Lao dầm là công đoạn đưa những dầm bê tông đúc sẵn, mỗi dầm nặng hàng chục tới hàng trăm tấn, từ bãi đúc lên đặt đúng vị trí trên các trụ. Ở cầu thấp trên cạn, việc này thường làm bằng một hoặc hai cẩu lớn; ở cầu cao, cầu qua sông hoặc khi không có chỗ đứng cho cẩu, người ta dùng giá lao dầm, một kết cấu thép dài bắc qua các trụ để chuyển dầm từ nhịp này sang nhịp khác.
Đây là khâu nhìn thấy rõ nhất khi đi ngang một công trường cầu, và cũng là khâu có rủi ro cao vì tải nặng treo trên cao. Bài này đi từ bãi đúc, qua vận chuyển, tới các cách lao và những điểm kỹ thuật quyết định an toàn.
Bãi đúc dầm: nơi bắt đầu của kết cấu nhịp
Dầm cầu đúc sẵn phổ biến ở Việt Nam có dầm bản rỗng cho nhịp ngắn, dầm chữ I và dầm chữ T cho nhịp trung bình, dầm Super T có tiết diện hình máng, dầm hộp đúc sẵn cho cầu cạn đô thị. Phần lớn là bê tông dự ứng lực, căng trước trên bệ đúc ở nhà máy hoặc căng sau tại bãi công trường. Chọn đúc ở nhà máy hay ở bãi phụ thuộc vào khoảng cách vận chuyển, chiều dài và trọng lượng dầm.
Bãi đúc tại công trường cần nền chắc, thoát nước tốt, bệ đúc đủ cứng để không lún khi đổ bê tông. Mỗi bệ có thể quay vòng nhiều lần, nên tiến độ cả cầu phụ thuộc vào số bệ và chu kỳ của một dầm: lắp cốt thép và ống gen, lắp ván khuôn, đổ bê tông, bảo dưỡng, căng kéo, tháo ván, chuyển dầm ra bãi chứa. Ở mùa nắng, bảo dưỡng ẩm cho dầm mảnh là việc phải làm nghiêm túc để tránh nứt mặt.
Bãi chứa dầm thành phẩm cũng phải tính. Dầm được kê trên các gối kê tạm đúng vị trí gần đầu dầm như khi làm việc trên cầu; kê sai vị trí, ví dụ kê ở giữa nhịp, có thể làm dầm dự ứng lực nứt mặt trên. Dầm chữ I cao và mảnh phải được chống đỡ hai bên để không đổ. Chi tiết về cáp, neo và căng kéo nằm ở chuyên đề dự ứng lực, ở đây chỉ cần nhớ rằng dầm chỉ được di chuyển khi đã căng xong và đạt cường độ theo quy định.
Vận chuyển dầm từ bãi tới vị trí lao
Đưa một dầm dài vài chục mét qua công trường là bài toán hình học và tải trọng. Các cách thường dùng:
- Xe goòng chạy trên ray: hai xe đỡ hai đầu dầm, chạy trên đường ray đặt dọc nền đường đầu cầu hoặc trên chính các nhịp đã lắp. Cách này hay đi kèm giá lao dầm.
- Xe chuyên dụng nhiều trục: dùng khi chở dầm từ nhà máy hoặc bãi xa trên đường bộ. Phải khảo sát tuyến, bán kính cua, cầu yếu trên đường đi, xin phép lưu hành theo quy định hiện hành về xe quá khổ quá tải.
- Xà lan: cho cầu qua sông, dầm được cẩu xuống xà lan, chở ra vị trí rồi cẩu nổi hoặc giá lao nhấc lên. Phải tính tới mực nước, dòng chảy và luồng tàu.
- Cẩu chạy trên nền: cẩu bánh xích có thể mang dầm di chuyển một quãng ngắn trên nền đã gia cố, nhưng rất hạn chế vì tải trọng và độ ổn định giảm mạnh khi di chuyển.
Điểm chung của mọi cách là dầm phải được đỡ đúng vị trí gối kê và được chằng giữ chống lật. Một dầm chữ I nghiêng vài độ trên xe goòng là dấu hiệu phải dừng ngay, vì trọng tâm cao của nó làm nó dễ đổ khi đã bắt đầu nghiêng.
