Giáo trinh Xây dựng cầu (Phần 1)

Nội dung text: Giáo trinh Xây dựng cầu (Phần 1)

1. MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI NÓI ĐẦU 5 Chương 1. MỞ ĐẦU 1.1. Nội dung và yêu cầu môn học 7 1.2. Sơ lược tình hình xây dựng cầu trên thế giới và trong nước 7 Chương 2. CÔNG TÁC ĐO ĐẠC ĐỊNH VỊ TRONG XÂY DỰNG CẦU 2.1. Nội dung và tầm quan trọng của công tác đo đạc định vị trong 11 xây dựng cầu 2.2. Những tài liệu ban đầu làm căn cứ cho công tác đo đạc định vị 12 2.3. Phương pháp đo trực tiếp chiều dài và định vị tim mố trụ cầu 13 2.4. Phương pháp đo gián tiếp 16 2.5. Độ chính xác khi đo đạc định vị 20 2.6. Đo đạc kiểm tra trong quá trình thi công 21 Câu hỏi ôn tập 22 Chương 3. CÔNG TÁC BÊ TÔNG, CỐT THÉP VÀ VÁN KHUÔN TRONG XÂY DỰNG CẦU 3.1. Công tác thi công bê tông 23 3.2. Công tác cốt thép 30 3.3. Công tác ván khuôn 38 Câu hỏi ôn tập 40 Chương 4. XÂY DỰNG THÂN MỐ TRỤ CẦU 4.1. Những đặc điểm và yêu cầu cơ bản trong công tác xây dựng 41 mố trụ cầu 4.2. Cấu tạo ván khuôn trụ cầu đổ tại chỗ 41 4.3. Tải trọng dùng để tính toán ván khuôn 50 4.4. Nội dung tính toán ván khuôn 53 4.5. Thi công bê tông thân mố trụ cầu 60 4.6. Xây dựng mố trụ bằng BTCT lắp ghép và bán lắp ghép 67 4.7. Xây dựng mố trụ bằng đá 70 4.8. Xây dựng đường đầu cầu 71 Câu hỏi ôn tập 75 Chương 5. XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP CẦU BÊ TÔNG CỐT THÉP 5.1. Xây dựng kết cấu nhịp cầu dầm bê tông cốt thép toàn khối 76 5.2. Xây dựng cầu dầm bê tông cốt thép dự ứng lực 91 5.3. Xây dựng cầu dầm bê tông cốt thép theo công nghệ đúc hẫng 97 5.4. Phương pháp lắp đẩy, đúc đẩy kết cấu nhịp BTCT dự ứng lực 100 5.5. Công tác lao lắp kết cấu nhịp cầu dầm bê tông cốt thép lắp 104 ghép và bán lắp ghép Câu hỏi ôn tập 116 3
2. Chương 6. XÂY DỰNG KẾT CẤU NHỊP CẦU THÉP 6.1. Một số thiết bị dùng trong công tác lao lắp kết cấu nhịp cầu 117 6.2. Xây dựng kết cấu nhịp cầu dầm liên hợp Thép - BTCT 132 6.3. Công tác lao lắp cầu quân dụng Bailley 137 6.4. Một số phương pháp lao lắp cầu thép 150 Câu hỏi ôn tập 177 Chương 7. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CÔNG TÁC TỔ CHỨC VÀ QUẢN LÝ XÂY DỰNG CẦU 7.1. Khái niệm chung về công tác tổ chức xây dựng cầu 178 7.2. Đồ án của thiết kế tổ chức xây dựng cầu 180 7.3. Tổ chức công trường xây dựng cầu 183 7.4. Kế hoạch, tiến độ thi công 193 7.5. Cung cấp điện, nước và hơi ép cho công trường 196 7.6. Bảo hộ lao động và kỹ thuật an toàn lao động 198 7.7. Công tác quản lý xây dựng cầu 200 Câu hỏi ôn tập 207 TÀI LIỆU THAM KHẢO 208 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây các công trình cầu trên đường giao thông được xây dựng rất nhiều trên mọi miền đất nước. Cùng với sự lớn mạnh của nhiều ngành khoa học công nghệ, kỹ thuật xây dựng cầu có sự phát triển nhanh chóng, xuất hiện nhiều phương pháp xây dựng mới. Sự phát triển của ngành xây dựng cầu có rất nhiều thành tựu vượt bậc, nhưng cũng có những sự cố, thảm hoạ. Hiện nay và những năm tiếp theo nhiều công trình cầu lớn sẽ được tiếp tục xây dựng với những kết cấu và công nghệ xây dựng hiện đại, những phương pháp tính toán mới, độ tin cậy cao trong lĩnh vực xây dựng cầu được áp dụng. 4
3. Cuốn giáo trình "Xây dựng cầu" của nhà trường xuất bản năm 1999 đã giúp cho giáo viên, học viên có tài liệu nghiên cứu, giảng dạy, học tập và làm đồ án chuyên ngành khá hiệu quả. Nhưng với “Luật giáo dục” mới về thời gian và chương trình khung đào tạo theo quy định của Bộ giáo dục và đào tạo. Để chất lượng đào tạo kỹ thuật viên trung cấp cầu đường ngày càng sát hơn với nhiệm vụ sản xuất kinh doanh ngoài thực tiễn sản xuất. Chúng tôi biên soạn, chỉnh lý giáo trình "Xây dựng cầu" dựa theo chương trình môn học đã được phê duyệt trong mục tiêu đào tạo của nhà trường là một yêu cầu tất yếu khách quan. Toàn bộ cuốn giáo trình "Xây dựng cầu" được chỉnh lý lần này gồm 7 chương với những nội dung tổng hợp về kỹ thuật xây dựng cầu gồm cả những công nghệ thi công kinh điển mang tính chất truyền thống và những phương pháp thi công hiện đại đang được áp dụng ở Việt nam. Chương 1. Mở đầu Chương 2. Công tác đo đạc định vị trong xây dựng cầu Chương 3. Công tác bê tông, cốt thép và ván khuôn trong xây dựng cầu Chương 4. Xây dựng thân mố trụ cầu Chương 5. Xây dựng kết cấu nhịp cầu bê tông cốt thép Chương 6. Xây dựng kết cấu nhịp cầu thép Chương 7. Những vấn đề chung về công tác tổ chức quản lý xây dựng cầu Vì nội dung đề cập khá phức tạp gồm nhiều phương pháp thi công khác nhau, khó có thể triển khai tỷ mỷ trong khuôn khổ một cuốn sách. Mỗi công nghệ chỉ đề cập đến những nội dung cơ bản, những nguyên tắc chủ yếu, phân tích những ưu, nhược điểm và phạm vị sử dụng chính của phương pháp thi công. Cho nên trong giáo trình chúng tôi đã sử dụng nhiều bảng biểu và hình vẽ để mô tả và khái quát những phương pháp, kỹ thuật cơ bản tạo thuận lợi trong khi học tập và nghiên cứu nội dung môn học. Về khối lượng chương trình so với lần trước giảm đi một chương và nội dung tính toán phức tạp không còn phù hợp, nhưng các nội dung đề cập rõ ràng, cụ thể hơn cả về công nghệ và nội dung tính toán, có đề cập tới những vấn đề hiện nay về thủ tục, nguyên tắc cơ bản về giám sát, thi công và nghiệm thu theo thông lệ quốc tế. Quá trình biên soạn chúng tôi đã bám sát vào các "Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông đường bộ" mới ban hành và mục tiêu và yêu cầu đào tạo đặt ra cùng những tài liệu giảng dạy trong những năm gần đây của nhà trường. Đặc biệt những công nghệ điển hình của các đơn vị, các dự án hiện nay thường áp dụng. Trong suốt quá trình biên soạn chúng tôi đã nhận được nhiều sự tham gia góp ý quý báu của các đồng chí là giáo viên, cán bộ thi công lâu năm và các cán bộ tư vấn giám sát có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực xây dựng cầu trong nhà trường và phòng dự án, phòng thi công, khoa học công nghệ và các cán bộ của các Ban điều hành dự án trọng điểm, các đơn vị xây dựng cầu trong và ngoài Tổng công ty xây dựng Trường sơn. Chúng tôi hy vọng, cuốn giáo trình tái bản lần này, sẽ giúp ích kịp thời cho đội ngũ cán bộ, giáo viên và học viên trong quá trình nghiên cứu, giảng dạy, học tập và công tác sau này. Mặc dù có rất nhiều cố gắng, nhưng với trình độ và thời gian hạn chế nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những sai sót. Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của các bạn đọc. THÁNG 10/2007 NGƯỜI BIÊN SOẠN 5
4. Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1. Nội dung và yêu cầu môn học Xây dựng cầu là một trong những môn học chuyên ngành cơ bản đào tạo kỹ thuật viên trình độ trung cấp ngành xây dựng công trình giao thông. Nội dung bao gồm giới thiệu phương pháp tiến hành các công việc xây dựng các hạng mục của công trình cầu. - Những vấn đề chung như công tác đo đạc định vị, tổ chức và quản lý xây dựng cầu. - Những kỹ thuật cơ bản bao gồm công tác bê tông, cốt thép và ván khuôn. - Những phương pháp và công nghệ cụ thể trong xây dựng cầu như: xây dựng mố trụ, xây dựng kết cấu nhịp cầu với nnhững kết cấu và phương pháp, thiết bị thi công đa dạng v.v Chương trình môn học đã được duyệt ở đây chỉ giới thiệu những vấn đề cơ bản về phương pháp và công nghệ xây dựng còn phần thực hành sẽ được thực hiện trong kỳ thực tập tốt nghiệp ở các đơn vị sản xuất. Như vậy môn học không những được học tập ở trong nhà trường mà còn cả ở các công trường với những công trình và các điều kiện cụ thể nơi xây dựng. Để học tốt môn học này yêu cầu học viên ngoài việc học tập và tiếp thu những vấn đề cơ bản đã được trình bày ở trên lớp, áp dụng tốt tới nhiệm vụ đồ án chuyên đề của mình. Cần phải liên hệ với thực tế sản xuất và đọc giáo trình, tham khảo thêm các quy trình và tài liệu liên quan: - Các quy trình về thi công và nghiệm thu trong lĩnh vực xây dựng cầu. - Các quy định về khai thác, quản lý về xây dựng cầu. - Các hồ sơ dự thầu trong lĩnh vực xây dựng cầu. - Các đồ án thiết kế tổ chức xây dựng cầu. 6
5. - Các tạp chí thông tin khoa học - công nghệ về xây dựng cầu v.v 1.2. Sơ lược tình hình xây dựng cầu trên thế giới và trong nước Công nghiệp về xây dựng cầu trên thế giới đã ra đời và phát triển từ mấy thế kỷ gần đây. Đến nay, ngành xây dựng cầu đã đạt được sự tiến bộ rất lớn và phát triển ở trình độ cao trên cả các lĩnh vực: phương pháp xây dựng, máy móc thiết bị hiện đại, sử dụng vật liệu mới, cơ sở lý luận và thực nghiệm rất phong phú và cả hệ thống chương trình tính toán phục vụ cho công tác xây dựng cầu. - Với cầu bê tông cốt thép chủ yếu là bê tông cốt thép dự ứng lực với các phương pháp thi công: + Lao lắp bằng cần cẩu: Các cấu kiện được chế tạo trong nhà máy hoặc trên bãi đúc tại công trường, sau khi vận chuyển đến vị trí dùng cần cẩu đưa vào vị trí lắp ráp lại với nhau. + Lao lắp bằng giá lao: có thể là giá cố định hoặc giá di động. Theo phương pháp này cấu kiện được chế tạo trong nhà máy hoặc trên bãi đúc dầm, sau khi vận chuyển đến vị trí của giá, cấu kiện được nhấc lên, nếu là giá di động thì giá sẽ chở dầm ra vị trí rồi hạ xuống gối, nếu là giá cố định hoặc giá ba chân thì hệ thống múp và tời kéo sẽ đưa dầm di chuyển trên giá, sàng ngang trên đà ngang để đưa dầm vào vị trí rồi hạ xuống gối. + Thi công trên giàn giáo cố định: Theo phương pháp này người ta đúc dầm ngay trên giàn giáo cố định hoặc làm đường di chuyển trên giàn giáo cố định để đưa dầm ra rồi sàng ngang vào vị trí. Trong những năm gần đây nhiều loại giàn giáo bằng các thanh vạn năng dễ tháo lắp, tạo điều kiện cho phương pháp này phát triển. + Thi công trên giàn giáo di động: Đó là một hệ dầm thép có chân kê lên hệ thống trụ chính và các phần đã xây dựng trước đó. Trên hệ thống dầm này có hệ thống các quang treo để treo ván khuôn và đổ bê tông một đoạn là một nhịp hoặc hơn một nhịp. Sau khi bê tông đã đạt cường độ thì giàn giáo được chuyển sang làm tiếp nhịp khác. + Thi công theo phương pháp đúc hẫng: Nguyên lý của phương pháp đúc hẫng là kết cấu nhịp được đúc hoặc lắp từ một trụ đối xứng ra hai bên, khi đến giữa nhịp các đầu hẫng này được nối lại với nhau bằng cách đổ bê tông hợp long các nhịp hẫng lại. Kết cấu nhịp được phân ra thành từng đốt, các đốt có thể đúc tại chỗ trên ván khuôn di động hoặc lắp bằng những đốt đúc sẵn, lắp đến đâu kéo cốt thép dự ứng lực tới đó. Trên thế giới công nghệ đúc hẫng xuất hiện khoảng những năm 1950, công nghệ này có ưu điểm là ít sử dụng giàn giáo, có thể dùng cho kết cấu nhịp có chiều cao thay đổi của cầu liên tục, cầu dầm hẫng có nhịp đeo, cầu khung, cầu dây văng v.v Chiều dài nhịp có thể đến 250m riêng cầu dây văng có thể tới 300 đến 400m. Thí dụ như Cầu Brotonne bắc qua sông Seine (Pháp) là cầu dây văng có nhịp chính dài 320m, Cầu Beldoij (Đức) nhịp 208m, Cầu Hamana (Nhật) nhịp 240m v.v Việt Nam đã thi công theo phương pháp đúc hẫng từ những năm 1975 - 1976. Đầu tiên là Cầu Bía (Hải Dương), sau đó là Cầu Rào, Cầu Niệm, Cầu An Dương (Hải Phòng). Trong thời kỳ này do kinh nghiệm thiết kế và thi công còn hạn chế nên đến nay các cầu này đã bộc lộ những thiếu sót dẫn đến sự cố sập Cầu Rào năm 1985, các cầu khác có kết cấu và phương pháp thi công tương tự đang được quan tâm khắc phục. Gần đây Cầu Bo (Thái Bình), Cầu Phú Lương (Hải Dương), Cầu Tiên Cựu (Hải Phòng) đã được thi công bằng phương pháp đúc hẫng với chất lượng tốt, có thể nói qua các kinh nghiệm về thiết kế và thi công đã có đến nay chúng ta hoàn toàn có đủ khả năng để thi công theo phương pháp này với những cầu vượt nhịp lớn, mà điển hình là Cầu Bãi Cháy là loại cầu dây văng một mặt phẳng dây, với nhịp chính 435m thi công đúc hẫng cân bằng. - Thi công bằng phương pháp đúc đẩy: Kết cấu nhịp được đúc hoặc lắp từng đoạn liên tiếp trên nền đường đầu cầu, sau đó dùng kích đẩy theo chiều dọc cầu trên các bàn trượt để đưa kết cấu nhịp ra vị trí. Để thực hiện công nghệ đúc đẩy cần phải tạo được các gối có hệ số ma sát rất nhỏ và các thiết bị đẩy đủ năng lực để đẩy kết cấu nhịp. 7
