Ứng dụng khoa học công nghệ mới trong thiết kế, thi công cầu dây văng Bãi Cháy
Công trường thi công cầu Bãi Cháy
Cầu Bãi Cháy được xây dựng ở phía Bắc Vịnh Hạ Long là cầu treo dây văng một mặt phẳng dây có khẩu độ nhịp lớn nhất thế giới hiện nay, được thiết kế theo tiêu chuẩn cầu đường bộ Nhật Bản năm 1996 (JSHB1996) và một vài phần thiết lập tiêu chuẩn đặc biệt. Đây là công trình được áp dụng nhiều tiến bộ KHCN để đáp ứng các yêu cầu cao về mỹ thuật, môi trường, chiều cao thông thuyền...
Sau khi phân tích, đánh giá theo phương pháp cho điểm, phương án Cầu dây văng BTDƯL 1 mặt phẳng dây với chiều dài nhịp chính 435m) là phương án được chọn. Cầu có 6 nhịp liên tục BTDƯL từng phần với sơ đồ kết cấu nhịp: 35.0 + 86.0 + 129.5 + 435.0 + 129.5 + 86.0 (m) , chiều dài toàn cầu là 903 m. Bề rộng cầu B = 25.3 á 25.7 m với dốc ngang cầu in = 2% dốc dọc cầu id = 4% và cầu vuông góc với dòng chảy.
Lựa chọn kết cấu phần trên là cầu dây văng BTDƯL 1 mặt phẳng dây, thì có một số phương án móng được đưa ra. Phương án móng giếng chìm hơi ép được quyết định lựa chọn. Các ưu điểm của loại móng này là: Giảm tối đa ảnh hưởng đến môi trường trong quá trình thi công; Thi công các khối đúc trên cạn nên chất lượng bêtông cốt thép cao; Có thể kiểm tra trực tiếp bằng mắt thường các lớp địa chất và địa tầng đặt móng; Là loại móng có sức chịu tải lớn hơn nhiều so với các loại móng khác; Thời gian thi công ngắn, không huy động nhiều thiết bị máy móc và không bị ảnh hưởng bởi thời tiết trong quá trình thi công; áp dụng các thiết bị hiện đại nên có độ an toàn cao.
Phương pháp móng cọc Shinso dùng cho các mố và trụ còn lại. Đây là loại móng cọc có đường kính lớn được thi công bằng phương pháp đào trần hoàn toàn bằng thủ công nên rất thích hợp với điều kiện sườn dốc, đồi núi tại Bãi Cháy.
Cả hai loại móng nói trên (móng GCHE và móng cọc Shinso) đều được tính toán theo mô hình đàn hồi giữa công trình và môi trường đất nền.
Số lượng cáp văng và bố trí vị trí các sợi cáp cũng được tính toán. Số sợi cáp văng là 28 cáp. Khoảng cách từ trụ chính đến vị trí neo cáp văng đầu tiên là 35m, khoảng cách neo cáp tầng trên cùng giữa nhịp là 14m.Với bố trí này, đã cải thiện được momen uốn của dầm chính và trụ cầu. Momen uốn dương ở giữa nhịp giữa giảm khoảng 40% đối với tĩnh tải và 27% đối với tải trọng tiêu chuẩn, Momen uốn biên dưới trụ cầu giảm lớn: 50% đối với tĩnh tải, 40% đối với tải trọng tiêu chuẩn.
Tháp cầu Bãi Cháy là tháp trụ đơn, cao 90m. Tháp trụ này có kết cấu rõ ràng, đơn giản trong thiết kế và thi công, giá thành thấp hơn tháp hình chữ Y ngược, có bố trí thang máy dùng trong bảo dưỡng phần neo cáp văng tháp, cột thu lôi, đèn báo hiệu hàng không dễ dàng. Thiết bị giảm chấn được lắp đặt để đảm bảo độ ổn định ngang.
Máy nén khí là loại áp suất thấp với áp suất đẩy từ 0,3 đến 0,4 Mpa. Thiết bị làm sạch không khí phải được cung cấp và duy trì để loại bỏ tạp chất trong không khí thoát ra từ máy nén khí và để cung cấp khí sạch vào các khoang thi công. Các thùng chứa phải thích hợp cho việc chứa khí nén. Nước lạnh cho máy nén khí phải được bơm tuần hoàn qua tháp lạnh, và hệ thống báo động phải được lắp đặt để báo khi bơm không hoạt động, hoặc khi mực nước trong thùng thấp hơn mực nước quy định. áp suất trong thang máy lên xuống móng phải được thực hiện theo tốc độ thấp hơn 0.08Mpa/phút. Công việc trong môi trường khí nén phải được tuân thủ nghiêm ngặt theo các tiêu chuẩn và quy phạm. Khi tiến hành nổ mìn trong khoang thi công, không một người nào được phép vào đó cho tới khi không khí trong khoang được phục hồi tới điều kiện trước khi nổ mìn.
Nền đất dưới lưỡi cắt chân giếng không được đào sâu hơn 50cm... Để ngăn ngừa cho những người làm việc trong môi trường khí nén khỏi chịu ảnh hưởng của các nguy hiểm, phải thực hiện đúng các biện pháp cần thiết như thông gió, lắp đặt các thiết bị giám sát và các thiết bị phù hợp khác.
Khi áp suất khí ép trong buồng công tác tăng lên, thời gian làm việc cho phép phải rút ngắn và người làm việc trong điều kiện khí nén có nhiều nguy cơ mắc các bệnh gây ra do áp suất cao. Vì vậy, trong điều kiện áp suất cao hơn 0,18Mpa, phương pháp đào bằng máy không có người sẽ thích hợp để tránh các rủi ro vật lý tiềm ẩn. Ván khuôn dùng cho việc thi công tháp là ván khuôn trượt, gồm một hệ thống tự trượt ở ván khuôn trong và ván khuôn ngoài. Nó có thể tự trượt đến đốt tiếp theo của tháp mà không cần sự hỗ trợ của cẩu tháp. Chỉ cần đến cẩu tháp ở giai đoạn lắp dựng. Có thể tiếp tục nâng ván khuôn thậm chí là vào ngày có gió, do đó hệ thống ván khuôn này thích hợp nhất với việc thi công những tháp cao như ở dự án cầu Bãi Cháy.
Phương pháp thi công dầm là phương pháp đúc hẫng tại chỗ từng đốt. Dầm có 31 đốt ở nhịp biên và 32 đốt ở nhịp chính bao gồm 28 đốt neo cáp dây văng vĩnh cửu và hai đốt neo cáp dây văng tạm thời ở cả hai bên nhịp. Đốt dầm có chiều dài 6,5m được treo bởi cáp dây văng tại vị trí giữa đoạn.
Tất cả các neo sẽ được lắp ráp trước ở nhà máy. Neo sẽ được chuyển tới công trường trong thùng gỗ có đánh dấu rõ trên từng neo số của cáp và kích cỡ của neo và được cất trong xưởng để tránh hư hỏng do thời tiết hay cơ học gây ra do các hoạt động thi công khác. Do kích cỡ nén của neo, việc lắp đặt neo không cần dùng đến thiết bị nặng.
Trên đây là các ứng dụng KHCN trong quá trình thiết kế và thi công cầu Bãi Cháy. Có thể nói, đây là những ứng dụng tương đối mới mẻ ở Việt Nam. Hy vọng rằng, sau cầu Bãi Cháy, chúng ta sẽ có nhiều dự án khác áp dụng KHCN vào việc thiết kế và thi công.