Bài giảng Thi công cầu

GVC. ThS. TRN VIT HNG
ThS. PHM MINH VIT

THI CÔNG CầU

TRNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017


GVC.THS. TRẦN VIỆT HỒNG, THS. PHẠM MINH VIỆT

BÀI GIẢNG

THI CÔNG CẦU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2017

1


2


LỜI NÓI ĐẦU
Để phục vụ cho đào tạo kỹ sư ngành Kỹ thuật cơng trình và ngành Cơng
thơn Trường Đại học Lâm Nghiệp, Bộ mơn Kỹ thuật cơng trình – Khoa Cơ điện
& Cơng trình tiến hành biên soạn bài giảng Thi công cầu.
Bài giảng được biên soạn theo chương trình mơn học đã được phê duyệt,
nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến thức và kỹ năng sơ bản về lĩnh vực thi
cơng một cơng trình cầu từ thi cơng kết móng mố trụ cầu, thi cơng kết cấu mố
trụ cầu đến thi công kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép và kết cấu nhịp cầu thép.
Bài giảng được biên soạn thành 06 chương. Chủ biên là GVC.ThS. Trần

Việt Hồng, biên soạn chương 01; chương 02; chương 03. Chương 04; chương
05; chương 06 do ThS. Phạm Minh Việt biên soạn.
Trong q trình biên soạn, các tác giả có tham khảo giáo trình thi cơng cầu
của trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội và các tài liệu khoa học kỹ thuật
có liên quan đến lĩnh vực thi cơng cơng trình cầu.
Mặc dù có nhiều cố gắng, song do trình độ chun mơn có hạn và một số
lý do khác, bài giảng này không tránh khỏi những hạn chế và thiếu sót. Rất
mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của đồng nghiệp để bài giảng này ngày
càng hồn thiện hơn. Các ý kiến đóng góp xin vui long gửi về địa chỉ: Bộ mơn
Kỹ thuật cơng trình, Khoa Cơ điện & Cơng trình, Trường đại học Lâm Nghiệp.

3


4


Chương 1
NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG XÂY DỰNG CẦU
1.1. Tổng quan về các cơng nghệ thi cơng cầu
1.1.1. Tình hình phát triển cơng nghệ xây dựng cầu trên Thế giới và ở Việt Nam
Trải qua gần một thế kỷ, kể từ khi kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực
(BTCT DƯL) được phát minh, thế giới đã chứng kiến nhiều thành tựu tuyệt vời
trong lĩnh vực xây dựng cơng trình, đặc biệt là các cơng trình cầu bằng kết cấu
BTCT DƯL. Từ những kết cấu kiểu dầm giản đơn 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 cơng 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, vượt xa giới hạn khẩu độ nhịp của dầm giản đơn truyền
thống, đem lại hiệu quả rất lớn về các mặt kinh tế, kỹ thuật cũng như vẻ đẹp kiến

trúc cơng trình.
Ở nước ta vào đầu những năm 90, các công nghệ thi công cầu tiên tiến
như phương pháp đúc đẩy, đúc hẫng đã được áp dụng rộng rãi kết hợp với các
nhà thầu lớn của nước ngoài và được tạo điều kiện cho các Tổng công ty xây
dựng giao thông trong nước nhập công nghệ và tiếp thu, làm chủ công nghệ.
Tiếp theo những năm sau đó, hàng loạt các cơng trình cầu BTCT DƯL khẩu độ
lớn, thi cơng bằng cơng nghệ hiện đại ra đời.
1.1.2. Tổng quan về các công nghệ thi công cầu
1.1.2.1. Tổng quan về các công nghệ thi công cầu bê tông cốt thép
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 cơng trình cầu trên thế giới.
Để đạt mục tiêu về khả năng vượt nhịp lớn, kết cấu BTCT DƯL nhịp liên
tục được áp dụng rộng rãi và đã có rất nhiều nghiên cứu có tính đột phá về thiết
kế kết cấu gắn với công nghệ thi công, đây là hai mặt khơng thể tách rời. Có thể
thấy rằng kết cấu nhịp BTCT DƯL với quá trình phát triển từ dạng dầm bản đặc,
rỗng rồi đến dạng mặt cắt chữ I, chữ T, rồi mặt cắt hình hộp hầu như đã hoàn
thiện về mặt kết cấu. Do vậy, trong thời gian qua, các nghiên cứu chuyển sang
chủ yếu về mặt vật liệu và đặc biệt là công nghệ thi công.
a) Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đẩy – CN1
Đúc đẩy thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ, hệ thống ván khuôn và bệ
đúc thường được lắp đặt, xây dựng cố định tại vị trí sau mố. Chu trình đúc được
5


tiến hành theo từng phân đoạn, khi phân đoạn đầu tiên hồn thành được kéo 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.