6. Công nghệ này có ưu điểm sử dụng ít giàn giáo, toàn bộ công việc đúc, lắp dầm thực hiện trên nền đường đầu cầu nên dễ bảo đảm chất lượng, tuy nhiên nó chỉ áp dụng được cho kết cấu nhịp có chiều cao không thay đổi, không thích hợp nhịp dài, thông thường chỉ dùng cho nhịp từ 40  60m. Thí dụ như Cầu Var ở Nice (Pháp) dài 310m (32m + 42m 6 + 26m), Cầu Oli (Pháp) dài 615m gồm 15 nhịp mỗi nhịp 41m v.v Ở nước ta Cầu Mẹt (Lạng Sơn) đẫ được thi công theo phương pháp đúc đẩy, sắp tới có nhiều cầu khác sẽ được áp dụng. - Với cầu thép có thể lắp tại chỗ hoặc lắp ở chỗ khác sau đó mới lao dọc hoặc chở nổi đưa kết cấu nhịp vào vị trí và hạ xuống gối. + Lắp tại chỗ có thể thực hiện trên đà giáo, lắp hẫng hoặc bán hẫng. Lắp trên đà giáo: Theo phương pháp này đầu tiên phải xây dựng đà giáo để khi lắp mỗi nút dàn ở biên dưới đều được kê trên chồng nề, dùng cần cẩu lắp đặt các thanh, hệ liên kết sau đó hạ kết cấu nhịp xuống gối. Phương pháp này đảm bảo độ chính xác, dễ thi công nhưng phải làm đà giáo phức tạp nên chỉ dùng cho cầu nhịp nhỏ, sông không sâu có điều kiện thuận lợi để làm đà giáo. Lắp bán hẫng: Theo phương pháp này đầu tiên phải lắp một số khoang để làm đối trọng, các khoang này thường được lắp trên đà giáo. Các khoang còn lại được lắp hẫng, tuỳ theo đoạn hẫng còn lại mà phải bố trí thêm trụ tạm để bảo đảm ổn định chống lật khi lắp. Lắp hẫng: Tương tự như phương pháp lắp bán hẫng, đầu tiên lắp trước một số khoang để làm đối trọng, sau đó tiếp tục lắp hẫng. Trong quá trình lắp không dùng trụ tạm. Phương pháp lắp hẫng và bán hẫng rất kinh tế, nên thường được áp dụng rộng rãi khi lắp cầu thép. + Thi công cầu thép bằng phương pháp lao cũng được dùng khá phổ biến, nhất là đối với cầu dầm. Theo phương pháp này kết cấu nhịp được lắp ráp ở trên nền đường đầu cầu hoặc bãi lắp, sau đó dùng cần cẩu hoặc dùng phương pháp lao để đưa vào vị trí. Phương pháp dùng cần cẩu là đơn giản nhất, tuy nhiên chỉ áp dụng cho những nhịp nhỏ và khi cần cẩu có sức nâng và tầm vươn xa thích hợp. Cần cẩu có thể đứng trên bờ, dưới lòng sông không có nước và nền đất cứng, cần cẩu cũng có thể đứng trên sà lan, khi đó kết cấu nhịp được chở trên sà lan để thuận tiện cho việc lao lắp. Phương pháp lao dọc và sàng ngang: Để lao dọc kết cấu nhịp được lắp ráp trước trên nền đường đầu cầu, sau đó kết cấu nhịp được kéo dọc ra vị trí và hạ xuống gối, để đảm bảo ổn định chống lật khi kéo dọc có thể làm thêm mũi dẫn. trụ tạm v.v Phương pháp lao dọc thường được sử dụng khi xây dựng cầu mới. Trong trường hợp thay cầu cũ, để giảm thời gian ngừng giao thông kết cấu nhịp được lắp trên nền đất bên cạnh nền đường đầu cầu, sau khi lắp xong kéo dọc ra vị trí trên các trụ tạm nằm song song bên cạnh cầu cũ. Sau đó kéo ngang nhịp cũ ra ngoài rồi lao ngang nhịp mới vào vị trí. Phương pháp lắp đặt kết cấu nhịp thép lên mố, trụ bằng phao: Khi điều kiện thi công không cho phép làm giàn giáo hoặc trụ tạm để lắp đặt kết cấu nhịp theo các phương pháp đã nêu thì có thể lắp kết cấu nhịp bằng phao. Trường hợp này kết cấu nhịp được kắp đặt trên bờ, thường ở phía hạ lưu, sau đó đưa kết cấu nhịp trên hệ trụ nổi bằng phao, chở kết cấu nhịp ra và hạ xuống gối. Tất cả các phương pháp xây dựng cầu thép nêu trên đều đã được áp dụng ở nước ta. Chúng ta đã hoàn thành các cầu thép tương đối lớn với công nghệ thi công hiện đại như: Cầu Đuống, Cầu Thăng Long, Cầu Chương Dương, Cầu Bến Thuỷ, Cầu Việt Trì v.v - Về mố, trụ cầu bên cạnh các phương pháp thi công cũ như: đóng cọc, giếng chìm, cọc ống, hiện nay và tương lai sẽ phát triển rộng rãi phương pháp thi công cọc khoan nhồi. Theo phương pháp này người ta khoan lấy đất lên, sau đó lắp đặt cốt thép và bơm vữa bê tông xuống. Để vách đất không bị sụt lở người ta dùng dung dịch bentônit. Việt Nam đã áp dụng thi công theo phương pháp này cho trụ Cầu Việt Trì (Phú Thọ), Cầu Sông Gianh (Quảng Bình), Cầu Hoà Bình (Hoà Bình), Cầu Lạch Tray (Hải Phòng), Cầu Thanh Trì (Hà Nội) v.v 8
7. Tóm lại trên thế giới và trong nước lĩnh vực xây dựng cầu đến nay đã tiến bộ và phát triển rất mạnh về quy mô và công nghệ. Chúng ta đang dần hoàn thiện các phương pháp tính toán thiết kế và xây dựng cầu với đầy đủ những cơ sở lý luận và kinh nghiệm dồi dào. Những khoa học và công nghệ xây dựng hiện đại cùng với vật liệu mới đang được đưa vào áp dụng ở Việt nam. Vì vậy, trong quá trình học tập ở trường và ngay cả khi ra công tác mỗi chúng ta cần cố gắng học tập và tìm tòi, sáng tạo. Để đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao hơn trong lĩnh vực xây dựng cầu trong tiến trình hội nhập và phát triển, góp phần vào thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Chương 2 CÔNG TÁC ĐO ĐẠC ĐỊNH VỊ TRONG XÂY DỰNG CẦU 2.1. Nội dung và tầm quan trọng của công tác đo đạc định vị trong XD cầu Công tác thiết kế cầu nhất thiết cần phải dựa trên cơ sở tổng hợp của nhiều yếu tố để bảo đảm được tính kinh tế - kỹ thuật của công trình. Trong đó những số liệu khảo sát ngoài thực địa như: địa chất, tình hình thuỷ văn, chế độ dòng chảy và địa hình khu vực xây dựng cầu là những số liệu quan trọng giúp cho cơ quan thiết kế xác định các yếu tố hình học cần thiết của cầu trong đó đáng chú ý là: vị trí, cao độ của mố, trụ cầu và khẩu độ thoát nước Những yếu tố này phải thường xuyên được xác định ngoài thực địa trong quá trình khảo sát cũng như trong quá trình xây dựng cầu thông qua công tác đo đạc định vị. Khi xây dựng cầu cần phải xác định và bảo đảm được các yếu tố trong hồ sơ thiết kế ra ngoài thực địa tại vị trí xây dựng công trình. Vì vậy nếu vị trí của mố, trụ cầu không đúng với thiết kế thì có thể gây ra những khó khăn khi thi công móng mố trụ cầu cũng như những tổn thất khác dẫn đến tính bền vững của công trình. Nếu khoảng cách giữa các mố, trụ bị sai lệch thì việc thi công kết cấu phần trên của cầu sẽ bị ảnh hưởng lớn có khi phải thay đổi, sửa chữa thiết kế hoặc gây nên độ lệch tâm ở vị trí kê gối hoặc tim móng. Đặc biệt đối với các cầu có kết cấu nhịp thi công bằng phương pháp lắp ghép, nếu công tác đo đạc định vị mố trụ sai thì sẽ gây nên những thiệt hại rất lớn về linh tế, kỹ thuật. Chính vì vậy, trong quá trình xây dựng cầu, tất cả các công tác đo đạc, nhất là công tác đo đạc định vị mố trụ phải tiến hành thật chính xác, cẩn thận và nghiêm túc, phải đo đi đo lại nhiều lần, phải dùng nhiều phương pháp khác nhau để kiểm tra kết quả. Đối với các cầu khẩu độ lớn và những công việc đo đạc phức tạp khác nhau phải được thực hiện bởi các đơn vị đo đạc chuyên nghiệp. Nội dung các công tác đo đạc và định vị nhằm đảm bảo đúng vị trí, kích thước của toàn bộ công trình, cũng như của toàn bộ công trình được thực hiện liên tục trong suốt thời gian thi công bao gồm: - Xác định lại và kiểm tra trên thực địa các cọc mốc đỉnh và mốc cao độ. - Cắm cọc mốc trên thực địa để định đường trục dọc cầu, đường trục của các trụ, mố của đường đầu cầu, kè hướng dòng nước, các đường nhánh tạm v.v - Kiểm tra một cách hệ thống đối với quá trình xây dựng từng phần riêng biệt của công trình để đảm bảo đúng kích thước và vị trí của chúng. - Kiểm tra các kích thước và hình dạng của cấu kiện bán thành phẩm. - Định vị trên thực địa các công trình phụ tạm phục vụ thi công (nhà, đường tạm, đập chắn, trụ tạm ). Công tác đo đạc còn tiến hành liên tục, theo mức độ hoàn thành dần các phần của cầu (mố, trụ, kết cấu nhịp) để xác định các kích thước hình học của phần cầu đã xong, phục vụ cho việc nghiệm thu, thanh toán kinh phí từng phần của cầu. Trong những điều kiện địa chất phức tạp, có thể phải tiến hành một chương trình đo đạc đặc biệt để quan sát biến dạng của các bộ phận công trình trong quá trình xây dựng và cả trong quá trình khai thác, sử dụng. 9
8. 2.2. Những tài liệu ban đầu làm căn cứ cho công tác đo đạc định vị Công tác đo đạc định vị trên công trường cầu được làm theo các chỉ dẫn đồ án thiết kế công trình. Theo hợp đồng, đơn vị giao thầu phải bàn giao cho đơn vị thi công các văn bản sau đây nằm trong đồ án thiết kế: - Mặt bằng nơi xây dựng cầu có vẽ trục tim cầu. - Sơ đồ bố trí và thuyết minh các yếu tố của đường sườn đo đạc. - Các bản sao toạ độ và các cọc đường sườn đo đạc. - Các yếu tố của đường sườn đo đạc (điểm định vị tim cầu và thuyết minh đường vào cầu, mốc cao đạc hoặc cọc mốc). Các cọc mốc này được làm bằng bê tông cốt thép hay ống thép. Chúng được chôn sâu vào trong đất từ 0,3  0,5m và nhô cao hơn mặt đất không nhỏ hơn 10  15cm. Đối với các công trình cầu lớn, thời gian thi công kéo dài trong nhiều năm thì các mốc này phải được thi công đặc biệt, có sự che chắn cẩn thận (hình 2.1). Mặt bằng và số lượng các cọc mốc, tuỳ theo 1 chiều dài của công trình, phải thoả mãn yêu cầu ghi ở Bảng 2.1. Các cọc của đường sườn đo đạc phải đóng làm sao cho giữ được và hoàn toàn cố định trong suốt thời gian thi công công trình cho tới khi bàn giao sử dụng. Nếu chiều dài cầu không quá 100m thì dùng cọc gỗ làm cọc tim cầu. Nếu dài trên 100m thì tim cầu phải định vị bằng các điểm cố định. Vị trí của các điểm định vị phải móc với lý trình chung của tuyến đường. Các cọc hoặc mốc cao đạc phải được đóng ở nơi đất không bị ngập lụt hoặc đặt trên nền móng của các công trình và nhà cửa gần đó nếu sự ổn định 2 của nền móng đó đủ bảo đảm độ chắc chắn. B Hình 2.1 Dạng cấu tạo mốc chính ả 1 - Nắp bảo vệ bằng thép n 2 - Bê tông chân đế g 2.1 YÊU CẦU VỀ TỶ LỆ MẶT BẰNG VÀ SỐ LƯỢNG CÁC CỌC MỐC Số lượng cọc định Số lượng mốc Chiều dài công trình Tỷ lệ mặt bằng vị của tim cầu cao đạc Cầu và cống dưới 50m Ít nhất là một 1/1000 Cầu từ 50 đến 100m Mỗi đầu công Cầu từ 100 đến 200m Ít nhất là hai cọc ở 1/2000 trình có một cọc Cầu từ 200 đến 500m mỗi đầu công trình Cầu dài hơn 500m 1/5000 Ít nhất là hai cọc ở Cầu đặc biệt 1/10000 mỗi đầu công trình 10
9. Chú thích cho Bảng 2.1: 1) Nếu tim cầu cắt qua bãi nổi giữa sông thì bổ sung thêm 1 đến 2 cọc định vị trên bãi giữa. 2) Nếu cầu nằm trên đường cong được định vị theo hướng cầu cong. Nếu cầu nằm một phần trên đường cong thì ngoài cung ra còn phải định vị đường tiếp tuyến. 2.3. Phương pháp đo trực tiếp chiều dài và định vị tim mố trụ cầu Đối với cầu dài dưới 100m và sông nhỏ, nước cạn thì có thể đo trực tiếp chiều dài cầu và khoảng cách các tim trụ bằng thước thép và ngắm thẳng bằng máy kinh vĩ. Phần cầu ở lòng sông đối với loại cầu trung và nước không sâu lắm có thể làm cầu tạm song song với cầu chính để đo trực tiếp. Cầu tạm có trụ làm bằng cọc gỗ tròn 12  16cm, đóng sâu 2  2,5m, trên xà mũ làm sàn bằng ván. Trục dọc cầu được cố định trên sàn cầu tạm bằng cách đóng đinh cách nhau từ 3  5m. Tuy nhiên phương pháp này ít dùng vì tốn kém và mất nhiều thời gian. 2.3.1. Phương pháp định vị đối với cầu nhỏ Vị trí tim của mố trụ cầu nhỏ được xác định bằng cách đo đi đo lại hai lần từ cọc mốc gần nhất dẫn ra theo trục dọc cầu. Tất cả các mố, trụ đều đo dẫn ra từ cùng một cọc mốc trục dọc cầu. Tại cọc tim mố trụ đặt dụng cụ đo góc và định hướng trục dọc của mố trụ, rồi đóng mỗi bên thượng và hạ lưu 2 cọc định vị trục dọc cho mỗi mố, trụ (hình 2.2) 20m  15 15  20m M1 T1 T2 M2 1 2 Hình 2.2 Sơ đồ định vị mố trụ cầu nhỏ 1 - Các cọc định vị dọc tim cầu; 2 - Các cọc định vị trục dọcmố trụ cầu M1; M2; T1; T2 - Vị trí mố trụ cầu 11
10. Để xác định các đặc trưng của móng mố trụ cầu, sau khi xác định được đường trục dọc và ngang của mỗi mố trụ, dùng giá gỗ chăng dây (hình 2.3). Sai số cho phép khi định vị móng mố trụ cầu nhỏ là 5cm. Để xác định cao độ của các phần công trình phải đặt các mốc cao đạc. Mốc đó được dẫn từ mốc cao đạc chính và đo đi đo lại 2 lần bảo đảm sai số cho phép. 1 2 3 4 5 5m 1, 1  Hình 2.3 Giá gỗ chăng dây để định vị kích thước và hình dạng móng 1 - Giá gỗ; 2 - Đinh chăng dây đánh dấu mép hố móng; 3 - Đinh chăng dây đánh dấu mép bệ móng; 4 - Đinh chăng dây đánh dấu mép bậc trên bệ móng; 5 - Dây căng 2.3.2. Đối với cầu trung và cầu lớn a. Phương pháp đo trực tiếp khoảng cách Đường trục dọc cầu xác định theo các cọc mốc của cơ quan thiết kế đã lập ra (theo đúng đồ án). Chiều dài cầu và khoảng cách giữa các tim mố trụ được đo trực tiếp từ các cọc mốc đó. Khi đo khoảng cách phải đo hai lần theo hướng đo đi và đo về, sau đó hiệu chỉnh kết quả đo theo nhiệt độ và theo độ dốc mặt đất. Trên đường đi, để đo cần phải dọn sạch các chỗ mấp mô, bụi cây, các chỗ dốc quá thì phải đánh cấp để đi lại, thuận tiện cho việc đo đạc được chính xác. Khi đo phải dùng dây dọi đánh dấu các điểm kéo thước gián đoạn. Vị trí tim các mố trụ cầu được đo dần ra từ cọc mốc định vị trục dọc cầu trên hai bờ sông. Tại các tim trụ, đặt dụng cụ đo góc để định hướng trục dọc và trục ngang mố, trụ, rồi đóng các cọc định vị. b. Phương pháp dùng cầu tạm. Tại các vị trí có nước ngập không sâu lắm, có thể làm một cầu tạm đơn giản cách cầu chính khoảng 20  30m và ở ngoài phạm vi thi công để phục vụ cho việc đi lại đo đạc (hình 2.4) hoặc tận dụng cầu cũ sẵn có. 12
