Mố cầu là trụ đặc biệt ở hai đầu cầu, vừa đỡ dầm vừa chắn khối đất đắp của đường dẫn; chỗ nối êm thuận giữa cầu và đường được tạo bởi ba thứ làm đúng: khối đắp sau mố bằng vật liệu thoát nước, đầm thành lớp mỏng, có hệ thoát nước; bản quá độ bằng bê tông cốt thép một đầu gối lên mố, một đầu nằm trên nền đường; và trình tự thi công cho phép nền đắp lún trước khi làm mặt.
Cú xóc khi xe lên cầu là hư hỏng mà người đi đường nhận ra ngay, và cũng là chỗ bị phàn nàn nhiều nhất ở cầu nhỏ. Nguyên nhân thường nằm ở đất yếu bên dưới, phần này thuộc chuyên đề nền đường và xử lý đất yếu. Bài này tập trung vào phần nhà thầu cầu trực tiếp làm: mố, khối đắp sát mố và bản quá độ.
Mố cầu gồm những gì và vì sao nó khác trụ
Trụ cầu đứng giữa các nhịp và chủ yếu chịu tải thẳng đứng từ dầm. Mố thì đứng ở ranh giới giữa cầu và đường: phía trước đỡ đầu dầm của nhịp biên, phía sau bị khối đất đắp đường dẫn đẩy ngang. Vì vậy mố có cấu tạo riêng: bệ mố trên cọc, tường thân mố chắn đất, tường đỉnh hay tường đầu dầm che đầu dầm và giữ đất, hai tường cánh hai bên ngăn đất đắp tràn ra, và vai đỡ bản quá độ ở phía sau.
Có nhiều dạng mố. Mố chữ U với hai tường cánh song song tim đường thường gặp ở cầu nhỏ, cầu nông thôn. Mố vùi, đặt thân mố chìm trong khối đắp có mái taluy, giúp giảm áp lực đất nhưng làm cầu dài thêm. Mố có tường cánh xiên, tường cánh ngược hay mố tường chắn đất có cốt cũng được dùng tuỳ chiều cao đắp, địa hình và yêu cầu thẩm mỹ.
Cọc của mố ngoài tải dầm còn chịu lực ngang do áp lực đất và có thể chịu thêm ma sát âm khi nền đất yếu lún, kéo cọc xuống. Đây là những vấn đề thiết kế phải giải, nhưng người thi công cần biết để hiểu vì sao trình tự đắp sau mố và thời gian chờ lún lại được quy định chặt chẽ.
Trình tự thi công một mố cầu thường gặp
Chi tiết thay đổi theo thiết kế, nhưng một mố cầu trên cọc thường đi qua các bước sau:
- Thi công cọc mố, đào hố móng, đập đầu cọc, làm lớp lót và đổ bệ mố.
- Đổ tường thân mố và tường cánh theo đợt, xử lý mạch ngừng; đặt sẵn ống thoát nước xuyên tường, khe co giãn giữa tường cánh và thân mố nếu có.
- Đổ xà mũ mố, đá kê gối, tường đầu dầm phần dưới; chừa lại phần trên của tường đầu dầm nếu thiết kế yêu cầu đổ sau khi lắp dầm.
- Làm lớp chống thấm mặt sau tường thân mố và tường cánh tiếp giáp với đất đắp.
- Lắp lớp lọc, ống thu nước sau mố, rồi đắp và đầm khối đắp sau mố theo từng lớp mỏng.
- Lắp dầm nhịp biên, hoàn thiện tường đầu dầm, khe co giãn đầu cầu.
- Thi công bản quá độ khi khối đắp đã đạt độ chặt và qua thời gian chờ lún theo quy định.
Một điểm hay bị đảo: đắp đất sau mố trước khi lắp dầm làm áp lực đất đẩy mố về phía sông mà không có dầm chống lại. Thứ tự đắp và lắp dầm phải theo thiết kế, có công trình quy định chỉ được đắp tới một cao độ nhất định trước khi có dầm.
Khối đắp sau mố: vì sao phần này hay lún nhất
Khối đất ngay sát lưng mố là chỗ khó thi công nhất của cả nền đường dẫn, và cũng là chỗ lún nhiều nhất nếu làm ẩu. Lý do và cách làm đúng:
- Lu lớn không vào sát được: lu rung lớn không thể chạy sát tường mố vì có thể làm nứt tường, nên dải sát lưng mố thường chỉ được đầm bằng máy đầm cóc, đầm bàn. Muốn đạt độ chặt, lớp đắp ở đây phải mỏng hơn, đầm nhiều lượt hơn.
- Vật liệu thoát nước tốt: sau mố thường dùng cát, cấp phối đá dăm hoặc vật liệu hạt theo thiết kế thay vì đất sét. Đất sét giữ nước, khi ướt thì mềm, khi khô thì co, tạo khe rỗng sát tường.
