Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU” - my.metadata.vnmy.metadata.vn/share/proxy/alfresco-noauth/api/internal/shared/node... · Trường phái thứ hai thiết kế các

Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU”

MSc. Nguyễn Trọng Nghĩa - Bộ môn Công trình Giao thông Thành phố & Công trình thủy Trang 1 | 130

Chương 1: Tổng quan về các công trình xây dựng giao thông trên đường

1.1. Các dạng công trình xây dựng phục vụ giao thông trên đường

Tuyến giao thông là khái niệm chỉ cách thức để đi từ một điểm A nào đó đến một điểm B. Có rất nhiều cách để đi từ A đến B: đi bộ, đi xe đạp, đi ôtô, đi tàu hoả, đi bằng máy bay, tàu thủy… Tương ứng với các phương tiện giao thông này là các công trình phục vụ cho giao thông như đường, cầu, hầm, nút giao thông v.v…

Công trình giao thông: Công trình giao thông bao gồm các công trình đường bộ, công trình đường sắt, công trình đường thủy, công trình cầu, công trình hầm và công trình sân bay. Công trình giao thông trên đường thực chất là những công trình nhân tạo trên đường do con người tạo nên nhằm đáp ứng nhu cầu vận chuyển, giao thông đi lại của mình. Đó là các công trình vượt qua các chướng ngại thiên nhiên, các chướng ngại nhân tạo, một tuyến giao thông khác; hoặc những công trình chắn đất. Các công trình giao thông trên một tuyến nào đó có thể gồm: Cầu, hầm, tường chắn, và các công trình thoát nước nhỏ như đường tràn, cầu tràn và cống.

Có hai trường phái khi thiết kế lựa chọn các công trình giao thông. Trường phái thứ nhất lựa chọn trên quan niệm rằng con người có thể chinh phục được thiên nhiên. Điều này có nghĩa là con người có thể làm bất kỳ công trình gì con người muốn và thiên nhiên phải phục tùng con người, con người có thể khắc chế được thiên nhiên. Với trường phái này, thiên nhiên bị tác động cưỡng bức rất mạnh, và theo thuyết môi trường thì có thể là không hợp lý. Trường phái thứ hai thiết kế các phương án trên quan niệm thuận theo thiên nhiên. Chính các quan niệm này đã hình thành nên những bức tranh tổng thể về các công trình giao thông trên thế giới. 1.2. Phân loại và phân cấp công trình giao thông 1.2.1. Các khái niệm cơ bản

- Công trình giao thông: Công trình gia thông bao gồm các công trình đường bộ, công trình đường sắt, công trình đường thủy, công trình cầu, công trình hầm và công trình sân bay. 1.2.2. Công trình đường bộ

- Đường bộ: là các loại đường bao gồm đường ô tô, đường phố, đường ô tô cao tốc, đường ô tô chuyên dùng, đường giao thông nông thôn v.v. phục vụ vận tải và đi lại trên mặt đất cho người đi bộ, ôtô, xe máy và các phương tiện vận chuyển khác trừ xe lửa, xe điện bánh sắt. - Đường cao tốc: là loại đường chuyên dùng để vận chuyển ở cự li lớn, cho ôtô chạy với tốc độ cao, các hướng xe chạy tách riêng hai chiều và không giao cắt cùng mức với các tuyến đường khác, trong đó, mỗi chiều tối thiểu phải có 2 làn chạy xe và một làn

Proof



dừng xe khẩn cấp; trên đường có bố trí đầy đủ các trang thiết bị và các cơ sở phục vụ cho việc đảm bảo giao thông liên tục, an toàn, tiện nghi phục vụ nghỉ ngơi dọc tuyến và chỉ cho xe ra, xe vào ở các điểm nhất định. - Đường Ôtô: là tất cả các loại đường bộ dành cho các loại xe ôtô không quá khổ quá tải đi qua một cách an toàn và được xây dựng theo những tiêu chuẩn kỹ thuật thống nhất. - Đường đô thị, quảng trường: là tất cả các đường phố, đường và quảng trường đô thị dùng cho các loại phương tiện tham gia giao thông trên mặt đất lưu hành trong các thành phố, thị xã. - Đường chuyên dùng: là tất cả các loại đường bộ được xây dựng phục vụ cho từng mục đích cụ thể, sử dụng cho người và các phương tiện vận tải chuyên dụng đi lại theo các tiêu chuẩn kỹ thuật riêng hoặc vận dụng các tiêu chuẩn kỹ thuật khác đã ban hành. Đường chuyên dùng bao gồm : đường lâm nghiệp, đường vận chuyển tại các khu mỏ, đường vận hành tại các nhà máy thuỷ điện... và các đường nội bộ khác trong các cơ quan, đơn vị, khu du lịch, thương mại, trường học, khu công nghiệp hoặc các làng nghề truyền thống. - Đường Giao thông nông thôn: là loại đường bộ dùng cho người dân và các phương tiện đi lại của người dân nằm trong địa phận làng xã để chủ yếu phục vụ đời sống dân sinh và phục vụ sản xuất nông nghiệp. 1.2.3. Công trình đường sắt

- Đường sắt cao tốc: đường sắt có tốc độ thiết kế tối đa là 350km/h, thuộc mạng đường sắt quốc gia. - Đường sắt trên cao: đường sắt có đa số kết cấu nằm trên cao so với mặt đất. - Đường tàu điện trên cao: một loại đường sắt trên cao thuộc hệ thống đường sắt đô thị (kể cả đường 1 ray tự động dẫn hướng). - Đường tàu điện ngầm: đường sắt xây dựng ngầm dưới đất thuộc hệ thống đường sắt đô thị. - Đường sắt quốc gia: phục vụ nhu cầu vận tải chung của cả nước, vùng kinh tế và liên vận quốc tế. - Đường sắt chuyên dùng: phục vụ nhu cầu vận tải riêng của tổ chức, cá nhân; khi nối vào đường sắt quốc gia phải được phép của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải. - Đường sắt địa phương: đường đô thị do địa phương quản lý, đường chuyên dùng không nối vào đường sắt quốc gia. - Đường sắt đô thị: đường sắt phục vụ nhu cầu đi lại hàng ngày của hành khách ở thành phố và vùng phụ cận bao gồm đường tàu điện ngầm, đường tàu điện trên cao, đường 1 ray tự động dẫn hướng và đường xe điện bánh sắt. - Đường (sắt) nhánh: chỉ chung đường sắt chuyên dùng có nối thông vào đường sắt quốc gia. 1.2.4. Công trình hầm

- Đường hầm: Một công trình ngầm dưới đất có chiều dài lớn hơn nhiều lần kích thước mặt cắt ngang và độ dốc dọc không vượt quá 15%.

Proof



- Hầm giao thông: Đường hầm phục vụ giao thông bao gồm hầm đường ô tô, hầm đường sắt và hầm giao thông đô thị. - Hầm đường ô tô: Hầm giao thông trên đường ô tô và hầm trên đường ô tô cao tốc. - Hầm đường sắt: Hầm giao thông trên đường sắt. - Hầm giao thông đô thị: Hầm được xây dựng trong đô thị bao gồm hầm đường sắt, hầm đường ô tô, hầm cho xe thô sơ và người đi bộ. - Vùng ảnh hưởng tương hỗ: Diện tích bao quanh công trình hầm có bán kính 2D cho hầm xây dựng trong đá tốt và 5D cho hầm xây dựng trong đất mềm yếu (D là đường kính hầm đào). Khi phải xây dựng hai hầm gần nhau hoặc xây dựng hầm gần các công trình khác, phải xem xét các ảnh hưởng tương hỗ giữa các công trình đó. - Hầm đặt nông: Hầm được xây dựng có chiều dầy tầng phủ trên đỉnh hầm không lớn hơn 2,5D. - Hầm đặt sâu: Hầm được xây dựng có chiều dầy tầng phủ lớn hơn 2,5D hoặc vùng ảnh hưởng tương hỗ không trồi lên trên mặt đất. - Chỉ giới xây dựng công trình hầm đặt nông: Không gian ngầm được phép xây dựng công trình hầm có diện tích giới hạn trên mặt đất được đào xuống đến độ sâu cho phép với mái dốc thẳng đứng. - Chỉ giới xây dựng công trình hầm đặt sâu: Không gian ngầm được phép xây dựng công trình hầm mà khi xây dựng vùng ảnh hưởng tương hỗ không vượt ra ngoài chỉ giới kiểm soát an toàn hầm. - Chỉ giới kiểm sóat an toàn hầm: Không gian ngầm được xác định bởi vùng ảnh hưởng tương hỗ trên suốt chiều dài tuyến hầm. - Hành lang bảo vệ công trình ngầm: Không gian ngầm nằm trong chỉ giới kiểm soát an toàn hầm đối với hầm đặt sâu và hình chiếu vùng ảnh hưởng tương hỗ trên mặt đất đối với hầm đặt nông. 1.2.5. Công trình đường thủy

- Công trình bến: là công trình thành phần quan trong trong cảng, dùng cho tàu đậu và bốc xếp hàng hoá từ tàu lên bến và ngược lại. - Luồng tàu: là một tuyến đường thuỷ với hệ thống báo hiệu hàng hải, bảo đảm cho các loại tàu bè đi lai an toàn và thuận tiện. Điểm đầu và điểm cuối của luồng tàu thường là vùng nước của một cảng hay bến tàu. - Triền tàu: là công trình có kết cấu loại mái dốc nghiêng, trên đó đặt một hệ thống xe trên đường ray để chuyển tàu lên bờ hoặc ngược lại, phục vụ đóng mới hoặc sửa chữa tàu. - Đà tàu: Là công trình mái dốc, chủ yếu để đóng tàu trên mặt nghiêng và khi hạ thuỷ với mực nước phù hợp bằng cách trượt xuống nước bằng trọng lượng tàu. 1.2.6. Công trình hàng không

- Cảng Hàng không: bao gồm sân bay và tổ hợp các công trình và trang thiết bị phục vụ vận chuyển hành khách, hành lý, hàng hóa và bưu kiện bằng đường hàng không, phục vụ máy bay cất hạ cánh an toàn.

