Công nghệ về kết cấu nhịp dầm super-T

Đối với các dầm bê tông cốt thép DUL nhịp giản đơn định hình dầm I,T thì chiều dài kinh tế là các nhịp tối đa 33m. Với các kết cấu nhịp dài hơn phải chuyển sang dạng kết cấu khác. Tuy nhiên với sự thiết kế của các kỹ sư người Úc kết hợp dầm U và liên hợp với bản mặt cầu đưa ra một kết cấu mới là dầm super-T. Phần này sẽ trình bày cho các bạn công nghệ của dầm super -T

CÔNG NGHỆ DẦM SUPER-T

CHƯƠNG V CÔNG NGHỆ THI CÔNG

Phần I: Công nghệ thi công các loại dầm thông thường và dầm hộp

Đối với các cầu dùng các loại dầm thông thường và dầm hộp, phần dầm chủ có thể được đúc sẵn (phổ biến như dầm T và dầm I), dầm hộp có thể thi công theo phương pháp đúc đẩy hoặc đúc tại chỗ

Với loại dầm T: Dầm T có thể đúc tại hiện trường hoặc trong nhà máy tuỳ thuộc vào vị trí và qui mô công trình Trước đây do công nghệ thi công cầu còn lạc hậu, phần lớn dầm được sản xuất trong công xưởng, vận chuyển đến chân công trình bằng xe chuyên dụng Chính vì nhược điểm này mà một số công trình không thể thực hiện được theo ý đồ của thiết kế Công nghệ thi công cầu phát triển đã thúc đẩy tính đa dạng phong phú trong công tác thiết kế Dầm T có thể được sản xuất tại công trường theo kiểu kéo sau Ván khuôn chủ yếu là ván khuôn thép, cáp cường độ cao thường dùng của Nga (sợi Ø5) và gần đây hay dùng cáp xoắn loại 12.7mm hoặc 15.2mm (cáp nhập khẩu của hãng VSL, OVM, )

Công nghệ lao lắp dầm vào vị trí chủ yếu vẫn là phương pháp lao kéo dọc trên hệ dầm dẫn hoặc dùng xe lao (hợp lý khi cầu gồm nhiều nhịp)

Với loại dầm I, điển hình nhất là công nghệ thi công các cầu trên QL1A Công

nghệ thi sản xuất và lắp đặt dầm I cũng như các loại dầm BTCT ƯST thông thường khác, trong phần này chỉ nêu tóm tắt công nghệ thi công dầm I 33m (Chi tiết cụ thể có phần công nghệ riêng)

Một số đặc điểm về cấu tạo của dầm I 33m:

- Dầm BTCTDƯL dạng chữ I

- Chiều dài toàn bộ dầm L = 33m

- Chiều cao dầm H = 1,65m

- Chiều rộng bản cánh dầm Bc = 0, 85 m

- Chiềudày bản cánh dầm tc = 0, 20 m ¸ 0,31m

- Chiều rộng bầu dầm Bb = 0,65 m

- Chiều cao bầu dầm hb = 0, 25 m ¸ 0,45m

- Bề dày bụng dầm tại L / 2 b1 = 0, 20 m

- Bề dầy bụng dầm tại gối b2 = 0,65 m

- Mác bê tông loại P = 35 MPa

- Số bó cáp cường độ cao 5 bó

- ống gen Æ 65 / 72 ( theo kiểu VSL )

- Neo EC 5-12 ( theo kiểu VSL )

Các bước công nghệ :

Việc sản xuất dầm được tiến hành theo trình tự sau :

- Thi công đắp bãi đúc dầm

- Thi công bệ đúc dầm

- Lắp đặt điều chỉnh chính xác ván khuôn cốt thép ống gen v.v,

- Đổ bê tông và bảo dưỡng bê tông

- Tháo dỡ ván khuôn

- Làm sạch lỗ luồn bó cáp cường độ cao

- Luồn và căng kéo bó thép cường độ cao

- Phun vữa xi măng lấp lòng ống gen

Vật liệu:

 Thép cường độ cao :

+ Dùng loại thép cường độ cao sản xuất theo tiêu chuẩn ASTM A 416- 85 grade

270 được bện thành tao 7 sợi hệ VSL

+ Chỉ tiêu của 1 tao thép 7 sợi VSL :

- Đường kính danh định 12,7mm

- Diện tích danh định 98,7 mm 2

- Khối lượng danh định 0,775 kg/ m

- Cường độ kéo đứt 1860 Mpa =18.950 kg/ cm2

- Lực phá hoại ( cường độ cực đại ) PN = 184 KN/ tao

- Mô đuyn đàn hồi : 195 Gpa = 1.987.000 kg/ cm2

- Ứng suất khi căng kéo : s T = 14000 kg/ cm2

+ Chỉ tiêu về cường độ của bó cáp 5- 12

- Số tao trong 1 bó 12 tao

- Tải trọng phá hoại ( min ) 2204 kn = 224 T

 Cốt thép thường :

