Cấu tạo cầu dầm bản rỗng nhịp 24m cầu Khe Cà

Cầu dầm bản rỗng được áp dụng cho những công trình cầu nhịp nhỏ và những công trình đòi hỏi chiều cao kiến trúc thấp. Ưu điểm của dầm bản rỗng là tận dụng tối đa khả năng của vật liệu và tĩnh tải của dầm nhỏ. Nhược điểm của dầm bản rỗng là khó bố trí cốt thép dự ứng lực tại các mặt cắt kết cấu có nhánh cong giao vào nhau.

1. Tổng quan cầu 

Cầu Khe Cà tại Km556+837.81 nằm trên quốc lộ 1A thuộc địa phận huyện Kỳ Anh, tỉnh Hà Tĩnh, thuộc dự án nâng cấp, mở rộng QL1A đọan Nam tuyến tránh thành phố Hà Tĩnh – Kỳ Anh(Vũng Áng). Cầu được xây dựng mới 1 đơn nguyên bên cạnh cầu cũ về phía thượng lưu, cách mép cầu cũ 0.5m. Hiện tại ở vị trí hạ lưu xây dựng cầu đã có cầu cũ được xây dựng và đưa vào sử dụng năm 2000, trọng tải thiết kế H30-XB80, tần suất thiết kế P=4%; Khổ cầu B=10+2x0.5=11m; Mặt cắt ngang cầu gồm 5 dầm T, L=12m, khoảng cách giữa các dầm a= 2.1m; Mố cầu được thiết kế kiểu mố chữ U; Kết cấu lan can bằng thép hình; Hiện tại lớp phủ mặt cầu, khe co giãn trên cầu đã bị bong tróc h­ư hại nặng. Tuy nhiên hệ thống các dầm cầu vẫn đảm bảo khả năng lư­u thông các ph­ương tiện qua lại. Địa hình khu vực xây dựng cầu tương đối bằng phẳng, hai bên là nhà dân thưa thớt, hai bờ sông t­ương đối ổn định, dòng chảy thẳng, độ dốc dọc lòng sông không lớn. Địa chất cầu qua kết quả khoan tại các vị trí đặt mố cầu cho thấy nền đất yếu. Về chế độ thủy văn, theo số liệu điều tra thực tế, trong khu vực xây dựng cầu đã xảy ra lũ lớn vào các năm 2000, 1989 và 1973. Trong đó, lũ lớn nhất xảy ra năm 2000, lũ lớn thứ hai xảy ra năm 1989 và lũ lớn thứ ba xảy ra năm 1973. Tình trạng xói lở lòng suối, qua quan sát tại hiện tr­ường cho thấy lòng suối không có xói lở cục bộ, địa chất lòng suối tốt. 

2. Quy mô xây dựng cầu 

- Đối với cầu cũ: Giữ nguyên kết cấu thượng, hạ bộ cầu cũ, chỉ thay thế lớp phủ mặt cầu cũ; Nâng cao lan can cũ và hệ thống thoát n­ước cầu cũ được giữ nguyên; Thay thế toàn bộ khe co giãn, tay vịn lan can trên cầu cũ (theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 18-79).

- Đối với cầu mới: Cầu xây dựng vĩnh cữu bằng BTCT và BTCT DƯL (theo Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN272-05); Tải trọng HL93, ng­ười đi bộ 3x10­­^-3Mpa; Tần suất thiết kế p = 4%; Khổ cầu B = 10 +2x0.5 = 11 (m); Sông không thông thuyền, không có cây trôi; Vùng động đất cấp 7; Đường hai đầu cầu thiết kế đường cấp III đồng bằng theo tiêu chuẩn đường ô tô (TCVN 4054 – 2005).

3. Giải pháp xây dựng cầu

3.1. Giải pháp thiết kế cầu cũ

- Lớp phủ mặt cầu cũ thay thế bằng lớp bê tông nhựa dày 7cm, trên lớp bê tông cốt thép D6 (100x100)mm độ dốc 1 mái i=1% ra ngoài; Tạo lớp phòng n­ước dạng phun giữa lớp bê tông nhựa và lớp BTCT.

- Hệ thống gờ lan can cũ được nâng cấp sửa chữa và hệ thống thoát n­ước cầu cũ được giữ nguyên.

- Thay thế toàn bộ khe co giãn, tay vịn lan can trên cầu cũ.