11. A M1 T1 T2 Trôc däc cÇu M2 B 9 0 90° ° 9 0 ° 90° A' M'1 T'1 T'2 Trôc phô M'2 B' a) b) A" M"1  T"1 T"2 Trôc phô  M"2 B" Hình 2.4 Sơ đồ định vị mố trụ cầu bằng đà giáo và cầu tạm a - Khi hai trục tim cầu song song; b - Khi hai trục tim cầu không song song Cầu tạm hoặc cầu cũ có thể song song với cầu chính để trên cầu tạm có thể lập được đường trục dọc phụ song song với trục cầu chính. Khi đó từ các cọc mốc A và B đặt máy kinh vĩ mở góc 900 ngắm hướng và đóng đinh xác định các điểm A’ và B’ trên cầu tạm với khoảng cách sao cho AA’ = BB’. Căn cứ vào các điểm A’ và B’ người ta đi trên cầu tạm hoặc cầu cũ ' ' ' ' và dùng thước thép để định vị các điểm M1 ; T;1 T2 ; M2 là hình chiếu của các tim mố trụ. Tại các điểm vừa xác định được lần lượt đặt máy kinh vĩ trên cầu tạm, mở góc 900 xác định các hướng ngắm vuông góc với trục A’B’, giao điểm của các hướng ngắm đó với trục dọc cầu của mố trụ được định vị bằng bằng các cọc. (hình 2.4a) Khi trục phụ trên cầu tạm hoặc cầu cũ bố trí không song song với trục dọc cầu chính, thì phải đo các góc và  để tìm góc  (hình 2.4b). 0 α β γ α 90 (2.1) 2 Như vậy ta có chiều dài AB = A”B”cos. " " " " Vị trí các hình chiếu M1 ; T1 ; T2 ; M2 của các tim mố trụ trên trục phụ A”B” sẽ được đo với khoảng cách thiết kế giữa các tim mố trụ chia cho trị số cos, chẳng hạn " " M1T1 M T . Sau đó tại các điểm này đặt máy kinh vĩ mở góc hay  để định hướng các 1 1 cosγ tim mố trụ M1; T1; T2; M2 trên trục dọc cầu chính AB bằng phương pháp giao hội. Trường có sẵn một cầu cũ nằm ngay bên cạnh cầu mới thì nên lập trục phụ ở ngay cầu cũ trên gờ vỉa để khi đo đạc, định vị vẫn bảo đảm giao thông. 2.4. Phương pháp đo gián tiếp 2.4.1. Đo chiều dài cầu và định vị tim mố trụ bằng mạng tam giác đạc Đối với các cầu lớn, nước sâu vì không thể đo trực tiếp bằng thước được nên phải theo phương pháp đo gián tiếp bằng mạng tam giác và máy kinh vĩ. 13
12. Trên hai bên bờ sông, người ta lập mạng lưới đo đạc cơ sở gồm các tam giác hay tứ giác mà các đỉnh của chúng được đo với độ chính xác cao về khoảng cách cũng như về cao độ. Sau đó phải quy đổi toạ độ các đỉnh về toạ độ quy ước nào đó cho thuận tiện nhất. Đối với các cầu không lớn lắm, địa hình thuận tiện, có thể lập mạng lưới tam giác (hình 2.5a), và đo 3 góc với 1 cơ tuyến. Để kiểm tra và tăng độ chính xác, nên lập 2 tam giác với 2 cơ tuyến ở hai bên bờ (hình 2.5b). Trường hợp thường áp dụng nhất là lập mạng lưới tứ giác với 1 cơ tuyến (hình 2.5c) hoặc 2 cơ tuyến (hình 2.5d). Khi có bãi đất ở giữa sông, có thể lập 1 cơ tuyến trên bãi (hình 2.5e). Khi xây dựng cầu mới ở gần cầu cũ sẵn có thì có thể đặt cơ tuyến ngay trên cầu cũ (hình 2.5f). Khi xác định khoảng cách giữa các mốc định vị tim cầu và các trụ bằng phương pháp tam giác đạc thì mạng lưới tam giác cần phải đáp ứng các yêu cầu sau đây: - Tuỳ theo điều kiện địa hình lấy hình thái của mạng lưới cần có như sau: + Đối với các cầu lớn, dùng mạng lưới tứ giác trắc đạc, khi có bãi nổi giữa sông thì dùng mạng lưới trung tâm. + Đối với cầu trung, dùng mạng lưới của 2 hoặc 4 tam giác. - Góc của các hình tam giác không được nhỏ hơn 250 và không lớn hơn 1300, còn trong tứ giác thì thì không nhỏ hơn 200. - Mạng lưới chung phải bao gồm ít nhất là 2 điểm căn cứ định vị tim cầu, mỗi bên bờ có 1 điểm. Ngoài ra còn phải bao gồm tất cả các điểm mà từ đó có thể định điểm tâm các trụ bằng cách giao tuyến thẳng, và tiến hành kiểm tra trong quá trình thi công. Trong trường hợp này giao nhau giữa hướng ngắm và tim cầu càng gần 900 càng tốt, còn chiều dài đường ngắm (từ máy đo tới trụ) không được lớn hơn: + 1000m khi định điểm bằng máy kinh vĩ có độ chính xác về số đọc là 1 giây. + 300m khi định điểm bằng máy kinh vĩ có độ chính xác về số đọc là 10 giây. + 100m khi định điểm bằng máy kinh vĩ có độ chính xác về số đọc là 30 giây. Số lượng giao điểm bên sườn không được ít hơn hai điểm. - Các điểm của mạng lưới tam giác cần phải được đóng bằng cọc cố định. Trong trường hợp địa hình phức tạp, nếu ở dưới đất không nhìn rõ nhau được thì trên tâm của điểm đo cần phải xây dựng chòi dẫn mốc có cao độ cần thiết. Trước mỗi lần ngắm máy phải dẫn tim của mốc lên đế của máy ngắm. Nếu không thể dẫn tim của mốc lên đế của máy ngắm thì cần xác định các yếu tố quay về tâm và điều chỉnh cho thích hợp. - Trong trường hợp chiều dài cầu nhỏ hơn 200m thì mạng lưới tam giác cho phép đo bằng 1 cơ tuyến, còn nếu chiều dài lớn hơn thì ít nhất phải đo 2 cơ tuyến. Trường hợp chiều dài cầu lớn hơn 200m, các cơ tuyến được cắm ở một bên bờ thượng lưu và hạ lưu cầu hoặc 2 bên bờ mỗi bên 1 cơ tuyến. Cơ tuyến phải được cắm trên chỗ đất bằng phẳng có độ dốc nhỏ hơn 1%. Trong trường hợp đặc biệt cho phép cắm một mạng lưới cơ tuyên độc lập. 14
13. a) 2 b) c) 2 1 1 1 2 d) e) f) 3 12 Hình 2.5 Các sơ đồ mạng lưới tam giác đạc 1 - Trục dọc tim cầu; 2 - Cơ tuyến; 3 - Bãi đất giữa sông - Chiều dài cơ tuyến nên lấy hơn nửa chiều dài cần xác định qua sông. Độ chính xác khi đo cơ tuyến lấy gấp đôi so với khi đo khoảng cách thông thường khác. Để bảo đảm độ chính xác của việc định vị tim trụ ở giữa sông cũng phải đo các cạnh của mạng lưới tam giác với độ chính xác gần bằng khi đo cơ tuyến. Mỗi tim mố trụ cầu đều được xác định bằng cách ngắm giao hội ít nhất là theo 3 đường ngắm từ 3 mốc đỉnh của mạng lưới. Sau đó việc định vị các bộ phận của mố trụ được thực hiện căn cứ vào các tim mố trụ đã định bằng các phương pháp đơn giản, mà chủ yếu là phương pháp toạ độ vuông góc. Để định vị tạm thời tim trụ ở vị trí giữa sông, có thể dùng các cọc tạm hay hệ phao. Sau khi đã tạo ra được một khoảng mặt bằng để thi công trụ đó ở giữa sông (sau khi làm vòng vây ngăn nước ) thì định vị lại chính xác tim trụ lần nữa trên khoảng mặt bằng cố định đó. Trong lúc đóng cọc bằng búa máy đặt trên sà lan nổi, thì vị trí các cọc và cọc ống được xác định bằng ngắm các tia giao hội để đóng hai cọc đầu tiên làm chuẩn, từ đó đo dẫn truyền ra để định vị các cọc khác. Trường hợp thi công móng cọc ống bao gồm nhiều cọc, yêu cầu là đặt chúng thật đúng vị trí trong quá trình rung hạ ống phải thẳng và không lệch vị trí, muốn như vậy cần phải làm một khung vây, trong đó có bố trí những lỗ thể hiện chính xác vị trí từng 15
14. cọc ống, chỉ cần định vị khung vây, xung quanh cọc ống hạ thẳng đứng và các lỗ dành cho từng cọc. Để định vị khung vây, người ta xê dịch các phao nâng nó, đồng thời ngắm bằng máy kinh vĩ theo phương pháp giao hội, sao cho trục của khung vây trùng với trục dọc cầu và tâm của khung vây trùng với tâm của trụ cầu. Đối với các cọc ống có đường kính lớn, hay giếng chìm cần làm các dấu sơn trên các mặt bên của chúng để theo dõi khi hạ cọc. Dùng máy kinh vĩ theo dõi đường thẳng đi qua các vạch dấu đó, người ta có thể xác định độ xê dịch của giếng hay cọc ống trên mặt bằng, và độ nghiêng của chúng trong hai mặt phẳng thẳng đứng. Theo các vạch sơn nằm ngang đánh dấu chiều cao cọc ống (hay giếng chìm), có thể đếm biết được độ sâu hạ cọc hay giếng vào đất và xác định được cao độ đáy móng thực tế. 2.4.2. Đo chiều dài cầu và định vị tim mố trụ cầu trên đường cong Đường trục dọc của cầu nằm trên đường cong được lấy theo dọc đường cong, còn trục dọc của mố trụ thường lấy theo hướng bán kính tương ứng của đường cong. Có những trường hợp cá biệt do địa hình, địa chất hay điều kiện giao thông bên dưới các cầu cạn thì các trục dọc của mố trụ có thể lấy song song với hướng phân giác góc đỉnh hoặc lấy theo các hướng khác nếu có lý do xác đáng. Các điểm giao nhau của các trục dọc mố trụ với trục dọc cầu được coi là các tim của mố trụ. Đường trục ngang của trụ lấy vuông góc với trục dọc trụ. Khi định vị các mốc và các tim trụ của cầu nằm trên đường cong cần xác định rằng: - Đường cong có bán kính mà đồ án thiết kế đã quy định là tim dọc của cầu (tim đường). - Hướng của bán kính đường cong là hướng của đường tim dọc trụ. - Tiếp tuyến với đường cong tại tim trụ là đường tim ngang trụ. Các số liệu căn cứ để định vị mốc và tim trụ là: + Tất cả các yếu tố của đường cong đã cho. + Khoảng cách giữa các tim giả định của các trụ. + Lý trình các điểm đầu và cuối của cầu. + Đường tên của cung tương ứng với mỗi nhịp cầu. Việc định vị các mốc và tim trụ cầu nằm trên đường cong. Tuỳ theo điều kiện địa hình nên tiến hành theo các phương pháp khác nhau. - Đối với cầu nhỏ và cầu trung ít hơn 3 nhịp dùng phương pháp đa giác (hình 2.6a) hoặc bằng các đường tiếp tuyến (hình 2.6b). - Đối với cầu cạn dùng phương pháp dây cung kéo thẳng (hình 2.6c) hoặc phương pháp toạ độ cực (hình 2.6d). - Đối với các cầu lớn phức tạp: Dùng phương pháp giao hội trực tiếp từ các mốc của hệ thống tam giác đạc. Khi định vị trụ cầu bằng tung độ lấy từ dây cung kéo dài thẳng phải xác định cung này với độ chính xác gấp hai lần so với độ chính xác theo quy định. 16
15. a) L2 c) L T1 T2 L1 3 D1 D2 cÇu 0 cÇu 3 Tim T Tim T D0 D3 d) § Tim cÇu − 1 2 ê T T ng ta n g 0 3 cÇu b) Tim T T (T )  T1 T2   T0 T3 Hình 2.6 Các phương pháp định vị trụ cầu trên đường cong Việc định vị các trụ bằng tung độ lấy từ các đường tiếp tuyến, từ cung kéo thẳng hoặc bằng phương pháp toạ độ cực được tiến hành bằng bằng máy kinh vĩ có độ chính xác 30 giây và đo tung độ bằng thước thép trong mặt phẳng nằm ngang với độ chính xác là 0,5cm. Trong trường hợp này, chiều dài tung độ không được lớn hơn hai lần so với dụng cụ đo (khoảng 40m) nếu không được như vậy, phải dùng phương pháp định vị khác. Mỗi tung độ phải được đo 2 lần bằng 2 cách khác nhau hoặc từ những mốc khác nhau, do người khác đo hoặc nếu một người đo thì đo trong thời gian khác nhau. Khi định vị trụ cầu trên đường cong bằng phương pháp tam giác đạc thì số lần giao điểm phải ít nhất là 3 lần. Tam giác sai số đối với 3 giao điểm dùng để định vị tim bệ gối không được lớn hơn 3cm. 2.4.3. Đo cao độ mố trụ cầu Công tác đo cao độ mố, trụ cầu tiến hành bằng máy thuỷ bình. Trước khi thi công cầu, đơn vị thi công cần tự lập thêm các mốc cao độ bổ sung (ngoài các mốc cao độ chính do cơ quan thiết kế lập sẵn) tại các vị trí phân bố trong công trường sao cho thuận tiện và dễ dàng dẫn cao độ mọi bộ phận công trình, với sai số nhỏ nhất. Trên mỗi mố cầu có một mốc cao độ phụ, tất cả các mốc cao độ chính và phụ đều phải đi cao đạc ít nhất là 3 lần, với sai số bình quân 10mm. Trong quá trình thi công móng và thân trụ, cần đặt các mốc cao độ phụ ngay tại trụ ở mức thấp và mức cao để nhanh chóng xác định được các cao độ cần thiết cho việc xây dựng trụ (vì thường phải thi công đổ bê tông theo từng đốt một) hoặc lắp ráp dầm cầu. Đặt các mốc cao đạc phụ phải đi cao đạc 2 lần dẫn từ các mốc chính với sai số cho phép 15mm. 2.5. Độ chính xác khi đo đạc định vị Đo chiều dài bằng thước thép hoặc dây đo, trước khi đo phải chuẩn bị dụng cụ đo, và sau khi đo phải hiệu chỉnh chiều dài đo được: - Hiệu chỉnh về kết quả số đo nhiều lần. - Hiệu chỉnh về chênh lệch nhiệt độ lúc đo và lúc chuẩn bị dụng cụ đo. 17
16. - Hiệu chỉnh về độ dốc mặt bằng của đường đo. Nếu khi đo tất cả các khoảng cách đều chỉ dùng một dụng cụ đo thì phải theo hai hướng: đi và về, còn khi dùng hai dụng cụ đo thì chỉ cần đo theo một hướng. Sai số về đo dài và đo góc khi lập mạng lưới tam giác đạc không được vượt quá trị số ghi ở Bảng 2.2. Bảng 2.2 YÊU CẦU VỀ ĐỘ CHÍNH XÁC KHI ĐO CHIỀU DÀI CƠ TUYẾN VÀ GÓC TRONG MẠNG TAM GIÁC ĐẠC Độ Độ Độ khớp chính xác chính xác cho phép Các dụng cụ cần Chiều dài cầu (m) cần thiết cần thiết trong các dùng để đo và số lần khi đo khi đo góc tam giác khi đo góc chiều dài (giây) (giây) Thước thép hoặc thước cuộn, máy kinh L 200m 1/10.000 20 35 vĩ 30” với 2 lần quay vòng Thước thép hoặc thước cuộn có khắc ly, 200m 1000m 1/80.000 1,5 2 máy kinh vĩ 1” với 5 lần quay vòng Đối với các cầu dài không quá 100m, khi đo khoảng cách giữa các cọc mốc định vị trục dọc cầu, và khoảng cách giữa các tim trụ, sai số cho phép không vượt quá 1/5000. Đối với các cầu dài hơn 100m, thì sai số khi đo khoảng cách giữa các cọc mốc định vị trục dọc cầu, cũng như khi đo định vị tim của các phần trụ mố bên trên bệ móng, được lấy tuỳ theo mức độ định vị có thể được của kết cấu nhịp so với trụ mố. Sai số l đối với các cầu dùng dầm thép và bê tông cốt thép với mũ trụ cho phép xê dịch tim của bệ gối với khoảng lớn nhất là 5cm, cũng như đối với cầu vòm hoặc kiểu khung cứng được tính theo công thức sau: Ln Δl Σ 0,5n (cm) (2.2) 6000 Đối với các cầu vòm hoặc cầu kiểu khung cứng bằng thép và bê tông cốt thép và đối với cầu có bệ gối kích thước rất hạn chế, sai số l được tính theo công thức sau: L n l  0,5n (cm) (2.3) 10000 Trong đó: Ln - Chiều dài của mỗi nhịp (cm) trên phần cầu phải đo. 18
