‘ Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông đúc hẫng ứng dụng vào việc thi công cầu máng trong công trình thủy lợi’’

Lêi t¸c gi¶
Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành xây dựng công trình thủy với
đề tài:‘‘ Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông đúc hẫng - ứng dụng vào
việc thi công cầu máng trong công trình thủy lợi’’ được hoàn thành với sự
giúp đỡ hết sức nhiệt tình, hiệu quả của phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa
Công trình cùng các thầy, cô giáo, các bộ môn của trường Đại học Thủy lợi,
bạn bè đồng nghiệp, cơ quan và gia đình.
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo:
GS.TS Vũ Thanh Te đã tận tình hướng dẫn cũng như cung cấp tài liệu
thông tin khoa học cần thiết cho luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn:
Phòng Đào tạo ĐH & SĐH, khoa công trình, các thầy giáo, cô giáo đã
tham gia giảng dạy cao học của trường Đại học Thủy lợi đã tận tình giúp đỡ
trong suốt thời gian học tập cũng như trong quá trình thực hiện luận văn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo, cán bộ công nhân viên
trường Cao đẳng Công nghệ - Kinh tế và Thủy lợi miền Trung và bạn bè đồng
nghiệp đã giúp đỡ về nhiều mặt trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận
văn này.
Do thời gian có hạn, hơn nữa đây là vấn đề mới đối với ngành thủy lợi
nên trong quá trình làm luận văn tác giả không tránh khỏi sai sót, tác giả
mong muốn tiếp tục nhận được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và sự góp ý
của bạn bè đồng nghiệp, để tác giả hoàn thiện hơn nữa kiến thức của mình.
Hà Nội, tháng 12 năm 2010
Tác giả

Phan Nguyên


MỤC LỤC
Mở đầu

1

1. Tính cấp thiết của đề tài

1

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài

1

3. Cách tiếp cận, đối tượng và phương pháp nghiên cứu

2

4. Dự kiến kết quả đạt được

2

Chương 1 . TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐÚC
HẪNG Ở TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI
1.1 Sơ lược về các công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực

3
3

1.1.1 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định - CN0.

4

1.1.2 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đấy - CN1.

5

1.1.3 Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng

6

- CN2
1.1.4 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo treo di động - CN3.

7

1.1.5. Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di

8

động - CN4
1.2 Tình hình sử dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng trên thế giới 10
1.3 Tình hình sử dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng ở nước ta

12

1.4 Khả năng áp dụng công nghệ trong công trình thủy lợi.

14

1.5 Kết luận chương.

14

Chương 2. NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CÔNG,
QUI TRÌNH TÍNH TOÁN CẦU MÁNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
DỰ ỨN LỰC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG

16

2.1 Nghiên cứu các nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng.

16

2.1.1 Giới thiệu chung.

16

2.1.2 Các sơ đồ đúc hẫng.

16


2.1.3 Ưu nhược điểm của phương pháp đúc hẫng.

19

2.1.4 Các sơ đồ cầu thích hợp.

20

2.2 Nghiên cứu các thiết bị tạm phục vụ đúc hẫng.

21

2.2.1 Bộ ván khuôn di động.

21

2.2.2 Đà giáo, trụ tạm.

24

2.3 Nghiên cứu qui trình thi công đúc hẫng.

24

2.3.1 Sơ đồ qui trình thi công.

24

2.3.2 Thi công khối đỉnh trụ.

25

2.3.3 Thi công các đoạn của dầm hẫng.

40

2.3.4 Thi công đoạn hợp long.

41

2.3.5 Đo đạc

45

2.4.An toàn lao động

46

2.4.1.Khi lắp, vận hành và tháo xe đúc

46

2.4.2.Khi đổ bêtông

46

2.4.3.Khi căng kéo dự ứng lực

47

2.5.Một số sự cố thường gặp trong thi công dầm và cách khắc phục

47

2.5.1 Một số sự cố thường gặp trong thi công dầm

47

2.5.2 Các cách khắc phục sự cố nêu trên như sau

47

2.6 Nghiên cứu qui trình tính toán.

48

2.7 Ứng dụng công nghệ vào trong công trình thủ lợi.

50

2.7.1 Xây dựng cầu máng.

50

2.7.2 Xây dựng một số cấu kiện khác.

50

2.8 Kết luận chương.

51

Chương 3. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THI CÔNG CẦU MÁNG IAMLA
BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG

52

3.1 Giới thiệu chung về công trình.

52

3.1.1 Tóm tắt nội dung quyết định đầu tư.

52


3.1.2 Vị trí địa lý vùng công trình, khu hưởng lợi và các đối tượng

53

hưởng lợi
3.1.3 Các thông số cơ bản của hồ chứa

53

3.2 Giới thgiệu sơ lược về hệ thống kênh chính và công trình trên kênh

54

3.2.1 Tên công trình.

54

3.2.2 Hình thức đầu tư và quản lý.

54

3.2.3 Điều kiện tự nhiên và xã hội.