Proof



- Sân bay: Một khu vực bề mặt mặt đất hoặc mặt nước cụ thể (bao gồm cả nhà cửa công trình và trang thiết bị) được dùng toàn bộ hay một phần cho máy bay bay đi, bay đến và di chuyển trên bề mặt. 1.3. Phân cấp công trình giao thông

Công trình giao thông bao gồm 6 loại như trên và được thể hiện trong bảng 1.1. Cấp công trình của các loại công trình giao thông được chia làm 5 cấp: cấp đặc biệt,

cấp I, cấp II, cấp III, và cấp IV là cơ sở để xếp hạng và lựa chọn nhà thầu trong hoạt động xây dựng, xác định số bước thiết kế, thời hạn bảo hành phụ thuộc vào qui mô, chức năng sử dụng, độ phức tạp của kỹ thuật xây dựng... được thể hiện trong bảng 1.1.

Cấp thiết kế của công trình được phân chia trên cơ sở cấp công trình nhưng chủ yếu phụ thuộc các yếu tố kỹ thuật được qui định cụ thể cho từng loại công trình giao thông và được thể hiện trong các phần tương ứng của qui chuẩn này.

Bảng 1.1. Phân loại, phân cấp công trình giao thông.

Mã số

Loại công trình

Cấp công trình

Cấp đặc biệt

Cấp I Cấp II Cấp III Cấp IV

1 Đường

bộ

a) Đường ô tô cao tốc các loại

Đường cao tốc với lưu lượng xe > 30.000 Xe quy đổi/

ngày đêm

hoặc

tốc độ >100km/h

Đường cao tốc với lưu lượng xe từ

10.000-30.000 Xe

quy đổi/ngày đêm

hoặc

tốc độ >80km/h

Lưu lượng xe từ 3.000-

10.000 Xe quy đổi/ ngày đêm

hoặc

tốc độ >60km/h

Lưu lượng xe từ 300-3.000

Xe quy đổi/ngày đêm

hoặc

đường giao thông nông thôn loại A

Lưu lượng xe <300 Xe

quy đổi/ ngày đêm

hoặc

đường giao thông nông thôn loại B

b) Đường ô tô, đường trong đô thị

c) Đường nông thôn

2 Đường

sắt

Đường sắt cao tốc

Đường tầu điện ngầm; đường sắt trên cao.

Đường sắt quốc gia thông thường

Đường sắt chuyên dụng và đường sắt địa

phương

-

3 Cầu

a) Cầu đường bộ

Nhịp >200m

Nhịp từ

100-200m hoặc sử

dụng công nghệ thi

công mới, kiến trúc đặc

biệt

Nhịp từ 50-100m

Nhịp từ 25-50m

Nhịp từ < 25m

b) Cầu đường sắt

Proof



4 Hầm

a) Hầm đường ô tô

Hầm tầu điện ngầm

Chiều dài > 3000m, tối thiểu 2 làn

xe ô tô, 1 làn đường sắt

Chiều dài từ 1000-3000m, tối thiểu 2 làn xe ô tô, 1 làn đường sắt

Chiều dài từ 100-1000m

Chiều dài <100m

b) Hầm đường sắt

c) Hầm cho người đi bộ

5

Công trình đường thủy

a) Bến, ụ nâng tầu cảng biển

- Bến, ụ cho

tầu >50.000 DWT

Bến, ụ cho tầu 30.000-50.000

DWT

Bến, ụ cho tầu 10.000-30.000

DWT

Bến cho tầu <10.000

DWT

b) Cảng bến thủy cho tàu, nhà máy đóng sửa chữa tàu

> 5.000 T 3.000- 5.000T

1.500–

3000 T 750 -1.500 T < 750T

c) Âu thuyền cho tầu

> 3.000 T 1.500 - 3.000 T

750- 1.500 T 200 - 750 T < 200T

d) Đường thủy có bê rộng (B) và độ sâu (H ) nước chạy tàu

- Trên sông

B > 120m;

H >5m

B= 90-<120m

H = 4- <5m

B = 70- < 90m

H = 3 - <4 m

B= 50- < 70m

H = 2- < 3 m

B < 50m

H < 2m

- Trên kênh đào

B > 70m;

H >6m

B= 50- <70m

H = 5 - < 6 m

B = 40 - <50m

H = 4- < 5m

B= 30 - <40m

H = 2 - <4 m

B < 30m

H < 3m

6 Sân bay

Đường băng cất hạ cánh (phân cấp theo tiêu chuẩn cuả tổ chức ICAO)

IV E IV D III C II B I A

1.4. Công trình thoát nước

1.4.1. Phân loại

Trong xây dựng công trình đường bộ, công trình thoát nước được chia ra 4 loại cơ bản như sau :

Loại 1 : Công trình cầu, bao gồm :

• Cầu lớn : là loại cầu có khẩu độ ≥ 100 m

• Cầu trung là loại cầu có khẩu độ ≥ 25m < 100 m

• Cầu nhỏ là loại cầu có khẩu độ < 25 m

Proof



Loại 2 : Công trình cống thoát nước, bao gồm :

• Cống tròn: có các loại khẩu độ từ φ 60 đến φ 150 cm

• Cống vuông (cống hộp): có các loại khẩu độ (80x80), (100 x 100), (150 x 150) và (200 x 200) cm

• Cống bản: có các loại khẩu độ từ 80 đến 600 cm Loại 3 : Công trình rãnh thoát nước mặt và nước ngầm, bao gồm :

• Rãnh hình thang

• Rãnh hình chữ nhật

• Rãnh hình tam giác

Loại 4 : Công trình vượt sông tạm thời, gồm có :

• Phà (có bến chùi hoặc bến boong tông)

• Đường ngầm

• Đường tràn

• Đường tràn liên hợp 1.4.2. Công năng và tính năng các công trình thoát nước

Công năng và tính năng của các loại công trình thoát nước thích hợp dùng cho các loại đường bộ được tổng hợp và nêu trong Bảng 2.3:

TT Loại công trình thoát

nước

Đường

cao tốc

Đường

Ôtô

Đường

đô thị

Đường chuyên dụng

Đường GTNT

1 Cầu - Chủ yếu dùng để vượt dòng chảy và sông có lưu lượng trên 20m3/s

- Sử dụng để làm cầu vượt tại các nút giao cắt khác mức

- Thời hạn sử dụng tính toán 100 năm

- Tải trọng tính toán H30, HL93

- Chủ yếu dùng để vượt dòng chảy và sông có lưu lượng trên 20m3/s

- Thời hạn sử dụng tính toán 50-100 năm

- Tải trọng tính toán HL93, H30-XB80, H18, H13.

- Chủ yếu dùng để vượt dòng chảy và sông có lưu lượng trên 20m3/s.

- Có thể dùng làm cầu vượt tại các nút giao cắt khác mức

- Thời hạn sử dụng tính toán 75-100 năm

- Tải trọng tính toán H10-H30, HL93

- Chủ yếu để vượt sông , khe suối có lưu lượng trên 20m3/s


- Tải trọng tính toán H10-H30

- Chủ yếu dùng để vượt qua các sông nhỏ, kênh mương. có lưu lượng nhỏ hơn 10,0m3/s


- Tải trọng tính toán đến H13, H18

2 Cống Chủ yếu dùng để thoát nước có lưu lượng dưới

Chủ yếu dùng để thoát nước có lưu lượng dưới



Chủ yếu dùng để thoát nước có lưu lượng

Proof



20m3/s 20m3/s 20m3/s 20m3/s dưới 20m3/s

3 Rãnh Chủ yếu dùng để thu và thoát nước mặt

Chủ yếu dùng để thu và thoát nước mặt




4 Công trình tạm thời

Không dùng công trình tạm

Có thể dùng phà, đường ngầm, đường tràn, đò với đường cấp IV trở xuống

Không dùng Có thể dùng phà, đường ngầm, đường tràn, đò

Có thể dùng phà, đường ngầm, đường tràn, đò

Bảng 2.3. Công năng và tính năng của các loại công trình thoát nước nhân tạo trên đường

1.4.3. Các công trình thoát nước nhỏ 1.4.3.1 Đường tràn

(a) Định nghĩa: Công trình vượt sông có mặt đường nằm sát cao độ đáy sông. Hay nói cách khác

là độ chênh cao giữa cao độ đáy sông và cao độ mặt đường tràn là không lớn. Thông thường tại những khu vực này vào mùa khô nước cạn. Vào mùa mưa, nước chảy tràn qua mặt đường nhưng xe cộ vẫn đi lại được. Khi thiết kế cho phép một số ngày trong năm xe cộ không qua lại được.

