NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CÓ CHIỀU CAO LỚN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
GIAO THÔNG – XÂY DỰNG CẦU HẦM
MÃ SỐ: 60.58.02.25

ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU
CÓ CHIỀU CAO LỚN

Học viên thực hiện: Trần Kiên
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Minh Hùng


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CÓ CHIỀU CAO LỚN

MỞ ĐẦU
1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO
3. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ, KỸ THUẬT

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CÓ CHIỀU CAO LỚN

MỞ ĐẦU

MỞ ĐẦU
* Cùng với sự phát triển của ngành giao thông ở nước ta,
nhu cầu xây dựng cầu trong đô thị, đồng bằng và miền
núi ngày càng nhiều. Trong đó có rất nhiều cầu vượt qua
vực sâu, sông lớn, yêu cầu thiết kế trụ cầu cao.
* Hiện nay chúng ta thi công những trụ cầu rất cao vượt
sông, suối cả ở thành phố cũng như miền núi. Lựa chọn
công nghệ thi công ván khuôn thế nào cho hợp lý để đảm
bảo chất lượng, tiến độ thi công cũng như hợp lý về kinh
tế là một vấn đề cần được nghiên cứu.
* Với những yêu cầu như thế, học viên lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu công nghệ thi công trụ cầu có chiều cao
lớn”


MỞ ĐẦU
Mục đích, ý nghĩa và phạm vi nghiên cứu
* Mục đích của đề tài là đưa ra những phân tích và lựa
chọn công nghệ thi công ván khuôn cho trụ cầu cao.
* Ý nghĩa của việc nghiên cứu nhằm tính toán và lựa
chọn phương án ván khuôn hợp lý trong việc thi công
trụ cầu cao, đặc biệt là các công trình ở miền núi, có
diện tích thi công nhỏ hẹp và phụ thuộc nhiều vào mùa
mưa lũ.
* Đề tài tập trung nghiên cứu vào công nghệ thi công và
tính toán ván khuôn đối với trụ cầu bê tông cốt thép tiết
diện đặc.


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CÓ CHIỀU CAO LỚN

MỞ ĐẦU
1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

1.1 Một số công trình có trụ cầu cao ở Việt
Nam
1.1.1 Cầu Pá Uôn
* Cầu Pá Uôn nằm trên Quốc lộ 279 bắc qua Sông Đà
thuộc địa bàn Huyện Quỳnh Nhai, Tỉnh Sơn La.
* Cầu chính bắc qua lòng chủ sông Đà, Cầu Pá Uôn
được thiết kế khá đặc biệt có trụ cầu cao đến gần 100m.
Kết cấu trên là Cầu khung dầm liên tục với sơ đồ:
(75+4x130+75)m, dầm hộp một ngăn BTCTDUL thi
công theo công nghệ đúc hẫng cân bằng.


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

Hình 1.1: Tổng thể dự án cầu Pá Uôn – Sơn La


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

1.1 Một số công trình có trụ cầu cao ở Việt
Nam
1.1.1 Cầu Pá Uôn
* Cầu Pá Uôn là cây cầu có trụ cao nhất Việt Nam bắc

qua sông Đà. Đây là dự án được xếp vào cấp đặc biệt
quan trọng do kết cấu trụ cầu lớn, biện pháp thi công mới
và tiến độ thi công hết sức gấp rút để phục vụ cho vùng
Tây Bắc rộng lớn khi thủy điện Sơn La đi vào hoạt động
các tổ máy phát điện, đồng thời tạo ra tuyến giao thông
kết nối ngắn nhất giữa hai tỉnh Lai Châu và Sơn La.
* Do cầu nằm trong vùng lòng hồ thủy điện Sơn La, phía
thượng lưu là thủy điện Lai Châu nên trụ chính được
thiết kế lên đến 98 m.


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

1.1 Một số công trình có trụ cầu cao ở Việt
Nam
1.1.1 Cầu Pá Uôn
* Trụ cầu Pá Uôn được thi công đúc từng đốt một, bằng
công nghệ ván khuôn hỗn hợp, ván khuôn bán trượt và
ván khuôn trượt.
* Trong phần Cầu chính có 3 trụ khung. Trụ T6, trụ T7
và trụ T8 trong đó trụ T7 và trụ T8 là cao nhất tương ứng
là 107,0m và 104,0m.
* Để thi công các trụ cầu cao như vậy các Nhà thầu Việt
nam đã sử dụng các cần cẩu tháp vận thăng cao hơn
116,0m để thi công lắp dựng cốt thép, ván khuôn.


