GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ CỪ BẢN BÊ TÔNG CỐT THÉP DỰ ỨNG LỰC VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG, GIAO THÔNG, THUỶ LỢI

Giới thiệu công nghệ
Cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực
(Prestressed Concrete Sheet Piles)
và một số ứng dụng trong xây dựng - giao thông - thuỷ lợi

ThS. Phan Thanh Hùng
KS. Doãn Văn Huế

Viện khoa học thuỷ lợi miền nam
I-Giới thiệu chung:
Từ trớc đến nay các công trình xây dựng, giao thông, cầu cảng, công trình
kè chống xói lở bảo vệ bờ sông, bờ biển vật liệu thờng đợc sử dụng là cọc
bêtông + tờng chắn để gia cố bảo vệ do vậy khối lợng vật liệu sử dụng thờng rất
lớn, thời gian thi công kéo dài ảnh hởng đến sinh hoạt và cuộc sống của nhân
dân.
Trên thế giới từ những năm 1990 ở các nớc phát triển nh Nhật Bản, Hà
Lan, Mỹ, đã nghiên cứu và ứng dụng phổ biến công nghệ cừ bản bê tông cốt
thép dự ứng lực (Prestressed Concrete Sheet Piles) thay thế công nghệ truyền
thống trên. Ưu điểm của công nghệ cừ bản bê tông cốt thép dự ứng lực :
- Độ bền cao: Môment chống uốn lớn, cờng độ bêtông đạt R
b
= 725
KG/cm
2
(gấp 2
ữ
3 lần so với bêtông thờng).
- Sản xuất theo dây chuyền công nghiệp nên kiểm soát và đảm bảo chất l-
ợng vật liệu đồng đều, giảm thiểu các khuyết tật.
- Chống xâm thực tốt, đặc biệt trong môi trờng nớc mặn và chua phèn.
- Tiết kiệm vật liệu bêtông do kích thớc mặt cắt nhỏ nhng khả năng chịu lực

cao.
- Rút ngắn thời gian thi công ở hiện trờng 40
ữ
60% so với công nghệ thi
công tờng chắn tại chỗ.
- Yêu cầu mặt bằng công trờng thi công nhỏ hạn chế chi phí đền bù giải
toả.
- Sản xuất trong nớc giảm chi phí 50
ữ
55% so với sản phẩm nhập ngoại.
- Tăng mỹ quan cho công trình xây dựng
- Góp phần giảm khai thác tài nguyên (cát, đá) bảo vệ môi trờng.
1
Hình1: ứng dụng cừ bản BTCT dự ứng lực trong xây dựng Giao thông - Thuỷ lợi
Với những u điểm nêu trên, công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực thờng đợc
ứng dụng phổ biến ở những công trình chủ yếu sau:
+ Công trình cầu cảng, đờng Giao thông,
+ Kè bảo vệ xói lở bờ sông, tờng chắn sóng, tờng hớng dòng.
+Tờng cừ chống thấm trong đập đất, chống thấm dới nền cống, đê ngăn
mặn ven biển, bờ bao nuôi trồng thuỷ sản, đê bao bảo vệ các khu dân c vùn ngập
lũ,.
II-Cấu tạo cừ bản BTCT dự ứng lực
2.1-Thành phần cấu tạo:
Cấu tạo của cừ bản BTCT dự ứng lực gồm 2 thành phần chủ yếu là cốt
thép và bêtông, tuỳ thuộc từng loại kết cấu cừ bản mà chủng loại và vật liệu có
thay đổi.
Theo tiêu chuẩn JIS A-5354 (1993) của Uỷ ban TCCL Nhật Bản, yêu cầu
chất lợng của vật liệu chế tạo cừ bản BTCT dự ứng lực nh sau:
a, Bêtông: + Ximăng : Ximăng Portland đặc biệt cờng độ cao
+ Cốt liệu (Cát, đá) : Đúng tiêu chuẩn kích thớc không lớn hơn

