Lún đầu cầu là hiện tượng nền đường ngay sau mố cầu lún xuống thấp hơn mặt cầu, tạo thành một bậc hoặc một đoạn võng mà xe chạy qua bị nảy lên, quen gọi là "cú nhảy" khi lên xuống cầu. Nguyên nhân gốc là sự chênh lệch: mố cầu đặt trên cọc cắm xuống lớp đất tốt nên gần như không lún, còn nền đường đắp bên cạnh nằm trên đất tự nhiên, nhiều nơi là đất yếu, nên tiếp tục lún nhiều năm.
Cú nhảy đầu cầu không chỉ khó chịu. Nó làm xe tải đập mạnh xuống mặt cầu, tăng tải trọng va đập lên khe co giãn và dầm, làm hư nhanh các bộ phận đó; với xe máy, bậc đột ngột vào ban đêm có thể gây ngã. Bài này giải thích vì sao đầu cầu là chỗ khó nhất của một con đường, các cách phòng từ lúc làm và các cách sửa khi đường đã khai thác.
Bốn nguyên nhân cộng dồn ở đầu cầu
Đất yếu dưới nền đắp tiếp tục cố kết. Ở vùng đồng bằng, nền đầu cầu thường là đoạn đắp cao nhất của tuyến vì phải nâng lên ngang cao độ cầu. Nền càng cao, tải đè lên đất yếu càng lớn, lún cố kết càng nhiều và kéo dài. Trong khi đó mố đứng yên trên cọc, nên mọi centimet lún của nền đều biến thành chênh lệch.
Đất đắp sát lưng mố khó lu chặt. Ngay sát tường mố, máy lu lớn không vào được, đất thường chỉ được đầm bằng máy nhỏ hoặc đầm tay. Lớp đất này chặt kém hơn phần nền giữa tuyến, tự nó cũng nén lại dưới tải xe, cộng thêm vào phần lún của đất yếu bên dưới.
Nước len vào và cuốn trôi vật liệu. Nước mưa chảy dọc khe giữa mặt đường và mố, nước từ khe co giãn hỏng rò xuống, cộng với mực nước sông lên xuống theo mùa. Khi vật liệu đắp sau mố là cát hoặc đất rời, dòng thấm có thể cuốn dần hạt mịn ra qua khe hở ở chân mố, tạo hang rỗng phía dưới mặt đường.
Mố bị đẩy nghiêng. Nền đắp cao trên đất yếu ép đất sang ngang, có thể đẩy cọc mố dịch chuyển, làm mố nghiêng ra phía sông. Khi đó khe co giãn bị kẹt hoặc mở quá rộng, mặt đường sau mố nứt ngang. Đây là tình huống nghiêm trọng hơn lún đơn thuần, cần đơn vị chuyên môn đánh giá.
Bản quá độ: chiếc cầu nối giữa mố và nền
Hầu hết cầu đường bộ có một bản bê tông cốt thép gọi là bản quá độ, một đầu gối lên mố, đầu kia nằm trên nền đắp. Khi nền lún, bản quá độ nghiêng đi như một tấm ván kê, biến bậc chênh đột ngột thành một đoạn dốc thoải. Xe chạy qua vẫn cảm thấy, nhưng không còn cú nảy gắt. Bản quá độ là một bộ phận của kết cấu cầu, được thiết kế cùng mố; chi tiết thi công thuộc phần thi công cầu.
Điều cần hiểu là bản quá độ chỉ làm mềm sự chênh lệch, không xoá được nó. Nếu nền sau bản lún quá nhiều, đầu xa của bản sẽ tạo thành một bậc mới ở cuối bản, hoặc bản bị hẫng, nứt gãy khi đất bên dưới rỗng đi. Nhìn thấy xe "nhảy hai lần", một lần ở khe co giãn và một lần cách mố vài mét, thường là dấu hiệu nền sau bản quá độ đã lún vượt khả năng của bản.
Vì vậy phòng lún đầu cầu không thể trông vào bản quá độ. Việc chính nằm ở nền: giảm độ lún còn lại của đoạn sau mố xuống đủ nhỏ, và tạo một vùng chuyển tiếp để độ lún thay đổi từ từ, từ gần bằng không ở sát mố đến mức của nền thường ở xa hơn.
