“Cầu Dầm Hộp Đúc Sẵn Phân Đoạn Dự Ứng Lực Ngoài” là một phát triển mới quan trọng trong xây dựng cầu ở những thập kỷ qua. Khác với công trình cầu nguyên khối thông thường, loại cầu này bao gồm các phân đoạn “nhỏ” được lắp ghép với nhau bằng cáp dự ứng lực. Các phân đoạn đúc sẵn sẽ đảm bảo công trình được xây dựng nhanh và kiểm soát chất lượng tốt. Do đó, loại cầu này được xem là lựa chọn ưu tiên cho nhiều tuyến đường cao tốc trên cao và cầu có chiều dài lớn tại nhiều thành phố trên thế giới. Dự án đường sắt đô thị đoạn Bến Thành – Suối Tiên (Metro Line 1) là công trình đầu tiên sử dụng kết cấu và công nghệ thi công mới này ở Việt Nam. Công nghệ này có nhiều cải tiến kỹ thuật mới, trong đó việc đúc các phân đoạn và đảm bảo hình học của các phân đoạn có vai trò rất quan trọng. Bài báo trình bày những vấn đề chính trong trình tự đúc các phân đoạn và quy trình kiểm soát chất lượng để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
Trang 1KI ỂM SOÁT CHẤT LƯỢNG TRONG QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO CÁC PHÂN ĐOẠN
QUALITY CONTROL DURING CASTING SEGMENT FOR PRECAST SEGMENTAL BRIDGE
1 TS Vũ Hồng Nghiệp 2
KS Nguy ễn Xuân Vi
1 Đại Học GTVT Tp HCM, Email: nghiep@hcmutrans.edu.vn
2 Cty TNHH Đầu Tư VTCO, Email: nguyenxuanvi.work@gmail.com
ABSTRACT
"Precast segmental bridges" is one of the major new
developments in bridge engineering in the last decades In
contrast to ‘classical’ monolithic constructions, a segmental
bridge consists of „small“ precast elements stressed together by
tendons The prefabricated segments ensure fast construction
time and good quality control As a result, the structure has
been selected as a preferred solution for many elevated
highways and long bridges at cities in the world The urban
railway project Ben Thanh - Suoi Tien (Metro Line 1) in
Hochiminh city is the first one to use this kind of structure and
and to apply the new construction technology in Vietnam
There are a lot of technical issues, in which casting segments
and controlling geometry play a very important role The paper
highlights casting procedure and quality control process to
overcome the problems
Key words: precast segmental bridge, construction
time, quality control, casting segments, controlling gemometry
TÓM T ẮT
“C ầu Dầm Hộp Đúc Sẵn Phân Đoạn Dự Ứng Lực
Ngoài” là một phát triển mới quan trọng trong xây dựng cầu ở
những thập kỷ qua Khác với công trình cầu nguyên khối thông
thường, loại cầu này bao gồm các phân đoạn “nhỏ” được lắp
ghép với nhau bằng cáp dự ứng lực Các phân đoạn đúc sẵn sẽ
đảm bảo công trình được xây dựng nhanh và kiểm soát chất
lượng tốt Do đó, loại cầu này được xem là lựa chọn ưu tiên
cho nhiều tuyến đường cao tốc trên cao và cầu có chiều dài lớn
tại nhiều thành phố trên thế giới Dự án đường sắt đô thị đoạn
Bến Thành – Suối Tiên (Metro Line 1) là công trình đầu tiên sử
dụng kết cấu và công nghệ thi công mới này ở Việt Nam Công
nghệ này có nhiều cải tiến kỹ thuật mới, trong đó việc đúc các
phân đoạn và đảm bảo hình học của các phân đoạn có vai trò
rất quan trọng Bài báo trình bày những vấn đề chính trong
