu Về mùa mưa lũ xuất hiện thêm thành phần dòng chảy của sông

2.1.5.2 Đặc điểm địa hình, địa chất công trình:

Địa hình khu vực cầu đi qua gồm 3 kiểu địa hình chính:

- Địa hình trầm tích ven biển: Chủ yếu là địa hình phần cầu dẫn bên mố phía Quy Nhơn, bao gồm các đầm nuôi tôm và ruộng làm muối, đồng thời tuyến bị phân cắt bởi các nhánh sông Hà Thanh đổ ra vịnh Quy Nhơn, địa hình ở đây bị ảnh hưởng của thủy triều, đây là kiểu địa hình tích tụ sông biển hỗn hợp Phủ lên kiểu địa hình là các loại sét màu xám nâu hoặc cát có bề dày 20 – 40 m

- Địa hình vũng vịnh-đầm hồ: Địa hình phần này là cầu vượt đầm Thị Nại dài khoảng 2480 m, cao độ địa hình khá bằng phẳng thay đổi từ - 2,0 đến - 4,0 m, thường xuyên bị ngập nước và chịu ảnh hưởng của thủy triều Phủ lên kiểu địa hình này là các loại trầm tích đệ tứ có nguồn gốc tích tụ với thành phần sét, cát sét, cát với bề dày 10 – 15 m

- Địa hình xâm thực bóc mòn yếu: Bao gồm địa hình bên mố và đường dẫn lên

mố phía Nhơn Hội đến sát chân núi Hang Dơi có độ cao thấp, sườn thoải, xen kẹp các đồi thấp bao gồm các dải tích tụ hẹp và ruộng canh tác của dân Đây là kiểu địa hình xâm thực bóc mòn yếu Phủ lên kiểu địa hình này là các trầm tích đệ tứ có nguồn gốc tích tụ với thành phần sét, cát sét, cát với bề dày 10 – 15 m

2.1.5.3 Quy mô, tiêu chuẩn kỹ thuật:

Cầu vĩnh cửu bằng bê tông cốt thép ứng suất trước và BTCT thường

Tải trọng: Đoàn xe H30, xe bánh nặng XB80, người 300 kg/m2

Khổ thông thuyền tương ứng với mực nước H5%: B = 60 m, H = 9 m

2.1.5.5 Kết cấu phần trên:

Sơ đồ nhịp (38,05m +23x38,3m +38,05m) + (69,8m + 3x120m + 69,8m) + (38,05m +22x38,3m +38,05m), gồm 49 nhịp dầm Super T và 5 nhịp dầm hộp liên tục

 Kết cấu nhịp chính:

- Dùng kết cấu dầm hộp BTCT ứng suất trước 5 nhịp liên tục theo sơ đồ 69,8m +3x120m +69,8m có 2 trụ khung ở nhịp giữa 120m Mặt cắt ngang cầu bố trí một hộp, thi công nhịp theo phương pháp đúc hẫng Chiều cao dầm tại trụ h1=6,5m, tại giữa nhịp và đầu mút h2=3m Mác bê tông dầm hộp dùng M450 (độ chống thấm CT12), xi măng dùng loại pooc lăng hỗn hộp PCB có hàm lượng C3A< 8% Cáp DƯL trong và ngoài dùng loại tao 7 sợi, đường kính 15,2mm theo tiêu chuẩn ASTM A416 grade 270 độ chùng thấp, cáp trong dùng bó 12 tao(6-12) và loại 19 tao(6-19), cáp ngoài dùng loại bó 19 tao(6-19) Thép thường dùng loại AI, AII và AIII theo tiêu chuẩn Việt Nam

- Gối cầu: dùng gối chậu thép nhập ngoại

- Ống thoát nước : Bố trí 154 ống thoát nước đường kính D=150mm

 Kết cấu nhịp dẫn: Gồm 49 nhịp dầm Super T, kết cấu mỗi nhịp như sau:

- Cắt ngang nhịp gồm 7 dầm chủ bằng dầm Super T kéo trước Các nhịp sát mố

và sát nhịp chính có chiều dài dầm 38,05m, các nhịp còn lại có chiều dài dầm 38,3m Chiều cao dầm h=1,75m, cự ly dầm chủ a = 2,05m Bê tông dầm chủ M500(độ chống thấm CT12), xi măng dùng loại pooc lăng hỗn hộp PCB có hàm lượng C3A< 8% Cáp DƯL trong dùng loại tao 7 sợi, đường kính 15,2mm có độ chùng thấp, mỗi dầm bố trí 40 tao Thép thường dùng loại AI, AII và AIII theo tiêu chuẩn Việt Nam

- Bản mặt cầu bằng BTCT thường M400 đổ tại chỗ liên hợp với dầm chủ, chiều dày bản thay đổi từ 15 – 20 cm

- Gối cầu: Dùng gối cao su có bản thép nhập ngoại, chiều cao gối thay đổi từ

87 – 197mm

- Khe co giãn: Dạng khe ray thép nhập ngoại Tại đầu nhịp dầm liên tục với dầm Super T dùng khe co giãn có độ dịch chuyển 400mm, đầu mố với đầu dầm Super T dùng khe co giãn có độ dịch chuyển 100mm, giữa các liên nối liên tục nhiệt dùng loại khe có độ dịch chuyển 160mm

- Trên 1 nhịp bố trí 12 ống thoát nước đường kính D=150mm

 Lớp phủ mặt cầu và lan can:

- Lớp phủ mặt cầu : Gồm 2 lớp, lớp trên bằng bê tông nhựa dày 7 cm, lớp dưới

là lớp chống thấm Evercrete của Hoa Kỳ

- Gờ lan can bằng BTCT M300 đổ tại chỗ, cột lan can tay vịn bằng inox

2.1.5.6 Kết cấu phần dưới:

 Kết cấu mố: Hai mố bằng BTCT thường đổ tại chỗ, dùng xi măng dùng loại pooc lăng hỗn hộp PCB có hàm lượng C3A< 8% Bê tông thân mố và tường cánh dùng M400 (độ chống thấm CT10), bê tông bệ mố dùng M300(độ chống thấm CT8) Móng mố dùng cọc khoan nhồi BTCT M300(độ chống thấm CT8) đường kính D= 1,2m, mỗi mố bố trí 9 cọc Chiều dài cọc từ gần 60m

 Kết cấu trụ: Gồm 47 trụ nhịp dẫn và 6 trụ nhịp chính

- Các trụ nhịp dẫn: Bằng BTCT thường đổ tại chỗ, dùng xi măng dùng loại pooc lăng hỗn hộp PCB có hàm lượng C3A< 8% Bê tông thân trụ và xà mũ trụ dùng M400 (độ chống thấm CT10), bê tông bệ trụ dùng M300 (độ chống thấm CT8) Móng trụ dùng cọc khoan nhồi BTCT M300 (độ chống thấm CT8) đường kính D= 1,2m Các trụ từ T1-T9 và T46-T53 mỗi trụ bố trí 6 cọc Các trụ từ T10-T24 và T31-T45 mỗi trụ bố trí 8 cọc Chiều dài cọc từ 50-60m

- Các trụ nhịp chính: Bằng BTCT thường đổ tại chỗ, dùng xi măng dùng loại pooc lăng hỗn hộp PCB có hàm lượng C3A< 8% Thân 2 trụ khung T27 và T28 dùng bê tông M450 (độ chống thấm CT12) Thân và xà mũ trụ T25, T26, T29 và T30 dùng bê tông M400( độ chống thấm CT10) Bệ trụ T27 và T28 dùng bê tông M400 (độ chống thấm CT12), các bệ trụ còn lại dùng bê tông M300 (độ chống thấm CT10) Móng trụ dùng cọc khoan nhồi BTCT M300(độ chống thấm CT8) đường kính D= 1,5m Các trụ T25 và T30 mỗi trụ bố trí 8 cọc Các trụ T26 và 29 mỗi trụ

bố trí 16 cọc Các trụ T27 và T28 mỗi trụ bố trí 20 cọc Chiều dài cọc từ 40-55 m

2.1.5.7 Kết cấu khác:

- Đoạn 10m hai đầu cầu bề rộng nền đường B = 15,5m, đoạn 15m tiếp theo vuốt dần theo bề rộng B = 15m của toàn tuyến, độ dốc dọc cầu i=1,939%( phía Quy Nhơn) và i=2,521%( phía Nhơn Hội)