Các cách phòng lún đầu cầu khi làm mới
Người thiết kế chọn một hoặc kết hợp vài biện pháp tuỳ chiều dày đất yếu, chiều cao nền đắp và thời gian cho phép. Bảng dưới tóm tắt ở mức nguyên lý:
| Biện pháp | Cách làm việc | Lưu ý |
|---|---|---|
| Đắp đầu cầu sớm, gia tải và chờ lún | Cho đất yếu cố kết trước khi làm mố hoặc trước khi làm mặt đường | Cần thời gian; phải tính ảnh hưởng đẩy ngang lên cọc mố nếu đắp sau khi đóng cọc |
| Bấc thấm kết hợp gia tải | Rút ngắn thời gian cố kết dưới nền đầu cầu | Vẫn cần thời gian chờ và quan trắc lún |
| Cọc xi măng đất mật độ giảm dần | Dày ở sát mố, thưa dần ra xa, tạo chuyển tiếp độ cứng | Phải kiểm tra chất lượng từng trụ; cần lớp đệm truyền tải |
| Vật liệu đắp nhẹ sau mố | Giảm tải lên đất yếu và áp lực đất lên tường mố | Chống đẩy nổi khi ngập, bảo vệ khỏi dầu và lửa |
| Sàn giảm tải trên cọc | Bản bê tông trên cọc gánh toàn bộ tải đoạn sát mố | Đắt; cần chuyển tiếp ở cuối sàn để không tạo bậc mới |
| Vật liệu đắp sau mố chọn lọc, đầm kỹ | Dùng vật liệu hạt thoát nước tốt, đầm từng lớp mỏng bằng máy phù hợp | Cần lớp lọc ngăn trôi hạt và đường thoát nước sau mố |
Điểm chung của các phương án tốt là tạo ra chuyển tiếp. Đoạn sàn giảm tải cứng tuyệt đối đặt cạnh nền đắp thường mà không có vùng chuyển tiếp sẽ chỉ dời cú nhảy ra xa mố thêm vài chục mét.
Thoát nước sau mố: chi tiết nhỏ quyết định tuổi thọ
Nhiều trường hợp lún đầu cầu xuất hiện trên nền đã xử lý tốt, nguyên nhân lại nằm ở nước. Những chi tiết sau thường được thiết kế để giữ cho khối đắp sau mố khô và không bị trôi vật liệu:
- Lớp vật liệu thoát nước sát lưng mố, bọc vải lọc, dẫn nước xuống ống thoát qua thân mố hoặc ra hai bên.
- Lỗ thoát nước trên tường mố được giữ thông, không bị đất lấp hay vữa bít.
- Khe co giãn kín nước; khe hỏng là nguồn nước rò thẳng xuống lưng mố mỗi trận mưa.
- Rãnh dọc và dốc ngang mặt đường dẫn nước mưa ra xa đầu cầu, không chảy dồn vào khe giữa mặt đường và mố.
- Mái taluy nón mố được gia cố chống xói, nhất là ở cầu qua sông có nước lên xuống mạnh.
Với cầu dân sinh nhỏ và cầu trên đường nội bộ, những chi tiết này thường bị cắt bớt để tiết kiệm. Đó là chỗ tiết kiệm đắt nhất, vì một hang rỗng dưới mặt đường đầu cầu có thể phát triển âm thầm tới khi mặt đường sụp.
Sửa lún đầu cầu trên đường đang khai thác
Cách phổ biến nhất là bù lún bằng bê tông nhựa: cào bóc phần mặt hư rồi rải bù cho êm thuận với mặt cầu. Cách này nhanh, rẻ, nhưng mỗi lớp bù lại thêm tải lên nền, và nếu đất yếu chưa ngừng lún thì vài năm sau phải bù tiếp. Ở những nơi lún đã chậm lại, bù vài lần có thể đủ; ở nơi lún còn nhanh, đây chỉ là giải pháp tạm.
Khi dưới bản quá độ hay dưới mặt đường đã có hang rỗng, người ta dùng bơm vữa lấp rỗng: khoan lỗ qua mặt đường hoặc bản quá độ, bơm vữa xi măng hay vật liệu chuyên dụng vào để lấp đầy và có thể nâng nhẹ bản về vị trí. Việc này cần kiểm soát áp lực cẩn thận để không đẩy hỏng kết cấu, nên phải do đơn vị có kinh nghiệm làm.
Khi lún quá lớn và còn tiếp diễn, giải pháp triệt để là đào bỏ phần nền sau mố, thay bằng vật liệu nhẹ hoặc làm lại có xử lý nền, làm lại bản quá độ. Đây là công việc lớn, phải tổ chức phân luồng giao thông và thường làm từng nửa đường. Trước khi chọn, cần khảo sát xem nguyên nhân là đất yếu, là trôi vật liệu hay là mố chuyển vị, vì mỗi nguyên nhân cần cách sửa khác.