17. n - Số lượng nhịp trên phần cầu phải đo khi đo định vị tim bệ móng của mố, trụ thì sai số cho phép được tăng gấp đôi. Mọi trị số khoảng cách khi đo xong phải được hiệu chỉnh theo nhiệt độ và theo độ dốc mặt đất chỗ đo. Chiều dài cơ tuyến khi đo bằng thước thép có thể được tính theo công thức sau: h L nl 0,0000125 t t nl d (2.4) 0 nl Trong đó: L - Chiều dài cơ tuyến. n - Số lần kéo thước đo (với hết chiều dài thước). l - Chiều dài thước (đã được chuẩn). t - Nhiệt độ của thước lúc đo. t0 - Nhiệt độ của thước lúc chuẩn (trị số này được ghi trên thước). h - Mức chênh lệch giữa các điểm đầu của thước trong mỗi lần kéo căng thước. d - Chiều dài đoạn dư (chưa hết chiều dài thước). Sai số khi cao đạc các mốc đặt ở hai đầu cầu không được lớn hơn 20 L và 10mm (trong đó L là khoảng cách dẫn mốc cao đạc tính bằng Km). Các mốc cao đạc này phải được bố trí và bảo quản tốt trong suốt qúa trình thi công cũng như trong khai thác đưa vào sử dụng. 2.6. Đo đạc kiểm tra trong quá trình thi công Trong quá trình thi công mố trụ, sản xuất cấu kiện bán thành phẩm, lắp ghép kết cấu nhịp v.v phải tiến hành định vị, xác định cao độ, kích thước của từng bộ phân công trình, của từng chi tiết phải đo đạc kiểm tra thường xuyên để bảo đảm công trình đúng vị trí, kích thước và hình dạng theo thiết kế. Để tiến hành công tác này cần thực hiện các công việc sau: - Nghiên cứu kỹ đồ án thiết kế kết cấu, đồ án thiết kế tổ chức xây dựng cầu, các bản vẽ thi công chi tiết để nắm vững vị trí, hình dạng, kích thước và cao độ của từng bộ phận công trình và tiến độ thi công chúng. - Nghiên cứu kỹ các điều kiện tại chỗ (địa hình, thuỷ văn, mặt bằng khu vực sản xuất ) để xác định phươngpháp đo đạc kiểm tra tốt nhất, bảo đảm tính chủ động, phục vụ kịp thời cho công tác thi công. - Xây dựng các mốc phụ với số lượng cần thiết để làm căn cứ cho việc định vị và đo đạc kiểm tra, chẳng hạn như đóng thêm các cọc định vị các đường trục của mố trụ cầu, dẫn các mốc cao đạc xuống lòng sông, bệ móng, lên đỉnh trụ để phục vụ cho việc đo đạc kiểm tra khi thi công móng, thi công thân mố trụ và lắp kết cấu nhịp. - Nên làm sẵn các khung định vị, các bàn gá, thanh mẫu để phục vụ công tác đo đạc và kiểm tra thuận lợi. Ví dụ nhờ có các khung định vị thì việc thi công đóng cọc sẽ đảm bảo thuận lợi và chính xác v.v - Chuẩn bị đầy đủ và kiểm tra độ chính xác của máy và dụng cụ đo đạc (máy kinh vĩ, máy thuỷ bình, thước thép, dây thép, quả dọi ). Trước khi sử dụng mà khi trên công trường sử dụng nhiều loại máy móc và dụng cụ đo đạc khác nhau, cần kiểm tra loại bỏ những dụng cụ không đảm bảo độ chính xác cần thiết. - Cần nghiên cứu và nắm vững các sai số cho phép trước khi đo đạc, định vị hoặc kiểm tra vị trí, kích thước và cao độ của các bộ phận công trình. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Nội dung và tầm quan trọng của công tác đo đạc định vị trong xây dựng cầu. 19
18. 2. Những tài liệu ban đầu cần thiết cho công tác đo đạc định vị là gì? Vì sao phải cần những tài liệu đó? 3. Trình bày các phương pháp định vị cầu nhỏ, cầu trung và cầu lớn. Nội dung của các phương pháp này có gì khác nhau. 4. Khi nào thì sử dụng phương pháp đo trực tiếp? Khi nào sử dụng phương pháp đo gián tiếp? Có cần sử dụng đồng thời cả hai phương pháp trên để định vị cho một cầu không? Tại sao? 5. Trình bày cách đo chiều dài cầu và định vị tim mố trụ cầu khi cầu xiên hoặc cầu nằm trên đường cong. 6. Cách đo đạc và kiểm tra vị trí trụ cầu trong qúa trình xây dựng khi trụ cầu nằm ở giữa dòng sông. 7. Độ chính xác của đo đạc xác định vị trí và cao độ của mố trụ cầu. 8. Các máy móc và dụng cụ sử dụng để định vị tim mố trụ cầu và yêu cầu về độ chính xác của chúng. 20
19. Chương 3 CÔNG TÁC BÊ TÔNG, CỐT THÉP VÀ VÁN KHUÔN TRONG XÂY DỰNG CẦU 3.1. Công tác thi công bê tông 3.1.1. Các yêu cầu cơ bản đối với bê tông Hiện nay bê tông là loại vật liệu chủ yếu trong xây dựng cầu. Cầu là công trình nằm trên đường, chịu ảnh hưởng trực tiếp của môi trường thời tiết và các tác động thường xuyên liên tục của tải trọng, vì vậy chất lượng phải được bảo đảm. Chất lượng bê tông phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: tỷ lệ thành phần và tính đồng nhất của vật liệu, phương pháp trộn, đổ, đầm và chế độ bảo dưỡng. Yêu cầu đối với bê tông phụ thuộc vào trạng thái ứng suất, đặc trưng tải trọng (tĩnh tải hoặc hoạt tải) vị trí từng bộ phận công trình (trong hoặc trên mặt nước, chỗ mực nước lên xuống thường xuyên). Ngoài ra còn phụ thuộc vào môi trường xung quanh, chẳng hạn như: thời tiết, khí hậu và tác động xâm thực khác. Cường độ bê tông được xác định nhờ các mẫu thử tiêu chuẩn được lấy từ những mẻ trộn trong quá trình thi công. Nó là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của công trình thi công bê tông. Cường độ của bê tông phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của các vật liệu như: xi măng, cát, đá sỏi, nước, đặc biệt là tỷ lệ thành phần cốt liệu và phương pháp chế tạo, bảo dưỡng. Đối với công trình chịu ảnh hưởng lớn của môi trường xung quanh, trong khi thi công đặc biệt chú ý đến đảm bảo cường độ và độ chặt của bê tông. Độ dẻo của bê tông được chọn tuỳ theo loại kết cấu, mật độ bố trí cốt thép, nhiệt độ và độ ẩm của môi trường, phương pháp đổ và đàm nén, phương tiện và tốc độ vận chuyển. Bảng 3.1 TỶ LỆ NƯỚC XI MĂNG VÀ LƯỢNG XI MĂNG CHO PHÉP TRONG BÊ TÔNG N Lượng xi măng Tỷ lệ Tên bộ phận công trình X thấp nhất 3 lớn nhất kg/m - Các bộ phận công trình thường xuyên nằm trong nước có tính đến khả năng xói lở và 0,68 240 trong trường hợp có sự bảo vệ chống tác động của dòng nước (bằng cọc ván) u bê tông - Cũng như thế nhưng trong trường hợp không ấ 0,65 250 có sự bảo vệ chống tác động của dòng nước t c ế - Các bộ phận kết cấu nằm dưới mực nước đẩy 0,70 230 có thể xói lở Các k - Khi lấp lòng rỗng của giếng và giếng chìm Không 200 hơi ép quy định - Các bộ phận công trình đặt trên mực nước0,65250 t u ế ấ - Cũng như thế nhưng trong khí hậu ác liệt 0,60 270 K c BTCT - Các bộ phận công trình nằm thường xuyên 0,60 270 21
20. hoặc chu kỳ trong nước Lượng xi măng cho 1m3 bê tông và tỷ lệ N/X được tính toán theo quy định. Nhưng để đảm bảo cho bê tông có độ chặt cao, tỷ lệ N/X trong hỗn hợp bê tông không được cao hơn và lượng dùng xi măng tối thiểu trong 1m3 bê tông không được nhỏ hơn các trị số ghi trong bảng 3.1 Lượng xi măng dùng tối đa trong bê tông của các kết cấu hình khối lớn không được quá 300kg/m3. Nếu cho thêm phụ gia hoá dẻo trong bê tông thì tỷ lệ N/X không cần theo quy định của bảng 3.1 mà có thể dùng tỷ lệ (N/X) = 0,30  0,45. Lượng xi măng và nước được chọn căn cứ vào cường độ bê tông, điều kiện trộn đổ, mác xi măng và chất lượng cốt liệu. Đối với các công trình cầu thường dùng xi măng có mác tương ứng sau đây: bảng 3.2 Bảng 3.2 Mác bê tông 200 300 400 500 600 Mác xi măng 300  400 400 500 500  600 600  700 Các loại xi măng thường được dùng nhiều nhất trong xây dựng cầu là xi măng pooclăng, xi măng puzơlan. Xi măng pooclăng đông cứng nhanh dùng cho kết cấu kích thước nhỏ trên mặt nước. Đối với trụ trong nước và móng có thể dùng xi măng puzơlan và xi măng phèn. Cường độ của cốt liệu thô (đá dăm hay sỏi) phải đảm bảo lớn hơn hai lần cường độ của bê tông. Đặc biệt đối với mác bê tông lớn hơn 300, cường độ cốt liệu không thấp hơn 1,5 lần mác bê tông. Đối với kết cấu bê tông có bố trí nhiều cốt thép, thường dùng loại đá dăm cỡ nhỏ 5  10mm và 10  20mm; trường hợp cốt thép bố trí thưa có thể dùng sỏi hoặc đá dăm có kích thước nhỏ hơn 3/4 khoảng cách tĩnh giữa hai thanh cốt thép và không lớn hơn 1/3 bề dày nhỏ nhất của công trình. Thông thường dùng đá dăm cỡ 20  40mm và có thể lên tới 70mm. Cát dùng loại cát hạt to nhưng không lớn quá 5mm (mô đun độ lớn không nhỏ hơn 1,6). Những chất bẩn trong cát không được lớn hơn trị số trong bảng 3.3 Bảng 3.3 Mác bê tông Hàm lượng tạp chất bẩn cho phép không vượt quá Từ 300 trở lên 2% Nhỏ hơn 300 3% Tỷ lệ bùn, sét chứa trong đá dăm và sỏi không được lớn hơn 2% (đối với bê tông nằm dưới nước và trong đất) và không quá 1% (đối với bê tông nằm trên mặt nước). Tất cả các cốt liệu phải được rửa sạch. Nước để trộn bê tông có thể dùng các loại nước tự nhiên uống được, nhưng phải khống chế độ PH ≥ 4 và không chứa nhiều loại muối có gốc SO4 quá 0,27% trọng lượng. Các thành phần này phải thử nghiệm đầy đủ. Không được dùng các loại nước đầm lầy, cũng như nước có dầu mỡ, axit và các tạp chất có hại khác để trộn bê tông. 3.1.2. Vận chuyển và đổ bê tông Trong các nhà máy đúc sẵn cũng như các công trường lớn, bê tông được chế tạo trong các trạm trộn có máy móc cân đong tự động hoặc bán tự động để định lượng chính xác các thành phần xi măng, cát, đá sỏi và nước. 22
21. Máy trộn được chọn tuỳ theo sản lượng bê tông sử dụng. Các nhà máy và công trường lớn thường dùng máy trộn bê tông có công suất từ 10  40m3/ca và các loại máy nhỏ dễ tháo lắp, di chuyển có công suất từ 4  20m3/ca. Thời gian vận chuyển bê tông từ nơi trộn đến nơi đổ phải ngắn nhất và nhỏ hơn thời gian đông kết của bê tông. Tuy nhiên, có thể kéo dài thời gian đông kết của bê tông bằng cách dùng chất phụ gia nhưng không được ảnh hưởng đến cường độ của bê tông và tác hại cốt thép. Thời gian vận chuyển bê tông tươi, thông thường không được quá 1 giờ khi nhiệt độ bê tông là 20  300C. Tuỳ khả năng của các đơn vị thi công có thể sử dụng các phương tiện sau để vận chuyển bê tông như: xe cải tiến, xe goòng, băng chuyền, bơm đẩy ô tô ben hoặc ô tô có máy trộn dung tích từ 3  10m3, trong quá trình vận chuyển vẫn tiến hành trộn bê tông. Với khoảng cách vận chuyển ngắn có thể dùng băng chuyền, cần trục, máy bơm bê tông. Nếu vận chuyển xa có thể dùng ô tô, xe goòng hoặc ô tô có máy trộn liên hoàn. Bất kể dùng phương tiện nào cũng phải bảo đảm vận chuyển bê tông nhanh chóng không bị phân tầng và vẫn giữ được chất lượng, tức là không bị rơi vãi dọc đường nhất là rò rỉ vữa xi măng và phải che kín khi có mưa, đường vận chuyển phải êm thuận. A A - A 2 8 4 4 2 1 3 A 3410 3080 Hình 3.1 Máy tự đổ bê tông 1 - Xe goòng; 2 - Phễu; 3 - Máy cấp vật liệu Khi đổ bê tông phải bảo đảm tính toàn khối của kết cấu, do đó lớp bê tông sau phải đổ khi lớp bê tông trước chưa ninh kết. Bề dày mỗi lớp đổ thường từ 15  40cm. Bề dày mỗi lớp phụ thuộc vào độ dẻo, phương pháp đổ và kích thước công trình. Bê tông có độ dẻo nhỏ, cốt thép đặt dày thì chiều dày mỗi lớp đổ thường từ 15  20cm; ngược lại độ dẻo lớn, cốt thép đặt thưa thì chiều dày mỗi lớp đổ thường từ 30  40cm. Bê tông có thể đổ theo lớp bằng (nằm ngang) hoặc nghiêng 15  200. Thông thường bê tông được đổ bằng máy tự đổ trên hình 3.1. Bê tông móng và thân trụ có thể dùng máng gỗ hoặc máng thép để đổ. Chiều cao bê tông rơi tự do không được vượt quá 1,5m nếu cao hơn phải dùng ống dẫn bê tông (ống vòi voi). Trong quá trình đổ phải đầm kỹ để bảo đảm độ đặc sít của bê tông và tránh bị rỗ. Dụng cụ đầm có nhiều loại như: đầm dùi, đầm mặt, đầm cạnh, đầm đáy, xà beng 23
22. Những chỗ có nhiều cốt thép và bề dày cấu kiện mỏng có thể dùng dụng cụ đơn giản như xà beng hoặc que sắt để lèn chặt bê tông. Nói chung phải dùng máy đàm rung để bảo đảm chất lượng. Nguyên tắc của máy đầm là gây chấn động làm cho C«ng t¾c vữa và cốt liệu được lèn chặt. Các loại đầm được lựa chọn tuỳ thuộc kích thước kết cấu. Đối với đầm dùi bước di chuyển §Öm cao su đầm không vượt quá 1,5 lần bán kính tác dụng của đầm. Khi đầm lớp trên cần đầm sâu vào lớp dưới từ 5 đến 10cm để hai lớp CÇn liền khối. Cấu tạo đầm dùi là một ống hình trụ, bên trong có động cơ và các khối lệch tâm (hình 3.2). Khi đầm hoạt động, các §éng c¬ ®iÖn khối lệch tâm sẽ quay tạo ra chấn động. Đối với kết cấu có bố trí cốt thép dày, có thể dùng đầm dùi nhỏ. Khèi lÖch t©m Máy đầm mặt, còn gọi là máy đầm bàn (hình 3.3) thường sử dụng để đầm bê Vá m¸y tông các tấm bản bê tông mặt cầu. Đối với sườn dầm, máy được gắn trực tiếp vào kết cấu ván khuôn. Khi chạy máy sẽ truyền lực rung vào bê tông. Trường hợp sườn dầm khá mỏng dưới 20cm, có thể gắn đầm vào một bên thành ván khuôn. Nếu sườn dầm dày hơn thì phải gắn đầm ở cả hai bên Hình 3.2 Máy đàm dùi thành dầm. Đối với thành dầm tương đối mỏng hoặc cột kích thước 40 40cm máy đầm được bố trí so le. Để tăng độ lèn chặt của bê tông có thể dùng máy đầm bố trí ở đáy ván khuôn (hình 3.4). Đầm được bố trí dọc đáy ván khuôn, toàn bộ đầm được đặt trên hệ thống đệm. Khi làm việc, chấn động của máy được truyền qua ván khuôn vào bê tông. Số lượng bố trí máy đầm trường hợp này tuỳ thuộc chiều dài kết cấu và của đầm. Hình 3.3 Máy đầm mặt 24