20mm
+ Phụ gia : Phụ gia tăng cờng độ của bêtông thuộc nhóm G
+ Nớc : Nớc sạch (không có axit, cát, muối,)
b, Cốt thép: + Thép chịu lực: Cờng độ cao thuộc nhóm SD40
+ Thép tạo ứng suất trớc trong bêtông : Các sợi cáp bằng thép loại
SWPR - 7B đờng kính = 12,7 ữ 15,2mm
2.2-Kết cấu cừ bản BTCT dự ứng lực
Để tăng khả năng khả năng chịu lực, kết cấu cừ bản BTCT dự ứng lực đợc
cấu tạo gần dạng chữ C , góc nghiêng, chiều dày, chiều cao cừ thay đổi theo yêu
cầu từng loại cừ thiết kế. Riêng kích thớc chiều rộng bản cừ không thay đổi và
bằng 996mm. Kích thớc cơ bản các loại cừ bản BTCT dự ứng lực nh sau:

2
Chiều rộng bản cừ : 996 mm
Chiều dày : 60 - 120 mm
Chiều cao : 120 - 600 mm
Chiều dài : 3 - 21 m
Hình2: Sản phẩm cừ bản BTCT dự ứng lực
2.3-Liên kết cừ bản BTCT dự ứng lực:
Cừ bản BTCT dự ứng lực đợc liên kết với nhau qua khớp nối âm - dơng
tạo thành một liên kết vững chắc. Để đảm bảo kín nớc, giữa khớp nối có cấu tạo
vật liệu kín nớc bằng nhựa tổng hợp độ bền cao (Elastic Vinyl Choloride).
Hình 3 : Sơ đồ Khớp nối cừ bản BTCT dự ứng lực
III-Tiêu chuẩn kỹ thuật:
Thông số kỹ thuật cơ bản nhất của cừ bản BTCT dự ứng lực là cờng độ
bêtông [R
b
] và môment chống uốn cho phép của cừ [M
c
]. Tiêu chuẩn JIS A 5354

(1993) quy định:
- Cờng độ bêtông [R
b
] = 725 kg/cm2
- Moment chống uốn [M
c
] : tuỳ thuộc từng loại kết cấu cừ:
Loại cừ SW120 SW180 SW250 SW300 SW350 SW400 SW500 SW600
[Mc] (KN.m) 15 31 55 94 160 200 350 500
IV-Quy trình công nghệ thi công :
Do đặc điểm cấu tạo cừ bản BTCT dự ứng lực tiết diện mặt cắt nhỏ, dạng bản,
trọng tâm không đối xứng. Do vậy quy trình công nghệ thi công cần có các thiết
bị chuyên dùng.
- Hệ thống giá đỡ (đơn nguyên dài 10m) bằng thép chịu lực đợc lắp đặt trớc
để định vị các thanh cừ bản tại vị trí tuyến công trình.
- Thiết bị nâng cừ bản: Là các cần cẩu chuyên dùng có tải trọng 35 ữ 40
tấn, chiều cao 25 ữ 30 m làm nhiệm vụ di chuyển và neo giữ bản cừ trong
quá trình thi công.
- Thiết bị búa rung (9,7 tấn): Đợc gắn trực tiếp ở móc cần cẩu qua hệ thống
điều khiển (máy vi tính) sau đó nối với hệ thống máy phát.
- Hệ thống bơm thuỷ lực : Máy bơm áp lực cao 150kg/cm
2
nối với các ống
dẫn trong bản cừ làm xói trôi đât nền trong quá trình hạ cọc.
- Khi hoàn thành tuyến cừ, thi công tờng liên kết đầu cọc cừ để liên kết
chịu lực hệ thống tờng cừ.
Sơ đồ quy trình công nghệ thi công cừ btct dự ứng lực
3
V-Một số ứng dụng công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực ở Việt Nam
ở Việt Nam, công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực đợc ứng dụng lần đầu

tiên tiên vào công trình kênh dẫn nớc vào Nhà máy Nhiệt điện Phú Mỹ (Bà Rịa -
Vũng Tàu) năm 2000 theo công nghệ và vật liệu cừ của Nhật Bản, do công ty
T&C (Bộ Xây Dựng) đảm trách thi công.
Hình 5: Thi công Cừ bản BTCT dự ứng lực Nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ
Tuyến cừ dài 2000m, chiều sâu đóng cừ: 14
ữ
20m
ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, công trình kè biển ứng dụng công nghệ cừ
bản BTCT dự ứng lực lần đầu tiên đã đợc xây dựng (năm 2001) tại Thị xã Rạch
Giá tỉnh Kiên Giang.
4