Mặc dù công nghệ có ưu điểm: Thiết bị di chuyển cấu kiện khá đơn giản,
tạo được tĩnh khơng dưới cho các cơng trình giao thông thủy bộ dưới cầu và
không chịu ảnh hưởng lớn của lũ nhưng cơng trình phụ trợ lại phát sinh nhiều
như: bệ đúc, mũi dẫn và 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. Với công nghệ này khả năng tái sử dụng hệ
thống ván khuôn, bệ đúc và kết cấu phụ trợ cao.
Trong thời gian qua chúng ta đã áp dụng công nghệ này ở một số cơng
trình cầu với khẩu độ nhịp lớn nhất là 40 ÷ 42m như: cầu Mẹt - QL.1A - Tỉnh
Lạng Sơn,cầu Hiền Lương - QL.1A - Tỉnh Quảng Trị, cầu Qn Hầu - Tỉnh
Quảng Bình.
b) Cơng 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 theo phân đoạn
từng đợt trong ván khuôn di động treo trên đầu xe đúc. Công nghệ này thường
áp dụng cho kết cấu có mặt cắt hình hộp với khẩu độ nhịp lớn từ 60 – 200m.
Đặc điểm của công nghệ 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 q trình thi cơng trên mỗi trụ đặt hai xe đúc, mỗi xe di chuyển và đúc
một nửa nhịp mỗi bên theo phương dọc cầu. Tùy theo năng lực của xe đúc mà
mỗi phân đoạn đúc có thể dài từ 3,5 – 7m hoặc có thể lớn hơn. Từng đốt sẽ lặp
lại công nghệ từ đốt thứ nhất và chỉ điều chỉnh ván khuôn theo tiết diện, độ vồng
thiết kế.
Cũng tương tự như vậy, công nghệ lắp hẫng cân bằng chỉ có khác biệt là
các phân đoạn dầm được đúc sẵn và được lao lắp cân bằng do vậy yêu cầu cao
hơn về kỹ thuật thực hiện các mối nối với chất lượng và độ chính xác của hai
mặt giáp nhau, sự trùng khớp các lỗ luồn cápDƯL và chất lượng thi công lớp
đệm liên kết (keo epoxy, vữa polymer…). Cũng như các cơng trình thi cơng theo

phương pháp lắp ghép, cơng nghệ lắp hẫng cân bằng có tiến độ thi công rất nhanh.
Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng phù
6


hợp với cầu có khẩu độ nhịp lớn và tĩnh không dưới cầu cao, với công nghệ này
chiều cao dầm và số lượng bó cáp địi hỏi cao hơn, nhiều hơn so với dầm thi
công bằng công nghệ khác nhưng tiến độ thi công nhanh, công trường gọn gàng
và thiết bị phục vụ thi cơng khơng địi hỏi đặc biệt.
Ở nước ta trong thời gian qua, công nghệ thi công đúc hẫng cân bằng được
áp dụng khá phổ biến với khẩu độ nhịp lớn nhất là 150m: cầu Hàm Luông –
QL60 – Tỉnh Bến Tre; nhịp 120m: cầu Lai Vu - QL.5 - Tỉnh Hải Dương; cầu
Gianh - QL.1A - Tỉnh Quảng Bình; cầu Bến Lức - QL.1A - Tỉnh Long An; cầu
Thành Trì cầu Vĩnh Tuy – Hà Nội.
c) Công nghệ đổ bê tông tại chỗ trên đà giáo di động – CN3
Công nghệ này thuộc phương pháp đổ bê tông tại chỗ. Sau khi thi công
xong một nhịp, tồn bộ hệ thống ván khn và đà giáo được lao đẩy tới nhịp tiếp
theo và bắt đầu công đoạn thi công như nhịp trước, cứ như vậy theo chiều dọc
cầu cho đến khi hoàn thành kết cấu nhịp. Với cơng nghệ này trong q trình thi
cơng ta vẫn tạo được tĩnh không dưới cầu cho giao thông thủy bộ, mặt khác
khơng chịu ảnh hưởng của điều kiện địa hình, thủy văn và địa chất khu vực xây
dựng cầu.
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 có thay đổi hoặc khơng thay đổi. Chiều
dài nhịp thực hiện thuận lợi và hợp lý trong phạm vi từ 35 – 60m. Số lượng nhịp
trong một cầu về ngun tắc là khơng hạn chế vì chỉ cần lực đẩy dọc nhỏ để đẩy
đà giáo ván khuôn và không lũy tiến qua các nhịp.
Tuy nhiên, các công trình phụ trợ của cơng nghệ này cịn khá cồng kềnh:
dàn đẩy,trụ tạm, mũi dẫn và hệ đà giáo ván khuôn cồng kềnh để đảm bảo độ
cứng lớn khi thi công đúc bê tông dầm.

d) Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm dưới đà giáo di động
– CN4
Cơng nghệ này tương tự như CN3 nhưng có một số thay đổi khác biệt
khắc phục được các hạn chế của CN3. Nội dung của giải pháp 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 liên tục hóa
các phân đoạn dầm với nhau. Chu trình lặp đi lặp lại cho từng nhịp cho đến khi
hồn thành.
Giải pháp cơng nghệ này có được các ưu điểm như CN3, thêm vào đó có
thể đẩy nhanh tiến độ hơn nữa vì việc đúc các phân đoạn dầm hồn tồn độc lập
với q trình lao lắp kết cấu nhịp. Hệ đà giáo di động chỉ có tác dụng lao giữ các
7


đốt dầm đúng vị trí nên gọn nhẹ hơn, khơng quá lớn như hệ đà giáo của CN3
phải phục vụ cho q trình đúc tồn bộ bê tơng kết cấu nhịp.
Qua phân tích 4 giải pháp cơng nghệ chính trong thi công cầu BTCT DƯL
nhịp liên tục chủ yếu như trên, có thể tóm tắt các đặc điểm chủ yếu ở bảng 1
dưới đây:
Bảng 1.1. Tóm tắt đặc điểm chủ yếu của 4 giải pháp công nghệ
Các giải pháp công nghệ
STT Yếu tố kỹ thuật
CN1
CN2
CN3
CN4
1
Khẩu độ phù hợp 35 -:- 60m 60-:-200m 35-:-60m
35-:-60m
Giản đơn