Cốt thép thường dùng loại thép của liên doanh Việt nam - Hàn quốc ( VPS ) sản xuất tại Việt nam , có ký hiệu SD 40 , SR 30 đạt tiêu chuẩn theo ASTM A615

 Neo và các phụ kiện :

Neo và các phụ kiện dùng loại EC 5- 12 VSL HONG KONG LTD hoặc OVM của Trung Quốc

 Xi măng :

Loại xi măng sử dụng cho việc đúc dầm là xi măng poóc lăng PC 40 Xi măng không sử dụng nếu bị vón cục hoặc để lâu quá 6 tháng từ ngày sản xuất

 Cốt liệu thô - Đá dăm :

Mẫu đá thí nghiệm đạt cường độ chịu nén trong điều kiện bão hoà nước phải = 2

RB = 900 kg/ cm 2 Việc xác định cường độ chịu nén của đá bằng phương pháp

ép mẫu có kích thước ( 5x 5x 5 ) cm hay mẫu trụ tròn F 5 cm L= 5 cm Tuyệt đối không sử dụng loại đá phong hoá

 Cốt liệu nhỏ - cát :

- Cát dùng để đúc dầm là cát có nguồn gốc của các loại đá rắn chắc như thạch anh , không dùng các loại cát có nguồn gốc là đá biến chất

 Nước trộn bê tông :

- Nước trộn bê tông là nước sạch không có tạp chất như dầu, muối , a xít , kiềm , các chất khác làm ảnh hưởng đến chất lượng bê tông Độ PH = 4, nước được thí nghiệm xác nhận đủ tiêu chuẩn trước khi dùng đổ bê tông

 Chất phụ gia :

Để tăng cường độ và độ linh động của hỗn hợp bê tông, dùng phụ gia

Sika 250 hoặc SiKa Rc4 pha trộn theo tỷ lệ khi thí nghiệm xác định

Công tác lắp đặt dầm cũng tương tự như dầm T

Với loại dầm hộp

Do đặc điểm của dầm hộp là cấu kiện có kích thước hình học và trọng lượng bản thân lớn, đối với dầm hộp giản đơn thì việc thi công đổ bê tông dầm trên hệ đà giáo là thích hợp nhất

Chọn cấu tạo đà giáo : Thường sử dụng dàn T-66 hoặc đà giáo thép khác để đỡ ván khuôn dầm hộp

Trụ đỡ dàn được thường dùng là thanh vạn năng UYKM kết hợp chồng nề gỗ, móng trụ được cấu tạo dạng móng cọc BTCT M300 vuông 30x30cm để khắc phục chuyển vị thẳng đứng, bệ cọc là bệ BTCT M 200 dày 1.0m; trước khi đổ bê tông, toàn bộ đà giáo được chất tải một tháng để khử lún

Sau khi thi công xong dầm, phần móng và bệ cọc bỏ lại ; phần thân trụ được đem đi để xây dựng trụ tiếp theo

Chọn cấu tạo ván khuôn : Ván khuôn dùng để đúc dầm nhịp đơn giản là loại ván khuôn thép , cấu tạo ván khuôn thành từng tấm tách rời nên có khả năng tháo dỡ đơn giản và luân chuyển nhiều lần Tấm ván khuôn này được tăng cường thêm một hệ khung bằng thép hình

Mối nối giữa các tấm ván khuôn được cấu tạo một lớp xốp mút, có tác dụng đẩm bảo cho ván khuôn được kín khi lắp ghép Liên kết giữa các khung ván khuôn với nhau bằng bu lông

Ván khuôn được kê chèn bằng nêm gỗ ; cứ 2m theo chiều dọc của dầm kê một hệ nêm Các nêm này có tác dụng làm chắc thêm ván khuôn và điều chỉnh cao độ đáy dầm

Tính toán các bộ phận ván khuôn : Công tác tính toán đà giáo ván khuôn dầm được thực hiện theo tiêu chuẩn nghành 22TCN 200-89 Trong tính toán đã xét đến các tổ hợp tải trọng như : Tĩnh tải ( Trọng lượng dầm, trọng lượng bản thân của đà giáo, ván khuôn ) ; tải trọng động (lực thi công, lực xung kích do qua trình đầm bê tông )v.v

Tính toán cượng độ hệ khung chống ván khuôn theo trạng thái giới hạn, tiêu chuẩn thép làm hệ khung chống là ; Thép CT3 có Ro =1900kg/cm2; Ru