Lao bằng cẩu hay bằng giá lao dầm
Hai phương pháp chính có điều kiện áp dụng khác nhau. Bảng dưới so sánh ở mức nguyên lý:
| Tiêu chí | Cẩu lắp (một hoặc hai cẩu) | Giá lao dầm |
|---|---|---|
| Điều kiện | Cầu thấp, có chỗ đứng cho cẩu dưới gầm hoặc hai bên | Cầu cao, qua sông, qua đường đang khai thác, không có mặt bằng dưới gầm |
| Tốc độ | Nhanh khi mặt bằng thuận lợi | Chậm hơn khi lắp dựng ban đầu, đều đặn khi đã chạy |
| Chuẩn bị | Gia cố nền chỗ đứng cẩu, kiểm tra tầm với và tải theo biểu đồ của cẩu | Lắp giá, thử tải giá, đặt ray, tính toán giá khi di chuyển qua nhịp |
| Ảnh hưởng xung quanh | Chiếm nhiều mặt bằng, có thể phải đóng đường bên dưới | Ít chiếm mặt bằng dưới gầm, nhưng nặng thêm cho trụ và nhịp đã lắp |
| Rủi ro chính | Lật cẩu do nền yếu, vượt tầm với, hai cẩu không đồng bộ | Mất ổn định giá khi di chuyển, trượt dầm trên giá, kẹt khi sàng ngang |
Với hai cẩu cùng nâng một dầm, mỗi cẩu phải được chọn sao cho tải nó gánh nằm trong giới hạn an toàn có dự phòng, vì khi hai cẩu không nhịp nhàng, một bên có thể bất ngờ nhận gần hết tải. Người chỉ huy phải duy nhất, tín hiệu thống nhất.
Trình tự lao dầm bằng giá lao: từ đầu cầu tới nhịp xa
Giá lao dầm phổ biến là loại hai dầm chính bằng thép giàn, có xe con chạy trên đỉnh để treo dầm. Trình tự một nhịp diễn ra như sau:
- Di chuyển giá lao sang nhịp cần lắp: giá được đẩy hoặc kéo dọc cầu, mũi trước vươn hẫng tới trụ phía trước rồi kê lên chân đỡ tạm trên trụ. Đây là lúc giá ở trạng thái hẫng nguy hiểm nhất, có đối trọng và điều kiện gió quy định.
- Kiểm tra chân đỡ, neo giữ giá, ray, phanh xe con, cáp tời trước khi nhận dầm.
- Xe goòng chở dầm tới đuôi giá; xe con treo đầu trước của dầm, đẩy dần dầm về phía trước, rồi xe con thứ hai treo đầu sau.
- Đưa dầm tới đúng nhịp, hạ dần xuống gần cao độ đá kê. Nếu dầm không nằm ngay dưới giá thì sàng ngang bằng xe con chạy ngang hoặc bằng hệ kích, trượt trên dầm ngang.
- Hạ dầm lên gối hoặc gối kê tạm, kiểm tra vị trí và cao độ, rồi giằng dầm vào dầm đã lắp trước đó hoặc vào trụ trước khi tháo móc.
- Lặp lại cho các dầm còn lại của nhịp; sau đó mới di chuyển giá sang nhịp tiếp theo.
Trong suốt quá trình, khu vực dưới nhịp đang lao là vùng cấm người và phương tiện. Nếu lao qua đường đang khai thác, đường phải được tạm dừng theo phương án tổ chức giao thông được cấp phép, không được lao khi xe vẫn chạy bên dưới.
Dầm chữ I dễ lật: giằng tạm và liên kết ngang
Dầm chữ I bê tông dự ứng lực cao, bản cánh hẹp và nặng, trọng tâm nằm cao so với mặt gối. Khi đứng một mình trên hai gối, nó rất nhạy với lực ngang nhỏ: gió, va chạm khi lắp dầm bên cạnh, nghiêng nhẹ do đá kê lệch. Lịch sử ngành có nhiều sự cố dầm đổ ngay sau khi tháo móc vì chưa được giằng. Vì vậy nguyên tắc chung là dầm thứ nhất phải được neo giữ vào xà mũ hoặc chống tạm hai bên, các dầm tiếp theo được giằng ngay vào dầm trước bằng thanh thép hoặc gỗ trước khi tháo cẩu.
Sau khi đủ dầm trong một nhịp, các dầm được nối với nhau bằng dầm ngang đổ bê tông tại chỗ ở đầu dầm và giữa nhịp, hoặc bằng hệ liên kết thép tuỳ loại dầm. Chỉ khi dầm ngang và bản mặt cầu hoàn thành, các dầm mới làm việc như một khối và hết nguy cơ lật riêng lẻ. Giai đoạn giữa lúc đặt dầm và lúc đổ dầm ngang vì thế là giai đoạn phải kiểm tra giằng tạm hằng ngày.
Dầm Super T và dầm bản rỗng có bản đáy rộng nên ổn định hơn, nhưng vẫn cần kê đúng và giằng tạm theo biện pháp, đặc biệt ở cầu có độ dốc dọc hoặc cầu cong, nơi dầm có xu hướng trượt hoặc xoay trên gối.
Những điều người mới lên công trường lao dầm cần ghi nhớ
Lao dầm thường diễn ra trong vài giờ căng thẳng, nhiều người cùng làm. Một vài nguyên tắc đơn giản giữ an toàn cho tất cả:
- Nghe theo một người chỉ huy duy nhất; không ai tự ý ra hiệu cho cẩu hay tời ngoài người được giao.
- Không đứng dưới dầm đang treo, không đứng giữa dầm đang hạ và dầm đã lắp, không đặt tay vào chỗ có thể bị kẹp.