Giản đơn
Sơ đồ kết cấu
2
Liên tục
Liên tục
hoặc liên
hoặc liên
nhịp
tục
tục
Phụ thuộc
Không phụ
Phụ thuộc
Phụ thuộc
3
Tiến độ thi công
CN bê
thuộc vào
CN bê tơng
CN bê tơng
tơng
CN bê tơng
Xe đúc
Hệ kích đẩy
Đà giáo
Đà giáo lao
4
Thiết bị, đà giáo
dầm đơn
phức tạp

nặng nề
lắp gọn nhẹ
giản
Tổng chiều dài
Khơng
Khơng giới Khơng giới
5
Giới hạn
cầu
giới hạn
hạn
hạn
Có điều
Khó đảm
Khó đảm
Khó đảm
Chất lượng bê
kiện đảm
bảo chất
bảo chất
bảo chất
6
tơng
bảo chất
lượng bê
lượng bê
lượng bê
lượng
tông
tông

tông
Ghi chú:
CN1: Công nghệ đổ bê tông tại chỗ theo phương pháp đúc đẩy.
CN2: Công nghệ thi công theo phương pháp đúc hoặc lắp hẫng cân bằng.
CN3: Công nghệ đổ bêtông tại chỗ treo trên đà giáo di động.
CN4: Công nghệ thi công lắp ghép các phân đoạn dầm trên đà giáo di động.
Tổng chiều dài cầu không giới hạn: xét về mặt lý thuyết.
Trong số các công nghệ trên, công nghệ CN1 và CN2 đã được áp dụng
phổ biến ở nước ta, riêng công nghệ CN3 vàCN4 đang ở những bước đầu nghiên
cứu áp dụng ở Việt Nam.
1.1.2.2. Tổng quan về các công nghệ thi công cầu thép
Cầu thép cấu tạo từ các cấu kiện thép, được thi công để vượt những nhịp
lớn hoặc làm các cầu tạm, xây dựng nhanh chóng, với khả năng chịu lực lớn và
8


tính tin cậy cao, trọng lượng nhẹ nhàng, tính cơ động cao và khả năng cơ giới
hóa triệt để.
Thi cơng cầu thép bao gồm các giai đoạn chính, Hình 1.1.

Hình 1.1. Các giai đoạn thi công kết cấu nhịp cầu thép
Kết cấu nhịp cầu dầm thép có các biện pháp thi công kết cấu nhịp (KCN)
như: Lắp đặt bằng cần cẩu dọc; lắp đặt bằng cẩn cẩu ngang; lao kéo dọc KCN
dầm thép trên đường trượt.
Kết cấu nhịp cầu giàn thép có các biện pháp thi cơng KCN như: Lắp đặt
KCN trên đà giáo cố định kết hợp với trụ tạm; lắp hẫng KCN; lắp bán hẫng
KCN; Lao kéo dọc KCN; Lao kéo ngang KCN và trở nổi kết cấu nhịp.
1.2. Công tác đo đạc trong xây dựng cầu
1.2.1. Khái niệm chung về công tác đo đạc trong xây dựng cầu
1.2.1.1. Vai trị của cơng tác đo đạc

Trong thi cơng cầu, cơng tác đo đạc nhằm mục đích làm cho cơng trình và
các chi tiết của cơng trình có vị trí, hình dáng, kích thước hình học đúng như đã
thiết kế. Kết quả đo đạc thiếu chính xác sẽ dẫn đến sự sai lệch vị trí, thay đổi kích
thước hình học của kết cấu, gây khó khăn cho việc thi công những bước tiếp theo,
làm thiệt hại về khối lượng thi công và giảm sút chất lượng, rút ngắn tuổi thọ
cơng trình, thậm chí phải phá bỏ.
Như vậy, cơng tác đo đạc trong xây dựng cầu có nhiệm vụ chuyển vị trí,
hình dáng, kích thước của cơng trình ra thực địa. Một cơng trình cầu được đánh
giá đảm bảo chất lượng khi nó được xây dựng đúng: Vị trí; hình dáng; kích
thước (điều này phục thuộc rất nhiều vào cơng tác đo đạc) và đúng vật liệu, quy
trình cơng nghệ.
1.2.1.2. Yêu cầu của công tác đo đạc
Công tác đo đạc trong xây dựng cầu cần phải tiến hành thường xuyên
trong các giai đoạn trước và trong khi xây dựng công trình cầu: Phải thực hiện
kiểm tra, theo dõi, quan trắc và bám sát các công việc thi công.
Người thực hiện cơng tác đo đạc phải có phương pháp, chun mơn,
chun nghiệp, tuân thủ quy trình quy phạm đối với cấp hạng cơng trình và loại
9


thiết bị.
Trước khi tiến hành các công tác đo đạc cần phải lập đề cương cho công
tác đo đạc, khi thực hiện công tác đo đạc cần thực hiện theo đề cương đã được
cơ quan có thẩm quyền phê duyệt.
Kết quả của công tác đo đạc phải đảm bảo độ chính xác theo u cầu, tức
là phải kiểm sốt được sai số trong đo đạc và sai số phải nằm trong giới hạn cho phép.
Yêu cầu chung đối với công tác trắc địa được quy đinh trong tiêu chuẩn
TCVN 9398:2012 và tiêu chuẩn 22 TCN 266 – 2000: “Quy phạm thi công và
nghiệm thu cầu cống – Công tác đo đạc và định vị”.
1.2.1.3. Nội dung của công tác đo đạc