54

3.3 Giới thiệu sơ lược cầu máng.

59

3.3.1 vị trí công trình.

59

3.3.2 Điều kiện địa chất, thủy văn.

59

3.3.3 Các chỉ tiêu thiết kế

59

3.3.4 Kết cấu công trình

60

3.4 Một số yêu cầu về vật liệu

62

3.4.1 Yêu cầu kỹ thuật

62

3.4.2 Kiểm tra chất lượng và bảo quản

66

3.5 Đề xuất qui trình thi công kết cấu nhịp

69

3.5.1 Trình tự thi công

69

3.5.2 Thi công bước 1

72

3.5.3 Thi công bước 2

82

3.5.4 Thi công bước 3

88

3.5.5 Thi công bước 4

92

3.5.6 Thi công bước 5

92

3.6 Công nghệ căng kéo các loại cốt thép dự ứng lực

93

3.6.1 Công tác chuẩn bị

93

3.6.2 Trình tự căng cáp

93

3.7 Chọn loại xe đúc

97

3.7.1 Các bộ phận của xe đúc

97


3.7.2 Chọn loại xe đúc phù hợp với qui mô công trình

97

3.8 Tính toán ổn định trong thi công kết cấu nhịp

98

3.9 Kết luận chương

98

Chương4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

102

4.1 Kết luận

102

4.2 Kiến nghị.

103

Tài liệu tham khảo

104


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Đề mục
Chương 1
Bảng 1-1

Tóm tắt các đặc điểm chủ yếu của các giải pháp công nghệ

9

Chương 3

Bảng 3-1

Tóm tắt các thông số cơ bản của hồ chứa Ia Mlá

53

Bảng 3-2

Các thông số công trình trên kênh

58

Bảng 3-3

Số lượng các công trình trên kênh

58

Bảng 3-4

Cấp phối hạt đá dăm

65

Bảng 3-5

Cấp phối hạt cát

65

Bảng 3-6

Bảng tính toán ổn định khi thi công

100

DANH MỤC HÌNH VẼ
Chương 1
Hình 1-1

Thi công trên đà giáo cố định

5

Hình 1-2

Cầu thi công theo công nghệ đúc đẩy

5

Hình 1-3

Các cầu thi công theo công nghệ đúc (lắp) hẫng

7

Hình 1-4

Thi công theo công nghệ đà giáo di động

7

Hình 1-5

Thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo treo

8

di động
Hình 1-6

Cầu Plougastel ý tưởng đầu tiên về thi công hẫng năm

11

1928 đến 1944 bị phá huỷ
Hình 1-7

Cầu Marne thi công đốt đầu tiên dùng neo cố định vào mố

11

Hình 1-8

Cầu Stolmasunset có nhịp chính 301m

11

Hình 1-9

Cầu Thames Gateway có hình dáng đẹp

11

Hình 1-10

Cầu Phú lương xây dựng theo công nghệ Nhật Bản đánh

13

dấu quá trình hội nhập


Hình 1-11

Cầu Sông gianh

13

Hình 1-12

Cầu Mỹ Thuận có nhịp chính đến 350m, hoàn thành

13

năm 2004
Chương2
Hình 2-1

Đúc hẫng đối xứng từ trụ ra 2 phía

16

Hình 2-2

Sơ đồ giàn giáo thép di động

17

Hình 2-3

Sơ đồ đà giáo chống di động

17

Hình 2-4

Sơ đồ thiết bị đúc di động

17

Hình 2-5

Sơ đồ thi công hẫng được áp dụng rộng rãi hiện nay

19

Hình 2-6

Các dạng mặt cắt ngang điển hình của cầu BTCT đúc hẫng

20

Hình 2-7

Bộ ván khuôn di động kiểu cổ điển

22

Hình 2-8

Ván khuôn di động kiểu tự treo

24

Hình 2-9

Sơ đồ qui trình thi công hẫng

24

Hình 2-10

Liên kết dầm với trụ bằng các thanh thép cường độ cao

26

Hình 2-11

Các thanh ứng suất cường độ cao

27

Hình 2-12

Đà giáo thi công mở rộng khối đỉnh trụ

28

Hình 2-13

Bố trí ván khuôn cho khối đỉnh trụ

28

Hình 2-14

Bố trí đà giáo thi công khối đỉnh trụ

28

Hình 2-15

Khối kê tạm trên đỉnh trụ và sau khi tháo bỏ

29

Hình 2-16

Cấu tạo gối cầu

31

Hình 2-17

Lắp đặt các ống ghen

32

Hình 2-18

Cắt cáp trước khi lắp neo

35

Hình 2-19

Vấu neo cáp nhịp

35

Hình 2-20

Đo độ giãn dài cáp

37

Hình 2-21

Thi công các đốt đối xứng qua tim trụ

41

Hình 2-22

Đà giáo ván khuôn khối hợp long

42

Hình 2-23

Thanh ứng suất ổn định dầm theo phương nằm ngang

42


Hình 2-24

Thi công khối hợp long

43

Hình 3-1

Sơ đồ cắt dọc cầu máng

61

Hình 3-2

Mặt cắt ngang cầu máng

61

Hình 3-3

Sơ đồ thi công bước 1

71

Hình 3-4

Sơ đồ thi công bước 2

71

Hình 3-5

Sơ đồ thi công bước 3

71

Hình 3-6

Sơ đồ thi công bước 4

72

Hình 3-7

Sơ đồ thi công bước 5

72

Hình 3-8

