Cập nhật vào :
1. Giới thiệu chung:
Tháng Giêng năm 2000, Đường cao tốc Bang Na (BNE, Bang Na Expressway) dài 55km trị giá 1 tỷ USD đã được ghi vào sách Kỷ lục Guinness với kỷ lục là cầu dài nhất trên thế giới (Hình 1). Dự án này cũng có khối lượng phụ kiện đúc sẵn - lắp ghép lớn nhất từ trước tới nay. Dự án BNE đã phá kỷ lục về chiều dài và kích thước của cầu vượt qua Hồ Pontchartrain, Louisiana, Hoa kỳ.
Hình 1. Đường cao tốc Bang Na
Toàn bộ chiều dài đường cao tốc Bang Na được xây dựng bên trên một xa lộ, kéo dài từ ranh giới phía Đông của Bangkok đến thành phố Chon Buri. Theo kế hoạch của Công ty đường sắt – đường cao tốc (ETA), BNE sẽ tạo thành bộ phận chính của hệ thống đường cao tốc trong vùng Bangkok rộng lớn. Với dự án BNE, ETA dự định thúc đẩy sự phát triển công nghiệp của vùng Đông Nam Bangkok và nối tới sân bay Quốc tế thứ hai trong quy hoạch cũng như để nối cảng nước sâu với thành phố. Lý do khác nữa là sẽ làm giảm bớt tắc nghẽn giao thông cho thủ đô Bangkok.
2. Hợp đồng Thiết kế - Thi công:
Tháng 6 năm 1995, ETA ký hợp đồng với liên danh BBCD đứng đầu là Bilfinger + Berger cùng với đối tác địa phương quan trọng là Ch. Karnchang PLC. Hợp đồng bao gồm toàn bộ 55 km đường cao tốc trên cao cùng với 40 km đường nhánh và các nút giao, tổng diện tích mặt cầu là 1,9 triệu m2. Hợp đồng này qui định dự án phải được hoàn thành trong 42 tháng.
Hợp đồng chia dự án BNE thành 8 giai đoạn trong đó mỗi giai đoạn có một ngày hoàn thành cụ thể. Lý do của yêu cầu này vì đường cao tốc có thu phí, bởi vậy có sự khuyến khích về tài chính trong việc lập kế hoạch thi công để từng hạng mục hoàn thành có thể thông xe và bắt đầu thu phí ngay. Toàn bộ dự án được lên kế hoạch để hoàn thành trước tháng Giêng năm 2000.
Do thời gian thi công cực kỳ ngắn nên giai đoạn khảo sát thiết kế phải được hoàn thành hết sức khẩn trương. Công việc thiết kế bao gồm thiết kế bình đồ, trắc dọc cầu, thiết kế kết cấu trụ và kết cấu phần trên, chuẩn bị bản vẽ thi công, thiết kế chiếu sáng, hệ thống điều khiển giao thông và trạm thu phí, đồng thời phải thiết lập một bãi đúc dầm rất lớn.
Thực chất, đây là hợp đồng theo hình thức chìa khóa trao tay. Dự án bắt đầu thi công trong khi quá trình thiết kế vẫn đang diễn ra. Hơn nữa, theo hợp đồng liên doanh BBCD phải tự lo vốn cho đến khi hoàn thành dự án. Tổng mức đầu tư toàn bộ dự án bao gồm cả thiết kế và thi công xấp xỉ 1 tỉ USD.
3. Đặc điểm của dự án:
Đường cao tốc Bang Na thi công bên trên toàn bộ chiều dài của Đại lộ số 34 (Hình 2). Theo hợp đồng, giao thông bên dưới phải thông suốt với tốc độ 80km/h mà không có sự cản trở nào. Mặt khác, Bộ Giao thông Thái Lan cũng đang nâng cấp Đại lộ 34 và hai dự án sẽ được thực hiện đồng thời trên cùng tuyến đường. Yêu cầu đặt ra là phải có sự phối hợp nhịp nhàng giữa hai dự án và Liên danh BBCD đã thực hiện được tốt yêu cầu này.
Hình 2. Thi công Dự án BNE trên Đại lộ 34 đông nghẹt xe qua lại
Trong thời gian lập hồ sơ thầu, Liên danh BBCD đã so sánh giữa hai phương án sử dụng dầm I đúc sẵn, bản mặt cầu đổ tại chỗ và sử dụng dầm hộp phân đoạn lắp ghép. Hiển nhiên là giải pháp dầm hộp phân đoạn lắp ghép cung cấp giải pháp hiệu quả hơn và kinh tế hơn. Khả năng chế tạo, quản lý, vận chuyển khối dầm cũng như tốc độ thi công và giá thành đều vượt trội so với các phương pháp khác.