a)Xác định vị trí của cơng trình và hạng mục cơng trình trên thực địa –
Cơng tác định vị trắc địa
Nhận, kiểm tra và xác định lại hệ thống cọc mốc và mốc cao đạc do TVTK
lập ra.
Lập hệ thống cọc mốc cầu gồm: mốc khống chế tim cầu, đường trục
khống chế tim mố trụ, các cọc mốc đường dẫn, đường nhánh và cơng trình
hướng dịng.
Những cơng việc này thuộc nhóm cơng việc trước khi thi cơng.
b) Xác định ví trí và kích thước của các bộ phận cơng trình - Cơng tác đo đạc
- Xác định vị trí, kích thước của từng bộ phận cơng trình theo từng bước
thi cơng.
- Kiểm tra hình dáng, kích thước của các bộ phận chế tạo sẵn được đưa tới
sử dụng trong công trình.
- Định vị trên thực địa các cơng trình phụ tạm trong thi công như đường
tránh, đường công vụ, bến bốc dỡ, kho bãi vật liệu.
- Đo đạc kiểm tra khối lượng cơng tác đã hồn thành.
Những cơng việc này thuộc nhóm đo đạc trong q trình thi cơng.
c) Kiểm tra theo dõi cơng trình
Đo đạc đăng ký trạng thái ban đầu (trạng thái 0)
Quan trắc, theo dõi lún và chuyển vị trong thời gian khai thác
1.2.2. Những tài liệu cần thiết phục vụ công tác đo đạc
1.2.2.1. Những tài liệu chỉ dẫn cần thiết
- Bản vẽ thiết kế kỹ thuật hoặc bản vẽ thiết kế thi cơng cơng trình cầu.
- Bình đồ khu vực xây dựng cầu, trên đó chỉ rõ đường tim tuyến, đường
tim cầu.Trường hợp cầu xây dựng ở nơi có điều kiện thiên nhiên phức tạp, bãi
sông rộng hơn100m, nơi các cọc mốc dễ bị thất lạc cần xác định thêm đường tim
10


phụ song song với đường tim chính cho tuyến và cho cầu.

- Sơ đồ đường sườn đo đạc và các thuyết minh kèm theo.
- Bản sao toạ độ, cao độ của các cọc thuộc đường sườn đo đạc.
- Các yếu tố của đường sườn như: cọc mốc, mốc cao đạc, điểm khống chế
tim tuyến, tim cầu...
- Nếu địa chất phức tạp thì cần bố trí đường tim phụ để đề phòng mất mốc.
1.2.2.2. Các quy định đối với các cọc mốc và lưới khống chế vị trí cầu
a) Quy định về cọc mốc
Cọc của đường sườn không được thất lạc, phải cố định suốt trong thời
gian thi công cho đến khi bàn giao cơng trình.
Các cọc và mốc cao đạc cần đặt ở nơi có nền đất chắc chắn, khơng ngập
lụt hoặc đặt trên nền các cơng trình đã ổn định. Tuỳ theo mức độ quan trọng và
thời gian sửdụng, các cọc mốc có thể được làm bằng gỗ,bằng thép hay bê tơng
cốt thép.

Hình 1.2. Cấu tạo cọc mốc trắc đạc đối với trục chính.
1 - nắp đậy; 2 - Vữa bê tơng
Tùy thuộc vào tỷ lệ của bình đồ, số lượng cọc mốc căn cứ theo độ lớn của
công trình và tham khảo theo bảng 1.2.
Cọc mốc cần được chôn sâu từ 0,3  0,5m và nhô cao khỏi mặt đất từ 10
đến15cm, trên đó có ghi kí hiệu tên cọc. Các mốc quan trọng, thời gian tồn tại
kéo dài nhiều năm cần được xây dựng chắc chắn, có nắp che (hình 1.2).
Các cọc thuộc đường tim cầu, tim tuyến phải gắn vào lý trình chung của tuyến
đường.
11


Bảng 1.2. Qui định về tỷ lệ bình đồ và số lượng cọc mốc đường sườn
Số lượng cọc
Vật
Tỷ lệ

liệu cọc
Loại cơng trình Theo đường tim dọc
bình đồ
Cọc mốc
mốc
cầu
1:10000
Cống và cầu
≥ 02 cọc
≥ 01 cọc
Gỗ
ngắn hơn 50m
Cầu dài từ
≥ 02 cọc ở mỗi phía
≥ 01 cọc ở mỗi
Gỗ
50÷100m
bờ
phía bờ
1:2000
Cầu dài từ
≥ 02 cọc ở mỗi phía
≥ 01 cọc ở mỗi Bê tơng
100÷300m
bờ
phía bờ
cốt thép
1:5000
Cầu dài trên
≥ 02 cọc ở mỗi phía