(b) Ưu điểm: Xây dựng đơn giản, giá thành rẻ.

(c) Nhược điểm: Giao thông sẽ bị gián đoạn khi lưu lượng nước lớn, dễ bị xói lỡ công trình.

(d) Phạm vi áp dụng: Sử dụng cho khu vực có dòng chảy lưu lượng nhỏ, lũ xảy ra trong thời gian ngắn.

Hình 1.1 - Đường tràn

1.4.3.2 Cầu tràn

(a) Định nghĩa:

Proof



Cầu tràn là công trình được thiết kế dành một lối thoát nước phía dưới, đủ để dòng chảy thông qua với 1 lưu lượng nhất định. Khi mực nước vượt quá lưu lượng này, nước sẽ tràn qua công trình.

(b) Ưu điểm: Xây dựng đơn giản, giá thành rẻ.

(c) Nhược điểm: Giao thông sẽ bị gián đoạn khi lưu lượng nước lớn, dễ bị xói lỡ công trình.

(d) Phạm vi áp dụng: Cầu tràn sử dụng cho dòng chảy có lưu lượng nhỏ và trung bình tương đối kéo dài

trong năm. Cả hai loại cầu tràn và đường tràn đều là chướng ngại vật trong lòng sông, cản trở

dòng chảy nên khi quyết định sử dụng phương án làm cầu tràn hoặc đường tràn cần chú ý xét đến chế độ dòng chảy, thuỷ văn khu vực, lưu lượng nước và hiện tượng xói lở công trình.

Hình 1.2a - Cầu tràn

Proof



Hình 1.2b – Một dạng cầu tràn trong thực tế

1.4.3.3 Cống

(a) Định nghĩa: Cống là một công trình thoát nước dành lối thoát nước ở phía dưới và không cho

phép nước tràn qua công trình khi lưu lượng lớn. Cống thường được làm từ vật liệu có độ bền cao, có khả năng thoát nước với lưu lượng trung bình và tương đối lớn.

Trên thực tế có hai hình thức sử dụng cống, đó là cống dọc và cống ngang đường. Cống dọc dẫn nước cần thoát theo dọc tuyến đường đến nơi xả nước nhất định; cống ngang đường thường được thiết kế để tuyến vượt qua các dòng nước nhỏ hoặc dùng để thoát nước theo phương ngang đường.

Cống có nhiều dạng mặt cắt ngang khác nhau, thường thấy là dạng cống tròn và cống hộp.

Trên cống có đất đắp dày tối thiểu 0,50m để phân bố áp lực bánh xe và giảm lực xung kích.

(b) Ưu điểm: Xây dựng đơn giản, tuổi thọ cao hơn so với đường tràn và cầu tràn.

(c) Nhược điểm: Dễ bị tắt nghẽn do các vật trôi, giá thành tương đối cao.

(d) Phạm vi áp dụng: Thoát nước dọc cho các tuyến đường giao thông. Thoát nước ngang cho dòng chảy có lưu lượng trung bình và tương đối lớn. Thường các loại cống có mặt cắt ngang hình tròn được dùng ứng với lưu lượng

nước thoát nhỏ hơn hoặc bằng 40-50m3/s, cống hộp thường được thiết kế để thoát nước với lưu lượng lớn hơn.

Proof



Hình 1.3a - Cống thoát nước ngang đường (cống hộp)

Hình 1.3b - Cống thoát nước ngang đường (cống tròn)

1.4.3.4 Cầu

(a) Định nghĩa: Cầu được định nghĩa là các công trình vượt qua các chướng ngại như dòng nước,

thung lũng, đường, các khu vực sản xuất hoặc các khu thương mại hoặc cũng có thể là vật cản bất kỳ. Theo tiêu chuẩn 22 TCN 272 – 05 thì Cầu là một kết cấu bất kỳ vượt khẩu độ không dưới 6m tạo thành một phần của một con đường.

Người ta phân loại cầu theo nhiều cách khác nhau. Cách phân loại này sẽ được trình bày ở mục sau.

(b) Ưu điểm: Có khả năng thoát nước với lưu lượng và khẩu độ lớn, cho phép các phương tiện

qua lại phía bên dưới cầu, có tính ổn định và tuổi thọ cao, mỹ quan đẹp.

(c) Nhược điểm: Thiết kế và thi công phức tạp, giá thành xây dựng cao.

(d) Phạm vi áp dụng: Vượt qua các chướng ngại vật lớn: sông, thung lũng, đường…

Proof



Trong các trường hợp vượt dòng chảy có yêu cầu thông thuyền. Các công trình vượt chướng ngại đòi hỏi tuổi thọ cao, mang tính chất quan

trọng… Trường hợp vượt các dòng chảy nhỏ nhưng phương án cống không đáp ứng được, ví dụ như:

• Khi xây dựng công trình ở địa hình có độ cao vai đường thấp mà nếu sử dụng cống chìm thì không đảm bảo chiều dày tối thiểu 50cm dành cho phần đất đắp bên trên cống.

• Khi dòng chảy có nhiều vật trôi nếu làm cống dễ dẫn đến khả năng tắc cống, không đảm bảo an toàn cho nền đường.

• Khi có yêu cầu thoát nước nhanh không cho phép mực nước ở thượng lưu cống dâng cao làm ảnh hưởng đến khu dân cư hay ruộng vườn. Trong trường hợp này phương án sử dụng cầu thay cho phương án cống tỏ ra hợp lý hơn.

Proof



Proof



Hình 1.4 – Các công trình cầu trong thực tế

1.4.3.5 Tường chắn:

(a) Định nghĩa: Tường chắn là công trình được xây dựng để chắn đất. Tường chắn thường có hai loại:

• Tường chắn có cốt, thường được làm bằng vật liệu có độ bền cao. • Tường chắn không cốt.

(b) Phạm vi sử dụng: Thường được xây dựng trong các trường hợp như: khi xây dựng nền đường trong điều kiện không thể duy trì được độ dốc tự nhiên của mái taluy nền đường hay khi cần hạn chế việc chiếm dụng mặt bằng của nền đắp (mái taluy đường đầu cầu ở các nút giao trong đô thị…).

Hình 1.5a - Mô hình kết cấu tường chắn tại chân mái taluy nền đường

Hình 1.5b - Mô hình kết cấu tường chắn gia cố taluy tại vị trí có nước mặt

1.4.3.6 Hầm:

(a) Định nghĩa: Hầm là công trình giao thông được thiết kế có cao độ thấp hơn nhiều so với cao độ

mặt đất tự nhiên.

Proof



(b) Phạm vi áp dụng: Phương án hầm được sử dụng trong các trường hợp gặp chướng ngại vật như núi

cao, sông lớn, eo biển,… mà các giải pháp khác như làm đường vòng tránh hay làm cầu vượt đều khó khăn. Ngoài ra để tiết kiệm mặt bằng, tránh ảnh hưởng tới môi trường trong các thành phố lớn cũng sử dụng phổ biến công trình hầm cho giao thông.

Hình 1.6 – Công trình hầm giao thông

1.5. Các bộ phận cơ bản của công trình cầu Công trình cầu bao gồm: Cầu, đường dẫn vào cầu, các công trình điều chỉnh dòng

chảy và gia cố bờ sông tại vị trí đặt cầu (nếu có). Nói chung các bộ phận cơ bản của công trình cầu gồm có:

MNCN

MNTT

MNTN

Trô cÇu

Mè cÇu Mè cÇuKÕt cÊu nhÞp biªnKÕt cÊu nhÞp biªn

KÕt cÊu nhÞp chÝnh

Trô cÇu

Hình 1.7 - Các bộ phận cơ bản của một công trình cầu

1.5.1. Kết cấu phần trên Kết cấu nhịp cầu: là bộ phận trực tiếp đỡ các tải trọng tác động trên cầu. Kết cấu

nhịp cầu rất đa dạng và có thể phân loại theo nhiều hình thức khác nhau:

• Phân loại theo sơ đồ tĩnh học: có sơ đồ tĩnh định như kết cấu giản đơn, kết cấu mút thừa, kết cấu khung T nhịp đeo,.. sơ đồ siêu tĩnh như kết cấu liên tục, kết cấu khung dầm, kết cấu dây treo,…

Proof



• Phân loại theo dạng mặt cắt ngang dầm: mặt cắt ngang chữ nhật, chữ T, chữ I, chữ H, chữ Π, mặt cắt ngang dạng hộp kín,….

