Kích căng cáp dự ứng lực là xi lanh thuỷ lực có lỗ xuyên tâm (hoặc kẹp một tao) dùng để kéo cáp tới lực thiết kế rồi đóng nêm khoá lực vào đầu neo; lực kéo được suy ra từ áp lực dầu trên đồng hồ thông qua phương trình có được khi kiểm định kích, bơm và đồng hồ cùng một bộ. Kích, bơm, đồng hồ không kiểm định cùng nhau, hoặc dùng lẫn bộ, thì con số lực ghi vào biên bản chỉ còn là ước đoán.
Kích dùng cho dầm cầu có loại kéo cả bó nhiều tao, lực từ vài chục đến vài trăm tấn; sàn và bó dẹt dùng kích đơn tao nhẹ. Bài này giải thích các loại kích, cấu tạo cơ bản, vì sao lực không đơn giản bằng áp lực nhân diện tích piston, cách đọc phương trình kiểm định và đồng hồ, cùng các nguyên tắc an toàn quanh kích. Không phải hướng dẫn tự vận hành: căng cáp phải do tổ thợ được đào tạo và có biện pháp được duyệt.
Các loại kích căng hay gặp
Kích tâm rỗng nhiều tao. Thân kích có lỗ xuyên suốt, cả bó tao đi qua và được kẹp ở mâm kẹp phía đuôi kích bằng bộ nêm công cụ. Piston đẩy mâm kẹp lùi ra, kéo cả bó giãn cùng lúc. Đây là loại dùng cho bó cáp dầm cầu, với dãy công suất theo số tao.
Kích đơn tao. Nhỏ, nhẹ, kéo từng tao một; dùng cho cáp sàn, bó dẹt, căng bù hay căng thử. Một người có thể cầm và đặt kích, nhưng lực trong tao vẫn đủ gây tai nạn nghiêm trọng.
Kích có bộ đóng nêm thuỷ lực. Có thêm xi lanh phụ ép nêm vào lỗ côn trước khi nhả lực, giúp giảm và làm đều tụt neo giữa các tao. Hồ sơ thiết kế các bó ngắn thường yêu cầu loại này.
Kích kéo đầu trước. Kẹp tao ở phía trước, gần mặt neo, cần ít chiều dài tao thừa; dùng ở chỗ chật hoặc khi muốn tiết kiệm đuôi cáp.
Kích cho thanh dự ứng lực. Kéo thanh thép cường độ cao có ren rồi vặn đai ốc khoá; dùng cho thanh neo tạm trong đúc hẫng, neo đất đá, và một số kết cấu đặc biệt.
Cấu tạo cơ bản và hành trình piston
Một kích tâm rỗng gồm xi lanh, piston, các gioăng làm kín, cụm mâm kẹp với nêm công cụ ở đuôi, và mũi tì hoặc mâm hồi ở đầu tì vào đầu neo. Kích hai tác dụng có hai cửa dầu: một cửa đẩy piston ra để kéo cáp, một cửa đẩy piston về. Hai ống dầu cao áp nối kích với bơm.
Hành trình piston là quãng đường tối đa piston chạy được trong một lần kéo, thường vài trăm milimét với kích nhiều tao. Nếu độ giãn cần thiết của bó lớn hơn hành trình, phải kéo nhiều lần: kéo hết hành trình, khoá tạm, hồi piston, kẹp lại và kéo tiếp. Mỗi lần chuyển là một lần phải ghi số liệu cẩn thận và một lần có thể phát sinh trượt, nên biện pháp căng phải tính trước số lần chuyển và cách đo cộng dồn.
Ngoài hành trình, cần quan tâm chiều dài đuôi tao cần để lắp kích (chiều dài từ mặt neo đến mâm kẹp), khoảng trống phía sau đầu neo để đặt và tháo kích, và trọng lượng kích để bố trí giá treo hoặc cẩu. Những thông số này phải có trong biện pháp, không để đến ngày căng mới phát hiện thiếu đuôi cáp hay không có chỗ đặt kích.
Vì sao lực không bằng áp lực nhân diện tích piston
Về lý thuyết, lực kích đẩy ra bằng áp lực dầu nhân diện tích làm việc của piston. Thực tế, piston phải thắng ma sát của các gioăng làm kín, và ma sát này thay đổi theo áp lực, theo chiều chuyển động, theo độ mòn của gioăng và nhiệt độ dầu. Vì vậy lực thật nhỏ hơn tích số lý thuyết vài phần trăm, và chênh lệch không cố định giữa các kích cùng loại.
Đồng hồ áp lực cũng có sai số riêng: cấp chính xác, độ trễ của cơ cấu, kim bị lệch sau va đập. Bơm thì ảnh hưởng qua áp lực dao động và vị trí lắp đồng hồ. Kiểm định từng thứ riêng lẻ không bắt được sai số tổng hợp khi chúng làm việc cùng nhau.