- Đắp đều hai bên: khối đắp tiếp giáp với tường cánh và tường thân phải lên đều, không đắp dồn một bên làm tường bị đẩy lệch.
- Kiểm tra độ chặt từng lớp: lớp sau chỉ đắp khi lớp trước đã đạt độ chặt theo yêu cầu, kiểm tra bằng thí nghiệm hiện trường. Phần thủ tục nghiệm thu từng lớp là việc của giám sát, ở đây chỉ nhấn mạnh rằng dải sát mố cần được kiểm riêng.
- Không vùi rác, gạch vỡ, cục đất lớn: những thứ này tạo lỗ rỗng, sau vài mùa mưa nước cuốn hạt mịn đi và nền sụt.
Khi khối đắp sau mố cao hoặc đặt trên đất yếu, thiết kế có thể chỉ định gia tải chờ lún, dùng vật liệu nhẹ, hoặc xử lý nền trước. Đó là phần của kỹ thuật nền đường; người làm mố cần phối hợp để trình tự đắp và trình tự thi công mố không vênh nhau.
Thoát nước sau mố: thủ phạm thầm lặng
Nước mưa thấm qua mặt đường, qua khe co giãn, qua lề đường, rồi đọng lại ở lưng mố nếu không có đường thoát. Nước đọng tăng áp lực lên tường mố, làm mềm vật liệu đắp, và khi chảy ra ngoài qua các khe hở thì mang theo hạt mịn, tạo hốc rỗng ngay dưới bản quá độ. Nhiều trường hợp lún đầu cầu không phải do đất yếu sâu bên dưới mà chính do nước rửa trôi khối đắp sát mố.
Hệ thoát nước sau mố thường gồm một lớp vật liệu lọc thẳng đứng sát lưng tường, ống thu nước có đục lỗ đặt ở chân, bọc vải địa kỹ thuật để không bị tắc, dẫn nước ra ngoài qua các lỗ thoát xuyên tường hoặc ra hai bên tường cánh. Mặt sau tường mố được quét lớp chống thấm để nước không thấm vào bê tông và cốt thép.
Ở trên mặt, khe co giãn giữa cầu và bản quá độ phải kín nước, rãnh dọc hai bên đường dẫn phải dẫn nước ra xa mố, mái taluy hai bên mố phải được gia cố bằng tấm bê tông hoặc đá xây để không bị xói. Một rãnh tắc rác hay một khe co giãn hở trong mùa mưa là đủ để nước tìm đường xuống lưng mố.
Bản quá độ: cấu tạo và các lỗi thi công hay gặp
Bản quá độ là tấm bê tông cốt thép đặt dưới lớp mặt đường dẫn, một đầu gối lên vai mố, đầu kia nằm trên nền đắp. Khi nền phía sau lún, bản nghiêng dần như một chiếc cầu nhỏ, chuyển độ chênh đột ngột thành một dốc thoải. Chiều dài và chiều dày bản theo thiết kế, phụ thuộc chiều cao đắp và độ lún dự kiến.
| Chi tiết | Làm đúng | Lỗi hay gặp và hậu quả |
|---|---|---|
| Vai mố đỡ bản | Đúng cao độ, có lớp đệm và chốt liên kết theo thiết kế | Vai đổ sai cao độ, bản kê lệch, đầu bản nứt gãy |
| Nền dưới bản | Khối đắp đạt độ chặt, đã qua thời gian chờ lún, mặt phẳng | Đổ bản khi nền còn lún mạnh, bản sớm bị treo hẫng và gãy |
| Lớp móng dưới bản | Lớp cấp phối hoặc bê tông lót đầm chặt, phẳng | Đổ trực tiếp lên đất xốp, đáy bản rỗng, bản rung khi xe chạy |
| Cốt thép bản | Đủ đường kính, khoảng cách, lớp bảo vệ | Thiếu con kê, thép nằm sát đáy, gỉ nhanh và nứt |
| Liên kết với mặt đường | Lớp móng và mặt đường phủ liên tục, dốc đều | Làm mặt đường mỏng trên bản, nứt ngang tại đầu bản |
Bản quá độ không ngăn được nền lún, nó chỉ làm cho độ lún hiện ra dưới dạng dốc thoải thay vì bậc. Nếu nền lún quá lớn so với thiết kế, bản vẫn nghiêng quá mức hoặc gãy. Vì thế chất lượng khối đắp và thời gian chờ lún mới là gốc của bài toán êm thuận đầu cầu.
Kiểm tra trước khi thông xe và trong những năm đầu
Một chỗ nối cầu với đường làm tốt vẫn cần được theo dõi, vì phần lớn lún xảy ra trong vài năm đầu khai thác. Những việc đơn vị thi công và quản lý nên làm:
- Đo cao độ mặt đường trên bản quá độ và trên đường dẫn ở các điểm cố định khi hoàn thành, lưu làm mốc so sánh.