• Phân loại theo vật liệu chủ yếu cấu tạo nên kết cấu nhịp cầu: cầu thép, cầu bê tông cốt thép, cầu liên hợp,…

Một số dạng mặt cắt ngang thường dùng trong thực tế:

19000

620

160 160

620 620 620 620 620 620 620 620

1100 8@2100=16800 1100

Líp phßng níc dµy 0,4 cm. Líp BT atphan dµy 7cm,

Hình 1.8a - Mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm T bằng BTCT

1376

1650

4000

9000

500

-Bª t«ng mÆt cÇu, T=200mm

5004000

2.0%

-Bª t«ng Asphalt T=70mm-Líp phßng níc T=4mm

-TÊm bª t«ng ®óc s½n , T=80mm

2.0%

3x2400=7200

2400 2400 2400

Hình 1.8b-Mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm I bằng BTCT liên hợp bêtông

èng tho¸t níc0

C¸p dù øng lùc ngang lo¹i 5-4

Chi tiÕt A

(tû lÖ: 1/75)1/2 mÆt c¾t b - b

(tû lÖ: 1/75)1/2 mÆt c¾t c - c

950

100

500

610

Líp BTCT liªn kÕt: 10cm i = 2 %i = 2 %

Bª t«ng atphan: 7 cm

5500

TÇng phßng níc: 0.4 cm

12000500 5500 500

610

100

950

500

Hình 1.8c - Mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm bản 2 lỗ BTCT

1175 2330

250 2500 250

1/2 mÆt C¾T L/2

14000/28000/2

2330 23302330 / 2 2330 / 2

1/2 mÆt C¾T ®Çu dÇm

2330

14000/22508000/2

10

1.5%

180

1.5%

2500250

1175

Proof



Hình 1.8d - Mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm super – T bằng BTCT

500 1900

4500

16700

10500

11500

500 1900

35001400

600

1600

2600

1200

150 1050 1500 400

2850

1500400

3500

2850

2600

12001400

1050 150

Hình 1.8e - Mắt cắt ngang kết cấu nhịp cầu dầm hộp nhiều vách ngăn BTCT

Và một số dạng các loại mặt cắt ngang kết cấu nhịp dầm khác như: Dầm Pre – beam… sẽ được giới thiệu chi tiết trong môn học cầu BTCT.

1.5.2. Kết cấu phần dưới Kết cấu phần dưới: là bộ phận tiếp nhận toàn bộ các tải trọng truyền xuống từ kết

cấu phần trên và truyền lực trực tiếp tới địa tầng thông qua kết cấu móng. Kết cấu phần dưới bao gồm: mố, trụ, nền móng.

• Mố cầu được xây dựng tại các đầu cầu, là bộ phận chuyển tiếp giữa đường và cầu, bảo đảm xe chạy êm thuận từ đường vào cầu. Mố cầu còn có thể làm nhiệm vụ điều chỉnh dòng chảy và chống xói lở bờ sông.

• Trụ cầu là bộ phận đặt ở vị trí giữa hai nhịp kề nhau làm nhiệm vụ phân chia kết cấu nhịp cầu.

1.5.3. Các kết cấu phụ trợ Các kết cấu phụ trợ trên cầu gồm có:

• Bộ phận mặt cầu: Đảm bảo cho các phương tiện lưu thông được êm thuận. Do chịu tác động trực tiếp của vệt bánh xe nên mặt cầu phải đảm bảo chịu lực cục bộ; đảm bảo độ nhám, độ chống mài mòn…

• Lề người đi là phần dành riêng cho người đi bộ, có thể bố trí cùng mức hoặc khác mức với phần xe chạy. Trong trường hợp cùng mức thì phải bố trí dải phân cách giữa lề người đi với phần xe chạy nhằm đảm bảo an toàn.

• Lan can trên cầu: Lan can là bộ phận đảm bảo an toàn cho xe chạy trên cầu đồng thời còn là công trình kiến trúc, thể hiện tính thẩm mỹ của cầu.

• Hệ thống thoát nước trên cầu: Bao gồm hệ thống thoát nước dọc và ngang cầu. Chúng được bố trí để đảm bảo thoát nước trên mặt cầu.

• Hệ liên kết trên cầu: Gồm gối cầu, khe co giãn. + Gối cầu là một bộ phận quan trọng, nó giúp truyền tải trọng từ kết cấu nhịp

xuống các kết cấu phần dưới, là hệ liên kết giữa kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới của công trình cầu.

+ Khe co giãn (khe biến dạng): là bộ phận đặt ở đầu kết cấu nhịp, để nối các

Proof



kết cấu nhịp với nhau hoặc nối kết cấu nhịp với mố cầu nhằm đảm bảo khai thác êm thuận. Khe biến dạng bảo đảm cho các kết cấu nhịp chuyển vị tự do theo đúng sơ đồ kết cấu đã thiết kế.

Ngoài ra trên cầu còn có các hạng mục như: các thiết bị kiểm tra, biển báo, thông tin tín hiệu và chiếu sáng trên cầu,…

1.6. Phân loại cầu Có nhiều cách phân loại cầu khác nhau. Có thể phân loại theo cao độ đường xe

chạy, theo vật liệu làm cầu, theo mục đích sử dụng, theo dạng kết cấu và chướng ngại vật mà cầu vượt qua, theo sơ đồ chịu lực…

1.6.1. Phân loại cầu theo cao độ đường xe chạy

• Cầu có đường xe chạy trên: Khi đường xe chạy đặt trên đỉnh kết cấu nhịp.

Hình 1.10a – Cầu có đường xe chạy trên

• Cầu có đường xe chạy dưới: Khi đường xe chạy bố trí dọc theo biên dưới của kết cấu nhịp.

Hình 1.10b – Cầu có đường xe chạy dưới

• Cầu có đường xe chạy giữa: Khi đường xe chạy bố trí trong phạm vi chiều cao của

Proof



kết cấu nhịp.

Hình 1.10c – Cầu có đường xe chạy giữa

1.6.2. Phân loại cầu theo vật liệu làm cầu Theo vật liệu xây dựng cầu, cầu được phân thành các loại cơ bản sau:

• Cầu đá xây, bê tông :

Hình 1.11a – Cầu đá xây

• Cầu thép:

Proof



Hình 1.11b – Cầu có kết cấu nhịp bằng thép

• Cầu bêtông cốt thép:

Hình 1.11c – Cầu có kết cấu nhịp bằng bê tông

• Cầu BTCT dự ứng lực:

Hình 1.11d – Cầu có kết cấu nhịp bằng bê tông cốt thépdự ứng lực

Proof



1.6.3. Phân loại cầu theo mục đích sử dụng • Cầu ôtô: Cầu cho tất cả các phương tiện giao thông trên đường ôtô. • Cầu đường sắt: Cầu chỉ cho tàu hỏa được phép lưu thông. • Cầu cho người đi bộ: Cầu chỉ cho phép người đi bộ lưu thông. • Cầu đặc biệt (dẫn các đường ống, đường dây điện...).

1.6.4. Phân loại cầu theo dạng kết cấu và chướng ngại phải vượt qua Gồm cầu có KCN cố định và cầu có KCN di động

1.6.4.1 Cầu cố định Cầu cố định là cầu có khổ giới hạn dưới cầu (tịnh không dưới cầu) cố định đảm bảo cho thông xe hoặc thông thuyền qua lại an toàn dưới cầu hoặc bắc qua các chướng ngại lớn, bao gồm:

• Cầu thông thường: cầu vượt qua các chướng ngại thiên nhiên như sông, suối, các thung lũng hoặc các dòng nước…

Hình 1.12a – Cầu vượt qua thung lũng

• Cầu vượt: xuất hiện khi có các giao cắt xuất hiện trên các tuyến giao thông, tại các tuyến này các hướng cắt nhau có lưu lượng lớn chẳng hạn như tuyến đường ôtô giao với các đại lộ chính hoặc giao cắt với đường sắt.v.v…

Proof



Hình 1.12b – Cầu vượt trên đường

• Cầu cạn (cầu dẫn): được xây dựng ngay trên mặt đất nhằm dẫn vào 1 cầu chính hoặc chính là một biện pháp giải phóng không gian phía dưới bằng cách nâng cao độ phần xe chạy lên. Các cầu này thường được xây dựng trong thành phố cho đường ôtô, xe điện ngầm, đường sắt trên cao...

Hình 1.12c – Cầu cạn trên đường

• Cầu cao: Cầu bắc qua các thung lũng sâu, các trụ cầu thường rất cao trên 20-25m (thậm trí đến hàng trăm mét).