Dầm hộp là một kết cấu có tính thẩm mỹ cao, đồng thời hình dạng lôi cuốn của hàng trụ chính cũng bị ảnh hưởng lớn bởi thiết kế thanh mảnh của dầm hộp (Hình 3). Giải pháp cụ thể cho cầu cạn là dầm hộp phân đoạn lắp ghép thi công từng nhịp. Những khối dầm hộp được sản xuất điển hình hóa và đặt vào vị trí bởi mối nối khô. Cáp DƯL ngoài dọc cầu căng sau đặt bên trong lòng dầm hộp.
Hình 3. Nhịp chính khẩu độ 44,4m
Kết cấu chính là dầm hộp rộng 27m với chiều dài nhịp trung bình 42m, lớn nhất là 44,4m. Tất cả các trụ cầu đều có dạng chữ H để thuận tiện cho thi công và tăng tính thẩm mỹ tổng thể.
Đường cao tốc được đặt trên dầm hộp, có hai chiều xe chạy rộng 13m với ba làn xe mỗi chiều. Dầm hộp rộng đặc biệt này gồm một ô đơn (chỉ hai sườn) với các thanh chống đỡ nhịp bản tại vị trí giữa hai sườn. Mỗi khối dầm đúc sẵn nặng xấp xỉ 85 tấn.
Đường cao tốc có 36 tuyến nhánh, tất cả đều trên cao, bao gồm 10 nhánh dẫn vào trong các nút giao chính, 26 nhánh còn lại được định vị đối xứng thành từng cặp qua tim đường cao tốc và dẫn từ cầu cao đến đường gom của đường cao tốc hiện có bên dưới. Giải pháp mở rộng cầu tại các vị trí làn tăng/ giảm tốc là sử dụng dầm nhiều hộp nối ở đầu cánh đặt trên trụ cổng vượt ngang qua đường xe chạy bên dưới.
Cần lưu ý rằng tĩnh không yêu cầu của đường cao tốc xấp xỉ 14m. Chiều cao này cho phép xây dựng những nhánh quay ngược 180 độ vượt qua các tuyến đường đi dưới nhưng vẫn ở dưới cầu cao tốc Bang Na.
Trong dự án có hai trạm thu phí trên cao, mỗi trạm đặt một đầu. Trạm thu phí có chiều rộng 80m với 12 cửa. Việc tăng chiều rộng bất thường như vậy được giải quyết tương tự như khi mở rộng cầu cho các nhánh nhưng sử dụng tới sáu dầm hộp nối với nhau tại đầu cánh đặt trên các trụ cổng.
Một đóng góp quan trọng cho thành công của dự án BNE là thành lập được bãi đúc dầm có hiệu quả, nó trở thành công trường lớn nhất trên thế giới. Tổng số 40.000 khối dầm với nhiều kích thước khác nhau được sản xuất ở đây. Số lượng và tiến độ thi công dầm hộp là cao nhất từng đạt được. Xấp xỉ 60% khối lượng bê tông yêu cầu cho toàn bộ dự án được thực hiện trong bãi cho các khối dầm đúc sẵn, chúng được thi công theo một kế hoạch được lập tỷ mỷ và trình tự nối tiếp luôn luôn lặp lại để tăng thêm tốc độ chuẩn bị và nâng cao chất lượng của sản phẩm.
Công nghệ thi công cầu phân đoạn lắp ghép và đặc biệt là phương pháp thi công từng nhịp, đi tiên phong bởi Jean Muller và hãng Jean Muller International do ông đứng đầu. Thi công phân đoạn với cáp DƯL ngoài và mối nối khô đã được Bilfinger + Berger (Đức) thực hiện trên nhiều dự án cầu trong khu vực Đông Nam Á, Châu Phi và Australia. Những nguyên lý sử dụng cho dự án BNE đã từng được thực hiện nhưng chưa bao giờ trên một quy mô khổng lồ như vậy.
4. Công nghệ thi công:
Phần này sẽ mô tả đặc điểm kỹ thuật và những kết cấu sử dụng cho cầu cao.
a. Nền móng (của tuyến chính):
Thành phố Bangkok nằm trong khu vực bồi tích phù sa của sông Menam Chao Phraya. Địa chất bên dưới có thể phân thành 3 lớp lần lượt như sau: sét mềm, sét cứng và cát. Bởi vậy, cần phải truyền tất cả các tải trọng của cầu đến lớp cát.