trình tự đúc các phân đoạn và quy trình kiểm soát chất lượng để
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
T ừ khóa: cầu phân đoạn lắp ghép, thời gian thi công,
ki ểm soát chất lượng, đúc các phân đoạn, kiểm soát hình học
1 T ổng quan
Công tác chế tạo các phân đoạn dầm đóng vai trò quan
trọng đến quá trình thi công lắp ghép nhằm đảm bảo khả năng
làm việc của công trình cầu sau này [1] Việc quản lý chất
lượng trong quá trình chế tạo cần phải được thực hiện rất chi
tiết do yêu cầu về sai số hình học của dầm rất nghiêm ngặt (chỉ
cho phép sai lệch tối đa 3mm)[2][3] Cho nên, các bước chế tạo
các phân đoạn cũng phải được giám sát quản lý chặt chẽ
Các phân đoạn có thể được đúc theo công nghệ dùng
khuôn theo dây truyền đúc dài (LongLine) hoặc dây truyền đúc
ngắn (ShortLine)[3][4] Nhưng trình tự đúc buộc phải theo
đúng thứ tự lắp ghép các phân đoạn của nhịp cầu Do phương
pháp đúc ngắn có nhiều ưu điểm nên thường được sử dụng, đặc
biệt đã dùng cho dự án Metro số 1 (Bến Thành-Suối Tiên) Nội
dung bài viết sẽ trình bày theo phương pháp này [2]
2 Quy trình chế tạo các phân đoạn
2.1 Sơ đồ gia công đoạn đúc [2]
2.2 L ắp đặt cốt thép và lắp ráp lồng thép
Công tác cắt và uốn cong các thanh thép thành phẩm
phải được thực hiện theo bản vẽ phù hợp với biện pháp và trình
tự thi công Tất cả yêu cầu kỹ thuật thiết kế phải được tuân thủ
ví dụ như về khoảng cách, cao độ và chi tiết nối
Hình 2.1: Công tác l ắp ráp lồng thép
Khi công tác lắp dựng lồng cốt thép đã hoàn thiện, khung nâng phải được sử dụng Bằng cách dùng khung nâng,
có thể hạn chế hư hại và biến dạng của lồng thép
Trang 1
Trang 22.3 L ắp ráp khuôn đúc [2][3]
Hình 2.2: Công tác l ắp ráp khuôn đúc
Ván khuôn sẽ được gia công kỹ lưỡng và vệ sinh sạch
sẽ trước khi tiến hành lắp ráp lồng thép và đổ bê tông Để lắp
đặt ván khuôn thép, đầu tiên ván khuôn bệ sẽ được hạ xuống và
sau đó là lắp đặt ván khuôn sườn Vách ngăn ván khuôn bệ sẽ
được liên kết chặt chẽ với nhau.Ván khuôn bệ cho đoạn đúc
mới sẽ được kết nối với đoạn đúc cũ bằng khối đúc nối
Tiếp theo, tiến hành cẩu lắp lồng thép vào vị trí Sau
đó ván khuôn bên trong sẽ được lắp ráp khi lồng thép đã được
cố định vào đúng vị trí
Ván khuôn trong sẽ được cố định vào khối đúc nối
bằng thanh đỡ và sau đó sẽ thực hiện công tác đổ bê tông
Hình 2.3: Công tác v ệ sinh khuôn đúc
2.4 Ki ểm tra hình dạng khuôn [2]
Kiểm tra hình dạng khuôn là công tác bắt buộc, nhằm
đảm bảo các đoạn được gia công phù hợp với kích thước, hình
dạng phân đoạn của dầm theo thiết kế và bản vẽ thi công
Một trạm khảo sát thường trực sẽ được thiết lập ở
những khu vực mà tại vị trí đó không gây ảnh hưởng hoặc cản
trở các công tác như: di chuyển máy móc thiết bị, xe chở bê
tông hoặc các công tác khác
Hình 2.4: Ki ểm tra khuôn đúc
Chỉ số cao độ sẽ được ghi trên hai đoạn chèn ở đoạn
đúc lần đầu và lần cuối, hoặc ở hai đoạn chèn trước đối với
trường hợp các đoạn đúc lần khác trước khi tháo khuôn Chiều
dài đoạn đúc kế tiếp sẽ được điều chỉnh để đảm bảo tổng chiều dài nhịp theo yêu cầu thiết kế
2.5 Đổ bê tông
Kiểm tra xác nhận sẽ được thực hiện ở khuôn và cao
độ trước khi đổ bê tông Sau đây là trình tự đổ bê tông:
Hình 2.5: Các bước đổ bê tông
Mỗi lớp sẽ được đầm rung với máy rung ngầm cho đến khi bê tông đạt độ lèn theo quy định và bề mặt bằng phẳng Trong giai đoạn đúc và đầm rung, cần phải thực hiện các công tác để tránh dịch chuyển khung cốt thép, ống dẫn, neo giữ và các vật liệu, thiết bị đã được neo cài
2.6 Hoàn t ất
Sau khi bê tông được đổ và đầm rung đầy đủ, bê tông trên các bề mặt tiếp xúc của đoạn được cán bằng phẳng Khi thu được cao độ bê tông chính xác theo yêu cầu, các bề mặt
tiếp xúc được cán hoàn chỉnh bằng bay thép
2.7 B ảo dưỡng
Hệ thống bảo dưỡng bằng hơi nước sẽ được áp dụng
để tạo điều kiện thuận lợi và nâng cao năng suất, chất lượng các đoạn đúc Trong hệ thống bảo dưỡng bằng hơi nước, nhiệt
độ bảo dưỡng tối ưu sẽ được điều chỉnh phù hợp nhằm đảm
bảo cường độ ban đầu của các phân đoạn đúc trước khi tháo khuôn và nâng đến bãi trữ
2.8 Ki ểm tra đoạn đúc
Sau khi hoàn tất công tác đổ bê tông, hai đoạn đúc (đoạn cũ là đoạn đúc tiếp nối và đoạn mới là đoạn mới đúc) sẽ được khảo sát lại nhằm kiểm tra lại lần hai các kích thước hình
học và cao độ đoạn đúc
2.9 Tháo khuôn
Ðể đảm bảo công tác sản xuất có thể tiến hành theo chu trình dự kiến, cường độ bê tông ban đầu sau khi kết thúc đổ
phải đạt cường độ yêu cầu được quy định trong tiêu chuẩn kỹ thuật thi công Cường độ bê tông sẽ được kiểm tra trước khi tháo khuôn
2.10 Đánh dấu đoạn
Các phân đoạn phải được thực hiện đánh dấu trước khi chuyển từ khuôn đúc đến bãi trữ Các phân đoạn chỉ được đánh dấu ngay bên trong bụng đoạn để dễ quan sát Các dữ
kiện cần được ghi rõ bên trong bụng đoạn tại đốt giữa
a Tên nh ịp c Hướng đoạn
b S ố hiệu đoạn d Ngày đúc
Hình 2.6: Đánh dấu khối đúc ở DA Metro số 1
Trang 2
Trang 3Hình 2.7: S ố hiệu được đánh dấu trên khối đúc
2.11 Nâng h ạ và vận chuyển
Thiết bị đặc biệt gọi là khung nâng sẽ được thiết kế
cho công tác nâng đoạn để ngăn chặn sự biến dạng hoặc hư hại
của phân đoạn
Mỗi phân đoạn khi trữ sẽ được đặt trên các gối hỗ trợ
trên mặt đất và trên các đoạn để đảm bảo điều kiện chịu lực và
ổn định
Các đoạn sẽ được vận chuyển từ khu vực bãi trữ đến
công trường lắp dựng theo yêu cầu tiến độ thi công Trước khi
chuyển ra khỏi bãi, mỗi đoạn sẽ được kiểm tra theo lý lịch của
từng phân đoạn và các giấy chứng nhận có liên quan
3 Ki ểm soát chất lượng trong quá trình chế tạo
Để có thể chế tạo được các phân đốt đảm bảo chất
lượng đúng yêu cầu kỹ thuật thì cần phải chuẩn bị tốt các trang
thiết bị cũng như nguyên vật liệu, các yếu tố cấu thành nên một
phân đốt chất lượng cần đảm bảo các tiêu chí sau đây:
3.1 Ván khuôn – Khuôn đúc
H ệ thống khuôn đúc cần phải tuân theo những yêu cầu
sau:
- Ðốt phải được đúc nằm ngang trong cùng một tư thế tương
tự với lúc đốt sẽ được lắp đặt hoàn chỉnh
- Ở vị trí đúc các đốt, bản cánh trên của đốt phải nằm ngang
theo hướng dọc sao cho chỗ nối khi được đúc sẽ tựa khít
theo chiều thẳng đứng
- Bệ cần đảm bảo đủ rắn chắc để đáp ứng yêu cầu dung sai
mặt cắt theo chỉ dẫn kỹ thuật
- Bề mặt phải được hoàn thiện theo yêu cầu của chỉ dẫn kỹ
thuật
- Phải có những lỗ trống cần thiết để dễ dàng đổ và đầm bê
tông
Hình 3.1: B ệ ván khuôn đúc dầm
- Yêu cầu giám sát, điều chỉnh trắc dọc liên tục trong trường