- Đi kiểm tra sau những trận mưa lớn đầu tiên: xem lỗ thoát nước có chảy không, mái taluy có xói không, khe co giãn có kín không.
- Quan sát vết nứt ngang mặt đường ở đầu bản quá độ, đây là dấu hiệu sớm của lún hoặc rỗng dưới bản.
- Theo dõi cảm giác xe chạy: tiếng va khi qua khe co giãn, xe nảy mạnh khi lên cầu là lúc phải đo đạc lại.
- Khi lún vượt mức, xử lý theo phương án được tính toán như bơm vữa lấp rỗng dưới bản, nâng bản bằng vữa, bù vênh mặt đường; không chỉ rải thêm một lớp nhựa che đi.
- Ghi chép toàn bộ vào hồ sơ duy tu để lần sửa chữa sau biết đã làm gì, ở đâu, khi nào.
Với cầu nông thôn nhỏ không có bản quá độ, nguyên tắc vẫn vậy: vật liệu đắp sau mố thoát nước, đầm kỹ từng lớp sát tường, có đường cho nước thoát, và chờ nền ổn định trước khi đổ mặt đường bê tông sát mố.
Gia cố mái taluy và chân khay quanh mố
Mố cầu qua sông, kênh luôn đứng sát mép nước, nên khối đắp hai bên và phía trước mố dễ bị dòng chảy xói, nhất là ở mùa lũ và ở những chỗ cầu làm thu hẹp lòng kênh. Mái taluy nón quanh mố vì vậy thường được gia cố bằng đá hộc xây, tấm bê tông lát mái, rọ đá hoặc thảm bê tông theo thiết kế, phía dưới có lớp vải địa kỹ thuật hoặc lớp lọc để hạt đất không bị hút ra qua khe.
Chân mái gia cố phải có chân khay cắm sâu xuống dưới cao độ xói dự kiến. Nếu chân khay nông, dòng nước khoét dưới chân, cả mảng mái lát bị sụp xuống và đất đắp sau mố bắt đầu trôi. Đây là kiểu hư hỏng hay gặp ở cầu nông thôn sau vài mùa lũ, khi mái đá chỉ lát trên mặt mà không có chân khay đúng nghĩa.
Khi thi công, mái gia cố thường được làm sau khi khối đắp đã ổn định, theo thứ tự từ chân lên. Các lỗ thoát nước trên mái lát phải thông, để nước từ trong khối đắp thoát ra được khi mực nước sông rút nhanh; thiếu lỗ thoát, áp lực nước bên trong có thể đẩy bung tấm lát.
Câu hỏi thường gặp
Cầu mới làm đã bị xóc khi lên cầu là do đâu?
Thường do khối đắp sau mố chưa được đầm kỹ, nền đất yếu bên dưới lún chưa hết khi đã làm mặt đường, nước thấm làm rửa trôi vật liệu sát mố, hoặc bản quá độ thi công sai. Cần đo cao độ và kiểm tra thực tế mới xác định được nguyên nhân chính.
Cầu nhỏ có cần bản quá độ không?
Không phải cầu nào cũng có. Thiết kế quyết định dựa trên chiều cao đắp, nền đất và loại đường. Cầu nhỏ trên nền tốt, đắp thấp có thể không cần. Khi đắp cao hoặc nền yếu, bản quá độ là chi tiết rẻ so với chi phí xử lý lún về sau.
Vì sao không dùng đất tại chỗ để đắp sau mố cho tiết kiệm?
Đất sét tại chỗ thường giữ nước, khó đầm chặt sát tường và co ngót theo mùa, dễ gây lún và tăng áp lực lên mố. Vật liệu hạt như cát, cấp phối thoát nước tốt và ổn định hơn. Dùng loại nào phải theo chỉ định của thiết kế.
Đầm sát tường mố bằng lu rung lớn có được không?
Không nên chạy lu rung lớn sát tường vì rung và áp lực ngang có thể làm nứt hoặc đẩy lệch tường. Dải sát lưng mố thường được đầm bằng máy đầm nhỏ với lớp đắp mỏng hơn. Khoảng cách và loại máy theo biện pháp được duyệt.
Bản quá độ bị gãy có sửa được không?
Sửa được, thường phải cào bỏ mặt đường, phá bỏ bản hỏng, xử lý lại nền và lớp móng, thoát nước, rồi đổ bản mới. Việc này cần phân luồng giao thông và có phương án tính toán, nên tốn kém hơn nhiều so với làm đúng từ đầu.
Ai chịu trách nhiệm khi đầu cầu lún trong thời gian bảo hành?
Tuỳ nguyên nhân và hợp đồng. Nếu do thi công không đúng thiết kế, nhà thầu có trách nhiệm sửa chữa trong thời gian bảo hành. Nếu do thiết kế đánh giá sai nền đất, trách nhiệm thuộc về bên khác. Cần đo đạc, đánh giá kỹ thuật để xác định trước khi phân định.