Cọc đóng BTCT đúc sẵn đường kính 800 mm dày 120 mm (đúc ly tâm) được sử dụng cho dự án BNE, chiều dài cọc trung bình là 30m. Chúng được chia làm hai đoạn và mối nối đảm bảo chắc chắn truyền lực tốt (Hình. 4).
Hình 4. Móng cọc
Đối với các trụ bình thường, để đảm bảo khả năng chịu lực cần 16 cọc cho một trụ. Để sản xuất cọc ly tâm, một công trường đặc biệt được xây dựng đủ khả năng sản xuất 900.000m dài cọc theo yêu cầu của dự án.
Một khó khăn trong việc thi công cọc là lớp sét bên trên rất yếu (dày từ 12 tới 20m), không cung cấp bất kỳ điểm tựa nằm ngang nào cho cọc, áp lực đẩy lên của đất dính trong quá trình đóng cọc có thể gây ra chuyển vị lớn hơn 1m. Do vậy, tốc độ thi công thường bị cản trở bởi những khu vực địa chất gồm có năm tới bảy lớp đất sét và cát không liên tục.
Tải trọng truyền từ trụ tới các cọc thông qua bệ cọc dày 2,5m. Đỉnh bệ cọc này luôn được đặt bên dưới hệ thống thoát nước tại tim và mép ngoài của Đại lộ 34.
b. Trụ chính:
Những trụ chính hình chữ H được tạo dáng nhẹ nhàng thanh mảnh, thân trụ được mở rộng từ đỉnh bệ cọc lên tới đỉnh trụ, biên ngoài tạo thành một đường cong trang nhã (Hình5). Thiết kế kiến trúc như vậy cũng nhằm phục vụ mục đích thi công. Khi lắp ráp kết cấu phần trên, giàn lắp dựng dưới được sử dụng, giàn này di chuyển giữa hai cánh tay bên trên của trụ.
Hình 5. Trụ và kết cấu phần trên tuyến chính
Kết cấu phần trên được đặt lên gối cao su nghiêng để tránh mômen trong thân trụ do tải trọng truyền từ dầm hộp đến trụ. Điều này yêu cầu dung sai thi công rất chặt bởi vì mặt phẳng gối phải song song tuyệt đối với khối dầm đúc sẵn.
Chiều cao trung bình của các trụ là 16m và được được thi công thành ba phần: chân, dầm ngang và tay. Đầu tiên, một phần chân được thi công để điều chỉnh sự khác nhau trong chiều cao giữa các trụ, điều này cho phép sử dụng ván khuôn tiêu chuẩn để thi công tiếp phần còn lại của trụ. Vì phần tiếp giáp tại chân cột là thẳng đứng nên dễ dàng quản lý được chất lượng mối nối thi công.
Trình tự thi công trụ như sau: Đầu tiên lắp dựng phần vòm bên trong của ván khuôn cột, sau đó lắp các lồng cốt thép cho 2 chân. Tiếp đến lắp ván khuôn ngoài và đổ bê tông hai chân cột. Thi công dầm ngang và hai tay theo cùng một cách trên.
c. Trụ cổng:
Tại các vị trí cầu chính mở rộng như trạm thu phí và làn tăng giảm tốc, làn trộn dòng xe của nhánh cần thiết đặt kết cấu phần trên dầm trụ cổng do phải duy trì mặt cắt không thay đổi của Đại lộ 34. Tổng số 180 trụ cổng đã được thi công.
Hình 6. Cấu tạo trụ cổng
Dầm của trụ cổng được liên kết khung cứng với phần trụ trên tuyến chính và liên kết khớp với hai cột ở phía ngoài. Chiều dài nhịp lớn nhất của trụ cổng là 27m. Dầm của trụ cổng được tạo thành từ dầm hộp đúc sẵn hàng loạt và cáp căng ngoài.
Phần trụ trên tuyến chính của trụ cổng có cùng hình dạng với các trụ chữ H nhưng có thêm tay đỡ có cùng mặt cắt ngang với dầm của trụ cổng. Sử dụng mối nối thi công tại chỗ ở vị trí giữa tay đỡ và khối dầm đúc sẵn đầu tiên của trụ cổng để khống chế sai số.(Hình 6).
Dầm trụ cổng mở thêm ba làn đường theo mỗi hướng và nó không được phép làm gián đoạn giao thông bên dưới khi thi công. Phương pháp dầm thi công tại chỗ với ván khuôn dưới truyền thống là quá chậm và làm cản trở giao thông của Đại lộ 34 nên hoàn toàn không có tính khả thi. Để đảm bảo cả hai yêu cầu về tiến độ và mặt bằng thi công, Liên danh BBCD quyết định sử dụng cấu kiện đúc sẵn có thể lắp dựng bằng giàn lắp dựng trên.