- Xử lý đặc biệt: Nền đường đầu cầu thả đá hộc tự do tạo vòng vây bệ phản áp, đắp đất tự do trong lòng vòng vây đến cao độ +1,45 − +1,7 đầm chặt K95, rải 2 lớp vải địa kỹ thuật, đắp đất sau mố đầm chặt K95 và K98

- Xây lát bảo vệ mái taluy và bề mặt bệ phản áp bằng đá chẻ

- Hệ thống chiếu sáng, công trình phòng hộ, biển báo

2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ THI CÔNG MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

2.2.1 Những đặc điểm, khó khăn gặp phải và yêu cầu khi xây dựng các công trình ven biển, đặc biệt là đối với cầu vượt đầm Thị Nại

Do đặc thù là công trình ven biển (vượt qua các kiến tạo tự nhiên trên đất liền nhưng có quan hệ thuỷ triều trực tiếp với biển) nên việc xây dựng các công trình này gặp phải một số khó khăn như sau:

- Chịu ảnh hưởng trực tiếp của thuỷ triều như công trình trên biển, chiều cao và vận tốc sóng xấp xỉ vận tốc sóng ở biển cùng thời điểm

- Các cầu thường nằm ở vùng có vận tốc nước chảy thấp nên bị bồi lắng nhiều,

do đó tầng đất yếu trên bề mặt dày, địa chất phía dưới phức tạp Đặc biệt cầu vượt đầm Thị Nại bắc qua khu vực địa chất rất phức tạp, có địa hình thay đổi từ dạng trầm tích ven biển ( phía Quy Nhơn ), dạng vũng vịnh - đầm hồ ở giữa đầm đến xâm thực bóc mòn yếu ( phía Nhơn Hội ) Lớp địa chất mà móng cọc tựa lên cũng không đồng nhất (thay đổi từ đá sét kết phong hoá đến đá cát kết và cát chặt )

- Do kết cấu tầng phủ rất yếu nên tất cả các cọc khoan đều phải sử dụng ống vách, mặt khác chiều dày của tầng này lớn nên chi phí cho ống vách rất tốn kém

- Địa chất tại các trụ cầu biến đổi phức tạp nên việc khoan tạo lỗ gặp nhiều khó khăn, việc xác định cao độ dừng khoan của các trụ rất mất thời gian, trong khi số lượng trụ của cầu dẫn rất nhiều và tiến độ thi công rất căng thẳng

- Việc thi công cọc khoan nhồi được tiến hành trong môi trường nước mặn, do

đó xâm thực của nước mặn đối với dung dịch Bentonite và các thiết bị cũng như kết cấu phục vụ thi công là đáng kể

- Ảnh hưởng của thời tiết đến việc thi công cọc rất lớn Trong mùa gió Đông Bắc không thể thi công cọc khoan được vì việc hạ lồng cốt thép và đổ bê tông gặp khó khăn

- Nguồn nước ngọt cung cấp để thi công cọc khoan nhồi hạn chế, trong khi yêu cầu sử dụng nước lớn

- Việc cấp bê tông để thi công cọc khoan nhồi phức tạp do khoảng cách từ trạm trộn trên bờ ra đến vị trí cọc dài

- Các công trình thường nằm ở vùng dân cư thưa, điều kiện vận chuyển vật tư thiết bị và thông tin liên lạc khó khăn Do đó, công tác xử lý các sự cố xảy ra trong thi công rất phức tạp

Để phục vụ thi công đồng bộ 5 cầu Hà Thanh, đường dẫn phía Quy Nhơn và gói thầu số 13 cầu Thị Nại, đường công vụ được bổ sung vào dự án từ tháng 8/2003 hoàn thành tháng 3/3004

Chiều dài xây dựng đường công vụ : L = 3206,79 m

Xây dựng các cầu tạm từ cầu Hà Thanh 1 đến Hà Thanh 5

Mặt cắt ngang đường B = 7 m, mặt cắt ngang cầu B = 4,5 m

* Yêu cầu chung trong công tác thi công:

