Sớm ứng dụng công nghệ "Dầm cánh rộng" trong xây dựng cầu tại Việt Nam

Giải pháp mới cho công nghệ cầu

PGS.TS Ngô Văn Minh, Trường đại học GTVT, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết, tại Việt Nam, kết cấu dầm nhịp giản đơn là loại kết cấu được áp dụng nhiều nhất để vượt nhịp vừa và nhỏ. Hầu hết các dạng dầm này đều giới hạn chiều dài nhịp từ khoảng 38,2 m trở xuống. Những cố gắng thử nghiệm dầm mặt cắt chữ I vượt nhịp 42 m cho một số công trình không đạt được hiệu quả như mong muốn do mặt cắt chữ I giai đoạn 1 có độ mảnh theo phương ngang lớn, gây khó khăn cho công tác vận chuyển, và đảm bảo ổn định dầm khi gác các gối.

Dầm Super - T là dạng dầm được sử dụng rất nhiều hiện nay do có nhịp dài nhất (38,20 m), kinh tế nhất đặc biệt phù hợp với các cầu dẫn nhiều nhịp. Dầm Super - T chủ yếu được chế tạo ở công trường. Tuy nhiên dầm Super - T hiện dừng lại ở chiều dài 38,2m (chiều dài nhịp tính từ tim hai trụ là 40m), muốn nhịp lớn hơn thì phải làm trụ có xà mũ rộng hơn còn không thay đổi chiều dài dầm, ở một số dự án đã mở rộng xà mũ để có nhịp 45m cá biệt có nhịp 54m với thân trụ dạng chữ V (cầu Tân Bửu thuộc dự án đường Vành đai 3 TP. Hồ Chí Minh đoạn qua Long An). Bên cạnh đó, sườn dầm Super T dạng chữ V phải tách thành 2 thành mỏng bề dày 110 mm (đôi khi là 120 mm) ở hai bên nên chỉ đủ diện tích bố trí 1 lưới cốt thép đai trong mỗi thành và đôi khi không đảm bảo về chiều dày bê tông bảo vệ cho khu vực ăn mòn.

Với sự hỗ trợ của Chính phủ Úc, thông qua Bộ GTVT với chương trình trình hỗ trợ kỹ thuật ngành GTVT giai đoạn 2017 – 2021 sử dụng nguồn vốn viện trợ không hoàn lại của chính phủ Australia, Bộ GTVT đã giao Trường đại học GTVT chủ trì nghiên cứu dầm I cánh rộng bê tông cốt thép dự ứng lực có khả năng vượt khẩu độ nhịp đến 60m để áp dụng vào cơ sở hạ tầng giao thông Việt Nam.

Cũng theo PGS.TS Ngô Văn Minh, hệ thống dầm cánh rộng được phát triển để cung cấp giải pháp dầm bê tông căng trước có thể mở rộng phạm vi áp dụng của hệ thống dầm truyền thống. Điều này được thực hiện chủ yếu bằng cách mở rộng bản cánh phía dưới cho phép bố trí nhiều tao cáp hơn và mở rộng bản cánh trên để tăng độ cứng và độ ổn định, kết hợp với việc sử dụng các loại bê tông có cường độ cao hơn và các tao cáp dự ứng lực đường kính lớn đến 15,2 mm. Loại dầm này xuất hiện vào những năm 1990 ở Hoa Kỳ và cũng đã được áp dụng tại Canada và Mexico. Với công nghệ này, có thể tiết kiệm được chi phí vật liệu, nhân công, giảm khí phát thải và điều quan trọng là độ dài của dầm.

Tại Việt Nam chưa áp dụng nhiều, mà thí điểm chỉ định tại công trình cầu dẫn cầu Phước An nối Bà Rịa - Vũng Tàu với Đồng Nai.