23. 3 1 2 21 4 4 5 5 6 7 7 750 1500/2 Hình 3.4 Máy đầm đáy 1 - Bàn đáy; 2 - Tấm đệm đàn hồi; 3 - Đệm cao su; 4 - Chốt 5 và 6 - Thanh gá; 7 - Máy đầm 3.1.3. Công tác bảo dưỡng bê tông Để bảo đảm chất lượng, bê tông phải được bảo dưỡng tốt trong thời gian đông cứng bằng cách giữ chế độ nhiệt, ẩm cần thiết cho sự tăng dần cường độ của bê tông, ngăn ngừa các biến dạng do nhiệt độ và co ngót gây ra ứng suất phụ tạo thành các vết rạn nứt. Bảo dưỡng bê tông gồm che nắng, che gió và tưới nước để giữ độ ẩm. Đối với thời tiết hanh khô cần tưới nước thường xuyên trong 7 ngày đầu, ban ngày tưới tưới ít nhất 3 giờ một lần, ban đêm tưới ít nhất hai lần. Với bê tông dùng xi măng pu-zơ-lan, cũng tưới thường xuyên trong ngày đầu, sau đó cứ 3 giờ tưới một lần vào ban ngày và 6 giờ tưới một lần về ban đêm cho đến ngày thứ 14. Từ ngày thứ 15, mỗi ngày tưới ít nhất ba lần cho đến ngày thứ 28. Trong trường hợp ở điều kiện tự nhiên, sau khi đổ, bê tông phải được bảo dưỡng trong điều kiện có độ ẩm và nhiệt độ cần thiết gọi là bảo dưỡng ẩm. Bảo dưỡng ẩm là quá trình giữ cho bê tông có đủ độ ẩm cần thiết để ninh kết và đóng rắn sau khi tạo hình. Phương pháp và quy trình bảo dưỡng ẩm, thực hiện theo TCVN 5592 - 1991 “Bê tông nặng - Yêu cầu bảo dưỡng tự nhiên”. Thời gian bảo dưỡng ẩm cần thiết không được nhỏ hơn trị số ghi trong bảng 3.4. Trong thời kỳ bảo dưỡng, bê tông phải được bảo vệ chống các tác động cơ học như: rung động, lực xung kích, tải trọng và tác động hư hại khác. Bảng 3.4 THỜI GIAN BẢO DƯỠNG ẨM (THEO TCVN 5592 - 1991) Vùng khí hậu bảo dưỡng bê R T Tên mùa Tháng thbd thbd tông (%R28) (ngày đêm) Hè 4  9 50  65 3 Vùng A Đông 10  340  50 4 Khô 2  755  60 4 Vùng B Mưa 8  1 35  40 2 Khô 12  4 70 6 Vùng C Mưa 5  11 30 1 Trong đó: Rthbd - Cường độ bảo dưỡng tới hạn Tthbd - Thời gian bảo dưỡng cần thiết Vùng A - Khu vực từ Diễn Châu trở ra Bắc Vùng B - Phía đông Trường Sơn và từ Diễn Châu đến Ninh Thuận Vùng C - Khu vực Tây nguyên và Nam bộ 25
24. Trong các nhà máy bê tông đúc sắn thường dùng biện pháp hấp bằng hơi nước nóng để bảo dưỡng. Bê tông sẽ đạt nhanh cường độ, do đó chu kỳ quay vòng ván khuôn nhanh hơn và công suất sẽ tăng. Sau khi đúc vài giờ, bê tông có thể sẽ được bảo dưỡng ngay bằng hơi nước nóng. Thời gian bảo dưỡng phụ thuộc vào loại xi măng và nhiệt độ bảo dưỡng. Nếu nhiệt độ không khí thấp hơn 150C thì tối đa sau 10 giờ có thể bảo dưỡng được. Có thể tiến hành hấp hơi nước nóng trong các hầm kín hoặc buồng hấp bảo đảm giữ độ ẩm lớn (90  100%). Nhiệt độ hơi nước nóng được tăng dần với tốc độ (5  100C)/giờ cho tới khoảng 60 đến 700C (không quá 800C), và giữ nhiệt trong vòng 20 giờ. Sau đó hạ dần với tốc độ (8  100C)/giờ cho tới khi nhiệt độ trong buồng là 300C. Lúc đó có thể đưa cấu kiện ra ngoài vì bê tông đã có thể đạt cường độ thiết kế. Không được tăng, hạ nhiệt độ quá nhanh để tránh được sự chênh lệch nhiệt độ trong các thớ khác nhau của cấu kiện dẫn tới nguy cơ rạn nứt cấu kiện. Trên hình 4.5 giới thiệu biểu đồ bảo dưỡng bê tông bằng hơi nước nóng. Trong trường hợp bảo dưỡng bê tông bằng buồng hấp, thì buồng hấp phải kín và cách nhiệt tốt. Khi hấp dùng hơi nước nóng có áp suất thấp (tối đa 0,5kG/cm2) nhưng độ ẩm rất lớn. Tốt nhất là hơi nước nóng được cấp bằng hệ thống điều khiển tự động. Cấu tạo buồng hấp được giới thiệu trên hình 3.6. Kích thước buồng hấp tuỳ thuộc vào kích thước cấu kiện và xe goòng chở cấu kiện, buồng hấp đặt đường ray và hai đầu có cửa kín. t°C 80 60 40 20 01020 30 40 50 60 70 80 Thêi gian (giê) h g g 1 2 i i n n n n n ¬ ¬ ¹ ã ì l ¹ ¹ h h n − o o d c c m p ® ® è è µ i i Ê o L a a B B ¶ H i i B g g Hình 3.5 Biểu đồ bảo dưỡng bê tông bằng hơi nước nóng 26
25. a) b) 2 1 3 c) 5 d) 4 6 7 Hình 3.6 Buồng hấp 1 - Bê tông đáy; 2 - Nắp đậy; 3 - Đệm xỉ; 4 - Chụp đậy; 5 - Dây cẩu 6 - Đường cách hơi; 7 - Đường ray Để chế tạo cấu kiện có chiều dài khác nhau, tăng tốc độ sản xuất và tiết kiệm hơi nước nóng, các buồng hấp được chia làm nhiều ngăn, giữa các ngăn có tấm chắn bằng cao su chịu nhiệt hoặc vật liệu khác. Thành tường buồng hấp phải cách cấu kiện ít nhất 15cm. Hơi nước nóng được dẫn vào vào buồng bằng ống thép hay ống nhựa có lỗ và đặt dưới sàn bê tông và có độ dốc ngang để thoát nước, buồng hấp còn đặt dụng cụ đo nhiệt độ và độ ẩm. Hình 3.6a và 3.6b là buồng hấp cho cấu kiện có kích thước nhỏ, hình 3.6c và 3.6d cho cấu kiện có kích thước lớn, cấu tạo gồm các khung thép và lớp bọc bằng vải bạt không thấm nước. Buồng hấp loại này có thể tháo lắp dễ dàng hoặc di chuyển được trên đường ray, giống như một buồng di động. 3.1.4. Công tác kiểm tra chất lượng bê tông Kiểm tra chất lượng bê tông, trước hết phải kiểm tra chất lượng vật liệu thành phần như: xi măng, cát, đá sỏi và các chất phụ gia, cũng như kỹ thuật trộn, đổ, vận chuyển và bảo dưỡng bê tông. Muốn kiểm tra chất lượng bê tông, trong quá trình đúc phải lấy mẫu thử để thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm các mẫu thử được ghi vào sổ theo dõi công trình đến khi hoàn công. Các vật liệu cát, đá sỏi phải thoả mãn yêu cầu quy định. Quá trình sử dụng xi măng phải thường xuyên kiểm tra lại chất lượng khi xuất xưởng về sự thay đổi thể tích, độ sệt, thời gian ninh kết, cường độ. Tỷ lệ thành phần cốt liệu trong bê tông được chọn dùng, nếu kiểm tra mẫu thử không đạt so với yêu cầu thiết kế phải chọn lại và kiểm tra cho tới khi đạt yêu cầu mới cho phép đổ bê tông lên công trình. Trước khi trộn bê tông phải kiểm tra độ ẩm các cốt liệu để điều chỉnh lượng N/X, phải giám sát chặt chẽ tỷ lệ này trong quá trình trộn. Chỉ khi nào được 27
26. tư vấn cho phép mới thay đổi thành phần cốt liệu hoặc tỷ lệ N/X của bê tông. Phải kiểm tra độ đồng đều của bê tông, tránh hiện tượng phân tầng trong quá trình vận chuyển và thi công. Thường xuyên theo dõi độ ẩm của môi trường xung quanh để có chế độ bảo dưỡng thích hợp. Phải tiến hành kiểm tra cường độ của bê tông đã đổ bằng cách thí nghiệm các đợt mẫu lấy từ hỗn hợp bê tông thi công và bảo dưỡng chúng. Để thí nghiệm phải đúc các mẫu thử bê tông với kích thước (15 15 15)cm và (15 60)cm, mẫu thử xi măng có kích thước (7 7 7)cm. Khi kiểm tra cường độ nhất thiết phải thí nghiệm bê tông chịu nén, trong trường hợp cần thiết phải kiểm nghiệm tính năng chống thấm. Theo các quy chuẩn quốc gia về thí nghiệm bê tông thì giới hạn cường độ chịu nén bằng trị số trung bình cộng của kết quả thí nghiệm ba mẫu với độ chính xác 1kG/cm2. Trong trường hợp nếu kết quả thí nghiệm thấp nhất của một trong ba mẫu thấp dưới 20% so với chỉ tiêu lớn hơn gần nó nhất, thì giới hạn cường độ tính theo hai kết quả lớn nhất. 3.2. Công tác cốt thép 3.2.1. Cốt thép và các yêu cầu cơ bản Trong công nghiệp có rất nhiều loại thép, nhưng không phải tất cả đều dùng được cho kết cấu bê tông cốt thép. Cốt thép thường được dùng là thép Cacbon và thép hợp kim, mỗi loại có đặc trưng về cường độ và biến dạng riêng. Đó là thép tròn trơn và thép tròn có gờ để tăng độ dính kết và ma sát giữa cốt thép và bê tông. Cường độ của thép phụ thuộc vào thành phần hoá học như: Cacbon (C), Mangan (Mn), Titan (Ti) và các chất khác. Ngoài ra còn có thép cường độ cao dùng cho kết cấu bê tông cốt thép dự ứng lực. Đó cũng là các loại thép hợp kim thấp có thành phần Cacbon tương đối thấp (đến 0,2%) và loại thép có chưa Titan. Trong kết cấu nhịp cầu thường được dùng sợi hoặc bó cốt thép cường độ cao đường kính mỗi thanh từ 3  12mm có cường độ từ 15000  20000kG/cm2 và các thanh thép có đường kính lớn từ 20  40mm có cường độ từ 10000  12000kG/cm2. 3.2.2. Gia công cốt thép thường Cốt thép được sản xuất trong nhà máy có nhiều loại đường kính khác nhau. Cốt thép đường kính nhỏ hơn 8mm được cuốn thành cuộn, khi sử dụng phải duỗi thẳng. Cốt thép đường kính lớn từ 10mm trở lên thường là các thanh thẳng chiều dài từ 6  12m. Trường hợp cần thiết có thể đặt hàng nhập các thanh cốt thép dài hơn (tới 18m). Trước khi sử dụng, cốt thép cần kiểm tra cường độ chịu kéo, chịu uốn cho mỗi lô 20 tấn. Mỗi lô lấy 3 mẫu kiểm tra kéo và 3 mẫu kiểm tra hàn. Cốt thép sợi cán nguội cường độ cao có đường kính từ 2  8mm được cuốn lại, nên có chiều dài tương đối lớn (thường tới 300m). Đường kính cuộn thép tới 1200mm cho thép sợi có đường kính nhỏ hơn 9mm và lớn hơn 1200mm với thép sợi có đường kính từ 12  15mm. Khi sử dụng phải kiểm tra nhãn hiệu có ghi chỉ tiêu cơ lý của thép và chỉ dùng khi đã thí nghiệm bảo đảm chỉ tiêu cơ lý theo yêu cầu thiết kế. Các loại thép cường độ cao cũng phải lấy mẫu để kiểm tra kéo và uốn. Riêng đối với các bó cáp cần kiểm tra khuyết tật bên ngoài và thí nghiệm kéo đứt cả bó và từng sợi. Trường hợp kiểm tra không đạt chỉ tiêu, cốt thép đó không được sử dụng. Phải hết sức chú ý tránh dùng nhầm lẫn kích cỡ, chủng loại thép, cho nên trong kho chứa cốt thép được xếp loại theo chỉ tiêu cơ lý và đường kính. Các giá xếp chứa cốt thép được đặt trong nhà kho có mái che mưa nắng để chống gỉ. Thép cường độ cao không được chống gỉ bằng cách bôi dầu mỡ và phải để trong kho thật khô ráo. Trước khi sử dụng, tất cả các cốt thép đều phải được tẩy sạch gỉ bằng bàn chải hoặc kéo đi kéo lại trong cát, hiệu quả nhất là dùng máy phun cát. Với cốt thép dính dầu mỡ phải dùng xà phòng hoặc dung dịch kiềm và nước nóng để rửa sạch. Tuyệt đối không được dùng axit để tẩy rửa. 28
27. Gia công cốt thép ở nhà máy hoặc ở công trường lớn thường áp dụng phương pháp dây chuyền: nắn thẳng, cắt, uốn và hàn Các máy móc cần thiết để gia công cốt thép gồm các thiết bị để kéo thẳng, nắn thẳng, làm sạch, cắt, uốn, hàn, chế tạo lưới và bó cốt thép. Các loại máy móc đó được bố trí thành những dây chuyền sản xuất. Trong phân xưởng cốt thép có thể dùng băng chuyền, xe nâng, xe goòng, dầm cầu chạy để vận chuyển. Tất cả các thanh thép đều khó tránh khỏi cong vênh trong quá trình bốc xếp, vận chuyển nên cần phải nắn lại. Tuỳ theo khả năng thiết bị mà chọn cách nắn. Hình 3.7 giới thiệu một loại máy nắn thẳng có trục lăn dùng cho cốt thép có đường kính nhỏ hơn 12mm. Cốt thép chạy qua khe của hai hệ trục lăn, cuối cùng cốt thép được nắn thẳng đồng thời được đánh sạch gỉ. a) b) 123 4 5 6 71112 13 8 10 14 9 15 16 80 Hình 3.7 Máy nắn thẳng cốt thép 1 - Đối trọng; 2 - Ống; 3 - Đầu ống nối; 4 - Thân máy; 5 - Puly 6 và 16 - Dây cua roa; 7 - Trục rỗng; 8 - Sợi thép; 9 - Bệ; 10 - Bánh xe trục đứng 11 - Bánh xe trục ngang; 12 - Bu lông điều chỉnh; 13 - Bánh xe di động 14 - Dao cắt; 15 - Cốt thép Cốt thép đường kính lớn có thể được nắn thẳng bằng búa, đe hoặc bàn nắn chuyên dùng, trường hợp đặc biệt còn dùng phương pháp gia công nóng để nắn thẳng cốt thép. 2mm vµ 0,5d a) d 10d b) d 5d 1,5 d (kÓ c¶ líp bäc) c) vµ 20mm d d) d 29
28. Cốt thép đường kính nhỏ có thể dùng đe và trạm để Hình 3.8 Các phương pháp nối cốt thép bằng hàn chặt, cốt thép đường kính lớn a và b) - Hàn đối đầu có máng đệm hơn 12mm phải dùng các loại a - Cho cốt thép chịu kéo; b - Cho cốt thép chịu nén máy cắt. Khi cắt cần chú ý bảo c) - Hàn ốp có bản thép chữ U; d) - Hàn chồng đảm chiều dài thanh, nhất là các thanh uốn xiên và uốn móc. Phải quy hoạch việc cắt để tận dụng tối đa các đầu mẩu, nhất là những thanh cốt thép có đường kính lớn. Do chiều dài thép có hạn nên phải hàn nối để đủ chiều dài cần thiết. Tuy nhiên, phải phải bảo đảm cường độ chỗ nối lớn hơn cường độ của thép chỗ không nối. Các mối nối cốt thép dùng cho dầm cầu được giới thiệu trên hình 3.8. Mối hàn tiếp xúc là loại mối nối đối đầu, được thi công trên máy hàn đặc biệt. Mối hàn ốp là loại mối hàn dùng hai bản thép chữ U có bề dày từ 4  5mm và thường được hàn bằng tay. Mói hàn này thường khá tốn vật liệu và chất lượng không cao. Thợ hàn phải có kỹ thuật tốt và cần hàn thử để nghiệm thu trước. Hình 3.9 giới thiệu về hình dạng của mẫu, các kích thước và điều kiện giữ chặt mẫu, khi tiến hành thí nghiệm về hàn thì đầu tiên hàn các mối hàn cạnh phía ngoài, sau đó qua lỗ thủng ở miếng đệm thép hình chữ U hàn mối hàn cạnh phía trong. Khi nhìn ngoài mối nối, thép ở gần mối hàn trong tất cả các mẫu không được có vết nứt rạn. Nếu không được phải thí nghiệm lại, nếu thí nghiệm lại mà không đưa đến kết quả khả quan thì lô thép này không được sử dụng. 4l l + 50 (1  1.5)d l Mèi hµn ®Ó gi÷ chÆt d Lç thñng ë thÐp [ Hình 3.9 Sơ đồ mẫu và thiết bị để thí nghiệm về hàn l = 4d khi hàn bằng 4 mối hàn cạnh l = 10d khi hàn bằng 2 mối hàn cạnh 30
29. 3 2 1 2 4 5 6 ~ 380V Hình 3.10 Máy hàn tiếp xúc 1 - Kẹp; 2 - Thanh hàn; 3 - Vì kẹp; 4 - Phần truyền động 5 - Vòng thứ cấp máy hàn; 6 - Máy hàn Hình 3.10 là sơ đồ loại máy hàn tiếp xúc. Trước khi hàn, đầu hai thanh thép còn được đánh sạch gỉ. Khi dòng điện chạy qua sẽ tạo ra hồ quang, thép chảy ra, máy sẽ ép lại và hai thanh thép được nối với nhau. Tại mối hàn này, đường kính cốt thép tăng chút ít, nhưng không ảnh hưởng nhiều đến việc bố trí cốt thép trong kết cấu. Lưới cốt thép có thể được chế tạo bằng máy hàn chấm tự động hàn từng điểm thep phương dọc và phương ngang trên khuôn mẫu làm sẵn. Khung cốt thép hàn được chế tạo trên giá cố định. Máy hàn được di động dọc theo một mặt khung sườn, sau đó tiếp tục hàn mặt đối diện. Quá trình vận chuyển nên dùng đòn treo để bảo đảm ổn định của khung hàn. 3.2.3. Gia công cốt thép cường độ cao Cốt thép cường độ cao thường có đường kính nhỏ và được cuộn lại để dễ dàng vận chuyển, vì có độ cứng lớn hơn nhiều so với cốt thép thường, nên việc nắn và duỗi thẳng phải dùng máy chuyên dụng như giới thiệu trên hình 3.7a. Cốt thép sau khi được duỗi thẳng và cắt theo chiều dài thiết kế sẽ được tạo thành bó và dùng máy để cắt. Hình 3.11 giới thiệu sơ đồ công nghệ chế tạo bó cốt thép. Hiện nay đa số cốt thép dự ứng lực là cốt thép sợi cường độ cao, loại dùng nhiều nhất là bó sợi xoắn, mỗi bó gồm nhiều tao và mỗi tao gồm 7 sợi, loại cốt thép này đã được nhà sản xuất chế tạo thành các tao sẵn, nên khi dùng chỉ cần xác định chiều dài và dùng máy cắt đúng thiết kế là đưa vào sử dụng. 31