Giải pháp là kiểm định cả bộ: lắp đúng kích, đúng đồng hồ, đúng bơm như khi dùng, cho kích đẩy vào thiết bị đo lực chuẩn (máy nén chuẩn hoặc lực kế chuẩn) ở phòng thử có năng lực, ghi các cặp giá trị áp lực đọc trên đồng hồ và lực chuẩn ở nhiều cấp, theo đúng chiều tăng tải như khi căng. Từ các cặp số đó lập ra phương trình quy đổi, thường dạng tuyến tính: lực = a × áp lực + b.
Đọc giấy kiểm định và quy đổi áp lực ra lực
Giấy kiểm định bộ kích cho biết các thông tin cần dùng khi lập bảng căng. Một số mục cần đọc kỹ:
| Mục trên giấy kiểm định | Ý nghĩa | Điều cần kiểm |
|---|---|---|
| Số hiệu kích, bơm, đồng hồ | Bộ thiết bị được kiểm cùng nhau | Khớp với số hiệu đang dùng ngoài hiện trường |
| Bảng cặp số áp lực – lực | Kết quả đo ở các cấp tải | Khoảng lực đo bao trùm lực căng cần dùng |
| Phương trình quy đổi và hệ số tương quan | Công thức tính lực từ áp lực | Hệ số tương quan gần 1, không có cấp nào lệch bất thường |
| Chiều tải | Đo khi tăng tải hay giảm tải | Dùng đúng chiều tăng tải khi căng |
| Ngày kiểm định, thời hạn | Hiệu lực của kết quả | Còn hạn tại ngày căng |
Ví dụ giả định: giấy kiểm định cho phương trình lực (kN) = 26,5 × áp lực (MPa) + 6. Bó cáp cần lực tại kích là 1.330 kN theo bảng thiết kế. Áp lực cần đọc trên đồng hồ = (1.330 − 6) / 26,5 ≈ 50,0 MPa. Bảng căng ghi sẵn áp lực cho từng cấp lực để người vận hành không phải tính tại chỗ. Các con số này chỉ minh hoạ cách tính.
Thời hạn kiểm định do chỉ dẫn kỹ thuật quy định, nhiều dự án yêu cầu kiểm lại định kỳ khoảng sáu tháng, và kiểm lại ngay sau khi sửa chữa, thay gioăng, kích bị rơi va đập, hoặc khi độ giãn của nhiều bó liên tục lệch cùng một hướng mà không tìm ra nguyên nhân khác.
Đọc đồng hồ áp lực cho đúng
Sai số đọc là nguồn sai đơn giản nhất mà vẫn hay gặp. Vài nguyên tắc thực hành:
- Chọn đồng hồ có thang đo sao cho áp lực làm việc rơi vào khoảng giữa thang, không sát đầu hay cuối thang, nơi sai số tương đối lớn.
- Đồng hồ có cấp chính xác phù hợp yêu cầu của chỉ dẫn, số hiệu khớp giấy kiểm định; đồng hồ thay thế phải kiểm định lại cùng bộ.
- Đọc khi kim đã ổn định, mắt nhìn vuông góc mặt đồng hồ để tránh sai do thị sai; đồng hồ có dầu giảm chấn giúp kim bớt rung.
- Một người đọc, một người ghi, đọc to số áp lực ở mỗi cấp, ghi ngay vào biên bản chứ không nhớ để ghi sau.
- Không gõ vào mặt đồng hồ cho kim "nhảy" về số mong muốn; kim kẹt là đồng hồ hỏng, phải thay và kiểm định.
- Khi áp lực tăng mà kim đứng yên, hoặc kim tụt nhanh khi đang giữ tải, dừng ngay: có thể rò dầu, van hỏng, hay tao trượt.
Nhiều đơn vị gắn thêm đồng hồ thứ hai hoặc cảm biến áp lực điện tử song song để so; khi hai số đọc lệch nhau nhiều, ít nhất một thiết bị có vấn đề, và đó là lý do đủ để dừng trước khi đi tiếp.
An toàn quanh kích: nguyên tắc không có ngoại lệ
Một tao cáp đứt hay nêm bật ra khi đang chịu lực có thể bắn đi với năng lượng rất lớn. Các nguyên tắc dưới đây áp dụng cho mọi cỡ kích:
- Rào khu vực căng, đặt biển cảnh báo và người cảnh giới; người không có nhiệm vụ không vào.
- Đặt tấm chắn thép hoặc gỗ dày phía sau kích; tuyệt đối không ai đứng sau kích hay đối diện đầu neo bên kia của bó đang căng.
- Người vận hành bơm và người đo đứng chếch sang bên thân kích; đo độ giãn chỉ khi đã giữ áp ổn định theo hiệu lệnh.
- Kiểm ống dầu cao áp, khớp nối nhanh trước mỗi ca; ống bị phồng, nứt, gập phải thay; không dẫm, không kéo lê ống.