hợp khuôn đúc được sử dụng có khả năng cho phép thực
hiện điều này
- Mặt nền tại vị trí đặt hệ ván khuôn phải được gia cố và
không xảy ra chuyển vị trong quá trình thi công chế tạo dầm
- Bề mặt tấm ván thép tiếp xúc với bê tông dầm phải được vệ
sinh và kiểm tra kĩ lưỡng, để đảm bảo không xảy ra hiện
tượng mặt dầm không bằng phẳng, không nhẵn mịn sau khi thi công xong
3.2 Ki ểm soát kích thước hình học
Trước khi tiến hành đúc, các phương pháp kiểm tra hình học của tất cả những hoạt động đúc phải được thông qua các đơn vị kiểm tra, và phải đạt được các yêu cầu sau đây:
- Tất cả thiết bị, quy trình đo đạc và vị trí các điểm kiểm tra
phải được xác định cụ thể trên mỗi phân đoạn
- Vị trí và giá trị của tất cả các mốc cao độ, trắc dọc và các điểm quy chiếu trong bãi đúc sẵn phải được xác định và
thống nhất
- Quy trình kiểm soát hình học để kiểm tra trắc dọc và mặt
bằng tuyến đúc sẵn các phân đốt bao gồm: quy trình đo đạc
và kiểm tra, quan trắc, kiểm tra, phương pháp tính toán hay
đồ thị và kỹ thuật chỉnh sửa
Hình 3.2: Ki ểm soát hình học phân đoạn tại công trường
- Trong quá trình đúc, tất cả yêu cầu chỉnh sửa hình học của đốt phải căn cứ vào các điểm kiểm tra được thiết lập trên
mỗi đoạn
- Một điều rất quan trọng là chính những cá nhân tiến hành quan trắc khi đúc xong cũng phải đồng thời quan trắc mỗi ngày trước khi tháo khuôn của cả hai đốt tựa khít cũ và mới
3.3 Kiểm soát chất lượng vật liệu và đổ bê tông
Ki ểm soát chất lượng cốt thép
Cốt thép được đưa đến công trình trước hết phải chia thành từng lô kiểm tra Mỗi lô kiểm tra bao gồm cốt thép có cùng mác, cùng đường kính danh định, cùng ngày sản xuất, lô
kiểm tra có cùng số lô hàng sản xuất
Hình 3.3: Tập kết thép ở công trường
Việc lấy mẫu thử cốt thép, thử khớp nối của mối nối
chịu kéo cho từng lô hàng khi được giao đến công trường phải được thực hiện 30 ngày trước khi bắt đầu công tác lắp đặt cốt thép
- Cốt thép không được bốc xếp mạnh, chịu tải trọng va đập
hoặc ném từ trên cao xuống
- Cốt thép phải được cố định và đảm bảo không bị xê dịch
Trang 3
Trang 4- Cốt thép và mối nối của mỗi lô hàng sẽ được cố định cho
đến khi việc kiểm tra từng lô hàng cung cấp được hoàn tất
- Mối nối cốt thép và đoạn chồng cốt thép phải được buộc
hoặc kẹp để tránh cốt thép bị dịch chuyển
- Chồng mép và mối cốt thép chỉ được thực hiện ở những vị
trí quy định trên bản vẽ và theo phương pháp đã quy định
- Loại và kích cỡ cốt thép khác nhau phải được lưu trữ riêng
- Khi tiến hành lắp dựng cốt thép cho dầm cần phải chú ý các
yếu tố như: đảm bảo đúng chiều dày lớp bê tông bảo vệ, thép
được neo buộc cố định đúng vị trí
- Tuy nhiên, có một vấn đề cần chú ý là trong quá trình lắp
dựng cốt thép, chúng ta cần phải thường xuyên kiểm tra kích
thước của ván khuôn, để đảm bảo chính xác kích thước hình
học của đốt dầm
- Kiểm tra chất lượng ống gen, phải đảm bảo đủ chiều dài, bề
mặt nhẵn mịn không dính các tạp chất
- Để đảm bảo các ống gen được đặt đúng vị trí thì trước khi
lắp đặt ta cần xác định tọa độ của từng vị trí ống gen, các vị
trí này cần phải kiểm tra và so sánh với số liệu thiết kế
