1. ứng dụng dầm SuperT trong xây dựng cầu ở Việt Nam

1.1. Giới thiệu

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. Sau đó, trong dự án cải tạo Quốc lộ 10, dầm Super-T được áp dụng trong các cầu Tân Đệ và Quý Cao.

Hiện nay, dầm Super-T đang được ứng dụng rộng rãi trong hàng loạt dự án lớn trên khắp mọi miền nước ta. 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 đang 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 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. 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 sảy 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.

1.2 phân tích đánh giá công nghệ chế tạo và lao lắp dầm Super-T từ các công trình thực tế.

1.2.1 Tình hình ứng dụng dầm Super-T qua các dự án.

Dầm Super-T kế thừa những ưu điểm sẵn có của dầm bê tông dự ứng lực đúc sẵn. Ngoài ra, nó còn nhiều ưu điểm trong việc chế tạo, thi công và ngày càng chứng minh được những hiệu quả kinh tế kỹ thuật nổi bật.

Đầu tiên phải kể đến dự án cầu Mỹ Thuận. Cầu Mỹ Thuận là một dự án cầu mang tầm vóc thế kỷ của nước ta. Cầu nằm trên Quốc lộ 1A vượt qua sông Tiền nối liền hai bờ Tiền Giang và Vĩnh Long. Cầu chính là một cây cầu dây văng 3 nhịp với sơ đồ 150+350+150m. Để phù hợp với kết cấu cầu chính và tổng thể công trình rất lớn, các nhịp cầu dẫn được ưu tiên sử dụng các nhịp dầm Super-T với chiều dài trung bình là 40m. Bờ phía Tiền Giang có 11 nhịp, bờ phía Vĩnh Long có 11 nhịp. Mặt cắt ngang mỗi nhịp gồm 10 dầm đặt cách nhau 2.15 m.

Hình 1.1 Bố trí chung cầu Mỹ Thuận

Hình 1.2. Mặt cắt ngang điển hình nhịp dẫn Super-T cầu Mỹ Thuận.

Dự án cầu Mỹ Thuận là dự án sử dụng vốn ODA của chính phủ Australia và là dự án đầu tiên chuyển giao công nghệ dầm Super-T vào Việt Nam. Dầm Super-T trong cầu Mỹ Thuận là dầm Super-T cải tiến (Super-T roff) với chiều dài lớn hơn những nhịp tiêu chuẩn ở Australia. Tổng số phiến dầm Super-T của dự án lên tới 220 dầm. Đây là lần đầu tiên dầm Super-T được đưa vào ứng dụng ở Việt Nam, là một bước ngoặt quan trọng trong công nghệ xây dựng cầu ở nước ta, mở ra một trang mới về kỹ thuật công nghệ thiết kế, chế tạo và lao lắp các dầm cầu nhịp trung bình ở Việt Nam.

Do điều kiện công trường cho phép, các phiến dầm Super-T cầu Mỹ Thuận được đúc tại bãi đúc bờ Nam trên 2 bệ đúc rộng 4.0m có đường công vụ đi giữa theo đúng thiết kế ban đầu của Australia. Dầm được vận chuyển từ bãi chứa dầm ra vị trí cầu dẫn bằng xe kéo rơ móc vì số lượng nhịp và số dầm cũng như chiều dài đường công tác là rất lớn. Trên xe rơ móc có khung đỡ dầm đảm bảo ổn định. Các dầm phục vụ thi công nhịp dẫn bờ Bắc được vận chuyển qua sông bằng sà lan. Các dầm được lần lượt lao lắp từ mố cầu bằng xe lao dầm chuyên dụng dạng dàn thép nên tiến độ thi công lao lắp rất nhanh chóng.

Tuy vậy, vì là công trình lần đầu tiên chuyển giao vào Việt Nam, công nghệ dầm Super-T trong cầu Mỹ Thuận còn có nhiều điểm khiếm khuyết. Bệ đúc dầm còn quá lớn, thừa và quá tốn kém. Công nghệ bê tông dầm chưa được tốt. Dầm không có các cốt thép xiên đầu dầm nên đã xuất hiện những vết nứt tại khu vực này.

Sau dự án cầu Mỹ Thuận, phải kể đến dự án cầu Tân Đệ. Công trình cầu dầm bê tông cốt thép liên tục đúc hẫng có chiều dài nhịp vào loại lớn ở Việt Nam năm đó. Cầu nằm trong dự án cải tạo và nâng cấp Quốc lộ 10, nối liền hai tỉnh Nam Định và Thái Bình. Cầu chính gồm 5 nhịp khung dầm liên tục với sơ đồ 78+3x120+78m thi công bằng công nghệ đúc hẫng cân bằng. Cầu dẫn gồm 9 nhịp dẫn dạng dầm Super-T 40m. Mặt cắt ngang gồm 7 phiến dầm Super-T cách nhau 2.32 m. Các phiến dầm đều có chiều cao 1.75m và được đổ bê tông trên bãi, cẩu lắp lên nhịp bằng xe lao dầm cỡ lớn.