Proof



Hình 1.12d – Cầu cao

1.6.4.2 Cầu di động (hay còn gọi là cầu quay, cầu cất)

Cầu di động là cầu có khổ giới hạn phía dưới cầu (tịnh không dưới cầu) có thể thay đổi cho thông xe cộ hoặc thông thuyền.

Tại một số vị trí xây dựng cầu khi khổ thông thuyền dưới cầu lớn trên 40 - 60m, chiều dài cầu lúc đó sẽ rất lớn, trụ mố rất cao. Việc lựa chọn kết cấu phần dưới đảm bảo các yếu tố trên sẽ dẫn tới tăng giá thành công trình, hoặc tại một số vị trí không có điều kiện để vuốt nối cầu từ cao độ đỉnh mặt cầu tính toán tới đường hai đầu cầu, lúc này giải pháp cầy quay được chọn là hợp lý.

Vậy, cầu di động là loại có từ 1 hoặc 2 nhịp sẽ được di động khỏi vị trí để tàu bè qua lại trong khoảng thời gian nhất định. Phương án di động của nhịp cầu có thể là: Kết cấu nhịp cầu mở theo góc đứng từ 70 - 800, hoặc quay trên mặt bằng góc 900, hoặc cả kết cấu nhịp tịnh tiến theo phương đứng.

Proof



Hình 1.13a – Cầu quay ở Đà Nẵng (Cầu Sông Hàn)

Hình 1.13b – Một dạng cầu xếp

1.6.5. Phân loại cầu theo sơ đồ chịu lực 1.6.5.1 Cầu dầm

Nhịp cầu gồm các dầm bằng bêtông, BTCT hay bằng thép. Bộ phận chịu lực chủ yếu là dầm, làm việc theo chịu uốn, phản lực ở gối kê dầm có phương thẳng đứng và có hướng từ dưới lên. Cầu dầm có thể là dầm giản đơn, cầu dầm hẫng, cầu dầm hẫng có nhịp đeo, dầm liên tục nhiều nhịp …

Hình 1.14a – Mô hình cầu dầm giản đơn một nhịp

M

Proof



Hình 1.14b– Mô hình cầu dầm hẫng

Hình 1.14c- Mô hình cầu dầm hẫng nhịp đeo

Hình 1.14d- Mô hình cầu dầm liên tục

1.6.5.2 Cầu Vòm Cầu vòm là dạng kết cấu chịu lực chủ yếu là vòm; vòm chịu nén và uốn là chủ

yếu. Sơ đồ tính toán đối với kết cấu cầu vòm theo các dạng vòm trong cơ học kết cấu đã được làm quen như là: dạng vòm không chốt (hai đầu ngàm), dạng vòm 1 chốt trên đỉnh vòm, dạng vòm 2 chốt tại hai mố cầu, dạng vòm 3 chốt…

Hình 1.15 – Ảnh một dạng cầu vòm trong thực tế

1.6.5.3 Cầu khung Cầu khung là dạng kết cấu có kết cấu nhịp cầu được nối liền với kết cấu trụ phía

dưới. Với loại cầu này, sơ đồ chịu lực là dạng khung, các lực tác dụng vào kết cấu sẽ

M

M

M

Proof



được phân chia cho cả nhịp cầu và kết cấu mố trụ phía dưới. Phản lực gối phía dưới gồm có lực thẳng đứng V và lực đẩy ngang H, nếu chân khung liên kết khớp thì không có mômen M.

Hình 1.16 – Một dạng kết cấu cầu khung trong thực tế

1.6.5.4 Cầu treo dây võng

Cầu treo hay còn gọi là cầu dây võng. Thành phần chịu lực chủ yếu là dây cáp hoặc dây xích đỡ hệ mặt cầu. Cầu gồm một dây cáp chủ và các hệ thống cáp treo hoặc thanh treo. Hệ thống dây này tham gia đỡ hệ kết cấu nhịp cầu, hệ mặt cầu và dây chủ yếu là làm việc chịu kéo. Trên quan điểm tĩnh học, cầu treo là hệ thống tổ hợp giữa dây và dầm. Tại chỗ neo cáp của cầu treo có phản lực thẳng đứng (lực nhổ) và phản lực nằm ngang hướng ra phía sông.

Hình 1.17 - Cầu treo dây võng

Proof



1.6.5.5 Cầu dây văng Cầu dây văng là loại cầu có dầm cứng tựa trên các gối cứng là các mố trụ và các

gối đàn hồi là các điểm treo dây văng. Dây văng là các dây xiên, một đầu neo vào tháp cầu, dầu kia neo vào kết cấu nhịp cầu để tạo thành các gối đàn hồi. Cầu dây văng áp dụng có hiệu quả cho các nhịp cầu từ 200m đến 500m hoặc có thể lên đến 890m như ở cấu Tatara - Nhật Bản và lớn hơn.

Ngoài các cách phân loại trên chúng ta còn có thể thấy khái niệm về cầu liền khối, cầu cong và các dạng kết cấu cầu đặc biệt khác.

Hình 1.18a – Cầu Bãi Cháy – Cầu dây văng một mặt phẳng dây

Hình 1.18b – Cầu Sunshine Skyway (Florida-Mỹ)

1.7. Các kích thước cơ bản của cầu Các kích thước cơ bản của cầu bao gồm:

• Chiều dài toàn cầu: Là toàn bộ chiều dài cầu tính đến đuôi tường cánh mố. Được

Proof



xác định bằng tổng chiều dài các dầm cộng với chiều rộng các khe co giãn và chiều dài tường cánh mố ở hai bên đầu cầu;

• Chiều dài dầm cầu: Khoảng cách giữa hai đầu dầm; • Chiều dài nhịp cầu: Khoảng cách tim các trụ hoặc khoảng cách từ tim trụ đến đầu

dầm trên mố; • Chiều dài nhịp dầm tính toán: Khoảng cách giữa tim hai gối cầu; • Khổ giới hạn (tịnh không): Khoảng không gian trống không có chướng ngại, được

dành cho thông xe trên cầu hoặc thông xe dưới cầu hoặc thông thuyền dưới cầu; • Chiều dài nhịp tĩnh không: Khoảng cách tĩnh giữa hai mép trong của mố hoặc trụ,

còn được gọi là bề rộng tĩnh không dưới cầu;

B

H

Cao ®é mòi cäc

Cao ®é ®Ønh mÆt cÇu

Cao ®é ®¸y bÖ mãng

Cao ®é ®¸y dÇm


Cäc khoan nhåi §êng kÝnh D, chiÒu dµi dù kiÕn L §êng kÝnh D, chiÒu dµi dù kiÕn L

Cäc khoan nhåi


Cäc khoan nhåi §êng kÝnh D, chiÒu dµi dù kiÕn L

Cao ®é mòi cäc

Cao ®é mòi cäc

Mè cÇu

Trô cÇu

Khe co gi·n

KÕt cÊu nhÞp cÇu giµn thÐp

KCN cÇu bªt«ng cèt thÐp

Khæ th«ng thuyÒn

MNCN

MNTT

MNTN53.50-53.75-47.02

36

>50

>50

40

>50

>50

>50

>50

37.50-37.95

39.50-39.95

41.50-41.95

43.50-43.95

(Xem trang tríc).

45.50-45.95

47.50-47.75

49.50-49.72

51.50-51.76

-34.27

-38.77

17b

22c

24b

C t sái, mµu x m tr¾ng, x m vµng, kÕt cÊu rÊt chÆt, b·o hßa níc.

Cuéi, mµu x m vµng, x m tr¾ng, kÕt cÊu rÊt chÆt, b·o hßa níc.

>50

th Ý n gh iÖ m xu yªn ti ªu chu Èn

5030 40200 10

13

14

15

N = Bóa / 30cm

7

13

13

15

14

1.50-1.95

3.50-3.95

5.50-5.95

§Êt ®¾p nÒn nhµ.

7.50-7.95

9.50-9.95

13.50-13.95

15.50-15.95

11.50-11.95

M« t¶ ®Êt ®¸ §é s©u thÝ nghiÖm

(m)

biÓu ®å

12.10

3.70

-1.60

6.90

KQ

2c

5c

8d

9c

mÆt

c¾

t lç

kho

an

Cao

®é

(m)

Tª

n l

íp

SÐt, mµu x m n©u ®èm ®en, tr¹ng th i dÎo cøng.

SÐt, mµu x m ®en lÉn Ýt h÷u c¬, tr¹ng th i dÎo mÒm.

SÐt, mµu x m tr¾ng, vµng nh¹t, loang læ, tr¹ng th i nöa cøng.

19

22

20

20

26

25

30

33

25

17.50-17.95

19.50-19.95

21.50-21.95

23.50-23.95

27.50-27.95

29.50-29.95

31.50-31.95

33.50-33.95

25.50-25.95

3435.50-35.95

-7.40

-24.77

17b

17a C t võa, mµu x m ghi, kÕt cÊu chÆt võa, b·o hßa níc.