≥ 01 cọc ở mỗi Bê tơng
300m
bờ
phía bờ
cốt thép
- ≥ 01 cọc /Km
Đường vào cầu - ≥ 02 cọc /1Km
Gỗ
đường.
đường
- Trên đoạn đường - ở vị trí cách
trục
cong phải có các cọc đường
ngoài
ở tiếp đầu, tiếp cuối, ≤40m
đường phân giác và phạm vi của nền
điểm ngoạt của tuyến đường, rãnh dọc
b) Quy định về lưới tam giác đạc
Hệ thống cọc mốc liên hệ với nhau thành lưới khống chế vị trí cầu. Độ
chính xác của lưới tam giác phụ thuộc vào vào độ dài cơ tuyến. Nếu địa hình
khơng cho phép dùng hệ thống lưới tam giác thì có thể lập lưới tứ giác.
Đường cơ tuyến có thể dựng sát hai bên mép nước, nếu có bãi giữa thì cơ
tuyến nên dựng ở đó.
Đơn giản nhất là lập mạng đo đạc chỉ có một tam giác với một cơ tuyến và
đo 2 góc đỉnh (hình 1.3a).Để nâng cao độ chính xác và kiểm tra lẫn nhau dùng
mạng lưới đo đạc gồm 2 tam giác với 2 cơ tuyến (hình 1.3b),hoặc hay dùng hơn
cả là mạng lưới đođạc tứ giác với 1 cơ tuyến (hình 1.3c) hay 2 cơ tuyến (hình
1.3d).
Nếu gần nơi xây dựng cầu có cầu cũ hay bãi nổi thì nên tận dụng đặt cơ
tuyến trên cầu cũ (hình 1.3e) hoặc trên bãi giữa (hình 1.3g).

12


Hình 1.3. Các dạng đồ hình mạng lưới tam giác đạc
1 - Cơ tuyến; 2 - Tim cầu
Khi sử dụng phương pháp tam giác đạc để đo khoảng cách giữa các mốc
và tim mố, trụ mạng lưới tam giác đạc cần phải thoả mãn các điều kiện sau:
1- Hình thái mạng lưới tam giác đạc:
+ Cầu trung dùng mạng lưới 2 hoặc 4 tam giác.
+ Cầu lớn dùng mạng lưới tứ giác. Khi có bãi nổi giữa sơng thì dùng mạng
lưới trung tâm (hình 1.3 h).
2- Điều kiện về các góc của mạng lưới đo đạc:
+ Nếu là tam giác, các góc khơng nhỏ q 250 và khơng lớn q 1300.
+ Nếu là tứ giác, các góc khơng nhỏ q 200.
3- Điều kiện mạng lưới chung:
+ Mạng lưới chung phải có ít nhất 2 điểm định vị đường tim cầu, mỗi bên bờ
một điểm.
+ Bao gồm những điểm mà từ đó có thể định tâm mố trụ bằng giao
tuyếnthẳng và thuận lợi kiểm tra trong q trình thi cơng.
Đường giao của hướng ngắm và tim cầu càng gần 900 càng tốt. Chiều dài
đườngngắm từ kinh vĩ đến tâm trụ qui định khơng lớn hơn:
+ 1000m khi dùng kinh vĩ có sai số góc 1’’.
+ 300m khi dùng kinh vĩ có sai số góc 10’’.
+ 100m khi dùng kinh vĩ có sai số góc 30’’.
13


Số lượng giao điểm bên sườn khơng được ít hơn 2 điểm. Các đỉnh và điểm
đo của mạng lưới đo đạc cần được chôn cố định. Mỗi lần ngắm máy cần dẫn tim

mốc lên đế máy. Nếu không thể dẫn tim mốc lên đế máy thì cần xác định các
yếu tố quay về tâm và điều chỉnh cho thích hợp. Nếu địa hình phức tạp, các
điểm ngắm bị che khuất trên mặt bằng thì trên tâm của điểm đo cần phải dựng
chịi dẫn mốc với độ cao cần thiết (hình 1.4).

Hình 1.4. Chịi dẫn mốc
Chiều dài cầu dưới 200 m có thể dùng 1 cơ tuyến. Nếu cầu dài hơn phải
dùng ít nhất 2 cơ tuyến. Cơ tuyến cắm ở nơi bãi sơng có độ dốc nhỏ hơn 1%.
Trong một số trườnghợp cho phép cắm một mạng cơ tuyến đặc biệt.
Chiều dài cơ tuyến nên lấy bằng nửa chiều dài cần xác định. Độ chính xác
khi đo cơ tuyến lấy gấp đôi khi đo chiều dài thông thường.
Mỗi tim trụ mố được giao hội tối thiểu của 3 đường ngắm từ 3 mốc đỉnh
của mạng. Sai số của điểm giao hội không quá 1,5cm.
1.2.3. Tổ chức công tác đo đạc
Công tác đo đạc phải thực hiện trong suốt quá trình thực hiện dự án xây
dựng cơng trình, trong mỗi giai đoạn khác nhau thì nhiệm vụ của cơng tác đo
đạc cũng khác nhau. Để thực hiện công tác đo đạc và đảm bảo không chồng
chéo lên nhau cần phải tổ chức cơng tác đo đạc cẩn thận và đúng trình tự. Tổ
chức cơng tác đo đạc được tóm tắt theo hình 1.5.

14


Hình 1.5. Sơ đồ tổ chức cơng tác đo đạc
1.2.4. Định vị mố trụ cầu trên thực địa
Trong thi công cầu, công tác định vị tim mố trụ thường gặp nhiều khó
khăn, nhất là đối với những cơng trình cầu lớn, sông sâu, nước chảy xiết hoặc
qua vực sâu hiểm trở.
Cơng việc đo đạc xác định vị trí tim mố trụ đòi hỏi phải được thực hiện
nghiêm túc, thận trọng, có phương pháp và làm nhiều lần bằng những thiết bị