Các yêu cầu chung cũng giống như đối với thi công cọc khoan nhồi cho công trình giao thông Tuy nhiên cần lưu ý thêm một số điểm sau:

- Việc thi công cọc khoan nhồi các công trình ven biển được tiến hành trong môi trường nước mặn, do đó ảnh hưởng của Clorua Natri đến dung dịch Bentonite

và các thiết bị cũng như kết cấu phục vụ thi công phải được kiểm tra xác định thường xuyên để tránh gây ra các sự cố trong quá trình thi công

- Lớp địa chất trên mặt thường rất yếu nên phải sử dụng ống vách trong quá trình thi công Nhưng cần xác định chiều dài ống vách hợp lý để đảm bảo chất lượng thi công và không lãng phí trong điều kiện giá thép cao như hiện nay

- Các khu vực thi công nằm trong vùng mà thuỷ văn chịu ảnh hưởng của cả sông lẫn biển nên phải đến chú ý an toàn của các thiết bị nổi phục vụ thi công, đặc biệt là khâu neo đậu khi có gió bão

- Các công trình thường có chiều dài lớn nên trước khi thi công cọc khoan nhồi cần phải thiết lập được phương án cấp bê tông để đảm bảo đổ bê tông được liên tục

- Các khu vực thi công chịu ảnh hưởng của gió mùa nên phải chú ý thời tiết để sắp xếp công tác thi công được hợp lý và an toàn

2.2.2 Các biện pháp tạo lỗ cọc:

Theo thiết kế, cọc khoan nhồi cầu vượt đầm Thị Nại là cọc chống Mặt khác do điều kiện địa chất tại công trình, phần trên mặt đất rất yếu trong khi lớp địa chất mà mũi cọc tựa lên ( lớp 10, 11, 12) tương đối cứng nên các biện pháp khoan tạo lỗ phải đảm bảo 2 mục tiêu chính sau:

- Không gây sập lở ở các lớp đất phía trên

- Đảm bảo đủ chiều dài ngàm cọc vào tầng địa chất cứng

Căn cứ vào điều kiện địa chất tại công trình, căn cứ vào điều kiện máy móc thiết bị của Nhà thầu Cọc khoan nhồi cầu vượt đầm Thị Nại được tạo lỗ theo 2 phương pháp như sau:

a, Tạo lỗ bằng máy khoan tuần hoàn: Các máy khoan GCPS20, KP2000,

QJ250-1

+ Nguyên lý hoạt động:

Dưới trọng lượng của đầu khoan và cần khoan, mũi khoan xoay và đi xuống để phá vỡ địa tầng trong lỗ khoan trộn lẫn với dung dịch khoan, sau đó thu hồi mùn khoan khỏi lỗ khoan bằng cách tuần hoàn dung dịch Bentonite

+ Thiết bị: Hình dạng của các máy khoan đang được sử dụng tại công trình

Hệ thống công nghệ để thi công cọc bằng máy khoan tuần hoàn gồm có:

* Máy khoan: Gồm có tháp khoan, hệ thống động lực ( Thường là các mô tơ điện), mân quay, cần khoan chủ động, cần khoan và mũi khoan

* Hệ tuần hoàn vữa sét: Gồm các máy bơm vữa sét, ống dẫn, thùng chứa, bể lắng và máy tách cát Hệ thống này đồng thời được sử dụng để làm sạch lỗ khoan trước khi đổ bê tông

* Hệ thống cung cấp bê tông: Trạm trộn bê tông, xe máy vận chuyển, ống đổ

bê tông lấp lòng cọc (ống Tremie)

Hình 2.2 Máy khoan có mô men lớn Hình 2.3 Máy khoan có mô men nhỏ

M¸y khoan QJ250

M¸y khoan GPS20

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật chính của một số máy khoan tuần hoàn

Loại máy Kích thước dàn

khoan (m)

Kích thước lỗ khoan max ( m)

Công suất động cơ (KW)

Mô men quay đầu mũi khoan max ( KN.m)

GPS20-HA 11.3x6.6x2.4 2 x 100 55 60 KP2000A 9.35x6.3x2.5 2 x 80 45 36.5 QJ250-1 12.2x7.1x4 2.5 x 100 110 90

+ Ưu điểm và nhược điểm:

* Ưu điểm:

- Trong quá trình khoan cần khoan không phải liên tục lên xuống để đưa mùn

ra khỏi hố khoan nên giảm được khả năng sập vách trong vùng địa chất yếu

- Cần khoan được liên kết cứng với mũi khoan và mân quay, nên mũi khoan có năng lượng lớn có thể khoan phá được đá cứng

- Cần khoan có thể nối dài gần như không hạn chế nên có thể thi công được các cọc khoan có chiều sâu lớn

* Nhược điểm:

- Thiết bị bắt buộc phải thi công trên đất hoặc sàn đạo cứng

- Tốc độ khoan chậm nên phải kéo dài thời gian thi công

- Không có thiết bị hỗ trợ nên phần lớn các thao tác phải thực hiện thủ công, đặc biệt là việc tháo lắp cần khoan diễn ra liên tục

- Thiết bị khoan không có khả năng tự hạ ống vách và khả năng tự di chuyển nên phải có cần cẩu để hỗ trợ

+ Các biện pháp để tăng cường tốc độ khoan:

Qua đánh giá chung về máy khoan tuần hoàn, ta thấy rằng nhược điểm lớn nhất của máy khoan là tốc độ khoan chậm nên điều cần quan tâm lớn nhất là phải tăng cường tốc độ khoan

* Sử dụng kết cấu mũi khoan hợp lý:

Mũi khoan đá của máy khoan tuần hoàn có 2 dạng tuỳ thuộc kiểu đầu hợp kim (dao) gắn ở đầu mũi khoan, bao gồm:

+ Mũi khoan dao bi

+ Mũi khoan dao răng khế

Số lượng và bố trí các đầu hợp kim phải đảm bảo khi mũi khoan quay các đầu hợp kim quét hết toàn bộ diện tích lỗ khoan

Sự khác nhau lớn nhất khi làm việc của 2 dạng đầu khoan là tiếp xúc của các đầu hợp kim cứng với mặt đá Dao răng khế tiếp xúc với nền theo dạng đường nên lực cần sản sinh trong quá trình phá đá lớn, thích hợp với máy khoan có mô men quay tương đối lớn và đá không quá cứng, mặt khác khi mũi khoan xoay tạo nên tác động xoắn lên bề mặt đá nên tốc độ khoan cao nhưng yêu cầu cần khoan phải có độ cứng lớn Dao bi tiếp xúc với nền theo dạng điểm nên lực cần sản sinh trong quá trình phá đá nhỏ hơn, thích hợp với máy khoan có mô men quay nhỏ và có khả năng phá được đá cứng

Hình 2.5 Mũi khoan dao răng khế

Hình 2.4 Mũi khoan dao bi ( quả na)

1180

1180

Để đạt được tốc độ khoan tốt nhất, phải căn cứ vào cột địa chất thiết kế của cọc Nếu phải khoan vào lớp 12 thì nên sử dụng dao bi, còn nếu chỉ phải khoan vào lớp 10, 11 thì nên sử dụng mũi khoan dao răng khế

* Giảm lượng mùn trong quá trình khoan:

Sau khi mũi khoan phá đá thành mùn khoan, do trọng lượng bản thân các mùn khoan này lại rơi xuống đáy lỗ khoan gây ảnh hưởng đến tiếp xúc của các đầu hợp kim với địa tầng làm chậm tốc độ khoan Để tăng tốc độ khoan tạo lỗ cần phải hạn chế tác động của hiện tượng này theo 2 phương án sau:

+ Tăng cường áp lực bơm tuần hoàn dung dịch để đẩy hết mùn khoan lên trên rồi tách khỏi dung dịch bằng máy tách cát Thực hiện bằng cách tăng công suất bơm tuần hoàn ( thường là bơm trục đứng), đồng thời trong quá trình khoan phải liên tục kiểm tra độ kín của liên kết giữa các đốt cần khoan để tránh tổn thất áp lực dung dịch