Giàn lắp dựng này có hai thành phần: dầm đẩy với chiều dài xấp xỉ hai lần chiều dài nhịp chính và dầm lắp dựng với chiều dài bằng hai lần nhịp của dầm trụ cổng. Cả hai thành phần được nối bởi mâm quay đặt trên trụ. Đầu tiên giàn lắp dựng được đẩy vào nhịp, giữa hai tay của trụ H. Tiếp đến, mâm quay được cố định trên cột giữa của trụ cổng. Cuối cùng, dầm lắp dựng được quay 90o và tựa lên hai trụ phía ngoài của trụ cổng.
Hình 7. Thi công trụ cổng
Các phân đoạn dầm trụ cổng được chuyển tới vị trí, cẩu lên bằng tời và được đưa đến vị trí cuối cùng. Phương pháp thi công lắp ghép này hoàn toàn tách ra khỏi luồng giao thông bên dưới. Hình 7 thể hiện công tác thi công lắp ghép các phân đoạn dầm trụ cổng.
d. Khối dầm D2/D3:
Các loại khối dầm D2 và D3 có 2 hay 3 làn xe được sử dụng cho các nhánh, nút giao và trạm thu phí. Những loại khối dầm này trước đó đã sử dụng thành công trên các dự án đường cao tốc khác bởi Bilfinger + Berger tại Bangkok. Cả hai đều là dầm hộp hai vách với chiều rộng mặt cầu lớn nhất là 15,60m (Hình 8).
Hình 8. Mặt cắt ngang khối dầm D2/D3
Cần lưu ý rằng các loại dầm này được thi công bằng giàn lắp dựng trên di chuyển trên các trụ. Đầu tiên, toàn bộ các khối dầm của một nhịp được treo lên bằng giàn lắp dựng trên và được căn chỉnh đúng vị trí. Tiếp đến chúng được liên kết lại bởi cáp dự ứng lực ngoài ở trong lòng hộp. Cuối cùng cả nhịp dầm được đặt vào đúng vị trí gối.
e. Khối dầm D6:
Khối dầm D6 là khối dầm của kết cầu phần trên cầu chính. Chiều rộng khối dầm là 27,20m cho sáu làn xe. Đối với khối dầm tiêu chuẩn, chiều cao và chiều dài tương ứng là 2,60 và 2,55m; khối dầm trên đỉnh trụ có chiều dài là 1,775m. Trọng lượng của khối dầm tiêu chuẩn và khối đỉnh trụ lần lượt là 85 và 100 tấn. Mặt cắt ngang dầm rất thanh mảnh có 2 sườn nghiêng và hai thanh chống tại giữa khối dầm (Hình 9). Độ nghiêng của hai sườn làm nổi bật độ cong biên ngoài của các trụ và làm nhiệm vụ chuyển tiếp đến mặt phẳng nằm ngang của bản mặt cầu.
Hình 9. Mặt cắt ngang khối dầm D6
Mỗi nhịp dầm có 22 bó cáp dự ứng lực dọc cầu, trong đó có 20 bó cáp dự ứng lực ngoài đặt trong lòng hộp và 2 bó cáp dự ứng lực trong đặt tại mặt cắt dầm. Cáp dự ứng lực ngang được bố trí tại bản trên và cả tại hai sườn cùng với bản đáy hộp (Hình 10 và 11).
Hình 10. Cáp DƯL dọc cầu
Hình 11. Cáp DƯL ngang cầu
Trụ chữ H, giàn lắp dựng dưới và khối dầm D6 của kết cấu phần trên được thiết kế bởi hãng Jean Muller International như một tích hợp để tiếp cận tới phương pháp thi công của kết cấu chính cầu cao. Dầm ngang của trụ chữ H tạo thành điểm tựa cho dầm đẩy và hai cánh tay cung cấp điểm tựa theo phương ngang. Mặt cắt ngang của dầm đẩy có dạng chữ V và nó được trang bị một cần trục xoay để nâng và định vị các khối dầm.
Các khối dầm được đặt trên một xe goòng có trang bị kích thuỷ lực để điều chỉnh và lấy thăng bằng cho cả nhịp.