Sơ đồ ván khuôn đốt Ko

76

Hình 3-9

Lắp xe đúc bước 2

83

Hình 3-10

Lắp xe đúc bước 3

84

Hình 3-11

Lắp xe đúc bước 4

84

Hình 3-12

Lắp xe đúc bước 5

85

Hình 3-13

Mặt cắt dọc xe đúc

98

Hình 3-14

Mặt cắt ngang xe đúc

98

Hình 3-15

Sơ đồ tính toán ổn định khi thi công

100

Hình 3-16

Sơ đồ bố trí thanh D32 trên mặt bằng đỉnh trụ

101

Chương3

1
MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.
rong những năm gần đây, cùng với sự phát triễn của khoa học, công nghệ
Tthi công bê tông cũng phát triễn vượt bậc ở trên thế giới cũng như trong
nước. Một trong những công nghệ đó là “công nghệ thi công dầm hộp liên
tục bê tông cốt thép dự ứng lực bằng phương pháp đúc hẫng cân bằng’’ (gọi tắt là
công nghệ bê tông đúc hẫng). Nhờ công nghệ này mà nhiều công trình cầu giao
thông lớn trên thế giới cũng như trong nước được thi công nhanh chóng, thuận lợi
đem lại lợi ích vô cùng to lớn cho việc phát triễn kinh tế xã hội.
Đối với ngành thủy lợi của chúng ta, công nghệ này còn đang trong giai đoạn
nghiên cứu chưa đưa vào ứng dụng. Nhưng trong thực tế, việc thi công xây dựng
các cầu máng của công trình thủy lợi là rất phức tạp, nhất là các cầu máng lớn đi
qua địa hình hiểm trở như thung lũng sâu, sông suối lớn, nơi có nền địa chất yếu.
Những cầu máng này thi công theo phương pháp truyền thống thì gặp rất nhiều khó
khăn trong việc lắp dựng đà giáo, cốt pha vì chịu ảnh hưởng của dòng chảy cũng
như địa hình và địa chất, cho nên tiến độ thi công chậm, không an toàn, không kinh
tế, thậm chí có những công trình không thể thi công được.
Đề tài “Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông đúc hẫng - Ứng dụng vào
việc thi công cầu máng trong công trình thủy lợi ở nước ta” được tác giả thực
hiện nhằm tổng kết về lý luận và thực tiễn của công nghệ bê tông đúc hẫng của
ngành xây dựng cầu đường để đưa ra qui trình công nghệ cho việc thi công xây
dựng cầu máng trong công trình thủy lợi là vô cùng bức thiết để giải quyết những
khó khăn, tồn tại cho việc thi cầu máng theo công nghệ cũ.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI.
Nghiên cứu công nghệ thi công bê tông cốt thép dự ứng lực bằng phương
pháp đúc hẫng. Dựa vào các kết luận rút ra từ các nghiên cứu trên để lập ra qui trình
tính toán, công nghệ xây dựng các cầu máng bê tông cốt thép dự ứng lực bằng
phương pháp đúc hẫng.

2
3.CÁCH TIẾP CẬN, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU.
3.1. Cách tiếp cận, đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
• Cách tiếp cận: Thông qua việc nghiên cứu các công trình đã xây dựng, các
tài liệu của một số cơ quan nghiên cứu, khảo sát, thiết kế, thi công và quản lý xây
dựng cầu bằng công nghệ đúc hẫng ở trong nước và trên thế giới.
• Đối tượng nghiên cứu: Công nghệ thi công bê tông cốt thép dự ứng lực bằng
phương pháp đúc hẫng.
• Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thi công cầu máng.
3.2. Phương pháp nghiên cứu:
- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Điều tra thu thập tài liệu về một số công
trình thi công bằng công nghệ đúc hẫng ở nước ta và trên thế giới.
- Phương pháp nghiên cứu lý luận: Tổng hợp, phân tích các kết quả nghiên cứu
của các nhà khoa học thông qua các tài liệu liên quan đến vấn đề nghiên cứu đã
được công bố. Áp dụng để tính toán xây dựng qui trình thi công cầu máng trong
công trình thủy lợi.
4. DỰ KIẾN KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.
- Đề xuất được qui trình thi công cầu máng bê tông cốt thép dự ứng lực bằng
phương pháp đúc hẫng.
- Kiến nghị một số vấn đề cơ bản về công tác khảo sát, thiết kế, thi công và
quản lý xây dựng loại hình cầu máng thi công bằng phương pháp đúc hẫng.