+ Tuần hoàn nghịch để thu hồi mùn khoan Việc bơm hút tuần hoàn nghịch sẽ đảm bảo được độ sạch dưới đáy hố khoan, nhưng thao tác này khó thực hiện do dễ gây sập thành hố khoan, mặt khác nếu liên tục tuần hoàn nghịch trong quá trình khoan làm cho quá nhiều mùn khoan vào bơm hút gây mòn cánh bơm dẫn đến hư hỏng thiết bị

b, Tạo lỗ bằng máy khoan gầu xoay: Các máy khoan Soilmec RT3-ST, Hitachi

KH125

+ Nguyên lý hoạt động:

Dưới trọng lượng bản thân của cần khoan và mũi khoan, gàu khoan quay và đi xuống để lấy đất từ lỗ khoan vào thùng chứa của mũi khoan Đất trong gàu khoan sẽ được thu hồi bằng cách kéo đầu khoan và cần khoan lên rồi đưa ra ngoài Trong quá trình khoan phải liên tục bơm dung dịch Bentonite xuống lỗ khoan để giữ ổn định thành lỗ khoan

Hệ thống công nghệ để thi công cọc bằng máy khoan gàu xoay gồm có:

* Máy khoan: Gồm máy cơ sở ( cần cẩu ), hệ thống động lực (Có thể dẫn động

từ máy cơ sở hoặc động cơ riêng), cần khoan thò thụt theo kiểu ăng ten và mũi khoan

* Hệ cung cấp vữa sét: Gồm các máy bơm vữa sét, ống dẫn, thùng chứa, bể lắng và máy tách cát Hệ thống này đồng thời được sử dụng để làm sạch lỗ khoan trước khi đổ bê tông

* Hệ thống cung cấp bê tông: Trạm trộn bê tông, xe máy vận chuyển, ống đổ

bê tông lấp lòng cọc ( ống Tremie)

Hình 2.6 Máy khoan RT3 - ST Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật thiết kế của một số máy khoan gàu xoay

Loại máy

Kích thước lỗ khoan max ( m)

Công suất động cơ (KW)

Mô men quay đầu mũi khoan max ( KN.m)

- Do máy cơ sở có thể di chuyển được nên tính cơ động của máy khoan cao

- Tốc độ khoan cao đặc biệt là đối với các lớp đất mềm

- Máy khoan có thể thao tác trên hệ nổi nên không phải làm sàn công tác khi thi công dưới nước

- Cần cẩu của máy khoan có thể thực hiện được các thao tác như hạ, nhổ ống vách, cẩu hạ lồng thép nên không cần có cẩu phục vụ

* Nhược điểm:

§Çu khoan cÇ n Kelly Soilmec RT3-ST

CÇ n cÈu

- Do các đốt cần khoan không được liên kết cứng nên khó tạo được lực ấn cần thiết khi khoan vào địa chất cứng Do cấu tạo của máy khoan nên khó có thể gia trọng cho đầu khoan

- Độ sâu khoan của máy phụ thuộc vào chiều dài cần khoan, việc nối thêm cần khoan phụ để tăng chiều sâu lỗ khoan rất phức tạp

- Khi khoan qua tầng đất yếu, do tốc độ lên xuống của mũi khoan lớn nên dễ gây ra hiệu ứng piston làm sập thành lỗ khoan

- Khi thi công dưới nước do máy khoan được đặt trên hệ nổi nên bị ảnh hưởng lớn của sóng và gió, không thi công được trong điều kiện thời tiết xấu

+ Các biện pháp để tăng khả năng phá đá của máy khoan:

Qua đánh giá chung về máy khoan gàu xoay, ta thấy rằng tồn tại lớn nhất của máy khoan gàu xoay là khả năng khoan vào đá cứng kém nên điều cần quan tâm lớn nhất là phải tăng cường khả năng phá đá cho máy khoan

Để thực hiện được việc này, có 2 phương án là gia trọng cho đầu khoan hoặc tăng khả năng phá đá cho mũi khoan Tuy nhiên việc bổ sung đoạn cần trung gian

để gia trọng cho gàu khoan tương đối khó thực hiện, nên hướng giải quyết chủ yếu

là tăng cường khả năng phá đá của mũi khoan

Hình 2.7 Cấu tạo gàu khoan đất D1200

Các biện pháp để tăng khả năng phá đá của mũi khoan:

a Sử dụng vành cắt: Khi khoan vào đá cứng, lắp vành cắt vào đầu cần khoan

để thay cho gàu khoan thông thường