30. 1 6 2 3 4 5 6 7 8 9 Hình 3.11 Máy tạo bó cốt thép dự ứng lực 1 - Thép sợi cường độ cao; 2 - Bộ phận tạo bó; 3 - Thép nhỏ cuốn bó; 4 - Máy cắt 5 - Puly; 6 - Kẹp nối tháo lắp; 7 - Công tắc tự động; 8 - Tời điện; 9 - Bệ đỡ Để tạo dự ứng lực cho bê tông, trước tiên phải kéo căng cốt thép và neo lại. Đối với dầm bê tông cốt thép dự ứng lực kéo trước phải căng cốt thép trên bệ và neo giữ cốt thép dự ứng lực bằng neo ngoài tạm thời, dùng neo chêm hình nón cụt, việc tạo dự ứng lực cho bê tông bằng neo ngầm kiểu quả trám. Đối với dầm bê tông cốt thép dự ứng lực kéo sau, lợi dụng ngay dầm bê tông đã đúc làm bệ căng cốt thép, việc tạo dự ứng lực cho bê tông bằng neo kiểu hình nón cụt hoặc neo hình trụ (neo kiểu tổ ong). Việc sử dụng từng loại neo phụ thuộc vào loại bó cốt thép dự ứng lực và phương pháp tạo dự ứng lực cho dầm cầu, về cấu tạo, tác dụng và sử dụng neo đã được giới thiệu trong môn học “Thiết kế cầu”. 3.2.4. Phương pháp kéo căng cốt thép Để tạo dự ứng lực trong kết cấu bê tông cốt thép có thể dùng hai phương pháp: phương pháp cơ học và phương pháp nhiệt. Phương pháp nhiệt là phương pháp dùng dòng điện cường độ lớn làm cốt thép bị đốt nóng và dãn dài ra, sau đó neo lại và đổ bê tông; khi bê tông đạt cường độ và nhả neo, cốt thép không co lại được do lực dính bám và ma sát giữa cốt thép và bê tông, làm cho trong bê tông xuất hiện ứng suất nén trước tồn tại lâu dài. Phương pháp cơ học là phương pháp dùng kích thuỷ lực có thể kéo từng sợi, từng tao hoặc cả bó cốt thép, đây là phương pháp dùng phổ biến nhất hiện nay. Vì vậy, ở đây chỉ đề cập đến phương pháp tạo dự ứng lực theo phương pháp cơ học. Để tạo được lực căng trong cốt thép phải dùng kích thuỷ lực. Cách chọn kích thuỷ lực phụ thuộc vào cấu tạo neo và khả năng của kích. Kích thuỷ lực có hai loại là loại một tác dụng và loại hai tác dụng. Hình 3.12 giới thiệu sơ đồ một loại kích thuỷ lực một tác dụng ДC- 31,5/210 có lực kéo khoảng 31 tấn và 63 tấn để căng các bó cốt thép 16  24 sợi và loại thanh rời đường kính 22mm. Để kéo các bó cốt thép lớn hơn, ở Liên Xô cũ đã nghiên cứu chế tạo kích có lực kéo khoảng 120 tấn và 260 tấn. 2 3 4 1 5 32
31. Hình 3.12 Sơ đồ cấu tạo kích một tác dụng ДC-31,5/210 1 - Xi lanh; 2 - Ngàm kẹp mấu neo; 3 - Mấu neo; 4 - Nêm; 5 - Bó cốt thép dự ứng lực 1 2 5 4 3 Hình 3.13 Sơ đồ cấu tạo kích hai tác dụng Д П-60-315 1 - Xi lanh ngoài; 2 - Xi lanh trong; 3 - Ngàm giữ sợi cốt thép dự ứng lực 4 - Vỏ neo hình nón cụt; 5 - Lõi neo hình nón cụt Kích hai tác dụng để căng các bó cốt thép có neo hình nón cụt và neo hình trụ. Loại kích này có hai hệ thuỷ lực: một dùng để kéo cốt thép, một dùng để đẩy nêm chốt neo. Ở Liên Xô cũ đã chế tạo kích hai tác dụng loại 63 tấn và 120 tấn. Hình 3.13 giới thiệu sơ đồ cấu tạo một loại kích hai tác dụng Д П-60-315. Kích làm việc nhờ một hệ thống máy bơm thuỷ lực với áp lực từ 400 đến 500kG/cm2. Hệ thống bơm thuỷ lực được đặt trên xe đẩy và hệ thống treo kích. Bã cèt thÐp dù øng lùc I40 I55a DÇm cÇu I55a 0 9 5 400 1200 1200 560 500 5600 5 25500/2 2 1 3 0 0 4 0 8 6 1 2 4 5 Hình 3.14 Bệ căng cốt thép dự ứng lực 1 - Thanh nén; 2 - Thanh ngang; 3 - Thanh nén; 4 - Giá thanh ngang 5 - Hệ liên kết thanh nén L75 75 6 33
32. Chế tạo dầm bê tông cốt thép dự ứng lực thường dùng kích một tác dụng để kéo cốt thép trên bệ căng như hình 3.14. Trình tự căng cốt thép như sau: đầu tiên kéo cốt thép đến giá trị ứng suất ban đầu 0 = (0,1  0,2)k để kiểm tra vị trí đúng tâm của kích. Hạ kích để giảm lực kéo xuống còn 5 2 10kG/cm . Sau đó kéo đến cấp 0,5k và 0,8k (giữ tải trong 5 phút) rồi kéo đến giá trị ứng suất kéo vượt kv = (1,05  1,1)k, nhưng không quá 65% cường độ tiêu chuẩn của cốt thép. Giữ lực kéo cốt thép ở trạng thái này trong khoảng từ 5 đến 10 phút để giảm bớt ứng suất mất mát do chùng cốt thép và do biến dạng neo. Tiếp tục hạ kích giảm dần lực kéo đến giá trị thiết kế, rồi chốt neo, tháo kích để truyền lực lên bệ căng. Sau đó lắp dựng ván khuôn và đổ bê tông. Khi bê tông đạt cường độ yêu cầu thì có thể tháo neo, dầm đã được hoàn tất, xếp vào kho bãi hoặc vận chuyển đến công trường để lao lắp. Chế tạo dầm bê tông cốt thép dự ứng lực kéo sau thường dùng kích hai tác dụng để căng cốt thép. Bệ căng cốt thép chính là dầm bê tông đã chế tạo trước. Để tạo lỗ luồn bó cốt thép dự ứng lực vào trong dầm, có nhiều phương pháp, cần phải ưu tiên dùng ống kim loại vỏ nhăn hình sóng để lại trong bê tông, đường kính ống phụ thuộc theo hệ thống cốt thép dự ứng lực mà phương án thiết kế lựa chọn. Ống tạo lỗ đặt cốt thép dự ứng lực bằng cao su bọc vải, được rút ra khỏi bê tông sau khi bê tông đã đông cứng, thời gian rút ống phải xác định qua thí 2 nghiệm, thông thường khi cường độ kháng nén của bê tông đạt tới 4 8kG/cm là thích hợp. Ngoài ra còn có một số phương pháp tạo lỗ khác. Yêu cầu của thiết bị tạo lỗ là: phải có cường độ nhất định, vách ống kín, chặt, không dễ biến dạng khi đầm và đổ bê tông, vị trí lắp đặt phải chuẩn xác (sai số cho phép 2mm) đốt ống nối liền nhau phải bằng phẳng, kín khít khong rò rỉ vữa xi măng, thép chôn sẵn của đầu neo có đường kính lỗ phải thẳng góc với tim lỗ. Đường kính trong đường kính lỗ phải phù hợp yêu cầu thiết kế, sai số cho phép 2mm. Với ống cao su còn phải bảo đảm: lực kéo đứt của ống cao su phải bằng ít nhất 3 lần lực kéo rút ống theo tính toán của thiết kế, khi chịu kéo có thể có biến dạng lớn nhưng phải là biến dạng đàn hồi, ống cao su phải chịu được nhiệt độ từ 0  600C và có thể sử dụng được nhiều lần. Để kiểm tra độ chính xác của lỗ, người ta có thể dùng con suốt thép có đường kính nhỏ hơn lỗ 0,1mm, được kéo qua kéo lại trong ống trong quá trình đổ bê tông dầm. m m 1 , 0 - d d 150 Hình 3.15 Con suốt kiểm tra Trình tự căng cốt thép dự ứng lực cũng tương tự như đối với dầm kéo trước, nhưng ở đây dùng kích hai tác dụng và cốt thép dự ứng lực là loại bó cáp sợi xoắn là chủ yếu nên giá trị ứng suất kéo vượt kv = (1  1,05)k, khi tháo kích, neo được chốt chặt nên lực căng trong cốt thép sẽ truyền lên bê tông dầm, sau đó bơm vữa xi măng mác cao lấp lòng rỗng. Khi căng kéo có thể lần lượt kéo các bó cốt thép hoặc kéo các bó cùng một lúc bằng nhiều kích, tuỳ thuộc phương án thiết kế và phương tiện thi công. 3.2.5. Kiểm tra lực kéo trong cốt thép Lực căng trong cốt thép có thể kiểm tra theo các phương pháp sau: - Đo áp lực dầu trong kích thuỷ lực bằng áp kế. 34
33. - Đo độ dãn dài của cốt thép sau khi đã căng. - Đo lực bằng thiết bị đo độ võng của một đoạn cốt thép hoặc đo tần số dao động của cốt thép. Độ chính xác của bất kỳ phương pháp cơ học nào cũng phải nằm trong giới hạn 5% khi căng riêng rẽ và 10% khi căng theo nhóm. Trường hợp phương pháp căng bằng dòng điện, độ chính xác của lực căng trong từng cốt thép không vượt quá 10% trị số thiết kế. Nếu kiểm tra bằng áp kế, lực căng trong cốt thép được xác định: S pAk (3.1) Trong đó: p - Áp lực dầu trong xi lanh thép chỉ số của áp kế A - Diện tích tiết diện piston k - Hệ số mất mát do ma sát lấy bằng 0,95 Ứng suất trong cốt thép tính theo độ dãn dài sẽ là: Δl σ E (3.2) l Trong đó: l - Độ dãn dài đo được của cốt thép l - Chiều dài cốt thép giữa hai đầu neo E - Môđun đàn hồi của cốt thép Chiều dài ban đầu của cốt thép ứng với độ căng bằng 0,2 ứng suất kiểm tra. Sau đó tiếp tục căng cốt thép đến ứng suất kiểm tra và đo lại chiều dài. Hiệu số độ dài của hai lần đo chính là độ dãn dài của cốt thép. Từ đó tính ra ứng suất và kiểm tra với áp lực đo từ áp kế. Dùng phương pháp kiểm tra lực căng theo độ dãn dài của cốt thép thường kém chính xác, để tăng độ chính xác có thể đo nhiều lần rồi lấy trị số trung bình. 3.3. Công tác ván khuôn 3.3.1. Các loại ván khuôn Ván khuôn không thể thiếu được trong các công trình xây dựng kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. Tuỳ theo loại hình và số lượng kết cấu, loại vật liệu ván khuôn mà có các loại kết cấu ván khuôn khác nhau. Ván khuôn có thể làm bằng gỗ, thép, gỗ kết hợp thép, hiện nay còn dùng cả ván khuôn bằng chất dẻo. Trong nhà máy sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn thường dùng ván khuôn thép vì sử dụng được nhiều lần. Trên công trường có thể dùng ván khuôn gỗ, thép hoặc gỗ thép kết hợp. 3.3.2. Yêu cầu cơ bản đối với ván khuôn Để bảo đảm hình dạng, vị trí, kích thước kết cấu, ván khuôn cần có những yêu cầu cơ bản sau: - Phải bảo đảm đúng hình dáng, kích thước của kết cấu theo thiết kế, bảo đảm về cường độ, độ cứng, độ ổn định trong mọi giai đoạn chế tạo cấu kiện. - Phải bảo đảm chế tạo, tháo lắp một cách dễ dàng và sử dụng được nhiều lần để giảm bớt chi phí. - Ván khuôn phải phẳng, mặt tiếp xúc với bê tông phải nhẵn để mặt ngoài bê tông nhẵn khi tháo ván khuôn. Mối nối hoặc khe nối phải kín, khít để tránh chảy vữa xi măng gây rỗ bề mặt bê tông. 1 - Độ võng của ván khuôn không được vượt quá giới hạn cho phép quy định: l 400 1 đối với bề mặt lộ ra ngoài, các mặt khác l (l - là chiều dài nhịp ván khuôn). 250 35
34. Để tháo ván khuôn một cách dễ dàng, mặt trong ván khuôn nên quét dầu máy thải. Công cụ để lắp ráp và tháo ván khuôn gồm: cưa, búa, bào, đòn bẩy, cờ lê, mỏ lết, kích v.v Đối với những chiều bê tông không chịu trọng lượng bản thân (thành bên của dầm, thân trụ) ván khuôn có thể tháo dỡ sớm. Theo kinh nghiệm khi cường độ bê tông đạt dưới 80kG/cm2 khi tháo ván khuôn sẽ dễ dàng. Gỗ làm ván khuôn là gỗ nhóm IV, nhóm V có độ ẩm không quá 28%. Chiều dày ván không được mỏng quá 20mm, bề rộng mỗi tấm không lớn hơn 15 đến 22cm. Hình 3.16 là cấu tạo kết cấu ván khuôn gỗ cho dầm cầu bê tông cốt thép lắp ghép, kết cấu gồm khung sườn và ván khuôn. Khung sườn được liên kết đinh và bu lông. Ván khuôn dầm được chế tạo thành nhiều khối, mỗi khối dài không quá 4 đến 5m. Tuỳ chiều dài nhịp có thể ghép nhiều hay ít khối. Giữa các khối phải dùng mối nối bằng gioăng cao su để không bị rò rỉ vữa xi măng. Ván khuôn kết hợp gỗ - thép có ưu điểm là dễ tháo lắp và làm tăng thời gian sử dụng ván khuôn. Khung sườn bằng thép, do đó có thể quay được sang hai bên và phiến dầm lấy ra được dễ dàng. a) b) 3 4 2 1 Hình 3.16 Kết cấu ván khuôn gỗ dầm cầu a) - Ván khuôn quay; b) - Ván khuôn cho máy đầm rung 1 - Bu lông khớp; 2 - Ván giữ; 3 - Thanh kéo; 4 - Xà gỗ Ván khuôn thép được giới thiệu trên hình 3.17 dùng chế tạo hàng loạt các loại dầm bê tông cốt thép đúc sẵn trong nhà máy và tổ chức sản xuất theo dây chuyền liên tục bằng trạm cố định hoặc di động. Ván khuôn gồm thép tấm dày 4  5mm và các loại thép hình tạo thành khung sườn. Liên kết giữa khung sườn và bản thép bằng mối hàn, trong quá trình hàn phải hạn chế biến dạng của thép. 36
35. a) - Tr¹m cè ®Þnh 2 3 1 4 1 2 b) - Tr¹m chuyÓn ®éng 2 5 1 4 1 6 8 2 10 7 9 Hình 3.17 Sơ đồ kết cấu ván khuôn thép dầm cầu 1 - Ván khuôn; 2 - Khớp; 3 - Giá đỡ; 4 - Tăng đơ; 5 - Thanh chống xiên 6 - Vít gối; 7 - Bu lông tháo; 8 - Con lăn; 9 - Dầm chạy; 10 - Thanh chống CÂU HỎI ÔN TẬP 9. Nêu các yêu cầu cơ bản đối với bê tông dùng trong xây dựng cầu. 10. Nêu các yêu cầu và các phương pháp vận chuyển, đổ, đầm bê tông. 11. Trình bày mục đích, yêu cầu và quy cách của công tác bảo dưỡng bê tông. 12. Nêu các yêu cầu của cốt thép dùng trong xây dựng cầu. 13. Trình bày các phương pháp gia công cốt thép thường (làm sạch, nắn thẳng, uốn, cắt và hàn cốt thép). 14. Trình bày phương pháp kéo căng cốt thép dự ứng lực bằng phương pháp cơ học đối với dầm cầu bê tông cốt thép dự ứng lực kéo trước và kéo sau. 15. Trình bày phương pháp kiểm tra lực kéo căng cốt thép dự ứng lực. 16. Nêu các yêu cầu cơ bản đối với ván khuôn dùng trong xây dựng cầu. 37
36. d ) 2   5 a) b) . 1 ( k d d d c) d) 38