Chiều dài của dầm đẩy dài hơn một chút so với chiều dài của hai nhịp. Nó gồm có một dầm thép chịu tải trọng ở phía trước và một giàn đỡ dầm đẩy ở phía sau. Cần trục xoay có thể được đặt tại mũi của dầm thép hoặc trên nhịp vừa thi công xong. Bởi vậy nó có thể vận chuyển khối dầm từ một vị trí tại mặt đất bên dưới cần cẩu xoay tới mặt cầu vừa thi công xong dễ dàng (Hình. 12).
Hình 12. Lắp dựng khối dầm D6
Cánh trên của dầm đẩy tạo thành mặt phẳng cho xe goòng di chuyển. Cần trục xoay đặt mỗi khối dầm trên một xe goòng, các xe goòng này được kéo bằng tời tới vị trí lắp ghép. Các xe goòng được trang bị kích thủy lực, chúng cho phép sự điều chỉnh ba chiều theo phương thẳng đứng, phương nằm ngang và chuyển động quay. Sau khi điều chỉnh tất cả các khối dầm của một nhịp, tiến hành căng cáp dự ứng lực ngoài. Sau đó, dầm được hạ vào vị trí gối.
Dầm đẩy được đỡ bởi ba gối trượt và hai gối tạm, chúng được yêu cầu cho mục đích đẩy dầm. Nó được đẩy bởi xe goòng cơ giới hoá phía trước. Xe goòng được cố định với kết cấu phần trên đã lắp ghép và đẩy dầm về phía trước sử dụng truyền động bánh răng. Phản lực được truyền xuyên qua giàn và vào trong bản mặt cầu đã lắp ghép.
f. So sánh các khối dầm D2, D3 với D6:
Những điều khoản hợp đồng của dự án cho phép nhà thầu có sự tự do đáng kể trong thiết kế. Bilfinger + Berger quyết định sử dụng loại khối dầm D2, D3 cho các đường nhánh với chiều rộng thay đổi từ 6m đến 10,75m.
Đối với 55km cầu chính, họ đã quyết định lựa chọn khối dầm loại D6. Gần 80% của 1.900.000 m2 toàn bộ diện tích mặt cầu được tạo thành bởi các khối dầm D6. Một so sánh về khối lượng vật liệu chính của khối dầm D3 và D6 được chỉ ra trong bảng 1.
Bảng 1. So sánh chỉ tiêu vật liệu các khối dầm
Theo giá trị dự toán tại Bangkok, chỉ với những khối lượng khác nhau kể trên đã tiết kiệm được 7% giá trị kết cấu phần trên. Tất nhiên, sự tiết kiệm này không chỉ giới hạn ở kết cấu phần trên, mà cả ở những kết cấu phần dưới nữa.
j.Tốc độ thi công và tổng khối lượng:
Lợi thế lớn nhất của phương pháp thi công phân đoạn với cáp dự ứng lực ngoài và mối nối khô là tốc độ. Trong thi công cầu, hướng thực hiện quyết định (sau một giai đoạn khởi động) luôn luôn chuyển tới kết cấu phần trên. Bất kỳ sự tăng tốc độ lắp ghép nào sẽ trực tiếp tăng tốc giai đoạn thi công.
Đối với dự án BNE, sáu giàn lắp dựng trên (dùng cho D2, D3) và năm giàn lắp dựng dưới (dùng cho D6) được sử dụng. Khi tất cả các bộ giàn giáo được sử dụng, 2500m cầu nhánh và 2100m cầu chính được lắp ghép trong một tháng. Tính theo diện tích mặt cầu, tốc độ lắp ghép đối cho dầm D6 cao gấp hai lần cho D2, D3 tại cùng một thời gian, trong cùng một điều kiện về các dịch vụ cung ứng như sản xuất, quản lý, vận chuyển và thao tác. Tổng số khối lượng cấu kiện/ nguyên vật liệu của dự án được liệt kê trong Bảng 2.
Bảng 2. Thống kê số lượng cấu kiện và khối lượng vật liệu chính
5. Công trường đúc sẵn Bang Bo:
Trong dự án BNE, người ta thiết lập một công trường đúc sẵn khổng lồ để chuẩn bị hàng nghìn khối dầm theo yêu cầu. Công trường Bang Bo được đặt tại Km29, cách đường cao tốc khoảng 4,5 km về phía Bắc với diện tích khoảng 650.000m2, được lập kế hoạch chi tiết tỉ mỉ tới từng phút.
Công trường và đường công vụ được hoàn thành trong vùng địa thế lầy lội của châu thổ sông Menam Chao Phraya để phục vụ sản xuất và vận chuyển hiệu quả các cấu kiện BTCT đúc sẵn rất nặng. Toàn bộ vùng sản xuất được đặt trên nền cọc đóng BTCT và bên trên là bản BTCT thi công tại chỗ.