C t võa lÉn Ýt s¹n sái, mµu n©u vµng, kÕt cÊu chÆt , b·o hßa níc.

SÐt pha mµu x m n©u, x m vµng, tr¹ng th i dÎo cøng.

Cét ®Þa chÊt cña 1 lç khoan t¹i vÞ trÝ mè cÇu

Hình 1.9 - Bố trí chung cầu – các kích thước cơ bản của cầu

• Khe co giãn là khoảng cách giữa hai đầu dầm hoặc là khoảng cách từ đầu dầm gần mố đến mép trong tường đỉnh mố;

• Chiều cao cầu là khoảng cách tính từ đỉnh mặt đường xe chạy trên cầu đến mực nước thấp nhất (hoặc mặt đất tự nhiên đối với cầu cạn);

• Chiều cao kiến trúc cầu là khoảng cách từ đỉnh đường xe chạy đến đáy kết cấu nhịp, chiều cao này phụ thuộc vào dạng mặt cắt kết cấu nhịp lựa chọn;

• Chiều cao tĩnh không dưới cầu: + Đối với trường hợp sông không có thông thuyền : Chiều cao tĩnh không

dưới cầu là khoảng cách tính từ đáy KCN đến MNCN, chiều cao này được lấy như sau:

Ø Không có cây trôi thì chiều cao này lấy ít nhất 0.5m. Ø Có cây trôi hoặc đá lăn, đá đổ thì đối với cầu ôtô thì lấy bằng 1.0m

và cầu đường sắt thì lấy bằng 1.5m + Đối với trường hợp sông có thông thuyền: Chiều cao tĩnh không dưới cầu là

khoảng cách tính từ đáy KCN đến MNTT, chiều cao này phải được lấy theo qui định của tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN-272-05, nó phụ thuộc vào cấp sông do Cục đường sông quy định.

Proof



+ Đối với trường hợp phía dưới là đường giao thông: Chiều cao tĩnh không dưới cầu là khoảng cách tính từ đáy KCN đến cao độ tim mặt đường phía bên dưới. Chiều cao này được quy định tùy theo cấp đường dưới cầu.

• Các cao độ thể hiện trên bố trí chung cầu: + Mực nước thấp nhất (MNTN): được xác định bằng cao độ mực nước thấp

nhất vào mùa khô. + Mực nước cao nhất (MNCN): được xác định theo số liệu quan trắc thuỷ văn

về mực nước lũ tính toán theo tần suất qui định. Tần suất này được lấy tuỳ theo hạng mục thiết kế, tần suất lũ thiết kế đối với cầu và đường là khác nhau.

+ Mức nước thông thuyền (MNTT): là mực nước cao nhất cho phép tàu bè qua lại dưới cầu một cách an toàn.

+ Cao độ đáy dầm: là điểm thấp nhất của đáy dầm mà thỏa mãn yêu cầu thông thuyền, cũng như yêu cầu về MNCN.

+ Cao độ đỉnh trụ: là điểm cao nhất của xà mũ trụ. Cao độ đỉnh trụ luôn được lấy cao hơn mực nước cao nhất ít nhất là 25cm.

+ Cao độ đỉnh mố: là điểm trên cùng của tường đỉnh mố + Cao độ đỉnh bệ móng: Cao độ này được xác định trên cơ sở của việc đặt bệ

móng mố, trụ cầu. Tuỳ theo dạng địa chất công trình mà kết cấu móng có thể là dạng móng sâu hay móng nông, song cao độ đỉnh bệ móng được lấy hoặc là nằm dưới cao độ mặt đất thiên nhiên là 50cm hoặc thấp hơn mực nước thấp nhất là 25cm.

+ Cao độ đỉnh chân khay: được lấy thấp hơn đường xói lở chung của lòng sông ít nhất là 50 cm.

1.8. Các yêu cầu cơ bản đối với công trình cầu, cống Công trình cầu, cống là sự kết hợp của nhiều yếu tố về mặt kỹ thuật xây dựng,

kiến trúc, khai thác, kinh tế, xã hội… Nói chung, khi thiết kế loại cầu, cống nào thì cũng phải đảm bảo tối thiểu đạt được các yêu cầu sau:

1.8.1. Yêu cầu về kỹ thuật công trình Khi thiết kế công trình cầu cần chú ý đến các điều kiện quan trọng sau đây:

• Công trình cầu thiết kế cần đảm bảo yêu cầu về độ bền, khả năng chịu lực của kết cấu dưới tác dụng của tải trọng.

• Công trình cầu thiết kế phải đảm bảo yêu cầu về mặt độ cứng. Dưới tác dụng của tải trọng không bị biến dạng hoặc biến dạng nhưng không được vượt quá trị số cho phép nhất định.

• Ngoài ra, khi thiết kế cầu chú ý về độ ổn định của công trình. Phải đảm bảo cho công trình giữ nguyên được hình dáng tổng thể, vị trí ban đầu dưới tác dụng của tải trọng khác nhau.

Proof



Công trình cầu được thiết kế sao cho việc chế tạo và lắp ráp có thể thực hiện không quá khó khăn hoặc phát sinh sự cố và các ứng lực lắp ráp nằm trong giới hạn cho phép. Khi phương pháp thi công của cầu không rõ ràng hoặc có thể gây nên ứng suất lắp ráp không chấp nhận được thì ít nhất phải có một phương pháp khả thi được nêu trong hồ sơ hợp đồng. Nếu thiết kế đòi hỏi phải có một số thanh tăng cường tạm và hoặc trụ đỡ khi lắp ráp theo phương pháp được chọn thì các chỉ dẫn về yêu cầu này phải đựơc ghi trong hồ sơ hợp đồng. Cần tránh các chi tiết hàn ở những chỗ hẹp hoặc phải đổ bê tông qua những khe cốt thép dày đặc. Cần xét đến các điều kiện khí hậu và thuỷ lực có thể ảnh hưởng đến việc xây dựng.

1.8.2. Quy định về tần suất tính toán lưu lượng của công trình thoát nước

Tuỳ theo tính chất quan trọng của công trình đường bộ và cấp hạng kỹ thuật của đường bộ mà quy định tần suất tính toán thuỷ văn, thuỷ lực công trình phù hợp trị số nêu ở Bảng 2.5

Tên chỉ tiêu Đường

cao tốc

Đường

Ôtô

Đường

đô thị

Đ. chuyên dụng

Đường GTNT

Đối với công trình nhân tạo trên các tuyến đường có tốc độ thiết kế : V=120 Km/h V=100 Km/h V=80 Km/h V=60 Km/h V=40 Km/h V=30 Km/h V= 20 Km/h

1% 1% 1% 2%

- -

-

1% 2% 4%

10% 10% 20%

1% 1% 2% 4%

10% 10% 20%

- -

2% 4%

10% 20% 20%

- - - -

10% 20% 25%

Bảng 2.5 Tần suất tính toán lưu lượng thiết kế của các công trình thoát nước

1.8.3. Yêu cầu về mặt khai thác công trình Cầu phải đảm bảo xe cộ trên đường đi lại được thuận tiện, an toàn mà không phải

giảm tốc độ. Chiều rộng đường xe chạy phải phù hợp với lưu lượng và loại xe tính toán. Mặt

cầu tốt đảm bảo độ bằng phẳng, độ nhám và thoát nước sau mố tốt. Sơ đồ cầu, chiều dài nhịp, chiều dài cầu đảm bảo thoát lũ, tàu bè qua lại dưới sông dễ dàng và an toàn.

1.8.4. Yêu cầu về mặt kinh tế Loại hình kết cấu, chiều dài nhịp và vật liệu phải được lựa chọn có xét đầy đủ đến

giá thành dự án. Cần xét đến chi phí tương lai trong tuổi thọ thiết kế của cầu. Các nhân tố địa phương như vật liệu tại chỗ, chế tạo, vị trí của các trở ngại trong vận chuyển và lắp ráp cũng phải được xem xét.

Xây dựng cầu phải đảm bảo chi phí thiết bị, vật liệu rẻ nhất, giảm sức lao động, giảm giá thành xây dựng, phải tính đến giá thành duy tu bảo dưỡng, sửa chữa và khai thác cầu. Khi lựa chọn các hạng mục kết cấu cần xét đến sự phát triển của nền kinh tế quốc dân.

Proof



1.8.5. Yêu cầu về mặt mỹ quan, kiến trúc Giải pháp xây dựng cầu và cống phải theo đúng quy hoạch giao thông vận tải và

quy hoạch xây dựng của tỉnh, thành phố và của vùng. Cầu cần được thiết kế phù hợp với cảnh quan của môi trường xung quanh. Giải pháp kiến trúc phải theo đúng quy hoạch kiến trúc về kiểu dáng kết cấu, chiều cao công trình, tầm nhìn và phù hợp với các công trình xây dựng của khu vực.

