Cầu cũ hay gặp năm nhóm hư hỏng: bê tông nứt và bong tróc do cốt thép bên trong rỉ, nứt dầm do chịu lực, hỏng gối và khe co giãn, xói lở quanh móng trụ, và gỉ sét ở kết cấu thép. Phần lớn bắt đầu từ nước: nước không thoát được, thấm qua mặt cầu, chảy qua khe co giãn xuống gối và đầu dầm.
Bài này giúp người quản lý công trình nhỏ, cán bộ xã, chủ doanh nghiệp có cầu trong khuôn viên và kỹ sư trẻ nhận ra hư hỏng bằng mắt, hiểu nó đến từ đâu và cái nào cần báo ngay. Đánh giá mức an toàn, tải trọng cho phép và phương án sửa là việc của đơn vị kiểm định có chuyên môn, không thể làm bằng quan sát.
Vì sao nước là kẻ thù số một của cầu bê tông
Bê tông mới có độ kiềm cao, tạo một lớp màng bảo vệ quanh cốt thép làm thép gần như không rỉ. Theo năm tháng, khí CO2 trong không khí thấm dần vào bê tông, làm giảm độ kiềm từ ngoài vào trong, hiện tượng gọi là cacbonat hoá. Ở vùng ven biển và cửa sông, ion clorua trong hơi muối và nước lợ còn phá màng bảo vệ nhanh hơn nhiều. Khi lớp bảo vệ không còn đủ, cốt thép bắt đầu rỉ nếu có nước và oxy.
Rỉ sét có thể tích lớn hơn nhiều lần thép ban đầu. Nó nở ra, đẩy lớp bê tông bên ngoài nứt dọc theo thanh thép rồi bong thành mảng. Bê tông bong thì thép lộ ra, rỉ nhanh hơn, tiết diện thép giảm dần: một vòng luẩn quẩn. Vì vậy những vết nứt nhỏ chạy dọc theo hướng cốt thép, kèm vệt nâu đỏ chảy ra, đáng lo hơn nhiều so với vẻ ngoài của chúng.
Nước đến từ đâu? Từ mặt cầu khi lớp phòng nước hỏng, từ ống thoát nước tắc hoặc quá ngắn xả nước ngược vào dầm, từ khe co giãn rò, từ mực nước sông lên xuống quanh chân trụ. Sửa đường đi của nước thường là việc đầu tiên trong mọi phương án sửa chữa cầu bê tông.
Đọc các loại vết nứt trên dầm bê tông
Không phải vết nứt nào cũng nguy hiểm. Hướng, vị trí và hình dạng vết nứt gợi ý nguyên nhân. Bảng dưới chỉ dùng để nhận diện ban đầu, không thay đánh giá kỹ thuật:
| Vết nứt trông thế nào | Thường ở đâu | Nguyên nhân hay gặp | Mức đáng chú ý |
|---|---|---|---|
| Nứt mảnh như mạng nhện, không theo hướng rõ | Mặt bê tông rộng, bản mặt cầu | Co ngót bề mặt khi bê tông mới | Thấp nếu không phát triển, nhưng là đường cho nước vào |
| Nứt thẳng đứng ở đáy dầm giữa nhịp | Vùng chịu kéo khi dầm võng | Dầm thường chịu uốn; với dầm dự ứng lực thì bất thường | Cần đo bề rộng, theo dõi có mở rộng không |
| Nứt xiên khoảng 45 độ gần đầu dầm | Gần gối, nơi lực cắt lớn | Thiếu khả năng chịu cắt, quá tải | Cao, báo kiểm tra |
| Nứt chạy dọc theo thanh thép, kèm vệt rỉ | Đáy dầm, mép bản, xà mũ | Cốt thép bên trong đang rỉ và nở | Cao, sẽ dẫn tới bong tróc |
| Nứt dọc theo đường cáp dự ứng lực | Thân dầm dự ứng lực | Có thể do rỉ cáp hoặc vữa trong ống gen không đầy | Rất cao, báo ngay |
| Nứt, vỡ ở đầu dầm và đá kê gối | Vùng tựa lên gối | Gối kẹt, dầm không trượt được, ép vỡ góc | Cao, liên quan cả gối |
Một thói quen có ích là ghi lại: chụp ảnh vết nứt kèm một vật chuẩn kích thước, đánh dấu đầu mút vết nứt bằng bút sơn và ngày tháng. Lần sau quay lại, thấy vết nứt dài hơn hoặc rộng hơn dấu cũ là thông tin quý cho người kiểm định.
Gối và khe co giãn: hỏng âm thầm, hậu quả lan rộng
Gối bị kẹt, bị lấp. Đất cát, rác, tổ chim, cỏ mọc quanh gối làm gối di động không trượt được nữa. Khi đó dầm dài ra mùa nắng sẽ đẩy vào mố trụ, gây nứt góc dầm, vỡ đá kê gối, thậm chí đẩy lệch tường đỉnh mố. Đây là hư hỏng rẻ để ngăn: chỉ cần vệ sinh gầm cầu định kỳ.