Số tiền cho thi công hoàn thiện mặt bằng khoảng 26 triệu USD, không kể đến tiền đất mặt bằng, thiết bị và phương tiện vận tải. Công trường đúc sẵn Bang Bo (Hình 13) là công trường lớn nhất trên thế giới và có khả năng sản xuất cấu kiện đúc sẵn cao nhất đã từng đạt được.
Hình 13. Toàn cảnh công trường đúc sẵn Bang Bo
Công trường được khởi công trong mùa hè năm 1995. Sau 9 tháng, các khối dầm bắt đầu được sản xuất. Tổng số 40.000 khối dầm và 30.000 cấu kiện BTCT đúc sẵn khác như lan can và dầm I dùng cho các nhánh được sản xuất. Phương tiện tại công trường bao gồm nhà ở cho công nhân, căng–tin, văn phòng và phòng thí nghiệm, xưởng mộc, xưởng cơ khí, xưởng hàn, nhà kho, xưởng cắt và uốn cốt thép, cộng với một diện tích để sản xuất và lắp dựng ống ghen cáp dự ứng lực căng sau.
Xấp xỉ 1800 khối dầm (D2, D3, D6 và trụ cổng) được sản xuất mỗi tháng trong môi trường quản lý chất lượng cao. Diện tích để chứa các khối dầm và các cấu kiện đúc sẵn khác (Hình 14) chiếm khoảng 260.000 m2 tương ứng với một chu kỳ sản xuất 7 tuần.
Hình 14. Bãi chứa dầm D6 và D2/D3
6. Sản xuất khối dầm đúc sẵn:
Để sản xuất bê tông, có hai trạm trộn đặt tại hai đầu đối diện của công trường. Toàn bộ khối lượng bê tông của các cấu kiện đúc sẵn là khoảng 1.100.000 m3 kéo theo nhiệm vụ cung ứng khổng lồ.
Những máy trộn trục thẳng đứng được trang bị thiết bị có khả năng trộn cao để giảm bớt thời gian trộn và để tăng thêm năng suất bê tông tươi. Thể tích của mỗi máy trộn là 3m3 và có thể sản xuất bê tông đạt tốc độ 100 m3/h. 25 xe chuyên dụng đặt trên những băng tải chở bê tông tới bệ đúc. Sử dụng kết hợp cả đầm rung gắn ở ván khuôn với những đầm rùi ở trong để làm đặc chắc bê tông tươi.
Cấu kiện BTCT nặng nề nên yêu cầu bê tông phải có độ linh động cao với độ sụt là 200mm. Bê tông tươi có độ cố kết cao để ngăn ngừa sự phân tầng và được cân đối để giảm bớt sự mất nước tới 0. Cường độ nén danh định của bê tông các khối dầm là 55 MPa.
Nói chung, sẽ không thực tế khi giới hạn nhiệt độ của bê tông tươi vì một nhiệt độ thích hợp với một tình huống công việc này thì có thể không thích hợp cho tình huống khác. Vì lý do bền, sẽ có lợi hơn khi biết rõ ảnh hưởng của nhiệt độ trên bê tông tươi và trên những thuộc tính độ cứng của bê tông, khi đó lấy kết quả xấp xỉ để làm mát bê tông. Trong sản xuất bê tông đúc sẵn chất lượng cao, nhiệt độ lớn nhất trong khoảng 33 tới 35° C là thỏa mãn.
Những bề mặt chưa phát triển hoàn toàn của bê tông được phủ bằng một tấm chất dẻo để ngăn ngừa sự bay hơi của nước trộn. Tấm chất dẻo được đặt cách bề mặt bê tông 3 cm tạo thành một lớp không khí, làm giảm bớt sự tản nhiệt do Hy-đrat hóa xi măng và hạn chế sự rạn nứt nhiệt.
Tất cả các khối dầm của kết cấu phần trên được sản xuất theo phương pháp đúc sẵn đồng loạt trên bệ đúc ngắn. Để xúc tiến những thao tác này, yêu cầu cấp phối bê tông phải đạt cường độ cao sớm. Sau 10 giờ, bê tông phải đạt cường độ 20 MPa trước khi bắt đầu căng cáp dự ứng lực ngang của bản mặt cầu. Vào thời gian này, 50% lực căng trước được tác dụng để cho phép tách và chuyển khối dầm khỏi vị trí đúc hàng loạt.