khác nhau để so sánh, kiểm tra và đạt được kết quả đo tin cậy.
Tuỳ theo nhiệm vụ đo đạc cụ thể, có thể áp dụng các phương pháp định vị
tim mố trụ trực tiếp hay gián tiếp.
1.2.4.1. Phương pháp đo trực tiếp
Áp dụng: Khi chiều dài cầu dưới 100m, điều kiện địa hình tương đối bằng
phẳng, thuận tiện cho việc đi lại.
Chiều dài cầu và khoảng cách giữa tim các mố trụ được đo bằng thước
thép kết hợp với máy kinh vĩ ngắm hướng thẳng.
Nếu trong khu vực ngập nước thì việc đo và đánh dấu được thực hiện trên
cầu tạm bằng gỗ. Cầu tạm thường được dựng bằng gỗ bên cạnh dọc theo cầu
chính, ngồi phục vụ cơng tác đo đạc cầu tạm còn dùng để đi lại trong q trình
thi cơng cầu. Cầu tạm thơng thường có trụ là gỗ tròn (12 16cm) hoặc gỗ hộp
(10x10;15x15cm) được đóng sâu vào trong nền từ 2,0  2,5 m, mặt cầu lát ván
dày 4cm. Tim dọc phụ đặt trên mặt cầu tạm và được đánh dấu cố định bằng đinh
đóng cách nhau 3 5m.
15


a) Định vị cầu nhỏ
- Áp dụng: Đối với các cầu nhỏ có dịng chảy hẹp, nước khơng ngập sâu,
có thể đóng các cọc mốc tương đối dễ dàng.
- Nội dung: Từ cọc mốc gần nhất dẫn ra tất cả các vị trí tim mố, tim trụ
bằng cách đo 2 lần có kinh vĩ ngắm hướng. Đặt máy kinh vĩ tại tim của từng mố
và trụ để xác định vị trí các cọc ở hai phía thượng và hạ lưu cầu, mỗi phía đóng
2 cọc để khống chế đường tim mố, tim trụ. Thơng thường ngắm theo hướng
vng góc với tim cầu, trừ những cầu đặt chéo tim trụ hợp với tim cầu một góc
xác định (hình 1.6).

Hình 1.6. Sơ đồ định vị cầu nhỏ
1 -Các cọc định vị tim dọc cầu

2- Các cọc định vị tim mố, trụ ở hai phía thượng và hạ lưu
3- Vị trí móng mố, trụ cầu
- Các bước thực hiện:
+ Đặt máy kinh vĩ tại cọc mốc tim cầu ở một trong hai đầu cầu, ngắm hướng
tim cầu.
+ Dùng thức thép kéo thước trực tiếp theo đường tim cầu theo số liệu của
từng mố trụ đã tính tốn trước, xác định được vị trí tim từng mố trụ cầu (đo lần
một).
+ Tương tự đặt máy kinh vĩ tại cọc mốc tim cầu ở đầu cầu còn lại, lần lượt
xác định tim từng mố trụ cầu (đo lần hai).
+ Đặt máy kinh vĩ tại từng tim mố trụ vừa xác định, ngắm hướng dọc theo
tim cầu (ngắm về cọc mốc tim cầu ở hai đầu), xoay góc 90o lần lượt về hai phía
thượng hạ lưu cầu, mỗi phía đóng 2 cọc để khống chế đường tim mố, tim trụ cầu
(khoảng cách giữa hai cọc khống chế cách nhau từ 15m đến 20m).
b) Định vị cầu trung và cầu lớn ngay trên mặt bằng thực địa
- Áp dụng đối với các cầu trung và cầu lớn chỉ sử dụng được phương pháp
đo trực tiếp khi có thể đo khoảng cách bằng thước.
16


- Nội dung: Đường tim dọc cầu dựa theo hệ thống cọc mốc do thiết kế lập từ
trước mà xác định.
- Các bước thực hiện:
+ Chiều dài cầu, khoảng cách lẻ từ cọc mốc đầu đến tim mố và khoảng
cách giữa các tim mố, trụ được đo bằng thước thép có kinh vĩ ngắm hướng.
+ Đo dài hai lần theo hướng đi và hướng về, kết quả cần được hiệu chỉnh
theo nhiệt độ môi trường tại thời điểm đo, độ dốc địa hình và lực kéo căng thước
khi đo. Tốt nhất là kéo thước theo phương ngang với lực kéo qui định và dùng
dây rọi đánh dấu điểm kéo thước. Các lần đo đều do một người có kinh nghiệm kéo.
+ Từ các cọc mốc định vị tim cầu  xây dựng các cọc mốc tim mố trụ 

xây dựng các cọc định vị như đối với cầu nhỏ nói trên.
c) Định vị cầu trung và cầu lớn trên cầu tạm

Hình 1.7. Sơ đồ định vị mố trụ cầu thẳng trên cạn
a) Trụ tạm song song với trục cầu chính
b) Trục cầu tạm khơng song song với trục cầu chính
1- Cọc mốc đã có; 2- Cọc định vị; 3- Phạm vi móng mố và trụ
Những cầu qua nơi có nước,mức nước khơng sâu có thể dựng cầu tạm cách
cầu chính từ 20  30m để đo đạc và đi lại. Thơng thường tim cầu tạm song song với
tim cầu chính.
- Khi cầu tạm song song với tim cầu chính (hình 1.7 a) cách đo như sau:
Từ các cọc mốc A,B đã có lập trục phụ A’,B’ trên cầu tạm bằng hệ đường
sườn đo đạc hình chữ nhật ABA’B’.
Trên trục A’B’ đo cự ly xác định hình chiếu của các tim mố,trụ cầu chính
M0’, T1’,T2’...Mn’.
17