Tiết giảm chi phí, giảm khí phát thải

Phát biểu tại Hội thảo, PGS.TS Nguyễn Hữu Thuấn đại diện Công ty Cổ phần tư vấn đầu tư và xây dựng công trình giao thông (đơn vị tư vấn thiết kế và thử tải) cho biết, cầu dẫn phía Bà Rịa Vũng Tàu: tổng cộng có 37 nhịp dầm Super - T chia làm 5 liên, liên đầu tiên gồm 5 nhịp 39,1+3x40+39,95 (m); 4 các liên tiếp theo là 8 nhịp 39,95+6x40+39,95(m). Tổng bề rộng cầu dẫn là 23,5m, mặt cắt ngang cầu gồm 10 dầm Super - T bố trí khoảng cách dầm 2,35m. Bản BT mặt cầu có chiều dày nhỏ nhất là 17,5cm.

Phương án so sánh là phương án sử dụng dầm cánh rộng WC1700 dài 45m để so sánh với Phương án dầm Super-T tại phần cầu dẫn phía Bà Rịa – Vũng Tàu, dự án xây dựng cầu Phước An. Theo đó: bố trí 33 nhịp dầm cánh rộng WG1700 mm dài 45m thay cho nhịp dầm Super - T. Toàn bộ phần cầu dẫn phía Bà Rịa Vũng Tàu chia làm 5 liên, liên đầu tiên gồm 5 nhịp 45 m; 4 các liên tiếp theo là 7 nhịp 45m. Tổng bề rộng cầu dẫn là 23,5m, mặt cắt ngang cầu gồm 8 dầm WG1700 với khoảng cách dầm 3,0m. Bản bê tông mặt cầu có chiều dày nhỏ nhất là 20,0cm. Trụ cầu là trụ dạng thân cột bằng bê tông cốt thép đặt trên hệ móng cọc khoan nhồi D1,2m, số lượng cọc khoan nhồi trong các trụ.

Với phương pháp áp dụng dầm cánh rộng sẽ giảm được 2 trụ, giảm 4 nhịp, giảm 106 dầm, tổng chi phí chênh giữa 2 phương pháp là 7,39% tương đương với 72,79 tỷ đồng trên tổng mức 985 tỷ đồng.

Đại diện Công ty Cổ phần Đạt Phương (đơn vị thi công) cho biết, với việc sử dụng phương pháp dầm cánh rộng, đơn vị chỉ làm mới bộ ván khuôn, còn toàn bộ nhân công, máy móc, thiết bị đều sử dụng những thiết bị hiện có. Với việc tiết kiệm chi phí nhân công, vật liệu (do các hạng mục làm ít đi), dẫn đến phát thải trong quá trình sản xuất, thi công cũng được giảm xuống, mang lại hiệu quả cho doanh nghiệp và môi trường.

Cũng theo PGS.TS Ngô Văn Minh, phương pháp dầm cách rộng là một giải pháp kinh tế thay thế cho dầm bê tông dự ứng lực nhịp 24 m và là một lựa chọn để xem xét so sách cho giải pháo vượt nhịp 33 m khu cần chiều cao kiến trúc của cầu thấp và là giải pháp có tính kinh tế cao cho các nhịp gừ 40 m trở lên. Dầm giúp tiết kiệm vật liệu hơn so với các dầm khác, do vậy về lâu về dài là một giải pháp giúp giảm phát thải cacbon, giảm tác động môi trường. Việc thiết kế bản vẽ thi công và chế tạo thử nghiệm ở hiện trường cho nhịp 45 m, chiều cao dầm 1,7 m cho thấy đơn giá, định mực hiện tại ở Việt Nam là đủ để áp dụng cho bước thiết kế, một số định mức chi tiết có thể cập nhật trong quá trình thi công tùy thuộc vào điều kiện thực tế theo quy định, việc chế tạo dầm ở hiện trường là khả thi, không đòi hỏi giải pháp kỹ thuật hoặc thiết bị đặc biệt.