Trong mọi trường hợp, khi phát hiện đầu cầu có bậc lớn, nứt sụt hay mặt đường lõm đột ngột, cần cắm biển cảnh báo, giảm tốc độ và báo cơ quan quản lý đường. Không tự đổ đất đá lấp bậc, vì vật liệu rời trên mặt đường có thể gây trượt bánh, và việc lấp che mất dấu hiệu mà người kiểm tra cần thấy.
Kiểm tra nhanh đầu cầu trên tuyến của mình
Với doanh nghiệp quản lý đường nội bộ có cống hộp, cầu nhỏ, hoặc thôn xã có cầu dân sinh, có thể tự kiểm tra định kỳ bằng mắt, nhất là sau mùa mưa lũ:
- Đứng ở mép mặt cầu nhìn dọc mặt đường: có bậc, có đoạn võng sau mố không, chênh lệch có tăng so với lần trước?
- Đi dọc mép mố: có vết nứt ngang mặt đường gần mố, có khe hở giữa mặt đường và tường mố không?
- Nhìn khe co giãn: có bị kẹt, vỡ, có cỏ mọc, có nước rò xuống không?
- Xuống chân mố: lỗ thoát nước có thông, có thấy đất cát trôi ra ở chân mố, mái taluy nón có bị xói không?
- Gõ nhẹ hoặc lắng nghe khi xe nặng đi qua bản quá độ: có tiếng rỗng, có cảm giác bập bênh không?
- Chụp ảnh cùng vị trí, cùng góc mỗi lần kiểm tra để so sánh.
Dấu hiệu nào tiến triển nhanh, nhất là đất trôi ở chân mố hay mố nghiêng, cần mời đơn vị kiểm định cầu đánh giá. Kiểm tra bằng mắt chỉ để phát hiện sớm, không thay cho kiểm định chuyên môn.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao cầu mới làm xong vài năm đã có cú nhảy ở đầu cầu?
Thường vì đất yếu dưới nền đầu cầu chưa cố kết xong khi thông xe, cộng với phần đất đắp sát mố không được đầm đủ chặt. Mố trên cọc đứng yên, nền tiếp tục lún nên chênh lệch xuất hiện. Thời gian chờ lún hay biện pháp xử lý nền không đủ là nguyên nhân phổ biến.
Bản quá độ có ngăn được lún đầu cầu không?
Không ngăn được, chỉ làm cho chênh lệch thoải hơn. Bản nghiêng theo nền lún và biến bậc gắt thành đoạn dốc. Khi nền lún quá nhiều, cuối bản sẽ xuất hiện bậc mới hoặc bản bị hẫng. Phòng lún phải xử lý từ nền.
Rải thêm nhựa bù lún có hại gì không?
Bù lún là cách sửa hợp lý khi lún đã chậm lại. Nhưng mỗi lớp bù làm tăng tải trên nền, và nếu đất yếu còn lún nhanh thì bù liên tục chỉ đuổi theo triệu chứng. Khi phải bù nhiều lần trong thời gian ngắn, nên khảo sát nguyên nhân trước khi tiếp tục.
Cống hộp qua đường có bị như đầu cầu không?
Có, cùng nguyên lý. Cống hộp cứng, nhất là cống đặt trên cọc, lún ít hơn nền hai bên, tạo gờ nổi hoặc võng trên mặt đường. Cách phòng cũng tương tự: chuyển tiếp độ cứng, đầm kỹ vật liệu quanh cống, thoát nước tốt.
Thấy đất cát chảy ra ở chân mố cầu thì phải làm gì?
Đó là dấu hiệu vật liệu đắp sau mố đang bị nước cuốn trôi, có thể đã có rỗng dưới mặt đường. Nên báo ngay cho đơn vị quản lý cầu đường, cắm cảnh báo hạn chế xe nặng, và mời đơn vị chuyên môn kiểm tra. Không tự đổ đất lấp.
Có thể tránh hoàn toàn lún đầu cầu trên đất yếu không?
Có thể giảm tới mức xe không còn cảm thấy, bằng sàn giảm tải, cọc xi măng đất hay vật liệu nhẹ kết hợp chuyển tiếp tốt. Nhưng chi phí tăng theo mức yêu cầu. Với đường tải nhẹ, người ta thường chấp nhận một mức lún nhỏ và kế hoạch bù định kỳ.