37. Chương 4 XÂY DỰNG THÂN MỐ, TRỤ CẦU 4.1. Những đặc điểm và yêu cầu cơ bản trong công tác xây dựng mố trụ cầu Mố trụ cầu được dùng phổ biến nhất hiện nay là bằng bê tông và bê tông cốt thép. Tuỳ theo vật liệu xây dựng, đặc điểm cấu tạo của kết cấu và điều kiện nơi xây dựng mà mố trụ có các phương pháp xây dựng khác nhau như: đổ bê tông toàn khối hoặc lắp ghép và bán lắp ghép. Công tác xây dựng mố, trụ cầu thường gắn liền với điều kiện nơi xây dựng và sông nước. Kết cấu mố, trụ thường có khối lượng và chiều cao khá lớn, một phần ngập trong nước, phần còn lại trên mực nước từ vài mét cho đến vài chục mét. Thi công trụ ở vị trí ngoài sông thường gặp khó khăn về công tác định vị, vận chuyển vật liệu, di chuyển máy móc và thiết bị thi công. Thi công mố, trụ phần ngập trong nước phải làm vòng vây ngăn nước; phần thân mố, trụ ở trên cao phải làm hệ đà giáo thi công và các thiết bị nâng hạ. Mặt khác công tác thi công mố, trụ cầu còn gặp khó khăn bởi mực nước sông thường xuyên thay đổi theo điều kiện mưa lũ. Vì vậy nếu thời gian thi công kéo dài thì phải dừng công việc ở ngoài sông vào mùa mưa lũ làm ảnh hưởng đến tiến độ xây dựng công trình. Mặc dù công tác xây dựng mố, trụ trong điều kiện khó khăn và hay phải xử lý các tình huống kỹ thuật trong quá trình xây dựng. Nhưng mố, trụ cầu là bộ phận rất quan trọng và chiếm tỷ lệ về giá thành xây dựng tương đối lớn của cầu. Các sai sót hoặc chất lượng thi công không bảo đảm có thể thay đổi rất lớn về trạng thái ứng suất - biến dạng của mố, trụ và kết cấu nhịp, giảm tuổi thọ công trình. Do vậy công tác xây dựng mố trụ cầu cần phải bảo đảm các yêu cầu sau: - Có hệ thống mốc đo đạc tin cậy, để xác định đúng vị trí của mố trụ trước khi tiến hành xây dựng và dễ dàng kiểm tra trong suốt quá trình thi công. - Lựa chọn vật liệu và phải thí nghiệm trước khi xây dựng đồng thời phải tuân thủ đúng các yêu cầu kỹ thuật. - Nghiên cứu kỹ các điều kiện thực tế và kết cấu để lựa chọn phương pháp thi công, các công trình phụ trợ, máy móc, thiết bị hợp lý, đảm bảo thi công chất lượng, thời gian ngắn và an toàn. Khi lựa chọn phương pháp, máy móc, thiết bị thi công cần xem xét khả năng sử dụng chúng để thi công các hạng mục khác như móng, kết cấu nhịp - Vạch tiến độ thi công và tổ chức sản xuất hợp lý, thường xuyên theo dõi, kiểm tra chặt chẽ để tránh các thiệt hại do mưa lũ gây ra. 4.2. Cấu tạo ván khuôn trụ cầu đổ tại chỗ Kết cấu ván khuôn để thi công mố trụ bê tông toàn khối đổ tại chỗ rất khác nhau. Trong thực tế thường sử dụng các loại ván khuôn cố định, ván khuôn lắp ghép, ván khuôn trượt. Việc lựa chọn ván khuôn phụ thuộc vào kích thước, số lượng và sự phức tạp của kết cấu trụ, đồng thời còn phụ thuộc vào nguyên vật liệu, phương tiện thi công. Trong một vài trường hợp có thể sử dụng hỗn hợp các loại ván khuôn nói trên, chẳng hạn sử dụng ván khuôn cố định đối với phần phức tạp và ván khuôn lắp ghép đối với phần đơn giản. 4.2.1. Ván khuôn cố định 39
38. Ván khuôn cố định thường sử dụng đối với những trụ có hình dạng phức tạp hoặc không lặp lại nhiều lần. Loại ván khuôn này có cấu tạo gồm khung sườn và ván lát được ghép thẳng đứng hay nằm ngang (hình 4.1). a) c) 1 2 3 4 5 I I 6 1.2m  0.7 I 1.2  2.5m 7 b) 0.7  1.2m 4 2.5m 1 i - i ii - ii  1.2 2 5 6 3 7 Hình 4.1 Cấu tạo ván khuôn cố định a) - Ván khuôn có ván lát dọc; b) - Ván khuôn có ván lát ngang c - Ván khuôn đầu trụ tròn 1 - Ván lát; 2 - Nẹp trong; 3 - Nẹp ngoài; 4 - Bu lông giằng; 5 - Nẹp ngang đầu tròn 6 - Đinh liên kết; 7 - Bu lông liên kết giữa nẹp ngang phần phẳng và nẹp ngang đầu tròn Cách bố trí lớp ván lát phụ thuộc vào hình dạng và đặc điểm của cấu tạo trụ. Đối với những khối đúc có mặt cong tròn, các tấm ván được ghép theo chiều đứng. Đối với những kết cấu mặt ngoài phẳng, ván khuôn thường được đặt nằm ngang. Bề dày của ván lát thường từ 3  6cm, khoảng cách giữa các trục của nẹp sườn ngang (chiều dài nhịp của ván lát) có kể cường độ áp lực của bê tông, thường từ 0,7  1,5m. Các sườn ngang này (hình 4.1a) là những thanh gỗ có kích thước tiết diện từ 10  16cm. Khoảng cách giữa các cột đứng (chiều dài nhịp của nẹp ngang), thường lấy từ 1,2  2,5m. Các cột đứng được làm bằng gỗ tròn hoặc gỗ xẻ vuông có kích thước tiết diện từ 16  20cm tuỳ theo loại gỗ sử dụng. Trong ván khuôn có ván lát ngang thì kích thước các tiết diện và chiều dài nhịp các bộ phận cũng lấy tương tự như ván khuôn có ván lát đứng. 40
39. Các bộ phận nẹp ngang thường làm bằng các thanh có kích thước tiết diện từ 14  18cm. Khung nẹp ván khuôn phần có mặt cong tròn (hình 4.1c), được làm từ các ván gỗ hình giá vòm, gồm từ 2  3 lớp xen kẽ ghép chặt vào nhau và bằng liên kết đinh đóng. Bề dày các tấm ván giá vòm từ 4  6cm. Bộ phận thanh giằng có ren ở hai đầu được chế tạo từ thép tròn, đường kính 14  20mm. Khi trụ có bề mặt hình nón cụt các tấm ván lát được cắt vát hình nêm. Các sườn ngang của ván khuôn tại vị trí bề mặt phẳng của trụ được liên kết với các nẹp cong đầu tròn bằng bu lông. Một ví dụ cấu tạo ván khuôn cố định có các tấm ván lát đứng được giới thiệu trên hình 4.2. 5 5 2 3 6 1 44 3 7 1 5 3 4 2 6 Hình 4.2 Cấu tạo ván khuôn thân trụ cố định 1 - Ván lát; 2 - Nẹp ngang đầu tròn; 3 - Nẹp đứng; 4 - Nẹp ngang phần thẳng 5 - Bu lông giằng; 6 - Văng chống; 7 - Bu lông neo Khung ván khuôn được cấu tạo bởi những nẹp ngang liên kết với những cột đứng và những thanh giằng để tạo thành những khung kín. Nẹp ngang dưới cùng được liên kết chặt vào móng nhờ các bu lông neo đã chôn sẵn trên đỉnh móng. Khi bề rộng trụ không lớn lắm (2  4m), tại các đoạn lượn cong của ván khuôn có thể sử dụng những đai mềm hoặc các thanh thép để tạo hình. Đầu của đai mềm được liên kết với các sườn ngang của ván khuôn phần 41
40. phẳng. Các bộ phận liên kết tạm bằng gỗ đảm bảo độ cứng và tính bất biến hình của ván khuôn khi chưa đổ bê tông và sẽ được tháo dần trong quá trình đổ bê tông trụ. Như vậy khung ván khuôn được liên kết với nhau bằng những thanh giằng bố trí tại tất cả các điểm giao nhau của sườn ngang và cột hoặc đặt cách quãng xen kẽ nhau theo kiểu hoa mai. Để giữ kích thước trụ, ngoài các thanh giằng còn phải bố trí các thanh chống ngang bằng gỗ. Các thanh chống này sẽ được dỡ bỏ dần trong quá trình đổ bê tông trụ. Để cho việc tháo, lắp được thuận lợi có thể làm các ren ở đầu mút thanh giằng (hình 4.3). Như vậy sẽ tiết kiệm thép và tránh phải cắt các đầu thừa của thanh giằng trên mặt trụ sau khi tháo ván khuôn, đồng thời tránh được các vết gỉ trên bề mặt bê tông trụ. Ống ren này được lắp vào các lỗ rỗng đã chừa sẵn ở những vị trí quy định của ván khuôn và được vặn chặt vào đầu ren của thanh giằng. Ống ren sẽ căng thanh giằng và tựa lên khung ván khuôn nhờ đệm và ê cu. Để vặn ống ren được dễ dàng, trước khi đổ bê tông bôi lên bề mặt ống một lớp mỡ. a) 2 4 b) 1 100 70 0 8 2 2   3 5 4 4 1 2   Hình 4.3 Cấu tạo bu lông giằng a) - Trước khi đổ bê tông; b) - Sau khi tháo dỡ ván khuôn 1 - Bu lông giằng 14  20mm; 2 - Đoạn nối hình côn; 3 - Đai ốc; 4 - Ván lát 5 - Vữa xi măng Ván khuôn cần phải bào phẳng, mặt trong nhẵn và ghép thành từng tấm. Đôi khi bề mặt ván khuôn còn phủ một lớp pôlyme, chất dẻo hoặc tôn mỏng. Những mối nối giữa các tấm ván đặc biệt khi ghép đối đầu, cần phải trát kín mặt phía trong. Trước khi đổ bê tông mặt ván khuôn cần quét một lớp nước vôi đục hoặc dung dịch khác như đất sét, dầu máy thải để sau này dễ dàng tháo dỡ ván khuôn. Các góc vuông và nhọn ở phía trong của ván khuôn cần bố trí thêm các ke gỗ tiết diện hình tam giác để tránh hiện tượng tróc lở bê tông. Đối với những trụ có chiều cao lớn thường phải đổ bê tông từng đốt một, vì thế ván khuôn cũng làm tương ứng từng đoạn. Nhược điểm của ván khuôn cố định là tốn công và nguyên vật liệu. Trên 1m2 bề mặt bê tông cần từ 0,05  0,12m3 gỗ, đồng thời vật liệu thu hồi lại để sử dụng quay vòng chỉ vào khoảng 40  60% cho các công trình sau. 4.2.2. Ván khuôn lắp ghép Ván khuôn lắp ghép phải bảo đảm các yêu cầu sau: - Kích thước và hình thức phải tiêu chuẩn hoá để dễ bố trí và sử dụng với hiệu suất cao. - Ván khuôn lắp ghép có thể sử dụng đối với bất kỳ loại trụ nào, đặc biệt là trụ tiết diện chữ nhật và tròn vách thẳng đứng. Ván khuôn lắp ghép được cấu tạo từ những tấm chế tạo sẵn, sử dụng nhiều lần, cho phép giảm được nhiều chi phí về vật liệu và sức lao động. Sự tiết kiệm gỗ và thép trong trường hợp này phụ thuộc vào số lần sử dụng quay vòng của ván khuôn, vì trong trường hợp này chi phí ban đầu lớn hơn so với trường hợp ván khuôn cố định. 42
41. Giá thành ván khuôn lắp ghép đôi khi chiếm tới 30% tổng giá thành xây dựng trụ. Tuy nhiên do các tấm ván khuôn lắp ghép được sử dụng nhiều lần nên tổng chi phí sẽ giảm nhiều. a) b) 13 13 121 1 12 11 11 3' 3' 10 1 1 10 1'1' 1' 1' 9 9 8 1 1 8 7 7 6 1 1 6 5 5 2' 2' 4 1 1 4 1'1' 1' 1' 3 3 211 2 3 4m 12m 2' 2' 2 2 2' 2' 1 1 2' 1' 1' 1' 1' 2' 3 3 2' 2' 2' 2' 3 3 1 1 2' 1'1' 1' 1' 2' 2' 2' 2 2 2' 2' Hình 4.4 Ván khuôn lắp ghép a) - Ván lát đứng; b) - Ván đứng; 1  13) - Mã hiệu tấm lắp ghép Thông thường ván khuôn lắp ghép được sử dụng là các mảng ván khuôn gỗ - thép liên hợp hoặc cấu tạo từ thép bản có bề dày từ 2  5mm liên kết bằng nẹp gỗ hoặc thép hình. Các tấm ván khuôn lắp ghép phải có cấu tạo sao cho tiện lợi cho vận chuyển và lắp ráp, tận dụng được các phương tiện cẩu lắp đơn giản. Trong một công trình nên hạn chế sử dụng các tấm ván khuôn có kích thước khác nhau đã được đánh số theo mã hiệu. Đối với các mặt hình chữ nhật hoặc mặt hình trụ thường sử dụng chung một loại tấm cùng một mã hiệu và có thể hoán vị chúng dùng với các trụ có dạng hình nón. Số lượng mã hiệu còn phụ thuộc vào việc lựa chọn chiều cao của tấm và chiều cao trụ (hình 4.4). Các mảng ván khuôn lắp ghép có thể ghép một phần hoặc toàn bộ chiều cao của trụ. Việc quay vòng các tấm ván khuôn trong trường hợp lắp ghép cho cả trụ sẽ phụ thuộc vào số lượng trụ thi công. Số lần quay vòng các tấm ván khuôn sẽ tăng lên nếu đổ bê tông trụ từng đoạn một, vì khi đó ngay cả đối với một trụ cũng có thể sử dụng được nhiều lần các tấm ván khuôn có mã hiệu giống nhau. Kích thước các tấm ván khuôn lắp ghép thường lấy khoảng từ 4  12m2, tuỳ theo khả năng vận chuyển, lắp ráp và kích thước mố trụ. Những tấm có kích thước quá lớn sẽ không tiện lợi và dễ có khuyết tật trong quá trình vận chuyển và lắp ráp nên số lần quay vòng ít. Vì vậy diện tích của các tấm ván khuôn thường không lấy lớn quá 20m2. Các thành đối diện của các tấm ván khuôn lắp ghép cũng giống như ván khuôn cố định được nối với nhau nhờ các thanh giằng tiếp nhận áp lực ngang của bê tông mới đổ. Cùng các thanh giằng vẫn phải bố trí các thanh chống tạm. Cần cố gắng giảm bớt số lượng thanh giằng bằng thép vì sau khi thi công sẽ không lấy lại được. Hình 4.5 giới thiệu cấu ván khuôn gỗ lắp ghép có tấm ván khuôn đặt đứng và ngang. 43
42. Khi bố trí các thanh giằng theo hình 4.5b, cần lưu ý rằng các nẹp ngang trên khoang c và nẹp đứng trên khoang d làm việc như dầm hẫng. a) b) c c n n d d m m Hình 4.5 Cấu tạo ván khuôn gỗ lắp ghép a) - Ván đặt ngang; b) - Ván đặt đứng Hình 4.6 giới thiệu cấu tạo các tấm ván khuôn lắp ghép tại mặt cong của trụ, cho phép quay vòng nhiều lần trong quá trình đổ bê tông cho một trụ. Để liên kết chặt các nẹp ngang với nhau cần bố trí các chi tiết khác nhau (hình 4.7). Các tấm được liên kết với nhau và giằng chặt bằng bu lông. Đầu bu lông tỳ lên giá đỡ phần hẫng và được kiểm tra bằng tính toán. Liên kết giữa các tấm cong và tấm phẳng cũng có thể cấu tạo tương tự như vậy khi trụ có tiết diện hình chữ nhật. Liên kết thường được bố trí tại các góc (hình 4.7) 1 3 2 1 1 2 5 4 3 Hình 4.6 Ván khuôn đầu trụ tròn 1) - Ván lát; 2 - Nẹp cong; 3 - Nẹp đứng 44
43. Tại các vị trí cong đầu trụ tròn 4 - Nẹp ngang; 5 - Giá liên kết bu lông cũng được cấu tạo giống như ván khuôn cố định (hình 4.2). Hiện nay đối với ván khuôn thép lắp ghép thường được sử dụng nhiều trong thi công trụ. Kích thước của tấm ván khuôn loại này không lớn lắm, các tấm đó là những kết cấu liên kết bằng đinh tán hoặc hàn có cấu tạo đơn giản và được chế tạo từ thép góc có bề dày từ 3  5mm, đồng thời được nẹp tăng cường bằng thép góc. Các thanh giằng cần bố trí các lỗ tại góc tấm. Các tấm được liên kết với nhau bằng thanh nẹp xung quanh và bu lông. Dùng ván khuôn lắp ghép để đổ bê tông những trụ có chiều cao và kích thước lớn sẽ tiết kiệm vật liệu làm ván khuôn và giảm thời gian thi công. Trên hình 4.8 giới thệu phương pháp đổ bê tông thân trụ sử dụng ván khuôn lắp ghép luân chuyển. a) b) 2 4 3 4 2 2 3 c) 5 1 3 2 Hình 4.7 Các bộ phận liên kết ván khuôn lắp ghép a) - Góc vuông; b) - Hai mặt đưng; c) - Mặt phẳng với mặt cong 1 - Khung thép góc liên kết; 2 - Giá liên kết bu lông 3 - Bu lông liên kết; 4 - Nẹp cong; 5 - Nẹp ngang Lần lượt ghép ván khuôn và đổ bê tông đoạn I và II của thân trụ, sau đó giữ nguyên ván khuôn đoạn II, tháo ván khuôn ở đoạn I lắp lên đoạn II và đổ bê tông đoạn III. Quá trình thi công thân trụ được tiếp tục tiến hành như trên cho đến hết. Như vậy chỉ cần số lượng ván khuôn dùng cho hai đoạn để đổ bê tông cho toàn bộ thân trụ. Thi công bê tông thân trụ theo phương pháp luân chuyển ván khuôn như trên phải bảo đảm các yêu cầu kỹ thuật trong các công tác lắp dựng, tháo dỡ ván khuôn và đổ bê tông. 45