Những cấu kiện kết cấu phần trên được sản xuất trong các bệ đúc, ở đây bề mặt khối dầm đúc trước được sử dụng làm ván khuôn sau cho khối dầm thi công tiếp theo. Nói chung, những bệ đúc được cố định. Tuy nhiên, để thi công các khối dầm đặc biệt cần đến những bệ đúc có khả năng di chuyển. Ngoài ra, có cũng một sự khác nhau giữa những ván khuôn cho khối dầm tiêu chuẩn và khối đỉnh trụ.
Đối với công tác sản xuất khối dầm D6, có 38 bệ đúc cho khối tiêu chuẩn nhưng chỉ có 10 bệ đúc cho khối đỉnh trụ. Đối với loại khối dầm D2/D3, có 17 bệ đúc cho khối dầm tiêu chuẩn và 7 bệ đúc cho khối đỉnh trụ; tổng số là 26 bệ đúc.
Khối dầm tiêu chuẩn được đúc, tách, di chuyển và đo đạc trong một ngày. Đối với khối đỉnh trụ, ván khuôn và chuẩn bị cốt thép phức tạp hơn, bởi vậy chu trình đúc mất 2 ngày. Để đạt được tốc độ sản xuất cao này, yêu cầu phải có kinh nghiệm đúc sẵn và kỹ thuật đặc biệt.
Hình 15. Dây chuyền sản xuất khối dầm D6
Minh họa thao tác này, dây chuyền sản xuất khối dầm D6 được cho thấy trong Hình 15. Theo phương ngang, chúng được sắp xếp theo thứ tự sau:
1. Chuẩn bị lồng cốt thép thường.
2. Các tháp khảo sát (đặt các thiết bị đo đạc).
3. Các cần trục tháp trên đường ray.
4. Các bệ đúc.
5. Vị trí đúc hàng loạt.
6. Kho trung gian với cẩu nâng.
Theo phương dọc, có 12 bệ đúc trên một hàng, tại hai đầu có hai kho chứa. Đầu tiên, các thanh chống và cáp dự ứng lực ngang được vận chuyển từ nơi chế tạo đến vị trí lồng cốt thép thường. Công việc cố định các thanh cốt thép với các thanh chống, cáp DƯL ngang và cấu tạo ụ chuyển hướng đòi hỏi trọn vẹn cả một ngày. Bệ đúc và khối dầm đúc sẵn được định vị, lồng cốt thép được nâng lên bởi cần trục tháp và chuyển vào trong bệ đúc.
Các bản vẽ mặt bằng nhịp định nghĩa kích thước hình học của mỗi nhịp. Trước khi đổ bê tông một khối dầm mới, các toạ độ x, y và z của mối nối được kiểm tra sự chính xác theo bản vẽ. Một chương trình máy tính đặc biệt được phát triển để theo dõi và kiểm tra công tác khảo sát hình học trước và sau khi đổ bê tông.
Mỗi bệ đúc có ba cạnh. Sau khi căng kéo, khối dầm được vận chuyển trên đường ray tới vị trí in-oản. Sau khi đổ bê tông khối dầm tiếp theo, nó lại được vận chuyển trên đường ray tới khu vực kho trung gian được đặt ở giữa hai dây chuyền sản xuất liền kề. Nếu cần thiết, công tác hoàn thiện cuối cùng trên những khối dầm có thể được thực hiện. Từ đây, xe nâng sẽ mang các khối dầm tới kho chứa tại hai đầu dây chuyền sản xuất. Khi bê tông khối dầm đạt đến cường độ yêu cầu, tiến hành căng toàn bộ cáp dự ứng lực ngang.
Hình 16. Vận chuyển khối dầm D6
Sự biến dạng theo thời gian của khối dầm D6 được chú ý dặc biệt. Những sự biến dạng như vậy có thể được gây ra bởi căng dự lực ngang, đặc biệt khi hai cánh hẫng của khối đỉnh trụ và khối dầm tiêu chuẩn có độ cứng khác nhau. Các yếu tố phải được quan tâm để tránh độ võng khác nhau của cánh dầm là cấp phối bê tông, công tác bảo dưỡng, trình tự và sự quyết định thời điểm căng cáp dự ứng lực.