- Khi làm việc trên đỉnh dầm và trên giá lao, luôn móc dây an toàn vào cáp cứu sinh được căng sẵn dọc nhịp.
- Theo dõi gió: biện pháp quy định tốc độ gió tối đa cho phép lao dầm và di chuyển giá; quá ngưỡng là dừng, kể cả khi dầm đã chở tới.
- Kiểm tra mã hiệu dầm trước khi lao: dầm biên và dầm giữa thường khác nhau về cốt thép chờ, lao nhầm vị trí rất khó đổi lại.
- Ghi lại cao độ đầu dầm sau khi đặt, vì độ vồng thực tế của dầm dự ứng lực có thể khác nhau và ảnh hưởng tới chiều dày bản mặt cầu đổ sau.
Những yêu cầu này nghe quen, nhưng phần lớn sự cố khi lao dầm đều xuất phát từ việc bỏ qua một trong số chúng trong lúc vội để kịp tiến độ hoặc tranh thủ trời đẹp.
Sau khi lao: dầm ngang, bản mặt cầu và mối nối liên tục
Đặt xong dầm mới là một nửa công việc kết cấu nhịp. Tiếp theo là đổ dầm ngang ở hai đầu và đôi khi ở giữa nhịp để các dầm chịu lực cùng nhau, rồi đổ bản mặt cầu liên hợp trên cánh dầm. Với dầm chữ I, ván khuôn bản mặt thường là tấm bê tông mỏng đúc sẵn đặt giữa hai cánh dầm hoặc ván khuôn treo; với dầm Super T, bản cánh rộng đã gần kín mặt cầu nên khối lượng ván khuôn ít hơn nhiều.
Chiều dày bản mặt cầu thực tế phụ thuộc độ vồng của từng dầm. Hai dầm cạnh nhau có độ vồng khác nhau làm bản dày mỏng không đều, nên trước khi đổ bản, người ta đo cao độ đỉnh dầm, tính lại cao độ mặt bản và điều chỉnh lớp đệm hoặc cốt thép chờ. Bỏ qua bước này dễ dẫn tới chỗ bản quá mỏng, lớp bảo vệ cốt thép không đủ.
Nhiều cầu dầm giản đơn được nối liên tục nhiệt ở trên trụ: bản mặt cầu đổ liền qua đỉnh trụ để bỏ bớt khe co giãn, giúp xe chạy êm và giảm chỗ thấm nước xuống gối. Chi tiết mối nối này nhỏ nhưng chịu lực lặp nhiều, phải đổ đúng cốt thép, đúng thời điểm theo thiết kế, nếu không sẽ nứt ngang mặt cầu ở ngay trên trụ.
Câu hỏi thường gặp
Dầm Super T khác dầm chữ I ở điểm nào?
Dầm Super T có tiết diện hình máng với bản cánh trên rộng, khi đặt cạnh nhau gần như tạo thành mặt cầu, nên ít ván khuôn bản mặt và ổn định hơn khi lắp. Dầm chữ I hẹp, cao, nhẹ hơn trên mỗi mét nhưng cần giằng cẩn thận và cần ván khuôn bản mặt nhiều hơn.
Vì sao dầm dự ứng lực bị vồng lên ở giữa?
Lực căng cáp đặt lệch xuống dưới trọng tâm tiết diện làm dầm cong lên. Độ vồng này có chủ ý để bù độ võng khi có bản mặt cầu và xe chạy. Độ vồng thay đổi theo thời gian do từ biến, nên dầm để ở bãi lâu có thể vồng nhiều hơn dầm mới.
Có thể lao dầm vào ban đêm không?
Có, nhiều dự án lao dầm ban đêm để giảm ảnh hưởng tới giao thông bên dưới. Điều kiện là đủ ánh sáng chiếu khu vực làm việc, tín hiệu liên lạc rõ ràng, đường bên dưới đã được tạm dừng theo phương án tổ chức giao thông được duyệt.
Giá lao dầm có phải kiểm định không?
Giá lao dầm là thiết bị nâng hạ đặc thù, phải được thiết kế, chế tạo, lắp dựng và thử tải theo quy định về an toàn thiết bị nâng hiện hành trước khi đưa vào sử dụng, và được kiểm tra định kỳ trong suốt thời gian thi công.
Dầm đặt lên rồi mới thấy lệch vị trí thì làm gì?
Không được tháo giằng và nhấc dầm tuỳ tiện. Phải dừng, báo kỹ sư, lập phương án kích nâng và dịch chuyển có kiểm soát, có gối kê tạm và giằng giữ trong suốt quá trình. Sai lệch nhỏ trong phạm vi cho phép có thể được chấp nhận và ghi vào hồ sơ.
Một nhịp dầm thường lắp mất bao lâu?
Khi giá lao hoặc cẩu đã ổn định và dầm sẵn ở bãi, lắp một dầm có thể mất vài giờ, cả nhịp mất một đến vài ngày. Phần lớn thời gian thực tế nằm ở di chuyển giá, chờ dầm đạt cường độ, chờ thời tiết và chờ tạm dừng giao thông bên dưới.