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

1.1 Một số công trình có trụ cầu cao ở Việt Nam

1.1.1 Cầu Pá Uôn

Thi công Trụ T6 Cầu Pá Uôn – Sơn La


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

1.1 Một số công trình có trụ cầu cao ở Việt Nam
1.1.2 Cầu Vĩnh Thịnh – Sơn Tây
* Cầu Vĩnh Thịnh là một vị trí quan trọng trên tuyến đường
bộ kết nối thị xã Sơn Tây với đường cao tốc Hà Nội - Lào
Cai và từ thành phố Vĩnh Yên đến đường Hồ Chí Minh.
* Cầu Vĩnh Thịnh trên QL2C bắc qua Sông Hồng được
thiết kế 4 làn xe chạy. Điểm đầu dự án chính là nút giao
bằng vòng xuyến với QL32 Đoạn tuyến vượt sông Hồng có
yêu cầu thông thuyền hai nhịp rộng 80m, cao 10m.
* Do mang tính chất thông thuyền lớn, nên trụ cầu Vĩnh
Thịnh là tương đối cao so với các cây cầu khác. Giải pháp
thi công trụ được phía nhà thầu đưa ra là sử dụng ván
khuôn trượt.


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

1.1 Một số công trình có trụ cầu cao ở Việt
Nam
1.1.3 Cầu tàu điện trên cao Cát Linh – Hà Đông
* Là tuyến tầu điện chạy trên cao tại giải phân cách giữa
các tuyến đường Hào Nam, Hoàng Cầu, Nguyễn Trãi, Hà
Đông, Yên Nghĩa. Tầu điện có 12 ga đón tiễn khách, khởi

đầu là ga Cát Linh (quận Đống Đa), điểm cuối là ga Yên
Nghĩa (quận Hà Đông).
* Hiện nay tuyến đường tầu Cát Linh – Hà Đông đang
gấp rút thi công các trụ cầu có chiều cao từ 5,5 – 12,7m.
Đặc biệt đoạn Nút giao Nguyễn Trãi – Khuất Duy Tiến có
trụ cao lên đến 16,5m.


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

1.2 Các công trình có trụ cầu cao trên thế giới
1.2.1 Cầu cạn Millau
* Là một cây cầu cạn bắc qua sông Tarn gần Millau ở
miền nam nước Pháp. Đây là cây cầu có trụ cao nhất thế
giới. Trong đó có trụ tháp P2 và P3 có chiều cao lần lượt
là 244,96 và 221,05m. Trụ tháp kỷ lục cao nhất thế giới
nằm ở trụ P2 tính từ bệ móng tới đỉnh tháp là 343m.
1.2.2 Cầu Chillon – Thụy Sĩ
* Cầu Viaduc de Chillon là một cầu cạn ở Thụy Sĩ. Cầu
cạn bao gồm hai cầu đơn có chiều rộng 12 mét (39ft).
Hai cầu cạn với tổng chiều dài 2.150 mét (7.050ft) ở độ
cao 100 mét (330ft) trên mặt hồ. Các trụ hỗ trợ từ 3 đến
45 mét (148ft) và nhịp 92 mét, 98 mét, 104 mét.


TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

1.2 Các công trình có trụ cầu cao trên thế giới
1.2.3 Những vấn đề còn tồn tại trong thiết kế và thi
công trụ cầu cao.

* Trên thực tế trụ cầu Pá Uôn có thiết kế trụ đặc biệt
nhưng khi đưa vào khai thác ta thấy, vấn đề khảo sát
thiết kế chiều cao cầu chưa bảo đảm an toàn trong mùa
mưa lũ khi nước dâng cao, tầu thuyền không thông
thương được. Bản thân trụ hình chữ H các giằng ngang
và hai thành tường sẽ làm vướng mắc cây trôi trong mùa
lũ nước chảy xiết, khi mắc nhiều cây gây ra lực cản lớn
có thể gây ảnh hưởng đến sự làm việc của cầu.


1.2 Các công trình có trụ cầu cao trên thế giới
1.2.3 Những vấn đề còn tồn tại trong thiết kế và thi công trụ cầu cao.

* Trong quá trình thi công nảy sinh vấn đề Cấp phối bê
tông M----600 nhưng lại gây ra nứt dăm, nguyên nhân là
do lớp bảo vệ bề mặt bê tông và cốt thép quá mỏng vì vậy
khi đổ bê tông chủ yếu là vữa cát và xi măng lọt ra ngoài
bề mặt gây ra nứt dăm ảnh hưởng đến chất lượng công
trình.
* Ván khuôn thiết kế với chiều cao chưa hợp lý (từ 3,0 đến
4,5m). Vì vậy phải chia thành nhiều đợt đổ bê tông, tốn
khá nhiều thời gian thi công lắp đặt, luân chuyển ván
khuôn.