3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG BÊ TÔNG ĐÚC
HẪNG Ở TRONG NƯỚC VÀ TRÊN THẾ GIỚI

1.1 Sơ lược về các công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép dự ứng lực.
Trải qua gần một thế kỷ, kể từ khi kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực
(BTCTDƯL) được phát minh, thế giới đã chứng kiến nhiều thành tựu tuyệt vời
trong lĩnh vực xây dựng công trình, đặc biệt là các công trình cầu bằng kết cấu
BTCT DƯL.
Do kết hợp khả năng chịu nén của bê tông với khả năng chịu kéo cao của cốt
thép đặc biệt là cốt thép cường độ cao cùng với ưu điểm dễ dàng tạo mặt cắt kết cấu
chịu lực hợp lý và giá thành hạ, kết cấu BTCT DƯL đã được áp dụng chủ yếu trong
các công trình cầu trên thế giới.
Từ những kết cấu kiểu dầm đơn giản thi công bằng phương pháp công nghệ
truyền thống căng trước trên bệ cố định hoặc căng sau rồi lao lắp vào vị trí, ngày
nay với nhiều công nghệ mới tiên tiến như đúc đẩy, đúc hẫng (lắp hẫng), đúc trên đà
giáo di động, lắp trên đà giáo di động,… có thể xây dựng được những nhịp cầu lớn,
đem lại hiệu quả rất lớn về mặt kinh tế kỹ thuật cũng như qui mô và vẻ đẹp kiến
trúc công trình.
Để đạt được mục tiêu về khả năng nhịp lớn, kết cấu BTCT DƯL với nhịp
liên tục được áp dụng rộng rãi và đã có nhiều nghiên cứu có tính đột phá về thiết kế
gắn với công nghệ thi công, đây là hai mặt không thể tách rời. Có thể thấy rằng kết
cấu nhịp BTCT DƯL với quá trình phát triễn từ dạng dầm bản đặc, rỗng rồi đến
dạng mặt cắt chữ I, chữ T, rồi mặt cắt hình hộp rỗng hầu như đã hoàn thiện về mặt
kết cấu. Do vậy trong thời gian gần đây, các nghiên cứu chuyển sang chủ yếu về
mặt vật liệu và đặc biệt là công nghệ thi công. Hiện nay, việc chế tạo kết cấu nhịp
của cầu bê tông cốt thép dự ứng lực được tiến hành theo hai phương pháp chủ yếu
là: phương pháp lắp ghép và phương pháp đổ bê tông tại chỗ.


4
Đối với phương pháp lắp ghép, các kết cấu nhịp được được đúc sẵn hoàn
chỉnh hoặc theo phân đoạn ở trong công xưởng hoặc tại công trường rồi đem lao lắp
vào công trình. Hiện nay, phương pháp thi công lắp ghép được sử dụng phổ biến

hơn cả đó là: Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động
- CN4 và phương pháp lắp hẫng cân bằng - CN2.
Đối với phương pháp đổ bê tông tại chỗ, thì tùy theo khẩu độ nhịp, dạng sơ
đồ kết cấu, điều kiện địa hình và địa chất, thủy văn mà có thể áp dụng theo các công
nghệ chủ yếu như sau:
+ Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định - CN0.
+ Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đấy - CN1.
+ Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hẫng cân bằng - CN2
+ Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo treo di động - CN3.
1.1.1 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo cố định - CN0.
Đây là công nghệ lâu đời nhất, điển hình cho phương pháp đổ bê tông tại
chỗ. Việc đúc dầm bê tông được tiến hành trong ván khuôn là bộ phận kết cấu được
đỡ bằng hệ thống đà giáo cố định dựng tại vị trí mỗi nhịp. Khi thi công kết cấu nhịp
khác thì tất cả các công đoạn tháo lắp ván khuôn và hệ thông đà giáo phải tiến hành
lại từ đầu.
Khi thi công các công trình cầu lớn, có khẩu độ dài, công nghệ này có nhiều
nhược điểm là gây thu hẹp lòng sông, giảm tĩnh không giao thông khi xây dựng và
chịu sự chi phối bởi dòng chảy, mặt khác do hệ thống đà giáo được lắp dựng từ trên
địa hình tự nhiên do vậy chịu ảnh hưởng, chi phối của địa hình và địa chất khu vực,
có những công trình cầu không thể thi công theo công nghệ này được.
Do vậy, hiện nay công nghệ truyền thống này chủ yếu áp dụng cho các kết
cấu tĩnh định, khẩu độ nhỏ, nơi có địa hình, địa chất, thủy văn không phức tạp, khẩu
độ nhịp hợp lý ≤ 35m và cầu ít nhịp.