Gối cao su phồng, nứt, lệch. Gối cao su cốt bản thép lâu năm có thể nứt bề mặt, phồng ở mép, bị ép lệch hẳn sang một phía hoặc trượt khỏi vị trí. Gối lệch nhiều là dấu hiệu dầm đã dịch chuyển vượt khả năng gối, cần đơn vị chuyên môn đánh giá và lên kế hoạch kích dầm thay gối.
Khe co giãn vỡ, bong, rò nước. Bánh xe đập liên tục làm bê tông hai bên khe vỡ, bu lông neo lỏng, tấm thép bung lên. Xe qua nghe tiếng "cạch" lớn và thấy dằn là dấu hiệu dễ nhận nhất. Khe rò nước còn tưới thẳng xuống gối và đầu dầm bên dưới, nên hỏng khe kéo theo hỏng gối.
Mặt cầu đọng nước. Sau mưa mà mặt cầu còn vũng lâu, ống thoát nước có cỏ mọc hoặc rác đầy miệng, nước sẽ tìm đường khác để xuống: qua các vết nứt lớp phủ, qua khe co giãn, qua mép bản. Vệt ẩm và vệt rêu dưới gầm thường nằm đúng dưới các điểm đó.
Xói lở quanh trụ và mố: hư hỏng nằm dưới mặt nước
Khi dòng chảy gặp trụ, nước bị dồn lại, tạo xoáy dọc theo thân trụ và đào đất ở chân trụ, hình thành hố xói. Mùa lũ, vận tốc dòng chảy tăng, hố xói sâu thêm; khi lũ rút, phù sa có thể lấp lại một phần nên nhìn từ trên không thấy gì. Xói nghiêm trọng làm lộ bệ móng, lộ cọc, giảm chiều sâu cọc ngàm trong đất. Khai thác cát quá mức ở lòng sông gần cầu làm đáy sông hạ thấp chung, cộng thêm xói cục bộ quanh trụ.
Những gì người trên bờ có thể nhận thấy: bệ móng trước nằm dưới đáy sông nay lộ ra khi nước cạn, đá hộc bảo vệ chân trụ bị cuốn mất, bờ sông quanh mố bị sạt, taluy nón mố bị khoét, tường cánh nghiêng. Nhận ra những điều này là đủ lý do để báo đơn vị quản lý. Đo độ sâu đáy sông quanh trụ cần thiết bị chuyên dụng hoặc thợ lặn, và đánh giá xói là việc của chuyên gia thuỷ văn công trình.
Với cầu dân sinh nhỏ, mố trụ đặt trên móng nông hoặc cọc ngắn, xói lở sau một trận lũ lớn có thể làm cả trụ nghiêng. Sau lũ, không nên cho xe qua cầu khi chưa có người có chuyên môn xem mố trụ.
Cầu thép và cầu dàn: gỉ, bu lông, đinh tán và mỏi
Cầu thép có bộ hư hỏng riêng, không giống cầu bê tông. Những điểm cần nhìn:
- Gỉ ở chỗ đọng nước và chỗ khuất: góc tiếp giáp dầm dọc và dầm ngang, bản nút dàn, mặt trên cánh dưới, chân lan can. Gỉ bề mặt khác gỉ ăn mòn sâu thành vảy, thủng lỗ; loại sau làm mất tiết diện thép.
- Sơn bong từng mảng: báo hiệu chu kỳ sơn lại đã đến. Để lâu thì chi phí làm sạch bề mặt và sơn lại tăng gấp nhiều lần so với sơn đúng hạn.
- Bu lông lỏng, thiếu, đinh tán mất đầu: ở cầu dàn cũ và cầu lắp ghép, liên kết là chỗ yếu nhất. Nghe tiếng lách cách khi xe qua cũng là một dấu hiệu.
- Vết nứt mỏi: thường ở mối hàn, ở chỗ thay đổi tiết diện đột ngột, đầu sườn tăng cường. Vết nứt mỏi rất mảnh, khó thấy bằng mắt thường dưới lớp sơn, nên cầu thép cũ cần kiểm tra bằng phương pháp không phá huỷ.
- Thanh dàn cong vênh: do xe va hoặc do quá tải; thanh chịu nén bị cong là dấu hiệu nghiêm trọng.
- Mặt sàn mục, thủng: ván gỗ hoặc tấm thép mặt cầu dân sinh hư trước tiên, dễ thấy nhưng không phải chỗ quyết định an toàn của cả cầu.
Cầu thép nhỏ ở khu công nghiệp, trang trại thường không có ai được giao trách nhiệm kiểm tra. Một lịch đi xem mỗi năm, sau mùa mưa, đã giúp phát hiện sớm phần lớn các hư hỏng trên.