- Việc cố định ống gen cần phải đảm bảo trong quá trình đổ bê
tông
Ki ểm soát chất lượng bê tông
Bê tông phải được chở bằng máy trộn chuyên dụng,
hoặc máy trộn trên xe tải hoạt động liên tục Bê tông phải được
đầm nén và đổ trong vòng 2 giờ từ khi đưa xi măng trộn vào
cốt liệu
Nhà cung cấp bê tông trộn sẵn phải cung cấp đầy đủ
các phương tiện tương thích cho đơn vị thi công để thực hiện
các kiểm tra, bao gồm công tác kiểm tra thiết bị cân mẻ Đơn vị
thi công phải cho nhà cung cấp biết toàn bộ các yêu cầu hướng
dẫn kỹ thuật, chương trình, phương pháp thi công, tỷ lệ đúc bê
tông, tiếp cận và toàn bộ các tiêu chí có thể ảnh huởng đến việc
thực hiện của nhà cung cấp dưới mọi hình thức
3.4 Ki ểm soát phân đốt đúc sẵn [2]
Để kiểm soát được quá trình đúc phân đốt, cần phải có
đầy đủ và chi tiết về cách kiểm soát hình học của mỗi phân
đoạn, các chi tiết này bao gồm:
- Chi tiết số đo bố trí mỗi đốt liên quan đến trắc dọc lý thuyết
- Chi tiết đo đạc khảo sát sẽ phải thực hiện để có thể giám sát
được ba góc xoay giữa các đốt (theo trục x, y, z) cùng với
chiều dài đốt và tiết diện
- Chi tiết các điểm khảo sát sẽ được sử dụng, hai điểm trong
mỗi đốt, cũng như các điểm quy chiếu
- Chi tiết cách thức chỉnh sửa những đốt đúc sau do những đốt đúc trước không chính xác
- Đổ bê tông khối đúc, trước hết bê tông phải được đổ vào hai góc của bản đáy và được đầm chặt trước khi đổ đợt tiếp theo vào bụng dầm Bê tông phải được đổ trong các góc đáy của
mỗi bụng dầm để kết nối và đầm chặt với lớp đã đổ ở tấm đáy
- Bê tông được đổ vào phần bụng dầm, sao cho phía cánh dầm
bê tông trồi lên không quá 0,6m so với mặt bụng dầm Phần
bê tông phía trên mặt cánh dầm (giai đoạn 4 & 5 hình 2.5)
phải được đổ và đầm kỹ để tạo liên kết giữa 2 giai đoạn đổ
bê tông Hoàn tất đổ bê tông và tiến hành đầm chặt trên mặt
bụng dầm
- Bê tông phải được đổ liên tục và không bị gián đoạn Những
mẻ bê tông riêng lẻ phải được xả vào khuôn, rải và dầm ở
những vị trí được yêu cầu
- Bê tông phải được đổ sao cho tránh không bị phân tầng vật
liệu, phải chú ý trong quá trình đổ bê tông và đầm chặt bê tông
4 K ẾT LUẬN
Bài báo trình bày các yêu cầu kiểm soát chất lượng trong quá trình chế tạo chính các phân đoạn dầm lắp ghép theo
phương pháp đúc “ShortLine” Nội dung trình bày đã bao quát
các nội dung chính trong quá trình đúc dầm được tham khảo từ
dự án thực tế là dự án Metro số 1 Bến Thành-Suối Tiên và các tài liệu tham khảo khác Bài báo có thể là tài liệu tham khảo cho việc xây dựng phương pháp chế tạo hoặc cho việc xây
dựng quy trình kiểm soát chất lượng cho các dự án tương tự
TÀI LI ỆU THAM KHẢO
[1] PGS.TS.Đặng Gia Nải (2010), “Công Nghệ Lắp Ghép
Phân Đoạn Trên Đà Giáo Di Động Trong Xây Dựng
C ầu Bê Tông Dự Ứng Lực”, Nhà xuất bản xây dựng,
Hà Nội
[2] “Bi ện Pháp Thi Công Và Yêu Cầu Công Tác”, Dự án
Xây dựng đường sắt đô thị TP HCM, Tuyến số 1:
Bến Thành – Suối Tiên
[3] Prof Dr.-Ing G Rombach, Precast Segmental Box
Girder Bridges With External Prestressing - Design And Construction (2002) - Technical University,
Hamburg-Harburg, Germany
[4] John E Kristensen PE PLS, “Precast Segmental
Bridge Construction - An Introduction 2012.”
Trang 4