5

Hình 1-1: Thi công trên đà giáo cố định
1.1.2 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đấy - CN1.
Theo phương pháp này bê tông được đổ tại chỗ với hệ thống ván khuôn và

bệ đúc thường được lắp đặt, xây dựng cố định sau mố cầu. Chu trình đúc được tiến
hành theo từng phân đoạn, khi phân đoạn đầu tiên hoàn thành thì được đẩy về phía
trước nhờ hệ thống như: kích thủy lực, mũi dẫn, trụ đẩy và dẫn hướng,… đến vị trí
mới và bắt đầu tiến hành đúc phân đoạn tiếp theo cứ như vậy cho đến khi đúc hết
chiều dài kết cấu nhịp.

Hình 1- 2: Cầu thi công theo công nghệ đúc đẩy


6
Mặc dù công nghệ có ưu điểm: Thiết bị di chuyển cấu kiện khá đơn giản, khả
năng tái sử dụng hệ thống ván khuôn, bệ đúc và kết cấu phụ trợ cao. Không làm ảnh
hưởng nhiều đến việc giao thông dưới cầu và không chịu ảnh hưởng lớn của lũ,
nhưng lại phát sinh nhiều công trình phụ trợ như: Bệ đúc, mũi dẫn, trụ tạm,… Chiều
cao dầm và số lượng bó cáp DƯL nhiều hơn so với dầm thi công bằng công nghệ
khác, mặt khác chiều cao dầm không thay đổi để tạo đáy dầm luôn phẳng nhằm đẩy
trượt trên các tấm trượt, đồng thời chiều dài kết cấu nhịp bị hạn chế do năng lực của
hệ thống kéo đẩy.
Cầu thi công bằng công nghệ này có kết cấu nhịp liên tục với khẩu độ nhịp
lớn nhất hợp lý khoảng từ 35 ÷ 60m.
1.1.3 Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng –CN2
Đúc hẫng thực chất thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ nhưng phân đoạn
trong ván khuôn di động từng đợt treo ở đầu xe đúc. Công nghệ này thường áp dụng
cho kết cấu có mặt cắt hình hộp rỗng với khẩu độ nhịp lớn từ 60 ÷ 200m.
Đặc điểm của công nghệ này là việc đúc các đốt dầm theo nguyên tắc cân
bằng, sau đó nối các nhịp giữa có thể bằng các chốt giữa, dầm treo hoặc liên tục
hóa.
Trong quá trình thi công trên mỗi trụ đặt 2 xe đúc, mỗi xe di chuyển về một
phía theo phương dọc để đúc một nữa nhịp của cầu.
Công nghệ lắp hẫng cân bằng cũng tương tự như vậy, chỉ có khác biệt là các

phân đoạn dầm được đúc sẵn và được lao lắp cân bằng.
Cũng như các công trình thi công theo phương pháp lắp ghép, công nghệ lắp
hẫng cân bằng có tiến độ thi công rất nhanh.


7

Hình 1- 3: Các cầu thi công theo công nghệ đúc (lắp) hẫng
1.1.4 Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo treo di động - CN3.
Công nghệ này thuộc phương pháp đổ tại chỗ. Sau khi thi công xong một
nhịp, toàn bộ ván khuôn và đà giáo được lao đẩy tới nhịp tiếp theo và bắt đầu công
đọan thi công như nhịp trước, cứ như vậy theo dọc chiều dài cầu cho đến khi hoàn
thành kết cấu nhịp. với công nghệ này vẫn tạo được tĩnh không dưới cầu trong quá
trình thi công, nên ít làm ảnh hưởng đến giao thông thủy và không chịu ảnh hưởng
của điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn khu vực xây dựng cầu.

Hình 1- 4: Thi công theo công nghệ đà giáo di động


8
Kết cấu nhịp cầu có thể thực hiện theo sơ đồ chịu lực là dầm đơn giản và liên
tục nhiều nhịp với chiều cao dầm không thay đổi hoặc có thay đổi. Chiều dài nhịp
thuận lợi và hợp lý trong phạm vi từ 35 ÷ 60m. Số lượng nhịp trong một công trình
cầu về nguyên tắc là không hạn chế vì chỉ cần lực đẩy dọc nhỏ để đẩy đà giáo ván
khuôn lũy tiến qua các nhịp.
Tuy nhiên các công trình phụ trợ của công nghệ này còn khá cồng kềnh: dàn
đẩy, trụ tạm, mũi dẫn và hệ thống đà giáo ván khuôn cồng kềnh để đảm bảo độ
cứng lớn khi thi công đúc bê tông dầm.
1.1.5. Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động
- CN4