Đặt máy kinh vĩ tại các điểm vừa xác định ngắm góc900 so với trục A’B’,
đóng các cọc định vị tim mố, trụ ở hai phía thượng và hạ lưu cầu.
Giao điểm của hướng ngắm trục AB và đường dóng các cọc định vị tương
ứng sẽ cho vị trí tim mố, trụ.
- Khi trục cầu tạm không song song với trục cầu chính, trường hợp này
gặp phải khi bên cạnh cầu chính có một cầu cũ đang khai thác, ta sử dụng lề
người đi củacầu này để dựng đường trục phụ A’B’ (hình 1.7 b), hợp với trục cầu
chính một góc γ.
(1.1)
Khoảng cách giữa hai mốc A,B là:
AB = A’B’.cosγ
(1.2)

- Các bước thực hiện:
+ Xây dựng cầu tạm (có thể tận dụng cầu cũ hoặc cầu đã có), cầu tạm cách
cầu chính một khoảng từ 20  30m.
+ Xác định trục cầu tạm A’B’ từ cọc mốc định vị tim cầu chính đã có AB,
khoảng cách giữa hai mốc định vị cầu tạm tính theo cơng thức (1.2).
+ Tính tốn khoảng cách các hình chiếu của mố, trụ trên trục phụ A’B’. Cự
ly hình chiếu của các mố, trụ trên trục phụ A’B’ là khoảng cách thiết kế(thực)
chia cho cos γ. Ví dụ T1’T2’ = T1T2/ cosγ.
+ Sử dụng máy kinh vĩ ngắm hướng và thước thép định vị hình chiếu tim
mố, trụ trên cầu tạm.
+ Đặt máy kinh vĩ tại các điểm đã xác định được trên cầu tạm, mở góc α
so với trục A’B’, xác định các cọc định vị như phần trên đã trình bày.
1.2.4.2. Phương pháp đo gián tiếp
Áp dụng: Đối với cầu trung và cầu lớn có địa hình phức tạp, nước ngập sâu
và chảy xiết, sơng có thơng thuyền…khơng thể áp dụng phương pháp đo trực tiếp.
Đây là phương pháp sử dụng máy kinh vĩ đo trên mạng tam giác đạc.
Trên bờ sông nơi thích hợp lập mạng lưới đo đạc tam giác hoặc tứ giác
với độ chính xác cao về cự ly dài và cao độ các đỉnh, sau đó phải quy đổi toạ độ
các đỉnh về hệ toạ độ quy ước thống nhất và thuận lợi.
- Cách xác định tim mố, trụ cầu bằng phương pháp giao hội hướng ngắm
trên mạng lưới tam giác đác có hai cơ tuyến:

18


Hình 1.8. Sơ đồ định vị tim mố trụ cầu
bằng phương pháp giao hội hướng ngắm
Từ mốc định vị tim cầu A, xây dựng cơ tuyến AD và AC, với AC = a, AD
= b;AC và AD hợp với đường tim cầu lần lượt góc 1,2.
Khoảng cách từ mốc A đến trụ T2 bằng d;

Trong ΔACT2,biết cạnh a, cạnh d và góc 1, do đó tìm được chiều dài
cạnh CT2, theo định lý cos.
(1.3)
Sau đó tính góc 1T2 theo định lý Sin.
(1.4)
 Góc1T2= arcsin1T2
Trong ΔADT2,biết cạnh a, cạnh d và góc 2, do đó tìm được chiều dài
cạnh DT2, theo định lý cos.
(1.5)
Sau đó tính góc 2 theo định lý Sin.
(1.6)
 Góc2T2= arcsin2T2
- Các bước thực hiện:
+ Đặt máy kinh vĩ tại mốc định vị tim cầu A ngắm về mốc định vị B được
đường trục tim cầu.
+ Đặt máy kinh vĩ tại mốc C ngắm về mốc A, xoay một góc 1T2 được tia
CT2’.
+ Đặt máy kinh vĩ tại mốc D ngắm về mốc A, xoay một góc 2T2 được tia
19


CT2’’.Tia CT2’, CT2’’ và đường tim cầu giao hội với nhau tại đâu thì đó là vị trí tim
trụ T2.
+ Để định vị tạm thời, nếu T2 ở trên cạn thì dùng tiêu để xác định, nếu T2
nằm trongkhu vực ngập nước, với nước cạn dùng cọc tạm, với nước sâu phải
dùng bè phao.
+ Sau khi định vị tim mố trụ, có thể dựa vào đó để xây dựng các cơng
trình phụ tạmnhư đắp đảo, đắp vịng vây đất, làm đà giáo... Khi đã có các cơng
trình phụ tạm, cần đođạc định vị lại cho thật chính xác, từ đó mà xây dựng cơng
trình chính.