Hình 6: Thi công Cừ bản BTCT dự ứng lực bảo vệ bờ Thị xã Rạch Giá (Kiên Giang)
Chiều dài tuyến cừ: 255m, chiều sâu đóng cừ : 10 m
Công nghệ cừ bản BTCT dự ứng là tiến bộ kỹ thuật mới đã đợc ứng dụng
rộng rãi nhiều nớc trên thế giới, sử dụng công nghệ này có thể thi công trong
điều kiện ngập nớc, không xử lý nền móng rút ngắn 1/2 ữ 2/3 thời gian thi công
ở hiện trờng, yêu cầu bố trí mặt bằng công trờng nhỏ nên hạn chế đền bù giải
toả. Công nghệ thi công bằng búa rung kết hợp bơm thuỷ lực xói đất nền giảm
ảnh hởng chấn động phá hoại các công trình lân cận. Ngoài ra ứng dụng công
nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực cho phép giảm tiết diện cọc cừ tiết kiệm 50 ữ 60%
khối lợng vật liệu (bêtông + sắt thép), do vậy giảm chi phí đầu t 10 ữ 15% so với
công nghệ tờng chắn BTCT truyền thống.
Hiện nay công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực đang đợc rất nhiều nhà kỹ
thuật của Việt Nam quan tâm. Đầu năm 2001, Bộ Xây dựng chủ trì phối hợp với
Bộ Giao thông vận tải và Bộ Nông nghiệp & PTNT đã tổ chức hội thảo giới thiệu
công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực tại Tp.Hồ Chí Minh do các chuyên gia Nhật
Bản giới thiệu công nghệ mới, có nhiều cán bộ kỹ thuật và các nhà khoa học của
các Bộ ngành Trung ơng và Thành phố tham dự. Tiếp theo đó nhiều công trình

Thuỷ lợi lớn nh: công trình cống ngăn mặn Ba Lai B=100m (Bến Tre), công
trình cống Thảo Long B=500m (Thừa Thiên Huế), nhiều công trình kè bảo vệ bờ
trên sông Cửu Long, Sài Gòn - Đồng Nai đã tính toán phơng án sử dụng công
nghệ vật liệu cừ bản BTCT dự ứng lực để thay thế các vật liệu truyền thống nhng
do chi phí nhập vật liệu cừ bản BTCT dự ứng lực về Việt Nam quá cao (thuế
nhập khẩu + chi phí vận chuyển) do vậy phơng án không khả thi về vốn đầu t.
Qua công trình Phú Mỹ (Vũng Tàu - Bà Rịa), thành công lớn nhất là ta đã
tiếp nhận và làm chủ đợc thiết bị và công nghệ thi công cừ bản BTCT dự ứng lực
của Nhật Bản chuyển giao (búa rung kết hợp bơm thuỷ lực cao áp) làm phong
phú thêm giải pháp công nghệ mới gia cố nền và bảo vệ xói lở bờ trong xây
dựng giao thông và thuỷ lợi ở Việt Nam. Vấn đề quan trọng nhất hiện nay là tập
trung đầu t nghiên cứu làm chủ công nghệ thiết kế chế tạo cừ bản BTCT dự ứng
lực sản xuất trong nớc thay thế các sản phẩm nhập ngoại hạ giá thành sản phẩm
(dự kiến 50 ữ 55%) để phổ biến ứng dụng công nghệ này vào thực tiễn sản xuất
ở Việt Nam.
Công nghệ cừ bản BTCT dự ứng lực là công nghệ mới tiên tiến trên thế
giới có nhiều đặc tính u việt, làm chủ đợc công nghệ thiết kế, chế tạo trong nớc
và thi công cừ bản BTCT dự ứng lực góp phần đáp ứng yêu cầu phát triển đất nớc
trong giai đoạn mới hiện nay.
5