Không giống những khối dầm của kết cấu phần trên(D2/D3 và D6) các khối
dầm trụ cổng được sản xuất theo phương pháp bệ đúc dài, các cạnh ván
khuôn kéo dài trên suốt cả nhịp. Bởi vì kích thước của các khối này nhỏ
hơn, chiều dài nhịp ngắn hơn, hình dạng đơn giản và số lượng các khối có
hạn. Ván khuôn trong và ngoài được di chuyển tới vị trí tiếp theo sau
khi khối đúc cuối cùng đủ độ cứng. Để đạt được độ chính xác cao giữa các
khối đúc theo phương pháp đúc sẵn đồng loạt cũng được sử dụng khi thi
công các khối dầm này. Tại thời điểm cuối của thao tác đúc, tất cả các
khối của một nhịp trụ cổng được sắp xếp trên một hàng.
Hình 17, 18 và 19 thể hiện quang cảnh dự án trong khi thi công và sau khi thi công xong.
Hình 17. Thi công khối dầm D6
Hình 18. Toàn cảnh công trường trong giai đoạn lắp dầm D6
Hình 19. Đường cao tốc Bang Na sau khi thi công xong
6. Nhận xét
Dầm
hộp phân đoạn đúc sẵn, thi công từng nhịp sử dụng mối nối khô có ưu
điểm đặc biệt trong sản xuất dây chuyền khi một số lượng lớn cấu kiện
kết cấu được sản xuất lặp lại nhiều lần. Phương pháp này cho tiến độ thi
công nhanh hơn bất kỳ phương pháp thi công thích hợp nào khác. Ngoài
ra, nó đảm bảo tạo ra sản phẩm chất lượng rất cao.
Việc lập kế
hoạch dây chuyền sản xuất công nghiệp hóa phải chứa đựng tất cả các bước
của quá trình. Tức là phải lập kế hoạch đầu ra của sản phẩm; kế hoạch
phân phát nguyên vật liệu, bản thân sản phẩm; kế hoạch kho chứa; kế
hoạch vận chuyển và lắp ghép các khối dầm. Các điều kiện bắt buộc của sự
sản xuất tạo thành một tỷ lệ cố định. Sự sản xuất được tương đương để
tăng tất cả các phần của quá trình sản xuất với cùng tiến độ. Bởi vậy,
tiến độ hoàn thành và sự thích nghi của nó với một môi trường đang thay
đổi yêu cầu có sự chú ý đặc biệt.
Các yếu tố ở trên rất thích hợp
với hoàn cảnh xã hội và văn hóa cũng như điều kiện địa lý của Thái Lan.
Điều này làm cho dự án BNE trở thành một trong số các cầu thú vị nhất
và thử thách nhất của thời hiện đại. Dự án BNE thành công không chỉ cải
thiện hệ thống giao thông trong vùng Bangkok mà còn thúc đẩy sự tăng
trưởng kinh tế vùng Đông Nam Thái Lan.
Dịch bởi : KS. Lê Duy Tuấn Khải (dịch)
Tài liệu tham khảo:
1.
Podolny, W., and Muller, J., Construction and Design of Prestressed
Segmental Bridges, John Wiley, New York, NY, 1982. D., “The Chesapeake
and Delaware Canal Bridge – Design- Construction Highlights,” PCI
JOURNAL, V. 40, No. 5, September-October 1995, pp. 20-30.
2. Shafer,
G., and Brockmann, C., “Design and Construction of the Bang Na – Bang
Pli – Bang Pakong Expressway,” Proceedings, Volume 1, Fộdộration
Internationale de la Prộcontrainte (FIP), XIII Congress, Challenges for
Concrete in the Next Millennium, Amsterdam, Netherlands, May 23-29,
1998, pp. 275-280.
3. Shafer, G., “Bangkok Blockbuster,” Civil Engineering, V. 69, No. 1, January 1999, pp. 32-35.
4.
Sofia, M., and Homsi, E., “Fabrication and Erection of Precast Concrete
Segmental Boxes for Baldwin Bridge,” PCI JOURNAL, V. 39, No. 6,
November-December 1994, pp. 36-52.
5. Roberts-Wollmann, C. L., Breen,
J. E., and Kreger, M. E., “Temperature Induced Deformations in Match
Cast Segments,” PCI JOURNAL, V. 40, No. 4, July-August 1995, pp. 62-71.
6.
Borkenstein, D., Brockmann, C., and Fischer, O., “The Bang Na – Bang
Pli – Bang Pakong Expressway: Design and Test Loading of a Precast
Segmental Bridge Structure,” Taiwan Construction Research Institute
(Publisher): 1999 Bridge Construction Automation Seminar, Taipei,
Taiwan, 1999, pp. 37-59.
(Dịch từ: “Bang Na Expressway, Bangkok, Thailand — World’s Longest Bridge and Largest Precasting Operation” - PCI Journal).