Công nghệ này cũng tương tự như công nghệ CN3, nhưng có một số thay đổi
khác biệt khác biệt khắc phục được hạn chế của CN3. Nội dung của công nghệ này
là các phân đoạn dầm được đúc sẵn, lao lắp toàn bộ nhịp vào vị trí bằng cách treo
giữ từng phân đoạn dưới đà giáo di động sau đó mới căng cáp DƯL và liên tục hóa
các phân đoạn dầm với nhau. Chu trình lặp đi lặp lại cho từng nhịp cho đến khi hoàn
thành.
Giải pháp công nghệ này có ưu điểm như CN3, thêm vào đó có thể đẩy nhanh
tiến độ hơn nữa vì việc đúc các phân đoạn dầm hoàn toàn độc lập với quá trình lao
lắp kết cấu nhịp. Hệ thống đà giáo chỉ có nhiệm vụ lao giữ các đốt dầm đúng vị trí
nên gọn nhẹ hơn, không quá lớn như hệ đà giáo CN3 phải phục vụ cho quá trình đúc
toàn bộ bê tông kết cấu nhịp.

Hình 1-5: Thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo treo di động


9
Qua phân tích các công nghệ chính trong thi công cầu BTCT DƯL, có thể
tóm tắt các đặc điểm chủ yếu ở bảng 1.1 như sau:
Bảng 1.1. Tóm tắt các đặc điểm chủ yếu của các giải pháp công nghệ
TT

1

2

3

4

5

6

7

8

Các giải pháp công nghệ

Yếu tố
Kỹ thuật
Khẩu độ
Phù hợp (m)
Sơ đồ kết
cấu nhịp
Tổng chiều
dài cầu
Tiến độ thi
công
Thiết bị thi
công

CN0

CN1

CN2

CN3

CN4

≤ 35

35 ÷ 60

60 ÷ 200

35 ÷ 60

35 ÷ 60

Giản đơn,
Liên tục

Liên tục

Liên tục

Giản đơn
Liên tục

Giản
đơn Liên
tục

Không

Không

Không

giới hạn

giới hạn

giới hạn

Phụ thuộc

Phụ thuộc

Phụ thuộc

Không

thuộc công

công nghệ

công nghệ

công nghệ

phụ

nghệ bê tông

bê tông

bê ông

bê ông

thuộc

Nhiều đà

Hệ kích

giáo ván

đẩy phức

Xe đúc

Đà giáo

Đà giáo

khuôn

tạp

đơn giản

nặng nề

gọn nhẹ

Khó đảm

Khó đảm

bảo

bảo

Đảm bảo

Đảm bảo

Đảm bảo

Đảm bảo

Địa chất

-

-

-

Giới hạn

Giới hạn

Chậm, phụ

Chất lượng

Có điều kiện

bê tông

đảm bảo

Tĩnh không

Không đảm

Dưới cầu

bảo

Yếu tố

Địa hình, địa

ảnh hưởng

chất, T.văn

Có điều
kiện đảm
bảo

Đảm bảo

10

Ghi chú
CN0: Công nghệ đổ bê tông trên đà giáo cố định – CN truyền thống.
CN1: Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đấy.
CN2: Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng.
CN3: Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo treo di động.
CN4: Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động.
Trong các công nghệ thi công trên, công nghệ CN0, CN1 và CN2 đã được
áp dụng phổ biến ở việt Nam, riêng CN3 và CN4 đang ở những bước đầu nghiên
cứu áp dụng.
1.2 Tình hình sử dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng trên thế giới
Trải qua gần một thế kỷ, kể từ khi kết cấu bê tông dự ứng lực được phát minh
cùng với các công nghệ khác, công nghệ thi công đúc hẫng (lắp hẫng) cũng được ra
đời và ngày càng phát triễn mạnh mẽ.
Năm 1928 cầu Plougaste là ý tưởng đầu tiên về thi công hẫng, nhưng do trình
độ công nghệ còn quá non trẻ nên chất lượng không đảm bảo nên đến năm 1944 cầu
này đã bị hỏng.
Lúc đầu người ta áp dụng thi công cầu vòm và cầu khung, thép dự ứng lực là
thép thanh, mãi đến thập niên 50 biện pháp dùng gối kê tạm để thi công phần dầm
trên gối được áp dụng và dùng cáp dự ứng lực để thay cho thép thanh thì công nghệ
này được phát triễn nhanh chóng.
Từ thập niên 60, công nghệ này được sử dụng rộng rãi trên thế giới, hàng loạt
cầu ở các nước phát triễn như Pháp, Anh, Mỹ, Nhật Bản,...được thi công theo công
nghệ này với chiều dài nhịp rất lớn. Hiện nay, cầu Stalmasunset có nhịp chính 301m
là cầu có nhịp dài nhất thế giới.