3.2. Giải pháp thiết kế cầu mới

3.2.1. Lựa chọn khẩu độ cầu và sơ đồ nhịp

Khẩu độ cầu được lựa chọn trên cơ sở đảm bảo thoát nước, phù hợp với tổng quan. Sơ đồ nhịp được lựa chọn theo nguyên tắc Công nghệ thi công ổn định, sẵn có. Phù hợp với mặt cắt sông, điều kiện địa hình, địa chất thuận tiện trong thi công. Thuỷ văn công trình cầu Cừa được tính toán với tần suất P = 4%; Q_4%=149.9m³/s. Cao độ mực n­ước thiết kế Htk4% = 3.95m. V_4%=2.41 m/s . Khẩu độ cần thiết thoát n­ước L₀ = 19.0m. Từ các nguyên tắc trên để đảm bảo các yêu cầu kinh tế kỹ thuật, chọn sơ đồ cầu 1x24m, chiều dài toàn cầu Lcầu = 33.10 m (tính đến đuôi mố). Cầu được xây dựng sát với vị trí cầu cũ về phía thượng l­ưu dòng chảy.

3.2.2. Kết cấu phần trên

Cầu gồm 1 nhịp giản đơn bản BTCT DƯL, chiều dài nhịp 24m, chiều dài toàn cầu LTC = 33.10 m (tính đến đuôi mố). Mặt cắt ngang cầu gồm 11 Dầm bản rỗng cao 95 cm, rộng 1m, mỗi bản bố trí 40 bó cáp DƯL loại 12.7mm. Dầm bản rỗng bằng BTCT DƯL kéo trước 40 MPa. Khe co giãn dạng ray: Ray thép cường độ cao theo ASTM A706, grade 50 và tiêu chuẩn tấm cao su ngăn n­ước: Độ cong 55+-5 shore (ASTM D 2240), cườ­ng độ chịu kéo nhỏ nhất 14 (Mpa) (ASTM D 412), độ giãn dài nhỏ nhất 350% (ASTM D 412); Gối cầu dạng gối cao su bản thép kích th­ước (250x150x35)mm (thiết kế theo tiêu chuẩn 22TCN217-1994 của Bộ Giao thông vận tải); Lan can bằng ống thép tráng kẽm kết hợp với bê tông; Lớp phủ mặt cầu gồm 3 lớp: Bê tông nhựa chặt C20 loại I dày 7cm; Tưới nhựa dính bám 0.5Kg/m2; Lớp phòng n­ước dạng phun và lớp bê tông l­ưới thép liên kết bản C30 dày 10 cm. Ống thoát n­ước làm bằng gang đường kính D=150mm. Độ dốc dọc cầu 0%, tạo dốc ngang cầu 2% bằng xà mũ. 

3.2.3. Kết cấu phần dưới

Hai mố đầu cầu thiết kế kiểu mố chữ U bằng BTCT f’c=30Mpa. Bệ mố đặt trên hệ 6 cọc khoan nhồi BTCT D=1m, Ldk=7(15)m. Sau mố bố trí bản quá độ đổ tại chỗ. Nón mố được gia cố bằng đá hộc xây vữa f’c=10Mpa dày 30cm, chân khay bằng bê tông f’c=15Mpa cao 1cm, rộng 0.5m. Cọc khoan nhồi chỉ là dự kiến trong quá trình thi công có gì sai khác thi các bên liên quan báo cho đơn vị cùng nhau giải quyết.

3.4. Đường hai đầu cầu

Nền đường rộng 23.5m, mặt đường rộng 22.5m trên đọan 10m tiếp giáp mố cầu, sau đó vuốt nối về nền đường tiêu chuẩn nền đường rộng 20.5m, mặt đường rộng 19.5m trên đoạn 15m tiếp theo. Ta luy 10m đường sau đuôi 2 mố được gia cố bằng đá hộc xây vữa XM 10Mpa, chân khay bằng đá hộc xây vữa XM 15Mpa. Kết cấu áo đường với Eyc=160Mpa gồm lớp móng cấp phối đá dăm loại II dày 36cm; Lớp cấp phối đá dăm loại I dày 28cm, t­ưới nhựa thấm bám 1.0kg/m2; Lớp bê tông nhựa chặt 25 loại I dày 7cm, t­ưới nhựa dính bám 0.5Kg/m2; Lớp bê tông nhựa chặt 20 loại I dày 6cm.

4. Tổ chức thi công

4.1. Thi công mố

B­ước 1. San ủi mặt bằng

- San ủi mặt bằng thi công tại vị trí mố

- Chuẩn bị vật tư­ thiết bị thi công mố

- Chuẩn bị khoan cọc và thử tải sau đó quyết định chiều dài cọc.

B­ước 2. Thi công cọc khoan nhồi

- Khoan tạo lỗ, dùng ph­ương pháp khoan lỗ bằng guồng xoắn máy khoan TRC15

- Đặt ống vách vào vị trí. Kiểm tra cao độ ống vách, độ thẳng đứng của ống vách theo 2 ph­ương

- Khoan cọc đến cao độ thiết kế và làm sạch lần 1

- Hạ lồng thép và làm sạch lần 2

- Đổ bê tông và tiến hành lấp đầu cọc

B­ước 3. Thi công bệ mố, thân mố, t­ường cánh
.- Đập đầu cọc, vệ sinh hố móng.
-Lắp dựng cốt thép, ván khuôn, văng chống
.- Đổ bê tông mố bằng cẩu hộc bê tông.
B­ước 4. Hoàn thiện mố
- Tháo dỡ ván khuôn mố, đà giáo thi công.