1.2.4.3. Xác định tim mố trụ cầu cong
Thông thường tim cầu cong được lấy dọc theo đường cong của tuyến, trục
dọc củamố trụ lấy theo hướng bán kính tương ứng của đường cong. Thực tế, do
điều kiện dịngchảy, điều kiện địa chất hoặc giao thơng dưới cầu, trục dọc của
mố trụ có thể lấy songsong với hướng của dòng chảy, hướng của đường dưới
cầu hay hướng phân giác gócđỉnh.
- Các đặc điểm cần thống nhất để xác định tim mố trụ cầu cong:
+ Điểm giao của trục dọc đường cong và trục dọc mố, trụ là tim mố trụ cầu.
+ Trục ngang mố trụ lấy vuông góc trục dọc tại tim mố, trụ.
+ Lấy tim đường cong trên cầu làm trục dọc cầu.
+ Hướng bán kính đường cong là trục dọc mố trụ.
+ Tiếp tuyến đường cong tại tim mố trụ là trục ngang mố trụ.
- Các số liệu để định vị mốc và tim mố trụ là:
+ Các yếu tố đường cong đầu cầu và trên cầu.
+ Khoảng cách tim các mố trụ.
+ Lý trình các điểm.
+ Đường tên, cung tương ứng của nhịp cầu.
a) Phương pháp đa giác
Coi vị trí tim mố trụ là các đỉnh của đa giác nội tiếp đường cong trục dọc
cầu. Dựa vào tài liệu thiết kế tính được các đặc trưng cạnh, góc của đa giác. Khi
định vị trên thực địa, tim mố, trụ được định vị lần lượt nên sai số bị cơng dồn vì
vậy thường áp dụng cho cầu khơng q 3 nhịp.
Bài tốn: Biết bán kính R; chiều dài các nhịp L1, L2, L3; vị trí tâm O; Mố
M0, M3.

20


Hình 1.9. Sơ đồ định vị tim mố trụ cầu cong bằng phương pháp đa giác
- Tính tốn các yếu tố của đa giác:

Góc chắn cung có chiều dài dây cung Li:
(1.7)
Góc chắn cung M0Mn: =
Chiều dài dây cung M0M3
(1.8)
Các cạnh cịn lại của tam giác, ví dụ cạnh T1M3
(1.9)
Góc nhìn cạnh T1M3, góc1
(1.10)
Theo định lý sin xác định góc2
(1.11)
2 = arcsin2
- Các bước thực hiện:
Đặt máy kinh vĩ tại mốc M0 ngắm về M3, xoay góc 1, đặt máy kinh vĩ tại
M3 ngắm về mốc M1, xoay góc 2.
Hai tia này giao hội với nhau tại điểm nào thì điểm đó là tim trụ T1.
Đặt máy kinh vĩ tại điểm tim trụ T1 vừa xác định ở trên ngắm về mốc tâm
O ta được trục dọc trụ T1, xoay một góc 90o ta được trục ngang trụ T1.
21


b) Phương pháp tọa độ cực

Hình 1.10. Sơ đồ định vị tim mố trụ cầu cong
bằng phương pháp tọa độ cực
Bài tốn: Biết bán kính R; chiều dài các nhịp L1, L2, L3; vị trí tâm O; Mố
M0, M3.
- Xác định tọa độ cực của các tim trụ T1, T2 với các góc1=1, 2 =
1+2.
(1.12-a)

1 = arcsin1
(1.12-b)
2 = arcsin2
- Các bước thực hiện
+ Dùng máy kinh vĩ đặt tại O ngắm về M0 mở góc với OM0là α1 trên
phương vừa xác định dùng thước thép đo một khoảng bằng R, xác định được tim
trụ T1.
+ Dùng máy kinh vĩ đặt tại O ngắm về M0 mở góc với OM0là α2 trên
phương vừa xác định dùng thước thép đo một khoảng bằng R, xác định được tim
trụ T2.
22


c) Phương pháp tiếp tuyến
- Nôi dung của phương pháp:
+ Vị trí của mố trụ được xác định theo mốc.
+ Dựa vào góc đỉnh , bán kính cong R xác định được T=R. tg/2 và các
yếu tố của đường cong.
+ Đặt máy kinh vĩ tại Đ mở góc với tiếp tuyến M 1Đ, đo chiều dài T xác
định được M 0.
+ Vị trí tim trụ T1, T2...được xác định bằng phương pháp tạo độ vng
góc. Trục toạ độ thường chọn là tiếp tuyến M0Đ.
- Bài toán: Biết Mốc Đ và O; R; góc ở đỉnh ; chiều dài nhịp theo thiết kế.
Xác định vị trí tim trụ T1.

y

Ð

T



A
1

T1

YT

M0

T3

T2

T4
M6

B
XT

1

1

2

R

O
x
Hình 1.11. Sơ đồ định vị tim mố trụ cầu cong
bằng phương pháp tiếp tuyến

23


- Tính tốn số liệu:
+ Chiều dài nhịp lần lượt: M0T1 = L1; T1T2 = L2; T2T3 = L3; T3T4 = L4;
T4T5 = L5.
+ Chiều dài cánh tiếp tuyến: T = R.tg(/2).
+ Xác định góc chắn cung M0T1:
(1.13)
(1.14)
+ Xác định XT1 và YT1
(1.15)
(1.16)
- Các bước thực hiện:
+ Đặt máy kinh vĩ tại Đ ngắm về O mở góc bằng /2, trên phương vừa xác
định đo một khoảng bằng T xác định được mố M0.
+ Đặt máy kinh vĩ tại M0 ngắm về Đ, đo một khoảng bằng YT1 xác định
được điểm A.
+ Đặt máy kinh vĩ tại A ngắm về Đ, đo một khoảng bằng XT1 xác định
được tim trụ T1.
d) Phương pháp giao hội hướng ngắm

Hình 1.12. Sơ đồ định vị tim mố trụ cầu cong
bằng phương pháp giao hội hướng ngắm
Dùng cho địa hình phức tạp nước ngập sâu.

Sử dụng một hệ thống đường sườn, dùng máy kinh vĩ đặt trên các đỉnh
đường sườn ngắm giao hội không dưới 3 tia cho tim mố trụ.
Hệ thống đường sườn có tối thiểu hai cơ tuyến. Nên xác định tọa độ các
đỉnh theo một hệ tọa độ thuận lợi.
24