VA NANG CAP CAU BÊ TÔNG Ở VIỆT NAM
2.1.1.2. Đặc điểm cầu bê tông ở Việt Nam
Như trên đã nói, cùng với các loại cầu khác, cầu bê tông cũng được thiết kế và xây đựng theo các tiêu chuẩn rất khác nhau về tải trọng và khổ cầu. Trước năm 1954 các cầu được thiết kế theo tiêu chuẩn của Pháp. Sau đó các cầu ở phía Nam được thiết kế theo tiêu chuẩn của Mỹ, các cầu ở phía Bắc được thiết kế nói chung theo tiêu chuẩn của Liên Xô cũ (tiêu chuẩn của Trung Quốc hoặc TCVN cũng gần tương tự). Thời gian gần đây một số cầu được thiết kế theo tiêu chuẩn của Mỹ (AASHTO), phù hợp với tiêu chuẩn ngành bắt buộc phải áp dụng. Ví dụ về tải trọng cầu H30 theo tiêu chuẩn ngành
dược giới thiệu trên hình 2.4
@
ST 12T 12T 6 12T 1ẠT ST 12T ar
600011600 10000 6000 ___}1600. 10000. 6000 — |1800
Hình 2⁄4. Tải trọng H30 theo tiêu chuẩn 22 TCN 18-79
b. Về khổ câu
Khổ cầu được thiết kế rất đa dạng, phản ánh nhu cầu giao thông của từng thời kỳ phù hợp với khả năng kinh tế của đất nước ở từng giai đoạn. Cho 1 làn xe phổ biến là khổ 4-6m, 2 làn xe là khổ 7-9m và trên 2 làn xe đối với một số cầu lớn và các cầu mới xây dựng những năm vừa qua.
c. Phân loại câu bê tông + Cầu BTCT thường
Cầu bê tông cốt thép (BTCT) thường được chia ra làm hai loại: cầu dầm bê tôngCT và cầu bản bê tôngCT. Cầu dâm BTCT thường là cầu giản đơn có khẩu độ từ
18-21m, mặt cắt thường có dạng chữ T hoặc chữ I, được thiết kế cho các cầu vượt qua sông suối nhỏ, chịu tải trọng thấp (H10, H13). Cầu bản BTCT có khẩu độ nhỏ từ 12- 15m dùng để vượt qua các suối, khe nhỏ, thường được thiết kế cho cầu tạm, hoặc cho các tuyến đường giao thông nông thôn có lưu lượng xe nhỏ và tải trọng xe thấp.
+ Cầu BTCT UST
Cầu BTCT ƯST được thiết kế là dạng cầu vĩnh cửu có khẩu độ nhịp là 24m, 33m và 40.6m đối với nhịp giản đơn và khẩu độ nhịp đến 120m đối với nhịp liên tục.
Dầm cầu thường có dạng là chữ T, supper T và chữ I đối với nhịp giản đơn, hay dạng hình hộp (Có chiều cao không đổi hợc thay đổi) đối với cầu nhịp liên tục. Chiểu rộng đường bộ hành tính từ mép trong của gờ chắn xe đến mép ngoài của lan can khoảng từ 1-1,5m. Cầu BTCT ƯST thông thường được thiết kế cho hai hoặc ba làn xe phụ thuộc vào chiều rộng mặt cầu. Tùy theo chiều rộng mặt cắt ngang cầu, cầu có thể được bố trí 5 đến 8 phiến đầm, trọng lượng của mỗi phiến dầm khoảng 60T.
2.1.1.3. Nguyên nhân và các hư hỏng điển hình của cầu bê tông tại Việt Nam Trải qua thời gian sử dụng, do nhiều nguyên nhân khác nhau, các cầu đường bộ nói chung và cầu bê tông nói riêng sẽ bị hư hỏng và xuống cấp. Các khảo sát và nghiên cứu đã chỉ ra rằng các cầu bê tông tại Việt Nam hiện nay có rất nhiều hư hỏng và các hư hỏng này xuất hiện tại mọi vị trí và ở mọi kết cấu khác nhau của cầu. Các hư hỏng này có thể phân ra thành rất nhiều loại, tùy theo các tiêu chí hoặc mục đích khác nhau, từ cách phân loại hư hỏng theo vật liệu, phân loại theo loạt dạng công trình cầu, phân loại hư hỏng theo bộ phận kết cấu, phân loại theo nguyên nhân hoặc phân loại theo vị trí hư hỏng trên cầu. Trong đó cách phân loại hư hỏng theo nguyên nhân là cách phân loại được sử dụng khá phổ biến. Do đặc điểm của vật liệu và kết cấu cầu bê
hỏng về gối cầu và các cấu kiện khác. Phần dưới dây sẽ trình bày về nguyên nhân gây hư hồng và các hư hỏng chủ yếu của cầu bê tông.