-Xây1/4 nón mố, ốp mái tr­ước mố.

4.2. Thi công kết cấu nhịp

- Dầm được đúc tại bãi đúc dầm bố trí ở đầu mố M1.

- San tạo mặt bằng, tập trung vật tư­ thiết bị, tiến hành đúc dầm. Khi bê tông đạt 100% cường độ mới được phép tiến hành lao dầm ra vị trí cẩu lắp.

- Vận chuyển dầm từ bãi đúc ra vị trí đầu mố M1.

- Thi công dầm bằng xe lao chuyên dụng.

- Đổ bê tông bản mặt cầu, lan can và hoàn thiện các bộ phận còn lại.

- Lắp đặt lan can mềm, cắm biển báo và hoàn thiện toàn bộ cầu.

- Thi công đường vào cầu và các công tác hoàn thiện khác đảm bảo mỹ quan. 

4.3. Bố trí mặt bằng công tr­ường

- Bãi đúc dầm, lán trại công nhân, bãi tập kết vật liệu, trang thiết bị thi công, được bố trí ở sau mố M1.

4.4. Tiến độ thi công tổng thể

Dự kiến thi công trong vòng 12 tháng.

5. Vật liệu xây dựng

5.1. Yêu cầu vật liệu

* Bê tông: C­ường độ mẫu lăng trụ 28 ngày của bê tông tối thiểu được quy định sử dụng trong dự án như­ sau:

- Loại B c­ường độ >40MPa dùng cho dầm bê tông cốt thép ứng suất tr­ước.

- Loại C c­ường độ 30Mpa dùng cho kết cấu bê tông cốt thép th­ường, bản mặt cầu, gờ chắn bánh, xà mũ, bệ mố, thân mố, bản dẫn, bệ trụ, thân trụ, xà mũ trụ, cọc khoan nhồi, dầm ngang, gờ lan can.

- Loại D2 c­ường độ 16Mpa dùng cho chân khay, xà mũ mố cầu tạm, bê tông bịt đáy.

- Loại E c­ường độ 10Mpa dùng cho bê tông đệm.

* Thép th­ường : Thép theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 1651-2008  hoặc t­ương đương.

-  Thép tròn trơn CB240-T áp dụng cho đường kính <10mm trừ khi được chỉ ra.

-  Thép có gờ CB400-V áp dụng cho đường kính >10mm trừ khi được chỉ ra.

* Thép c­ường độ cao : Sử dụng loại thép ATM A416 – 85 grade 270, hoặc các loại thép khác t­ương đương có các chỉ tiêu sau:

-  Tao 7 sợi đường kính danh định d=12,7 mm; d=15,2 mm.

-  Lực phá hoại nhỏ nhất không nhỏ hơn 183.7 kN (d=12.7 mm) và 260.7 kN (d=15.2 mm).

-  Thép có độ chùng thấp, sau 1000 giờ tại nhiệt độ 200C và 0.7 Pn lớn nhất là 2.5%.

-  Mô duyn đàn hồi của thép c­ường độ cao E = 1.95 x 106 (Kg/cm2).

5.2. Nguồn vật liệu xây dựng

- Các vật liệu đưa vào sử dụng lấy theo sơ đồ mỏ vật liệu và được chủ đầu tư chấp thuận.

6. Kết luận, kiến nghị

Tr­ước khi thi công đơn vị thi công phải trình TVGS biện pháp tổ chức xây dựng, thiết bị sử dụng, các công nghệ thi công. Với kết cấu đòi hỏi kỹ thuật phức tạp phải có sự xem xét chấp thuận của cơ quan có trách nhiệm nhằm đảm bảo độ an toàn trong quá trình thi công và chất l­ượng công trình.

- Chiều dài cọc được quyết định sau khi có kết quả đóng cọc thử.

- Việc thi công kết cấu dầm bản BTCT DƯL L=24m phải có quy trình công nghệ được TVGS và Chủ đầu tư chấp thuận.

- Không được thi công móng mố trong mùa lũ.

- Chỉ được triển khai thi công sau khi có đủ cơ sở xác định tình trạng bom mìn trong khu vực.

- Thang thải lòng sông sau khi thi công các mố.

- Có biện pháp phòng ngừa tích cực, không ảnh h­ưởng đến môi tr­ường.

- Sau khi thi công xong cần thử tải cầu tr­ước khi đư­a vào khai thác.

#tvxdthanhvinh #banve

xem thêm