Đây cũng là dự án sử dụng vốn vay ODA của Nhật Bản nên hệ thống bệ đúc dầm vẫn theo Tư vấn nước ngoài duyệt và giám sát nên bệ đúc bê tông lớn như cầu Mỹ Thuận. Nhờ có bãi sông rộng nên bãi đúc dầm bố trí khá xa tim cầu đúc dầm sau chở dầm ra lắp cho cầu dẫn.

Chế tạo dầm dùng phụ gia SiKa 520 là loại siêu dẻo cao và tăng nhanh cường độ. Bê tông dầm M500 khi đạt được 90% cường độ mới cắt cáp cho chịu nén dự ứng lực. Tuỳ theo thời tiết, nhiệt độ cao thấp theo mùa của miền Bắc. Nếu mùa hè thì 50 giờ đến 60 giờ sau khi đổ bê tông dầm có thể cắt cáp truyền lực căng vào dầm để cẩu dầm khỏi bệ và đúc tiếp dầm khác. Nếu thời tiết lạnh vào mùa đông phải pha 1/2 loại 520 và 1/2 loại NN (đông cứng rất nhanh) sau khi đổ 60 giờ mới có thể cắt được cáp.

Hình 1.3. Mặt cắt ngang nhịp Super-T cầu Tân Đệ

Công trình cầu Yên Lệnh trên Quốc lộ 39 nối hai tỉnh Hà Nam và Hưng Yên. Cầu chính là kết cấu khung dầm liên tục với sơ đồ 55+90+5x130+90+55m. Hai bờ có 13 và 15 nhịp dẫn dạng dầm Super-T dài 40m với mặt cắt ngang gồm 7 phiến dầm cao 1.75m đặt cách nhau 2.32 m.

Cầu Chợ Dinh bắc qua sông Hương (Thành phố Huế) là một công trình tiêu biểu của Miền Trung. Cầu có sơ đồ 18+3x(40+40+40)+18 (m) với 9 nhịp dầm Super-T. Mỗi nhịp gồm 6 phiến dầm cao 1.75m đặt cách nhau 2.33m.

Dầm Super T áp dụng vào cầu Chợ Dinh do Trung tâm TVTK và Thực nghiệm công trình - Trường Đại học Giao thông vận tải thiết kế. Lần đầu tiên được áp dụng vào công trình hoàn toàn do Việt Nam thiết kế và thi công với chiều dài dầm 38.3m. Chiều cao dầm 1,75m, tim dầm cách nhau 2,33m. Dầm có 38 tao cáp cường độ cao 15,2mm có độ chùng thấp theo tiêu chuẩn AS-1311 hoặc ASTM A416-85, cường độ kéo đứt 1860Mpa. Ván khuôn trong dùng 3 khối tạo cho dầm có 2 vách ngăn đứng dày 15cm. Mặt cầu dùng mối nối liên tục nhiệt, cứ 3 nhịp 1 liên làm tăng độ êm thuận cho mặt cầu. Gối cầu dùng gối cao su nhập ngoại, bản mặt cầu đổ tại chỗ dày 18cm. Quá trình thi công bệ đúc dầm vẫn áp dụng như cầu Mỹ Thuận và Tân Đệ nên nặng nề và tốn kém. Khi thi công thực tế, Tư vấn thiết kế thấy có thể bổ sung được mỗi đầu dầm 8 thanh thép ? 25 A3 xiên 45o qua vị trí cắt khấc (Thực tế khi thiết kế thì không thể bố trí được).

Do điều kiện cầu nằm trong thành phố nên mặt bằng thi công rất chật hẹp phải bố trí bệ đúc trùng với nhịp 2 của cầu. Làm đường chạy ngang cho xe lao bằng cách nối dài từ hai trụ cầu vượt qua bệ đúc, đường công vụ và giá buộc cốt thép. Bãi chứa dầm là trên mặt cầu. Sau đó dùng đường goòng cấp dầm cho xe lao khác lao ra các nhịp tiếp theo. Do xe lao thông dụng cho dầm L=33m, nay phải nới thêm 1 đoạn 5m để vượt qua các trụ mới nên khi xe lao sang thì trụ mới phải mở rộng để đón mũi dẫn tránh võng quá lớn. Phụ gia cho đúc dầm M500 dùng Sika 520. Cứ 20 ngày đúc được 6 phiến, lao 6 phiến và đổ 1 nhịp mặt cầu. Dùng 2 dây chuyền: 1 là đúc dầm và 2 là lao xe lao dầm, sau đó đổ bê tông mặt cầu.

Cầu vượt đồi A1 Điện Biên là một công trình mang tính lịch sử. Cây cầu nằm trên tuyến đường quy hoạch trong khu di tích cách mạng Điện Biên Phủ. Cầu gồm 2 cây cầu riêng rẽ sát nhau. Mỗi cầu là 3 nhịp dầm Super-T giản đơn, dài 35m. Mặt cắt ngang gồm 5 dầm cao 1.50m cách nhau 2.30m.

Hình 1.4. Cầu vượt đồi A1 Điện Biên Phủ

Dầm Super T cầu A1 thành phố Điện Biên do Công ty Tư vấn thiết kế Cầu Đường (TEDI) thiết kế. Cân đối mỗi cầu 3 nhịp dầm L=35m. Điều kiện giải phóng mặt bằng khó khăn nên cũng phải đúc cạn