11

Hình 1- 6: Cầu Plougastel ý tưởng đầu tiên về thi công hẫng năm 1928
đến 1944 bị phá huỷ

Hình 1-7: Cầu Marne thi công đốt đầu tiên dùng neo cố định vào mố

Hình1- 8: Cầu Stolmasunset có nhịp chính 301m

Hình 1- 9: Cầu Thames Gateway có hình dáng đẹp


12
1.3 Tình hình sử dụng công nghệ thi công bê tông đúc hẫng ở nước ta
Ở nước ta năm 70 ở Hải phòng đã xây dựng 3 cầu khung: cầu Rào, cầu
Niệm, cầu An Dương theo công nghệ lắp hẫng, nhưng do kinh nghiệm thiết kế
không có nên đã xãy ra tai nạn nghiêm trọng, cầu Rào bị sập, cầu Niệm phải sửa
chữa lại bằng cách căng cáp ngoài. Những năm sau này, đặc biệt sau đổi mới công
nghệ mới được phát triễn mạnh mẽ trong lĩnh vực thi công cầu.
Lần đầu tiên công nghệ này được áp dụng thành công tại công trình cầu Phú
lương năm 1993 (trên Quốc lộ 5), công ty Cầu 12 đã nhập và tiếp nhận chuyển giao
hoàn chỉnh, trực tiếp công nghệ đúc hẫng cùng toàn bộ thiết bị xe đúc đi kèm từ
hãng VSL (Thụy Sỹ). Công nghệ đúc hẫng này đã được cán bộ, công nhân, các kỹ
sư của Công ty cầu 12 tiếp nhận nghiêm túc và sử dụng thành thạo trên công trình
cầu Phú lương. Sau đó lần lượt được áp dụng trên các công trình: cầu Tiên Cựu
(Hải phòng), cầu Lạc Quần (Nam định), cầu Hoà Bình ( thị xã Hoà bình), cầu Bợ
(Tuyên Quang), cầu An Dương II (Hải Phòng), cầu Bắc Giang, cầu Đuống mới, cầu
Quán Hầu (Quảng Bình) thành công tốt đẹp, được các cơ quan quản lý nhà nước
đánh giá rất cao về chất lượng của công trình.
Hiện nay, hàng loạt công trình cầu ở nước ta đã thi công thành công theo
công nghệ này: cầu Tân Yên (Tuyên Quang), cầu Trần Phú (Nha trang), cầu

Nguyễn Tri Phương và Chánh Hưng (TP Hồ Chí Minh), cầu Tân Đệ (Thái Bình),
cầu Bãi cháy (Quảng Ninh), cầu Câu Lâu (Quảng Nam),….
Đặc biệt trong quá trình thi công, căn cứ vào công nghệ đúc hẫng đã có và
kinh nghiệm của chính mình, nhiều công ty cầu đã tự nghiên cứu, thiết kế và chế tạo
thành công xe đúc hẫng - một thiết bị chủ yếu, quan trọng của công nghệ đúc hẫng.
Loại xe đúc này đã và đang tham gia vào thi công tại các cầu: An Dương II, Lạc
Quần, Hoà Bình, Tân Yên, Trân Phú ... và đã chứng tỏ tính năng không thua kém
loại xe đúc nhập ngoại.


13

Hình 1-10: Cầu Phú lương xây dựng theo công nghệ Nhật Bản đánh dấu
quá trình hội nhập

Hình 1-11: Cầu Sông gianh

Hình 1-12: Cầu Mỹ Thuận có nhịp chính đến 350m, hoàn thành năm 2004


14
1.4 Khả năng áp dụng công nghệ trong công trình thủy lợi.
Trong công trình thủy lợi, có rất nhiều bộ phận kết cấu công trình bằng bê
tông cốt thép có thể áp dụng công nghệ này, đặc biệt là phần thân của cầu máng.
Đây là loại cầu có nhiệm vụ chuyển nước khi kênh dẫn gặp chướng ngại vật, đồng
thời có thể kết hợp giao thông và tạo cảnh quan du lịch.
Có thể thiết kế chế tạo cầu máng với kết cấu dầm nhiều nhịp liên tục hoặc
dạng khung hay vòm với mặt cắt hình hộp rỗng, nên việc ứng dụng công nghệ thi
công bê tông đúc hẫng là hoàn toàn phù hợp.
Ngoài ra, đối với một số kết cấu khác như cầu công tác của các hồ chứa lớn

có kết cấu dầm liên tục, dàn van của các cống ngăn mặn có kết cấu dạng khung nên
có thể ứng dụng công nghệ này để thi công.
1.5. Kết luận Chương.
Hiện nay nhân loại đang chứng kiến sự phát triễn mạnh mẽ của khoa học kỹ
thuật và công nghệ. Nhiều loại công nghệ mới ra đời và được áp dụng rộng rãi trong
thực tiễn, trở thành động lực phát triễn kinh tế và xã hội của nhiều nước trên thế
giới. Vào nửa cuối thế kỷ XX, công nghệ bê tông đúc hẫng ra đời đánh một dấu
mốc quan trọng trong lĩnh vực các công nghệ thi cầu bê tông cốt thép. Với hiệu quả
kinh tế, kỹ thuật, thẩm mỹ cao nên công nghệ thi công bê tông đúc hẫng đã nhanh
chóng được công nhận và áp dụng rộng rãi trên thế giới.
Ở nước ta đã xây dựng rất nhiều công trình cầu giao thông, cầu máng thủy
lợi- thủy điện, dầm xà dân dụng với qui mô vừa và lớn. Đó là những công có sử
dụng khối lượng lớn bê tông cốt thép dự ứng lực với kết cấu dầm liên tục, khung và
vòm. Tuy phát triễn hơi chậm, nhưng hiện nay với trình độ kỹ thuật và điều kiện
kinh tế cho phép, xu hướng áp dụng công nghệ bê tông đúc hẫng để xây dựng các
công trình có nhịp lớn ngày càng phát triễn, hàng loạt các công trình cầu giao thông
lớn sử dụng công nghệ này đã và đang được xây dựng góp phần thúc đẩy kinh tế xã
hội phát triễn.