Thấy hư hỏng thì làm gì: trình tự hợp lý cho người quản lý cầu nhỏ
Với cầu thuộc hệ thống đường công cộng, việc kiểm tra và sửa chữa do đơn vị quản lý đường bộ đảm nhận; người dân báo cho chính quyền cấp xã hoặc cơ quan quản lý đường. Với cầu trong khuôn viên doanh nghiệp, trang trại, khu dân cư tự đầu tư, chủ công trình cần tự tổ chức:
- Ghi nhận: chụp ảnh toàn cảnh và cận cảnh, ghi vị trí (nhịp nào, phía thượng hay hạ lưu), ngày giờ, điều kiện nước.
- Phân loại nhanh: có dấu hiệu nguy hiểm tức thời không, như trụ nghiêng, dầm võng thấy được, bê tông rơi xuống khu vực có người qua lại, thanh dàn gãy. Nếu có, hạn chế ngay xe nặng hoặc tạm cấm qua cầu.
- Làm những việc đơn giản ngay: thông ống thoát nước, dọn rác gầm cầu và quanh gối, cắt cỏ cây mọc trên mố trụ. Những việc này không cần chuyên môn sâu nhưng phải bảo đảm an toàn khi làm trên cao, gần nước.
- Mời đơn vị kiểm định: để đánh giá nguyên nhân, mức độ, tải trọng cho phép và đề xuất phương án sửa. Hỏi rõ phạm vi khảo sát, có thử tải hay không, sản phẩm nhận được là gì.
- Lập kế hoạch sửa chữa theo ưu tiên: xử lý đường đi của nước trước, sau đó sửa kết cấu; cắm biển tải trọng tạm thời theo khuyến nghị của đơn vị kiểm định.
- Lưu hồ sơ: giữ ảnh, báo cáo, bản vẽ sửa chữa trong một chỗ, để lần kiểm tra sau có cơ sở so sánh.
Không dùng các biện pháp tự chế như đổ thêm bê tông lên mặt cầu cho "chắc" hay hàn thêm thép vào dầm khi chưa có tính toán: tải trọng bản thân tăng lên có thể làm cầu yếu đi chứ không mạnh lên.
Câu hỏi thường gặp
Vết nứt bao nhiêu milimét thì nguy hiểm?
Không có một con số chung cho mọi trường hợp. Tiêu chuẩn thiết kế và hướng dẫn kiểm định quy định bề rộng vết nứt cho phép tuỳ loại kết cấu, môi trường và loại dầm; với dầm dự ứng lực, nhiều dạng nứt vốn không được phép xuất hiện. Hướng, vị trí và việc vết nứt có đang phát triển hay không quan trọng ngang bề rộng.
Thấy vệt nâu đỏ chảy ra từ bê tông có phải là cốt thép đang rỉ?
Rất thường là như vậy, nhất là khi vệt rỉ đi kèm vết nứt chạy dọc theo hướng cốt thép hoặc bê tông phồng lên. Đôi khi vệt nâu chỉ là rỉ từ chi tiết thép gắn ngoài như bu lông, ống thoát nước. Đơn vị kiểm định có thể đục thăm dò, đo lớp bảo vệ, đo điện thế ăn mòn để biết chắc.
Cầu cắm biển hạn chế tải trọng có nghĩa là cầu sắp sập không?
Không nhất thiết. Biển tải trọng cho biết giới hạn mà cầu được đánh giá là chịu được an toàn trong tình trạng hiện tại, có thể do cầu được thiết kế cho tải nhỏ từ đầu hoặc do đã xuống cấp. Cầu vẫn an toàn khi xe tuân thủ biển; xe quá tải mới là nguy cơ chính.
Bao lâu nên kiểm tra một cây cầu nhỏ trong khuôn viên doanh nghiệp?
Một cách làm hợp lý là tự đi xem bằng mắt ít nhất mỗi năm một lần, nên vào cuối mùa mưa, và sau mỗi trận lũ hoặc sự cố va chạm. Kiểm định chuyên sâu theo khuyến nghị của đơn vị tư vấn, thường khi phát hiện hư hỏng, khi định cho xe nặng hơn đi qua hoặc khi cầu đã nhiều năm chưa đánh giá.
Vá chỗ bê tông bong bằng vữa xi măng thường có được không?
Vá vữa xi măng thường lên chỗ lộ cốt thép rỉ mà không làm sạch thép, không xử lý nguyên nhân thì miếng vá thường bong lại, có khi còn làm rỉ lan sang vùng xung quanh. Sửa đúng gồm đục bỏ bê tông hỏng, làm sạch hoặc bổ sung thép, dùng vật liệu sửa chữa chuyên dụng và chặn nguồn nước.
Cầu thép có bền bằng cầu bê tông không?
Cầu thép bền nếu được sơn lại đúng chu kỳ và giữ khô ráo các chỗ đọng nước; nhiều cầu thép hơn trăm năm tuổi vẫn đang dùng. Nhược điểm là phụ thuộc vào bảo trì: bỏ bê vài chu kỳ sơn là gỉ ăn mòn tiến nhanh. Cầu bê tông ít cần sơn hơn nhưng cũng hỏng nếu nước và muối thấm vào.