a. Hư hồng về bê tông
ặc dù bê tông là một loại vật liệu xây dựng tương đối bền, tuy nhiên nó vẫn
có thể chóng bị suy giảm chất lượng do tác động của con người, thời gian hoặc do điều kiện môi trường xung quanh. Sự suy thoái và hư hỏng của bê tông không chỉ gây yếu các kết cấu bê tông mà còn làm suy giảm khả năng bảo vệ các cốt thép bên trong, làm cho các cốt thép nhanh bị rỉ và điều này lại dẫn đến hậu quả là bê tông bị nứt hoặc bong tróc. Theo các nghiên cứu ở một số nước trên thế giới, các nguyên nhân chủ yếu gây ra hư hỏng và suy thoái bê tông được mô tả dưới đây:
Hư hỏng do thiết kế
Các dạng hư hỏng ở bê tông do thiết kế gây ra được thống kê trong bảng 2.2 Bảng 2.2| Nguyên nhân và hư hỏng do sai sót trong thiết kế
Nguyên nhân Hư hỏng
Bố trí cất thép không đúng (Quá Độ đầm chặt kém, bê tông bị xốp rỗng xung day đặc hoặc không đủ), làm sạch | quanh cốt thép, Gây nút bê tông,
và chải gù khụng tốt
Sử dụng mác bê tông không đúng | bê tông quá yếu hoặc quá cứng
Thoát nước không tốt Nước bị đọng và gây ra nút, rỗ bê tông
Sai sót khi tính dãn dài cốt thép Kết cấu bê tông bị võng, gây ra nứt
Hư hỏng do thi công Tỉ lệ trộn bê tông không đúng Giây co ngót, tăng độ thấm nước và nứt cục bộ
Các dạng hư hỏng ở bê tông do thi công gây ra được thống kê trong bảng 2.3 Bảng 2.3| Nguyên nhân và hư hỏng do sai sót trong thi công
Nguyên nhân Hư hỏng
Trộn bê| tông không kỹ bê tông không đồng nhất, yếu cục bộ, gây rỉ cốt thép
Tỉ lệ nước / xi măng không đúng | Độ cứng không đồng nhất, bê tông bị co ngót, tăng độ thấm nước, gây rỉ cốt thép
Đầm lèn không tốt Bê tông bị xốp, rỗng. Cốt thép bị rỉ cục bộ
Kỹ thuật đổ bê tông và căng kéo | Bê tông bị co ngót, nứt, độ bền kém, tính thấm
21
không đúng nước tăng lên gây rỉ cốt thép
Tháo ván khuôn quá sớm Có thể gây nứt bê tông
Hư hỏng do vật liệu
Các dạng hư hỏng ở bê tông do vật liệu gây ra được thống kê trong bảng 2.4 Bảng 2.4. Nguyên nhân và hư hỏng do sai sót về vật liệu
Nguyên nhân Hư hỏng
Hàm lượng xi măng quá cao Bê tông bị co ngót quá nhiều, nứt Hàm lượng xi măng quá thấp Bê tông bị yếu và độ bền thấp Cốt thép không đúng chất lượng | Bê tông bị yếu, cốt thép bị rỉ
Chất lượng đá kém Tính đầm kém, độ co ngót khô cao, bê tông yếu
Da ban Gây rỉ cốt thép
Chất clorua can xi trong phụ gia lon clorua phá hủy lớp ô xít bảo vệ của cốt thép
Hư hỏng do tác động môi trường xung quanh
Các dạng hư hỏng ở bê tông do tác động môi trường xung quanh gây ra được thống kê trong bảng 2.5
Bảng 2.5. Nguyên nhân và hư hỏng do tác động của môi trường xung quanh
Nguyên nhân Hư hỏng
Đi ô xít các bon và hơi a xít | Giảm lượng pH xung quanh cốt thép và làm tăng tốc độ rỉ
Nước Tạo ra lớp ion clorua trên bề mặt của bê tông Hàm lượng muối cao
Hợp chất hóa học Tấn công hóa học của các chất clorua gây ra rỉ cốt thép
Rung động Gây nứt vỡ, phân tầng bê tông
Va đập Gây suy yếu vật lý của kết cấu, nứt vỡ bê tông, lộ cốt thép...