44. IIIiII Hình 4.8 Đổ bê tông thân trụ bằng phương pháp ván khuôn lắp ghép luân chuyển Để giảm sự dính kết giữa bê tông và ván khuôn, mặt trong của ván khuôn lắp ghép cũng được bôi các chất tương tự như đã nêu ở ván khuôn cố định. Riêng ván khuôn thép nên bôi, quét bằng dầu máy hay nhũ tương, nước - ximăng - dầu. 4.2.3. Ván khuôn di động (ván khuôn trượt) Ván khuôn di động thường được sử dụng để đổ bê tông cho trụ có chiều cao lớn, đặc biệt có lợi khi trụ có kích thước tiết diện thay đổi dần từ dưới lên khoảng 0,5  0,8%. Trong trường hợp trụ có kích thước tiết diện không đổi, ván khuôn trượt có cấu tạo gồm các khung công tác và các tấm ván lát (hình 4.9). Khung công tác được bố trí cả phía trên, phía dưới của ván khuôn và thường được chế tạo từ các thép hình. Các tấm ván khuôn được làm bằng thép lá dày 3  5mm được hàn các nẹp tăng cường và liên kết chặt với các khung. Đổ bê tông trụ bằng ván khuôn trượt phải đều và liên tục với tốc độ tương ứng với tốc độ di chuyển định trước của ván khuôn. Tốc độ này phải đảm bảo sao cho bê tông sau khi đổ đủ thời gian đông cứng và đạt độ bền cần thiết để giữ được hình dạng kết cấu trong thực tế để tương ứng với tốc độ đổ bê tông, chiều cao của ván khuôn di động thường khoảng 1  1,5m. Lớp mặt bê tông luôn luôn phải giữ mức thấp hơn mép trên của ván khuôn một khoảng từ 0,2  0,4m. 46
45. a) b) 1 3 2 5 9 10 8 12 7 4 6 13 11 14 6 15 15 16 16 17 17 18 18 Hình 4.9 Ván khuôn trượt a) - Sơ đồ ván khuôn trụ tiết diện thay đổi; b) - Sơ đồ ván khuôn và thiết bị phụ 1 - Sườn dọc; 2 - Sườn ngang; 3 - Bản mút; 4 - Con lăn; 5 - Thiết bị giằng 6 - Ván cố định; 7 - Ván góc di động; 8 - Thanh thép tựa; 9 - Dầm treo Palăng 10 - Thanh kéo; 11 - Kích; 12 - Palăng điện; 13 - Thùng đổ; 14 - Khung tựa 15 - Khung mặt ván khuôn; 16 - Ván khuôn; 17 - Khung dưới ván khuôn 18 - Giàn giáo treo Có thể di chuyển ván khuôn trượt bằng nhiều cách khác nhau: dùng tời và ròng rọc, động cơ điện với bộ truyền động v.v nhưng đối với trụ cầu thường dùng bộ thiết bị kích vít hoặc kích thuỷ lực để neo trượt ván khuôn. Các kích tựa lên những thanh thép thẳng đứng có đường kính từ 24  30mm, được bố trí trong bê tông theo đường chu vi của trụ với khoảng cách từ 2  3m. Khoảng cách từ mặt trụ tới đỉnh thanh là 15  20cm. Khung trụ liên kết cứng với khung ván khuôn. Khi kích làm việc thì ê cu sẽ dịch chuyển nhờ đường ren để kéo khung trụ và khung ván khuôn. Khi quay đầu kích theo hướng ngược lại thì ổ trục sẽ trượt tự do trên bề mặt thanh thép. Như vậy kích được di chuyển tương đối so với thanh thép và ván khuôn nâng dần lên phía trên. Để kiểm tra bề mặt bê tông và điều chỉnh vị trí ván khuôn cần phải làm giàn giáo dưới, giàn giáo trên và dầm palăng dùng để đổ bê tông (hình 4.9b). Khi thân trụ có độ dốc nghĩa là có dạng hình chóp cần phải làm ván khuôn có cấu tạo sao cho có thể khép dần lại theo chiều cao của trụ, đồng thời giữ được độ nghiêng của nó. Một trong những thiết bị làm ván khuôn khép dần lại được giới thiệu trên hình 4.9a. Khung ván gồm những nẹp ngang (dầm thép chữ I hoặc thép hình máng chữ [) khép kín lại và tạo thành những khung nhỏ. Để rút ngắn khoảng cách giữa các nẹp dọc có thể dùng vít. Dùng các kích tựa lên các 47
46. thanh thép để di chuyển ván khuôn, đồng thời cần phải vặn các vít và các kích với tốc độ sao cho đảm bảo được độ dốc trụ. Để thu hẹp các nẹp ngang cần dùng các nêm kẹp ở các đầu của nẹp đứng. Giữa các thép [ của nẹp ngang đặt những con lăn, tựa lên cạmh vát của các bản. Ván khuôn làm bằng thép có sườn tăng cường dọc tựa lên các khung nhỏ. Với ván khuôn ở góc, sườn tăng cường được kê tự do. Trong quá trình thu hẹp dần bề mặt trụ, các đầu thép lá làm ván khuôn góc sẽ chui xuống dưới thép lá của ván khuôn phần phẳng và như vậy bảo đảm bề mặt ván khuôn là liên tục đối với mọi vị trí. 4.3. Tải trọng dùng để tính toán ván khuôn Theo quy trình 22TCN 200 - 89. Khi tính toán đà giáo ván khuôn phải tính với các trị số tải trọng sau: 4.3.1. Tải trọng thẳng đứng a. Khối lượng của bản thân đà giáo, ván khuôn. Xác định trên cơ sở bản vẽ thiết kế thi công. Trọng lượng đơn vị của gỗ khô lấy từ: 490  750kG/m3 đối với các loại gỗ từ nhóm III đến nhóm VI, đối với thép lấy từ: 7800  7850kG/m3. b. Trọng lượng đơn vị của vữa bê tông mới đổ. Đối với bê tông cốt liệu là sỏi, đá dăm thuộc loại nham thạch cứng đã được đầm chặt bằng 2500kG/m3. Đối với các loại bê tông khác tính theo trọng lượng đơn vị thực tế. c. Trọng lượng đơn vị của cốt thép. Tính theo số liệu thực tế, trường hợp không có số liệu cụ thể thì lấy 100kG cho 1m3 bê tông cốt thép. d. Tải trọng do người và dụng cụ thi công. - Khi tính toán ván đáy, ván mặt của tấm đan và các kết cấu trực tiếp đỡ chúng lấy bằng 250kG/m2. - Khi tính toán các nẹp sau ván mặt lấy bằng 150kG/m2. - Khi tính toán cột chống để đỡ các kết cấu lấy bằng 100kG/m2. Ghi chú: Ván đáy, ván mặt của tấm đan và các dầm trực tiếp đỡ chúng phải được kiểm tra lại dưới tải trọng tập trung do trọng lượng người và dụng cụ thi công là 130kG hoặc áp lực của bánh xe chở vữa bê tông 350kG truyền cho hai bánh hoặc một lực tập trung nào khác tuỳ theo biện pháp đổ bê tông nhưng không nhỏ hơn 130kG. Nếu chiều rộng tấm ván nhỏ hơn 15cm thì lực tập trung nói trên phân cho hai tấm ván kề nhau. e. Tải trọng do đầm rung. 48
47. Lấy bằng 200kG/m2 bề mặt (chỉ tính các lực này khi không có các lực trong mục d). 4.3.2. Tải trọng ngang f. Tải trọng gió tiêu chuẩn. Lấy theo quy phạm tính trải trọng gió TCVN 3337 - 78. Tính theo công thức (6.22) nêu ở chương 6. Trong thi công thì lấy bằng 50% trị số tiêu chuẩn. g. Áp lực ngang của vữa bê tông mới đổ vào thành ván khuôn. Được xác định theo bảng 4.1 Bảng 4.1 ÁP LỰC NGANG CỦA HỖN HỢP BÊ TÔNG MỚI ĐỔ Phương pháp đầm Áp lực ngang tối đa (kG/m2)Giới hạn sử dụng P = H H R Đầm dùi (Đầm trong) P = (0,27h0 + 0,78)K1K2 h0 0,5 khi H R P = Hh 4,5 khi H 2R Đầm cạnh (Đầm ngoài) 0 1 P = (0,27h0 + 0,78)K1K2 h0 4,5 khi H > 2R1 Các ký hiệu trong bảng này: P - Áp lực ngang tối đa của hỗn hợp bê tông (kG/m2)  - Trọng lượng đơn vị của hỗn hợp bê tông đã đầm chặt (kG/m3) H - Chiều cao tính toán của hỗn hợp bê tông (m); chiều cao này lấy bằng chiều cao đổ bê tông trong 4 giờ, nhưng không được vượt quá chiều cao kết cấu ván khuôn lắp dựng (H = 4h0 HKC). h0 - Tốc độ đổ hỗn hợp vữa bê tông trong một giờ (m/h) (Khi h0 < 0,5 thì trong tính toán phải lấy h0 = 0,5 để tính áp lực P, còn tính chiều cao gây áp lực H = 4h0 thì phải lấy h0 theo thực tế) R và R1 - Bán kính tác dụng của đầm dùi và đầm ngoài (m) Nên lấy R = 0,75m và R1 = 1,0m K1 - Hệ số tính đến ảnh hưởng độ sụt của hỗn hợp bê tông. - Đối với bê tông cứng và ít linh động với độ sụt từ 0,2  4cm thì K1 = 0,8 - Đối với bê tông có độ sụt từ trên 4cm  6cm thì K1 = 1,0 - Đối với bê tông có độ sụt từ 8cm  12cm thì K1 = 1,2 K2 - Hệ số tính đến ảnh hưởng nhiệt độ của hỗn hợp bê tông. 0 - Với nhiệt độ dưới 8 C thì K2 = 1,15 0 0 - Với nhiệt độ từ 8 C  11 C thì K2 = 1,1 0 0 - Với nhiệt độ từ 12 C  17 C thì K2 = 1,0 0 0 - Với nhiệt độ từ 18 C  27 C thì K2 = 0,95 0 0 - Với nhiệt độ từ 28 C  32 C thì K2 = 0,9 0 - Với nhiệt độ từ trên 33 C thì K2 = 0,85 49
48. h. Tải trọng do chấn động phát sinh khi đổ vữa bê tông vào ván khuôn. Lấy theo số liệu trong Bảng 4.2 Bảng 4.2 TẢI TRỌNG ĐỘNG KHI ĐỔ BÊ TÔNG VÀO VÁN KHUÔN Tải trọng ngang tác dụng Biện pháp đổ bê tông vào trong ván khuôn vào ván khuôn (kG/m2) Đổ bê tông bằng máng, ống vòi voi hoặc từ ống của máy 400 bơm bê tông - Dung tích nhỏ hơn 0,2m3 200 Đổ trực tiếp từ thùng có: - Dung tích từ 0,2  0,8m3 400 - Dung tích lớn hơn 0,8m3 600 Chú thích Bảng 4.2: - Các tải trọng động nói trên phải được xét đầy đủ khi tính toán các tấm ghép thành tấm ván khuôn và các thanh nẹp đỡ các tấm ván đó. Dầm đỡ các thanh nẹp phải tính theo sơ đồ kết cấu thực tế. Đồng thời coi các tải trọng tập trung vào hai thanh nẹp cạnh nhau nếu khoảng cách giữa chúng nhỏ hơn 1m và vào một thanh nẹp nếu khoảng cách giữa các thanh nẹp bằng 1m và lớn hơn. Ngoài ra phải xét tới trường hợp bố trí bất lợi nhất của các tải trọng đó. - Các bộ phận dùng làm chỗ tựa của các dầm, của ván khuôn, chẳng hạn như thanh chống nghiêng, bu lông giằng phải được tính toán với tải trọng từ hai thanh nẹp cách nhau ở hai bộ phận cần tính toán (khi khoảng cách giữa các thanh nẹp nhỏ hơn 1m) hoặc từ một thanh nẹp gần bộ phận tính toán hơn (khi khoảng cách giữa các thanh nẹp bằng 1m và lớn hơn). i. Tải trọng do đầm bê tông. Tính bằng 400kG/m2 bề mặt thẳng đứng của ván khuôn. Chú thích: - Tải trọng này chỉ tính khi không tính tải trọng ghi ở mục h. - Khi dùng máy đầm ngoài, các cấu kiện chịu lực (thanh nẹp dầm của ván khuôn ) các chỗ dính chặt, chỗ nối tiếp của chúng, phải được tính thêm với tác động cục bộ của đầm rung tương ứng với sơ đồ bố trí và hướng dao động của đầm rung. 4.3.3. Tổ hợp tải trọng Tổ hợp tải trọng để tính ván khuôn theo Bảng 4.3 4.3.4. Hệ số biến đổi tải trọng (n) - Khi tính toán các bộ phận của ván khuôn và đà giáo về độ cứng (khi tính về biến dạng), lấy các tải trọng tiêu chuẩn (n = 1,0). - Khi tính toán các bộ phận của ván khuôn và đà giáo về cường độ, các tải trọng tiêu chuẩn được nhân với hệ số vượt tải cho trong Bảng 4.4 Bảng 4.3 50
49. TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN VÁN KHUÔN Loại tải trọng (theo mục 4.3.1 và 4.3.2) Tên bộ phận kết cấu ván khuôn Tính duyệt về Tính duyệt về cường độ biến dạng - Ván đáy và các bộ phận a + b + c + d a + b + c - Tường mỏng 100mm, cột g + i g 300mm - Khối lớn g + h g Bảng 4.4 HỆ SỐ VƯỢT TẢI (n) KHI TÍNH TOÁN ĐÀ GIÁO VÁN KHUÔN VỀ CƯỜNG ĐỘ TT Các tải trọng tiêu chuẩn Hệ số vượt tải n 1 Trọng lượng thể tích của đà giáo, ván khuôn 1,1 2 Trọng lượng thể tích của bê tông và cốt thép 1,2 3 Tải trọng do người và phương tiện vận chuyển1,3 4 Tải trọng do đầm chấn động 1,3 5 áp lực ngang của bê tông 1,3 6 Tải trọng do chấn động khi đổ bê tông vào ván khuôn 1,3 - Khi xét đến tác động tạm thời của các tải trọng hữu ích và tải trọng gió, tất cả các tải trọng trong tính toán (trừ trọng lượng bản thân) đều phải nhân với hệ số 0,9. - Khi tính ổn định chống lật của đà giáo, ván khuôn phải xét đến tác động đồng thời của tải trọng gió và trọng lượng bản thân. Nếu ván khuôn dựng liền với cốt thép, phải tính cả trọng lượng cốt thép. Hệ số vượt tải của tải trọng gió lấy bằng 1,2; của tải trọng chống lật lấy bằng 0,8 và hệ số an toàn lấy bằng 1,24. 4.4. Nội dung tính toán ván khuôn Kết cấu ván khuôn (gồm ván lát và các bộ phận) được tính duyệt về cường độ và độ cứng theo tải trọng nêu ở trên. Khả năng chịu lực của gỗ làm ván khuôn được lấy theo như tính toán kết cấu gỗ. Khi tính duyệt về độ cứng của ván khuôn dưới tác dụng của tải trọng theo Bảng 4.3 không được lớn hơn các trị số dưới đây. l - Đối với ván khuôn của bề mặt lộ ra ngoài: f 400 l - Đối với ván khuôn của bề mặt sẽ bị che khuất: f 250 Trong đó: f - Độ võng của các bộ phận ván khuôn. l - Chiều dài nhịp tính toán của các bộ phận. Khi tính toán ván khuôn, tuỳ thuộc vào cấu tạo và vị trí làm việc của ván khuôn mà có sơ đồ tính toán và tổ hợp tải trọng tương ứng. - Đối với ván khuôn nằm ngang (ván đáy) sẽ được tính toán với các tải trọng tính từ mục a đến d là tải trọng rải đều trên suốt chiều dài ván (hình 4.10a) 51
50. - Đối với ván khuôn thành đứng, áp lực ngang của vữa bê tông mới đổ được tính theo mục g và h (hình 4.10c và d). Trong đó H là chiều cao tính toán gây áp lực của bê tông, đối với ván khuôn mố, trụ thường lấy bằng chiều cao lớp bê tông đổ trong 4 giờ tức là H = 4h0 HKC. - Đối với ván khuôn nghiêng một góc so với mặt phẳng nằm ngang, tải trọng tác dụng lên ván khuôn được tính theo hai trường hợp. - 900 (ván nghiêng ra ngoài) ngoài áp lực tính theo mục g, h cần tính thêm phần tải trọng thẳng đứng nằm trong phần lăng trụ nghiêng ra ngoài theo các mục từ a đến d. a) b) c) d) Px Px ) a 1 b R(2R c l H H d l P = f(h) Pmax1 Pmax2 Hình 4.10 Biểu đồ áp lực của bê tông a) - Áp lực bê tông khi tính ván đáy; b) - Áp lực ngang bê tông giả định c) - Áp lực ngang bê tông khi không đầm rung d) - Áp lực ngang bê tông khi có đầm rung 4.4.1. Tính toán ván khuôn thành đứng có ván lát dọc a. Tính ván lát Được tính toán với sơ đồ dầm giản đơn có khẩu độ tính toán bằng khoảng cách giữa hai tim nẹp ngang. Ảnh hưởng của ván lát như một dầm liên tục được xét đến bằng hệ số điều kiện làm việc m = 0,8. Để đơn giản cho tính toán, tải trọng ngang của bê tông tác dụng lên ván khuôn được tính theo mục g và h được quy đổi bằng tải trọng rải đều tương đương (hình 4.11) F - Khi tính duyệt về cường độ : P 1,3. al (4.1) qd H F' - Khi tính duyệt về độ cứng : P' al (4.2) qd H Trong đó: Pqđ và P’qđ - Là tải trọng quy đổi tương đương khi tính duyệt về cường độ và độ cứng. Fal - Diện tích biểu đồ áp lực ngang tính theo mục g và h đã nhân với hệ số vượt tải n. 52