=2000kg/cm2

Tính toán các bộ phận đà giáo : Dàn T - 66 trong tính toán được coi như một dầm giản đơn Lắp ráp theo cấu tạo của dàn định hình Tải trọng tính toán tác dụng lên dàn dưới dạng rải đều ( Theo mỗi trường hợp cụ thể ) Độ võng lớn nhất của dàn khống chế ở tỷ lệ 1/6000 chiều dài nhịp

Phần trụ đỡ là trụ thép, khi tính toán quan niệm là dạng cột chịu nén, lực tác dụng lên trụ được phân chia ra các nút của dàn trụ

Trong tính toán nền móng có xét đén độ lệch tâm do sự phân chia giai đoạn

đổ bê tông dầm; Tải trọng tính toán thoả mãn điều kiện luôn nhỏ hơn sức chịu tải thẳng đứng của nền đất

Lắp đặt đà giáo, ván khuôn : Trình tự xây dựng đà giáo, ván khuôn được tiến hành theo các bước sau đây:

 Đóng cọc thi công bệ trụ

 Chế tạo , lắp ráp trụ bằng khung thép trên bệ

 Đăt bộ nêm đà giáo trên các điểm gối

 Dùng cần cẩu có sức nâng 25 Tấn nâng các đoạn đà giáo T-66 đặt lên trụ

 Nối các đoạn dầm dẫn T-66 bằng các thanh mạ

 Chỉnh cao độ dầm;

 Lắp đặt dầm ngang;

 Chất tải bàng phao nước ;

 Đặt gỗ nêm có chiều cao thay đổi ;

 Lắp đặt ván khuôn đáy

 Lắp ván khuôn thành, định vị chắc bằng hai bộ định vị nằm ở mỗi đầu của dầm ngang;

 Lắp đặt cốt thép và ống ghen cho DUL;

Tháo dỡ ván khuôn, đà giáo : Sau khi đổ bê tông khoảng 7 -10 ngày ( Tuỳ theo nhiệt độ và thời gian bảo dưỡng bê tông ) thì tiến hành tháo dỡ ván khuôn Công tác tháo dỡ ván khuôn được tiến hành như sau:

a/ Phần ván khuôn:

Tháo nêm gỗ tại các vị trí nêm và điểm kê (tiến hành tháo ván khuôn biên trước)

 Xiết chặt bu lông chôn sẵn ở các khối đà giáo tạo thành lực tạo thành lực đẩy tách ván khuôn khỏi mặt khối bê tông dầm Khối ván khuôn vừa được tách ra được kê trên hai dầm trượt;

 Dùng tời ( hoặc pa lăng xích ) kéo khối ván khuôn đén vị trí đúc dầm tiếp theo ( hoặc sang nhịp khác );

 Ván khuôn phía trong các đầu dầm chỉ dùng tại các vị trí đầu dầm, không dùng để làm ván khuôn phần giữa dầm

b/ Phần đà giáo : Khi bê tông đạt được cường độ thiết kế, tiến hành lắp đặt , căng kéo cốt thép DUL ; bơm vữa bê tông vào các ống ghen Khi vữa đã đạt được 70% cường độ thì tiến hành tháo dỡ đà giáo (dầm T-66) Các bước hạ đà giáo được tiến hành như sau:

 Nới bu lông, các nêm đà giáo ra Hạ đều các góc của mỗi dàn xuống

 Khi toàn bộ đà giáo dầm được hạ xuống 2cm thì dừng lại Dùng bu lông vít tách ván đáy dầm khỏi bê tông

 Hạ tiếp đà giáo xuống khoảng tù 5-8cm nữa Lấp đặt trụ bằng YUKM để đỡ hai đầu dầm T-66

 Sàng ngang cho dàn trượt trên dầm ngang kê trên trụ trạm ra khỏi dầm hộp

 Dùng cần cẩu 25 tấn hạ dầm xuống

 Dùng cẩu nhấc tháo dỡ hai khối kê tạm

Phần II: Công nghệ thi công dầm SUPER-T

2.1/ Ván khuôn và sơ đồ kê kích dầm:

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

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 bê tông

2.3/ Căng cáp

Thiết bị sử dụng: 2 kích căng các tao đơn số hiệu HIS CH 2524 DA

Gây lực căng ban đầu xấp xỉ 10%, khoảng 20KN 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 được 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