Các giải pháp kiến trúc cầu, cống phải thoả mãn các yêu cầu về chức năng sử dụng, về tổ chức không gian chung của khu vực và về công nghệ xây dựng, bố trí trang thiết bị kỹ thuật cho công trình.

Các kết cấu trên cầu mang các nét đặc trưng có sự phối hợp hài hoà để tạo nên vẻ đẹp cho công trình. Công trình Cầu phải được bổ sung vẻ đẹp cho cảnh quan xung quanh, có hình dáng đẹp và tạo dáng khoẻ khoắn.

Người kỹ sư cần chọn hình dáng đẹp cho kết cấu bằng cách cải thiện hình dạng bản thân và quan hệ giữa các cấu kiện. Cần tránh áp dụng cách làm đẹp không bình thường, phi kết cấu, những thay đổi đột ngột về hình dáng và loại hình cấu kiện. Khi không thể tránh được ranh giới giữa các loại hình kết cấu khác nhau cần tạo dáng chuyển tiếp hài hoà giữa chúng.

1.8.6. Yêu cầu về mặt môi trường

Đối với môi trường cảnh quan phải giải quyết tốt mối quan hệ giữa môi trường và cảnh quan, tuân thủ qui định về bảo vệ các danh lam, thắm cảnh và di tích lịch sử, công trình văn hoá qui định tại Điều 4.14 Phần II- Chương 4 của Quy chuẩn xây dựng.

Tác động của cầu và các công trình giao thông trên tuyến đến các di tích lịch sử, đến dân cư địa phương, đất trồng và các vùng nhạy cảm về mỹ quan, môi truờng và sinh thái đều phải được xem xét. Thiết kế phải tuân theo mọi luật lệ quy định về môi trường có liên quan, phải xem xét về địa mạo dòng sông, hệ quả của xói lở lòng sông, cuốn trôi cây cỏ gia cố nền đắp và trong trường hợp cần thiết còn phải xem xét những tác động đến động lực dòng triều cửa sông.

Proof



Chương 2: Các kết cấu và thiết bị trên công trình cầu 2.1. Bộ phận mặt cầu

Mặt cầu đường ôtô và đường sắt có những đặc trưng riêng. Mặt cầu ôtô là bộ phận tiếp xúc trực tiếp với bánh xe của hoạt tải nên phải đáp ứng các yêu cầu như: ít bị hao mòn, bằng phẳng không gây lực xung kích lớn để xe chạy được êm thuận, thoát nước nhanh và trọng lượng bản thân nhẹ để giảm tĩnh tải. Mặt cầu đường sắt thì chủ yếu gồm ray, tà vẹt và các bộ phận khác có thể có hoặc không như đá ba lát.

2.1.1. Mặt cầu ôtô 2.1.1.1 Mặt cầu có lớp phủ bêtông atphanlt

Thông thường mặt cầu có lớp phủ bêtông atphanlt thường có cấu tạo bao gồm các lớp sau:

• Lớp bê tông nhựa dày 4-7cm.

• Lớp phòng nước nhằm bảo vệ bản mặt cầu khỏi bị ngấm nước, có thể gồm: lớp nhựa đường nóng + một lớp vải thô tẩm nhựa; lớp sử dụng tấm cao su dày 4mm dán trực tiếp xuống lớp mui luyện thông qua keo dán và tác dụng nhiệt ; hoặc dung dịch hóa chất đượ thi công dưới dạng phun trực tiếp trên măt cầu như Racond7.

• Lớp bê tông bảo hộ hoặc tạo mui luyện (tạo dốc) để tránh những lực tập trung nguy hiểm, có chiều dày 4-6cm, được làm bằng bê tông cấp > 28 Mpa. Để tăng tác dụng bảo vệ và độ bền của lớp này thường đặt lưới thép đường kính 4-6mm với ô lưới 5x5cm hoặc 10x10cm. Lưới cốt thép này nhất thiết phải đặt ở các cầu BTCT lắp ghép có bản mặt cầu hẫng.

Hình 2.1 – Cấu tạo mặt cầu có lớp phủ bêtông atphanlt

2.1.1.2 Cấu tạo mặt cầu có lớp phủ bê tông xi măng

Proof



Hình 2.2 – Cấu tạo mặt cầu có lớp phủ bêtông xi măng

Loại mặt cầu này có lớp vữa đệm và lớp cách nước giống loại mặt cầu có lớp phủ bằng bê tông atphalt, trên lớp cách nước là lớp BT cấp > 28 Mpa, dày từ 6-8cm, có lưới cốt thép. Loại mặt cầu này có cường độ tốt, chống thấm tốt nhưng sửa chữa khó khăn hơn loại trên.

2.1.1.3 Cấu tạo mặt cầu của một số đồ án cầu điển hình ở Việt Nam Theo một số đồ án cầu BTCT điển hình của Việt Nam, cấu tạo các lớp phủ mặt cầu có thể lấy một trong hai dạng sau đây:

• Trường hợp có dùng bê tông nhựa: + Lớp trên cùng là bê tông nhựa dày 5cm + Bên dưới là lớp bê tông xi măng cấp > 28MPa, dày 5cm, trong lớp này đặt lưới cốt thép đường kính d = 6mm, ô lưới vuông 10 × 10cm.

• Trường hợp không dùng bê tông nhựa. + Chỉ có một lớp bê tông xi măng cấp > 28 Mpa dày 8cm đổ tại chỗ trên mặt dầm đã lắp ghép xong. Trong lớp này cũng đặt lưới cốt thép đường kính d = 6mm, ô lưới vuông 10×10cm.

2.1.1.4 Mặt cầu bằng thép

Trong cầu thép, để giảm trọng lượng tĩnh tải mặt cầu có thể cấu tạo mặt cầu bằng thép. Trên tấm thép dày 10-12mm được tăng cường bởi các sườn đứng dọc và ngang làm từ các dải thép bản được hàn đính vào mặt dưới của tấm thép. Kết cấu mặt cầu kiểu này thường được cho tham gia chịu lực cùng với dầm chủ như là một bộ phận của tiết diện dầm chủ và gọi là “bản trực hướng”, ngoài ra nó còn làm nhiệm vụ của hệ liên kết dọc trên. Phía mặt trên của tấm thép thường được xử lý theo các cách như sau:

• Hàn đính lưới thép lên trên mặt tấm thép mặt cầu, lưới này thường được làm từ các thanh cốt thép đường kính 6mm thành những ô vuông cạnh khoảng 10-15cm. Sau đó, tiến hành rải một lớp bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng.

• Hoặc trên bề mặt tấm thép tiến hành tưới một lớp expoxy, sau đó rải một lớp đá dăm nhỏ, rồi tiếp tục rải một lớp bê tông nhựa lên trên. Trên thực tế còn có kiểu mặt cầu bằng thép làm dưới dạng sàn mắt cáo rỗng có

trọng lượng rất nhẹ chỉ vào khoảng 130-150 kg/m2. Loại mặt cầu này đáp ứng tốt các yêu

Proof



cầu về sử dụng như độ bằng phẳng, độ nhám đồng thời lại không cần bố trí hệ thống thoát nước nhưng có nhược điểm là đắt tiền.

2.1.2. Cấu tạo mặt cầu đường sắt 2.1.2.1 Mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp trên dầm

Đây là loại mặt cầu có ray đặt trên tà vẹt, tà vẹt được kê trực tiếp lên dầm chủ của cầu. Khoảng cách giữa hai dầm chủ thường nằm trong khoảng 1.8m-2.5m. Các tà vẹt trên cầu thường có chiều dài 2.2m-3m, tiết diện 20x20cm hoặc 20x24cm tùy vào khổ đường tiêu chuẩn là 1435mm hay 1000mm

Mặt cầu có tà vẹt đặt trực tiếp trên dầm có ưu điểm là cấu tạo đơn giản, trọng lượng nhẹ, chiều cao kiến trúc thấp nhưng khó đảm bảo được sự đồng nhất của tuyến đường trong đoạn trên cầu với phần ngoài cầu, khó tạo siêu cao trên đường cong và khi tàu chạy qua cầu gây tiếng ồn lớn.

2.1.2.2 Mặt cầu có máng ba-lát

Đây là loại thông dụng nhất hiện nay, nó gồm ray đặt trên tà vẹt, dưới tà vẹt là đá balát dày tối thiểu 25cm.

Bản mặt cầu BTCT thường có dạng lòng máng để chứa đá dăm. Chiều rộng của máng balát tối thiểu ở phía trên là 3.4m đối với khổ đường sắt 1435mm, là 2.6m đối với khổ đường sắt 1000mm. Loại mặt cầu này thích hợp với các cầu nhỏ, duy tu dễ, giảm tiếng ồn khi tàu chạy qua cầu. Nhưng loại mặt cầu này có tĩnh tải và chiều cao kiến trúc lớn.