Hư hỏng do quản lý khai thác
Cho dù bê tông là một loại vật liệu xây dựng vẫn được biết đến như là một loại
dưỡng và không có một chính sách quản lý khai thác hợp lý vẫn là một trong những nguyên nhân cơ bản của việc suy giảm chất lượng của kết cấu bê tông. Quản lý khai thác không tốt thường biểu hiện ở hai lĩnh vực chủ yếu : không quản lý được tải trọng khai thác và không duy tu , bảo dưỡng , sửa chữa thường xuyên
- Vé tai trọng khai thác : do nhu cầu phát triển vận tải tăng rất cao nhưng cơ sở phát triển hạ tầng không theo kịp, vì vậy hầu như các cầu thiết kế với tải trọng nhỏ
(H8, H10, H13) đều bị vượt tải. Khi khai thác với tải trọng lớn hơn thiết kế, đối với các
cầu bê tông nhịp nhỏ là rất nguy hiểm. Đối với các cầu có khẩu độ nhịp lớn hơn, có thể do chưa vượt quá tổng tải trọng nên thường chỉ bị phá hoại cục bộ, chủ yếu là bản bê tông và lớp phủ mặt cầu.
- Về duy tu bảo đưỡng cầu : kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa nhỏ thường xuyên là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của công tác quản lý. Tuy vậy trong một thời gian đài, do nguồn kinh phí hạn hẹp, công tác quản lý hệ thống cầu đường bộ đã chưa được chú trọng đúng mức. Hậu quả là từ những hư hỏng nhỏ, theo thời gian cùng với tác động của môi trường đã phát sinh ăn mòn và phá hoại ở phân lớn các bộ phận kết cấu.
Hiện tượng đứt cáp ngang làm nứt vỡ mặt cầu, thậm chí làm nhịp biên rơi cả xuống sông tại các cầu bê tông tiền áp ở các tỉnh phía Nam vào những năm 90 là một ví dụ điển hình về công tác kiểm tra, quản lý không tốt.
Tại vị trí mố cầu thường bị đất vùi lấp và tích tụ nước thải bẩn gây ăn mòn và cản trở sự làm việc của gối. Sự hư hỏng của các ống thoát nước, khe co dãn giữa các nhịp không được sửa chữa kịp thời khiến cho nước bề mặt chảy xuống hệ dầm và gối cầu kéo theo chất thải bẩn của người và xe cộ gây phá hoại kết cấu. Hiện tượng lún sụt đường đầu cầu nếu không được sửa chữa kịp thời sẽ gây xung kích lớn khi xe vào cầu và phá hoại cục bộ bản hoặc lớp phủ mặt cầu.
b. Hư hỏng về gối cầu và đá kê gối
Ngoài các hư hỏng về kết cấu hệ dầm bê tông thì hư hỏng về gối cầu cũng là một vấn đề cần được quan tâm đúng mức trong công tác duy tu bảo dưỡng cầu bê tông.
Trong cầu bê tông thì gối cầu có thể chế tạo bằng bê tông, bằng thép hoặc gối cầu bằng cao su. Dựa vào sự chức năng làm việc, thì gối cầu được chia ra làm hai loại: gối cố định và gối di động.
Các hư hỏng của gối cầu bằng thép là do nước mưa chảy xuống từ trên mặt đường thông qua khe co dãn gây rỉ gối cầu làm cho sự làm việc của gối cầu kém hiệu
quả, đặc biệt là sự làm việc của gối di động. Sự gỉ thép ở gối di động sẽ cán trở sự chuyển động của nó, thậm chí gối đi động không còn khả năng di chuyển dẫn tới sự phá hủy cục bộ khe co dãn hay bộ phần kết cấu tiếp giáp với khe co dãn.