3 5

7 9 11

13

2 4 6 8 10 12

H µng C

H µng A

H µng D

H µng B

Tr×nh Tù C ¨ng

1 - Tao 7B

2 - Tao 8A

3 - Tao 6A

4 - Tao 8B

5 - Tao 6B

6 - Tao 7A

7 - Tao 9C

8 - Tao 5C

9 - Tao 9A 18 - Tao 4B

17 - Tao 10B

16 - Tao 4A

15 - Tao 10A

14 - Tao 4C

13 - Tao 10C

12 - Tao 5B

11 - Tao 9B

10 - Tao 5A

27 - Tao 12A

26 - Tao 2C

25 - Tao 12C

24 - Tao 3B

23 - Tao 11B

22 - Tao 3A

21 - Tao 11A

20 - Tao 3C

19 - Tao 11C

36 - Tao 1C

35 - Tao 13C

34 - Tao 1B

33 - Tao 13B

32 - Tao 1D

31 - Tao 13D

30 - Tao 2B

29 - Tao 12B

28 - Tao 2A

2.4/ Đổ bê tông dầm:

Bê tông được đổ đồng đều trong từng lớp không dầy quá 600mm Bê tông 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 bê tông 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

2.5/ Truyền lực căng:

Khi bê tông dầm đã đạt cường độ 35MPa (sau 18 đến 24h từ khi đổ bê tông) , bắt đầu quá trình truyền dự ứng lực vào bê tông Chế tạo 8 mẫu hình trụ từ 2 mẻ bê tông cuối cùng, 2 mẫu đầu sẽ được thí nghiệm sau 24h, sau đó là các cặp mẫu khác cách nhau 2 đến 3h

Từng cáp được nung nóng theo đúng trình tự như lúc căng từ đồng thời 2 đầu và được cắt cách đầu dầm tối thiểu 300mm Cần bảo đảm quá trình truyền lực vào

với khoảng cách 8m một Sau khi truyền lực căng, tiến hành tương tự và đo độ vồng của dầm

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 và nhấc dầm khỏi bệ đúc bằng giàn cần cẩu

2.6/ Vận chuyển dầm Super-T vào vị trí làm việc:

Dầm Super-T được vận chuyển từ bãi chứa dầm ra vị trí cầu dẫn bằng xe kéo rơ moóc Trên xe có khung đỡ dầm để giữ ổn định ngang Các dầm dùng cho thi công nhịp bờ Bắc sẽ được vận chuyển qua sông bằng xà lan Các dầm được lắp

từ vị trí nhịp gần mố nhất Một dàn thép có thể chạy trên ray-đặt trên đỉnh 2 xà mũ- sẽ nâng dầm và sàng ngang, rồi đặt vào vị trí Do ray đặt trên đỉnh xà mũ (dạng chữ T ngược) nên không hề ảnh hưởng đến vị trí đặt dầm và cũng không cần các giá đỡ tạm cho giàn thép

2.7/ Đổ bê tông bản mặt cầu:

Thi công dầm ngang đầu dầm cần theo sát quá trình lắp dầm để đảm bảo các dầm

ổn định Sau khi đổ bê tông dầm ngang, bắt đầu tiến hành thi công bản mặt cầu Phần lòng hộp hở sẽ được đậy kín bằng tấm bê tông dầy 40mm để làm ván khuôn đáy cho bản mặt cầu và tạo sàn công tác

Sau khi lắp đặt xong cốt thép, đặt ván khuôn chặn 2 đầu dầm, cách tim trụ 2m, rồi tiến hành đổ bê tông bản mặt cầu từ thấp lên cao, cho từng nhịp bắt đầu từ nhịp gần mố nhất

2.8/ Bản nối liên tục nhiệt

Bản mặt cầu liên tục tại vị trí trụ , ngăn cách với xà mũ trụ bằng lớp polystyrene dày 20mm, sẽ được đổ sau cùng - tối thiểu 3 ngày sau khi bê tông mặt cầu đã đông cứng

Khi đổ bản mặt cầu, cần đặc biệt chú ý tới giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ trong các nhịp kề bên và cần hoàn thành trong khoảng 4h sau khi mặt trời mọc

Bản liên tục nhiệt có thể được thi công theo bất kỳ trình tự nào với điều kiện là

vị trí trụ P3 được thi công sau cùng (đây là vị trí tâm chuỗi dưới ảnh hưởng của

từ biến, co ngót và nhiệt độ dự kiến trong thiết kế)

CHƯƠNG VI PHÂN TÍCH ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA DẦM SUPER-T VÀ KẾT LUẬN

Phần I: Các ưu nhược điểm của dầm SUPER-T

Ưu điểm :

 Tiết kiệm chi phí:

- Tốc độ xây dựng công trình nhanh, hiệu quả giá thành có thể đạt được bằng các tiêu chuẩn hoá 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 sán 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 đấy nhanh tốc độ xây dựng

- So sánh tổng hợp chỉ tiêu bê tông / 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 Giá thành cầu cho các dầm Super T đã giảm vì từ khi giới thiệu