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CÓ CHIỀU CAO LỚN

MỞ ĐẦU
1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2.1 Các biện pháp thi công trụ cầu cao
2.1.1 Biện pháp thi công sử dụng ván khuôn DOKA
* Cây cầu cáp đầu tiên ở Maine đang được xây dựng bởi
Công ty Cianbro, Reed LLC trên hệ ván khuôn DOKA
thi công các cột tháp cao 420 feet. Cầu mới sẽ bắc qua
sông Penobscot và thay cho cầu cũ Waldo-Hancock hiện
nay.
* Suốt quá trình thi công các cột tháp thấp hơn, các nhà
thầu đã sử dụng gần 5300 ft2 ván khuôn dầm gỗ DOKA
kiểu Top 50 kết hợp với cần cẩu nâng hệ khuôn leo
DOKA kiểu MF 240.
* Hệ ván khuôn Top 50 đã được lựa chọn do chúng rất
linh hoạt đáp ứng mọi yêu cầu của công việc.


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2.1 Các biện pháp thi công trụ cầu cao
2.1.1 Biện pháp thi công sử dụng ván khuôn DOKA
* Đối với các cột tháp bên trên, DOKA lại cung cấp hệ
khuôn leo MF240 và 4.900 ft2 ván khuôn Top 50 đã được
lắp đặt, được nâng cấp với hệ giàn đỡ đặc biệt nhằm hạn
chế các mối nối ướt ván khuôn đối với các đợt đổ bê tông
cao tới 15 feet 6 inch.
* Hệ khuôn leo MF240 cho phép tháo dỡ, làm sạch và

chuẩn bị ván khuôn để sử dụng lại tại chỗ. Mỗi thao tác
chỉ mất một nửa ngày lao động. Mỗi đợt đổ điển hình cho
cột tháp phía trên cao tới 15 feet 6 inch và bê tông được
đổ theo chu trình tuần.
* Để sở hữu 1 bộ ván khuôn của hãng DOKA Top50 ta
phải chi phí tầm 262.500 - 290.000 EUR, tương đương 8
tỷ VND/bộ.


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2.1 Các biện pháp thi công trụ cầu cao
2.1.1 Biện pháp thi công sử dụng ván khuôn DOKA
* Tuy nhiên với giá thành chi phí cho bộ ván khuôn của
hãng DOKA mà áp dụng cho công trình cầu ở Việt Nam là
không hợp lý và hiệu quả. Vì vậy định hướng của học viên
đưa là: Chất lượng phải bảo đảm đáp ứng được yêu cầu kỹ
thuật, thời gian thi công rút ngắn và hiệu quả kinh tế.
* Giải pháp mà học viên đưa ra là lựa chọn công nghệ thi
công thân trụ, dựa trên ba bộ ván khuôn thi công trụ cầu
Pá Uôn, để tìm ra giải pháp thi công nhằm rút ngắn về tiến
độ cũng như hiệu quả về kinh tế (chi phí sản xuất là thấp
nhất).


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2.2 Công nghệ thi công trụ cầu Pá Uôn
* Việc bảo đảm yêu cầu kỹ thuật dự án là yêu cầu bắt
buộc, mặt khác các trụ T6, T7, T8 với kết cấu tường bản

BTCT, trụ cao gần 100m lần đầu tiên áp dụng thực hiện
tại Việt Nam. Việc quản lý chất lượng thi công xây dựng
các hạng mục công trình mang ý nghĩa đặc biệt quan
trọng và cần thiết.
* Khi bắt đầu thi công Trụ T6 được sử dụng bộ ván
khuôn hỗn hợp gỗ và thép (mặt ván là gỗ cốp pha dày
2,5cm, khung sương bằng thép). Trụ T7 sử dụng bộ ván
khuôn bán trượt bằng thép. Trụ T8 sử dụng bộ ván khuôn
bằng thép.


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2.2 Công nghệ thi công trụ cầu Pá Uôn

Ván khuôn trụ T6


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2.2 Công nghệ thi công trụ cầu Pá Uôn

Ván khuôn trụ T7


NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2.2 Công nghệ thi công trụ cầu Pá Uôn

Ván khuôn trụ T8

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THI CÔNG TRỤ CẦU CAO

2.2 Công nghệ thi công trụ cầu Pá Uôn
Trong quá trình thi công, công tác thi công trụ T6, T8
bộc lộ những khó khăn.
- Tấm ván gỗ trong quá trình thi công những mộng gỗ,
chốt cá rất rễ dập, nứt, gãy cá không bảo đảm độ kín khít
gây mất nước xi măng, làm rỗ và nứt bề mặt bê tông.
- Với chiều cao từng đợt đổ bê tông từ 3,5 đến 4,5m nếu
sử dụng ván khuôn mặt gỗ dán fooc mi ca là rất tốn kém,
công việc lắp dựng ván khuôn tốn nhiều thời gian hơn,
nếu kéo dài ảnh hưởng đến tiến độ thi công.