15
Tuy nhiên đối với công nghệ bê tông đúc hẫng ở nước ta chỉ mới ở giai đoạn
đầu của sự phát triễn. Phần lớn là dựa vào kinh nghiệm thiết kế thi công của nước
ngoài, chưa có những tổng kết đánh giá mang tính hệ thống, đầy đủ, đối với các
công trình lớn cần phải có sự tham gia của các chuyên gia nước ngoài. Chính vì vậy
để áp dụng công nghệ bê tông đúc hẫng vào Việt Nam một cách an toàn, hiệu quả,
nhanh chóng và rộng rãi thì cần phải có những nghiên cứu sâu sắc, phù hợp với điều
kiện tự nhiên và xã hội Việt Nam.
☼☼☼☼☼☼

16
Chương 2
NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ THI CÔNG,
QUI TRÌNH TÍNH TOÁN CẦU MÁNG BÊ TÔNG CỐT THÉP
DỰ ỨNG LỰC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÚC HẪNG
2.1 Nghiên cứu các nội dung cơ bản của phương pháp đúc hẫng.
2.1.1 Giới thiệu chung.
Phương pháp đúc hẫng là quá trình xây dựng kết cấu nhịp dần từng đốt theo
sơ đồ hẫng cho tới khi nối liền thành các kết cấu nhịp hoàn chỉnh. Có thể thi công
hẫng đối xứng từ trụ ra hai phía hoặc hẫng dẫn từ bờ ra. Phương pháp này có thể áp
dụng thích hợp để thi công các kết cấu nhịp cầu liên tục, cầu khung hoặc cầu dây
xiên có dầm cứng BTCT. Đối với cầu dầm có thể xây dựng nhịp dài từ 70÷240m,
nếu là cầu dây xiên dầm cứng nhịp có thể dài từ 200÷350m.
Khi thi công theo phương pháp đúc hẫng, kết cấu nhịp BTCT được đúc tại
chỗ trên đà giáo di động theo từng đốt nối liên tiếp nhau đối xứng qua trụ cầu. Cốt
thép thường của các đốt được liên kết với nhau trước khi đổ bê tông để đảm bảo
tính liền khối và chịu cắt tốt của kết cấu. Sau khi bê tông đốt dầm đủ cường độ cần
thiết thì các đốt dầm này được liên kết với các đốt đã đúc trước đó nhờ cốt thép
DƯL. Phần cánh hẫng của kết cấu nhịp đã thi công xong phải đảm bảo đủ khả năng
nâng đỡ trọng lượng bản thân của nó, của các đốt dầm thi công sau đó cùng với
trọng lượng giàn giáo ván khuôn và các thiết bị phục vụ thi công.

Khối BTĐH

Ván khuôn

Hình 2-1: Đúc hẫng đối xứng từ trụ ra 2 phía
2.1.2 Các sơ đồ đúc hẫng.
Hiện nay, người ta thường sử dụng các sơ đồ đúc hẫng điển hình như sau:

17
+ Sơ đồ 1: Có thể dùng một dàn thép bắc qua và tựa trên các trụ làm đà giáo
treo ván khuôn phía dưới để đúc các đốt dầm.

Hình 2-2: Sơ đồ giàn giáo thép di động
+ Sơ đồ 2: Có thể dùng một đà giáo chống di động trên mặt đất hoặc trên cầu
tạm đỡ ván khuôn bên trên để dúc các đốt dầm.

Hình 2-3: Sơ đồ đà giáo chống di động
+ Sơ đồ 3: Dùng bộ đà giáo ván khuôn di động treo ngay vào phần kết cấu
nhịp đã thi công xong. Theo sơ đồ này, thì phần kết cấu nhịp đã thi công xong ngoài
việc phải chịu tải trọng bản thân và thiết bị thi công còn phải chịu tải trọng của ván
khuôn, đà giáo tác dụng lên cánh hẫng.

Hình 2-4: Sơ đồ thiết bị đúc di động
Trong thực tế, tùy theo điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn mà có thể sử
dụng một trong ba sơ đồ hoặc kết hợp cả ba sơ đồ để việc thi công được thuận lợi và