Các hư hỏng của gối cao su thường là bị biến dạng theo cả hai phương dọc cầu và ngang cầu. Nguyên nhân chủ yếu là vật liệu sử dụng không phù hợp, do chất lượng chế tạo gối cao su, cao su bị lão hóa theo thời gian, thi công lắp đặt gối không chính xác, bề mặt đá kê gối không bằng phẳng, lắp đặt gối cao su không đúng tim đầm ...
Khi gối cao su bị hư hỏng thì khả năng làm việc của gối bị giảm đi đáng kể, không còn tính đàn hồi.
2.1.2. Nhu cầu kiểm tra, sửa chữa và nâng cấp cầu bê tông tại Việt Nam 2.1.2.1. Nhu cầu kiểm tra và quản lý khai thác
Để duy trì khả năng khai thác của các cầu mới xây dựng và tránh nguy cơ xuống cấp của các cầu cũ, cần chú trọng đặc biệt đến hệ thống quản lý khai thác cầu, trong đó công tác kiểm tra theo dõi tình trạng kỹ thuật của các công trình cầu chiếm một vị trí quan trọng và là công tác không thể thiếu được trong việc đánh giá hiện trạng kỹ thuật của cầu.
Ngoài ra để tăng cường và đẩy mạnh công tác kiểm tra theo dõi tình trạng kỹ thuật và quản lý khai thác cầu đường bộ nước ta, thời gian vừa qua Cục đường bộ Việt Nam đã mở các lớp đào tạo và chuyển giao chương trình quản lý. Trên cơ sở “Tiêu chuẩn kỹ thuật bảo đưỡng thường xuyên đường bộ 22 TCN 306-03” và yêu cầu của nội dung chương trình quản lý cầu, đã quy định chi tiết các nội dung cần quản lý như các quy định về nội dung dữ liệu của hồ sơ, về nội dung công tác kiểm tra, kiểm định cầu
...Vvà quy định thống nhất nhiệm vụ của từng cấp quản lý bao gồm : Cục Đường bộ Việt nam
-_ Quản lý chung toàn bộ số liệu cầu đường trên toàn quốc. Các số liệu này đã được các Sở GTVT của các tỉnh và các khu quản lý Đường bộ kiểm tra độ chính xác và xây dựng ngân hàng dữ liệu đường bộ.
Các Sở GTVT của các Tỉnh
- Kiểm tra chỉ tiết định kỳ ; Quản lý cầu đường trong phạm vi Tỉnh ; Lập kế hoạch thực hiện sửa chữa lớn; Kiểm định, đánh giá tải trọng và Báo cáo số liệu quản lý về Cục.
Các Đoạn quản lý, các Công ty quản lý, sửa chữa đường bộ
-_ Kiểm tra chung; Duy tu sửa chữa; Cập nhật thông tin vào hệ thống quản lý cầu đường; Báo cáo số liệu quản lý về sở.
Các Hại quản lý
-_ Kiểm tra thường xuyên các công trình được giao quản lý; Thực hiện công tác bảo dưỡng công trình.
Như vậy, chúng ta đã xây dựng được một hệ thống quản lý bài bản, thống nhất và tương đối hiện đại. Vấn đề là làm sao cho các bộ máy hoạt động đồng bộ với các thông tin được cập nhật đầy đủ và chính xác, trong bối cảnh số lượng các cầu cũ, cầu yếu và các cầu có tải trọng khai thác nhỏ trên các tuyến còn chiếm một khối lượng rất lớn. Chính vì vậy tháng 6/2002, Bộ GTVT đã có quyết định thành lập Tổ Tư vấn thẩm định và đánh giá các công trình cầu yếu theo danh mục của Cục Đường bộ Việt Nam đối với hàng trăm cầu yếu cần xử lý trên các tuyến quốc lộ Việt Nam. Không chỉ có các cầu cũ mà ngay cả một số cầu bê tông lớn, mới xây dựng, có kết cấu hiện đại cũng đã bộc lộ một số khuyết tật, hư hỏng ngay trong qúa trình thi công như đòi hỏi phải được kiểm tra để đánh giá đúng thực trạng chất lượng của cầu. Ngoài ra, theo cục Giám định thì việc kiểm tra, kiểm định, đánh giá tổng thể theo định kỳ của gần 50 cầu đầm hộp bê tông ƯST thi công theo phương pháp đúc hãng cân bằng được xây dựng từ những năm 1995 được xác định “Là công việc cần thiết nhằm tổng kết đúc rút kinh
nghiệm về thiết kế, bổ sung hoàn thiện công nghệ thi công để nâng cao chất lượng công trình cũng như theo dõi, quản lý hệ thống này trong quá trình khai thác”(Công văn 2920/CGĐ-TĐ ngày 15/10/2003 gửi Bộ trưởng Bộ GTVT).