- Không gõ búa vào kích, nêm hay đầu neo khi đang chịu áp; muốn chỉnh phải hạ áp về không.
- Thống nhất hiệu lệnh trước khi tăng áp mỗi cấp; ai thấy bất thường đều có quyền hô dừng.
- Kích treo trên cao phải có giá đỡ hoặc dây treo chắc chắn, người làm trên cao đeo dây an toàn.
Sau khi căng xong, kích được hồi hết hành trình, xả áp, lau sạch, cất trong hòm; nêm công cụ và mâm kẹp được làm sạch, kiểm răng. Kích để ngoài trời mưa nắng, dính vữa, là kích sẽ cho số liệu sai ở lần dùng sau.
Chọn kích cho một công trình: những câu cần trả lời trước
Kích thường do đơn vị cung cấp hệ dự ứng lực hoặc đơn vị chuyên căng kéo mang tới. Dù vậy, kỹ thuật nhà thầu và giám sát nên tự kiểm các điểm sau khi duyệt biện pháp:
- Công suất kích lớn hơn lực căng lớn nhất của bó một khoảng dư hợp lý, để kích không phải làm việc sát giới hạn danh định.
- Kích khớp với hệ neo: cỡ tao, số tao, đường kính mâm hồi, góc côn của nêm công cụ, có hay không bộ đóng nêm theo yêu cầu thiết kế.
- Hành trình piston so với độ giãn lớn nhất của các bó: phải kéo mấy lần, đo cộng dồn ra sao.
- Không gian thao tác: khoảng trống sau đầu neo đủ đặt và tháo kích, có chỗ treo kích, sàn thao tác đủ rộng cho người đứng chếch bên.
- Chiều dài đuôi tao cần để kẹp kích, để tính chiều dài cắt tao khi luồn.
- Số bộ kích và kích dự phòng đã kiểm định, để không phải dùng kích chưa kiểm khi một bộ hỏng giữa đợt căng.
Với các bó căng hai đầu đồng thời, cần hai bộ kích có đặc tính tương đương và kiểm định đầy đủ, cùng phương án liên lạc giữa hai đầu cách nhau hàng chục mét. Các chi tiết này nghe nhỏ nhưng thiếu một thứ là ngày căng phải dừng giữa chừng, trong khi bê tông, cáp và cả đội đang chờ.
Câu hỏi thường gặp
Kích 250 tấn có nghĩa là căng được bó cáp nào?
Con số chỉ lực tối đa danh định của kích. Muốn biết căng được bó nào, so lực căng thiết kế của bó với công suất kích, kèm dư một khoảng an toàn, và kiểm kích có khớp với cỡ neo, số tao, đường kính tao hay không. Lực của bó do hồ sơ thiết kế quy định, không suy từ công suất kích.
Vì sao không dùng một đồng hồ chung cho nhiều kích?
Phương trình quy đổi được lập cho đúng tổ hợp kích, bơm, đồng hồ đã kiểm cùng nhau. Mỗi kích có ma sát gioăng khác nhau, mỗi đồng hồ có sai số riêng, nên lắp đồng hồ của bộ này vào kích của bộ khác thì phương trình không còn đúng, lực tính ra có thể lệch vài phần trăm.
Kích bị rò dầu nhẹ có dùng tạm được không?
Không nên. Rò dầu cho thấy gioăng đã mòn hoặc hỏng, nghĩa là ma sát và quan hệ áp lực với lực đã thay đổi so với lúc kiểm định. Kích cần được sửa, thay gioăng và kiểm định lại trước khi dùng tiếp cho công trình.
Có cách nào kiểm nhanh kích ngoài hiện trường không?
Một số đơn vị dùng lực kế chuẩn mang đi được để kiểm nhanh, hoặc so hai kích đã kiểm định với nhau. Các cách này giúp phát hiện bất thường nhưng không thay giấy kiểm định chính thức. Độ giãn dài của các bó căng liên tục lệch cùng hướng cũng là tín hiệu kích hay đồng hồ có vấn đề.
Kích đơn tao có cần kiểm định như kích lớn không?
Có. Lực trong mỗi tao vẫn là con số thiết kế cần đạt và cần ghi biên bản. Kích đơn tao, bơm và đồng hồ đi cùng phải được kiểm định cùng bộ, có thời hạn như kích nhiều tao, đặc biệt khi dùng căng hàng trăm tao sàn mỗi ngày.
Ai được phép vận hành kích căng cáp?
Thường là tổ thợ của đơn vị chuyên dự ứng lực hoặc thợ đã được đào tạo, có chỉ huy kỹ thuật hiện trường, làm theo biện pháp được tư vấn chấp thuận. Người không qua đào tạo không nên tự vận hành, vì sai sót khi căng có thể gây tai nạn và để lại khuyết tật không sửa được trong kết cấu.