Tóm lại việc kiểm tra và quản lý hiện trạng các cầu nói chung và các cầu bê tông nói riêng hiện nay là vấn đề hết sức cấp bách, không chỉ đáp ứng nhu cầu phát hiện các hư hỏng để phục vụ công tác sửa chữa mà còn đáp ứng nhu cầu quản lý khai thác nhằm mang lại hiệu quả sử dụng là cao nhất.
2.1.2.2. Nhu cầu sửa chữa, nâng cấp cầu bê tông
Như đã phân tích ở trên, do rất nhiều nguyên nhân mà rất nhiều cầu bê tông tại Việt Nam đang bị hư hỏng và xuống cấp. Hàng năm, báo cáo kiểm tra thường xuyên
hoặc báo cáo kiểm định các công trình cầu bê tông trong phạm vi cả nước cho thấy có những hư hỏng chủ yếu sau cần được dau tư sửa chữa, nâng cấp kịp thời:
-_ Bê tông bề mặt trụ, mố, dầm bê tông bị suy thoái, bong tróc, lộ cốt thép.
- Hư hỏng gối cầu cao su, nghiêng lệch gối cầu thép -_ Hư hỏng khe co dãn
-_ Hư hỏng bê tông đầu dam
-_ Suy yếu khả năng chịu lực tổng thể, tốc độ và trọng lượng phương tiện qua cầu bị hạn chế ....
Trước những hư hỏng đó, hàng năm Cục Đường bộ Việt nam phải đầu tư một lượng kinh phí rất lớn để sửa chữa, tăng cường các công trình cầu đường, nhất là các cầu bê tông (chiếm một tỷ lệ rất lớn) nhằm đảm bảo an toàn cho công trình và nhu cầu giao thông đi lại trên các tuyến đường. Một minh chứng cho tính cấp bách và cần thiết của công tác sửa chữa và nâng cấp cầu là việc trong năm 2003 bộ GTVT đã trình Chính phủ báo cáo nghiên cứu khả thi dự án khôi phục 381 cầu yếu đường bộ trên các tuyến quốc lộ và tỉnh lộ với tổng vốn đầu tư dự kiến khoảng 200 triệu USD. Trong đó có 249 cầu trên các tuyến quốc lộ và 132 cầu trên các tuyến tỉnh lộ. Tiếp theo trong tháng 5 năm 2004, bộ GTVT đã trình Thủ tướng Chính phủ xin đổi tên "Dự án khói phục cầu yếu đường bộ thành tên "Dự án tín dụng ngành GTVT để cải tạo mạng lưới đường Ait
quốc gia". Theo đó, giai đoạn 1 của dự án này cần tới 2.293,489 tỉ đồng (gồm vốn vay JBIC Nhật Bản và vốn đối ứng Việt Nam) để cải tạo cho 141 cầu yếu thuộc 38 tỉnh, thành cả nước với tổng chiều dài cầu là 9.328m. Công tác khảo sát thiết kế dự kiến sẽ hoàn thành vào tháng 3 năm 2005, đến tháng 6 năm 2005 sẽ tiến hành khởi công và hoàn thành vào tháng 11 nam 2007.
Chính vì vậy hơn bao giờ hết, công tác kiểm tra đánh giá và sửa chữa nâng cấp cầu bê tông tại nước ta trở lên rất cấp bách, đòi hỏi có những đầu tư thích đáng về kinh phí, con người và đặc biệt là những thiết bị hiện đại, áp dụng các thành tựu khoa học
công nghệ tiên tiến để đạt được hiệu quả công việc cao nhất.
Bảng 2.6. cho ta thấy các hư hỏng phổ biến của cầu bê tông tại Việt Nam và yêu cầu về các trang thiết bị phục vụ kiểm tra, sửa chữa nâng cấp cầu.