1000

750 450 2100/2 2100/2 450 750

31 2 4

5

6

8

Hình 2.3 – Cấu tạo mặt cầu có máng ba lát

1- Ray chính ; 2- Ray phụ; 3- Tà vẹt ; 4- Đá ba-lát; 5- Lớp bê tông bảo vệ; 6- Lớp cách nước; 7- Lớp đệm tạo dốc ngang 8- Tấm thép đậy

2.1.2.3 Mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên bản bê tông cốt thép Loại mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên mặt bản BTCT thường được áp dụng ở các

cầu đi chung đường sắt - đường ô tô trùng mặt xe chạy.

Proof



Ưu điểm của loại mặt cầu này là loại bỏ được tĩnh tải của lớp ba-lát nặng, giảm được chiều cao kiến trúc của cầu, tuy nhiên liên kết giữa ray và bản BTCT tương đối phức tạp.

65

100

75

20

70 120

75

65

B¶n thÐp ®Öm ray N2L100x100x10

Cãc N3

Vßng ®Öm N4

§ai èc N5

Bu l«ng neo D18-N6

130

V÷a Xi m¨ng ®Öm

§Öm cao su dµy 1cm134

290

Hình 2.4a – Cấu tạo mặt cầu có ray đặt trực tiếp lên bản bê tông 1- Bản đệm thép; 2- Bản đệm gồ ép; 3- Ê-cu; 4- Bu lông;

5- Khoảng trống trong bêtông bản; 6- Bản đệm cao su; 7- Hộp thép dày 3mm; 8- Bản thép; 9- Thép góc; 10- Bản đệm thép.

CãcS¾t gãc thay ray phô

300+50A

A

A-A

Hình 2.4b – Một cách liên kết ray trực tiếp vào bản BTCT 2.2. Lan can và lề người đi bộ 2.2.1. Lan can

Lan can cầu không những là bộ phận đảm bảo an toàn cho các phương tiên lưu thông trên cầu mà còn thể hiện vẽ đẹp kiến trúc của cầu. Vì vậy, kết cấu lan can phải vững chắc, đẹp và phù hợp với cảnh quan khu vực xây dựng cầu.

Lan can của các kết cấu cầu thép thường làm bằng thép. Cột lan can là những đoạn

Proof



thép hình gắn trực tiếp vào đầu mút thừa đỡ phần đường người đi. Lan can cầu BTCT có thể được hàn nối từ các thanh hoặc tấm hoặc ống thép hoặc

cũng có thể bằng bê tông cốt thép. Dưới đây là một số loại lan can hiện nay đang rất được ưa chuộng và sử dụng rộng rãi trong các công trình cầu ở Việt Nam.

Hình 2.5a – Ảnh một dạng lan can trong thực tế

Hình 2.5b – Một dạng lan can được sử dụng cho các cầu ở đô thị

Hình 2.5c – Cấu tạo lan can được dùng trong cầu BTCT có tay vịn bằng ống thép

Proof



Hình 2.5d – Một số dạng lan can khác được dùng trong thực tế

2.2.2. Vỉa hè - lề người đi bộ Cấu tạo vỉa hè trên cầu ô-tô rất đa dạng: lắp ghép, đúc bê tông tại chỗ, có hoặc

không có dải bảo vệ v.v.... Trên các cầu ở miền Bắc nước ta hiện nay thường có kết cấu vỉa hè lắp ghép. Chiều rộng vỉa hè trên cầu được quy định là bội số của 750 mm, tùy thuộc vào lưu lượng người đi bộ qua cầu. Khả năng thông qua của một dải vỉa hè lấy là 1000 người/giờ. Như vậy chiều rộng vỉa hè một dải kề sát đường xe chạy lấy là 1000mm (bằng 750mm + dải bảo vệ 250mm). Ở một số cầu miền núi hoặc cầu trên đường địa phương có ít xe qua lại, có thể thay vỉa hè bằng một dải bảo vệ rộng 250mm.

Proof



Proof



Hình 2.6 – Cấu tạo một số dạng vỉa hè trong thực tế

2.3. Độ dốc, phòng nước, thoát nước trên cầu 2.3.1. Độ dốc dọc và độ dốc ngang trên cầu

2.3.1.1 Độ dốc dọc và ngang trên cầu ô tô

Việc bố trí độ dốc dọc và ngang trên cầu nhằm mục đích thoát nước mặt, ngăn không cho nước mặt thấm xuống kết cấu phần dưới.

Cầu có bố trí độ dốc dọc ngoài mục đích thoát nước mặt nó còn mang ý nghĩa giảm chiều dài cầu, hạ cao độ mặt cầu đến gần với cao độ của mặt đất tự nhiên tại hai đầu cầu, làm giảm khối lượng đất đắp hai đầu cầu, tránh làm các kết cấu tường chắn, mố cầu quá cao. Độ dốc dọc cầu không được lớn hơn 4% trường hợp cầu trong thành phố, tuyến đường cao tốc có thể làm cầu với độ dốc dọc hai chiều từ 1%-3% có nối tiếp bằng đường cong đứng với bán kính cong 3000-120000m, ứng với tốc độ xe từ 80-120km/h, quy định về độ chênh dốc dọc giữa hai nhịp kề nhau không được lớn hơn 1.5%-2% . Cần chú ý nếu độ dốc dọc quá lớn có thể thay đổi sự làm việc của công trình và gây ra khó khăn cho xe chạy, thi công, bảo dưỡng cầu.

Độ dốc ngang cầu giúp cho cầu thoát nước mặt tốt, thường độ dốc ngang cầu được thiết kế từ 1.5%-2%. Có thể tạo dốc ngang cầu bằng hai cách, hoặc thay đổi bề dày lớp vữa đệm, hoặc thay đổi cao độ đá kê gối theo phương ngang cầu. Phần đường người đi trên cầu thường làm dốc ngang từ 1%-1.5% về phía tim cầu.

2.3.1.2 Độ dốc dọc và ngang trên cầu đường sắt Mặt cầu có máng đá dăm phải có độ dốc dọc và ngang để thoát nước, độ dốc đó

không nhỏ hơn 3%.

Proof



2.3.2. Lớp phòng nước trên cầu Với nước mặt không cho phép thâm nhập vào mặt cầu, chảy vào khu vực gối cầu

và đỉnh kết cấu mố trụ. Với nước ngầm không cho phép nước ngầm trong phần đất của nền đường đầu cầu ngấm vào từ sau mố. Chính vì vậy trên mặt cầu và mặt sau mố phải dùng lớp phòng nước để cản trở nước mặt và nước ngầm. Lớp này che phủ trên bề mặt của bê tông làm nhiệm vụ chống thấm.

Lớp phòng nước này có thể sử dụng nhựa đường đun nóng quét lên bề mặt lớp bê tông hoặc dùng bao đay tẩm nhựa đường, hoặc vải chống thấm, tôn mỏng…

2.3.3. Hệ thống thoát nước trên cầu Qui định cứ 1m2 bề mặt cầu hứng nước mưa của cầu thì phải tương ứng với ít nhất

1cm2 diện tích lỗ thoát nước đối với mặt cầu ôtô và 4cm2 đối với mặt cầu đường sắt. Ống thoát nước được bố trí phải đảm bảo cho nước trên mặt cầu và nước đọng

trong các lớp thoát ra hết và dễ dọn dẹp khi cần thiết. Đường kính ống tối thiểu bằng 15cm. Có thể bố trí các ống thoát nước đối xứng từng đôi một qua trục dọc cầu hoặc có thể bố trí xen kẽ theo trục dọc cầu. Khoảng cách giữa các ống xa nhất là 15m.

Nếu cầu có độ dốc dọc nhỏ hơn 2% thì cứ khoảng từ 6 - 8m bố trí hai ống thoát nước đối diện nhau, đối xứng qua trục dọc cầu. Với cầu có chiều dài nhỏ hơn 50m và độ dốc dọc lớn hơn 2% thì ở vùng có lượng mưa ít có thể không cần bố trí ống thoát nước và có biện pháp thoát nước sau mố. Cầu có chiều dài trên 50m độ dốc dọc lớn hơn 2% thì cứ 10 - 15m đặt một ống thoát nước.

Chú ý khi bố trí ống thoát nước không cho phép nước thoát qua ống chảy xuống gây ướt kết cấu phần dưới, hoặc gây ước kết cấu nhịp cầu. Vì như vậy sẽ gây ra làm hư hỏng và hen rỉ kết cấu nhịp cầu, gối cầu, và các bộ phận mố trụ cầu.

Hình 2.7a – Cấu tạo ống thoát nước trên cầu

Proof



Hình 2.7b – Ảnh ống thoát nước trên cầu

2.4. Khe co giãn, bản mặt cầu liên tục nhiệt và gối cầu 2.4.1. Khe co giãn

2.4.1.1 Khái niệm chung

Khe co giãn bố trí trên cầu đảm bảo cho kết cấu nhịp có thể chuyển vị tự do dưới tác dụng của hoạt tải, thay đổi nhiệt độ, từ biến và co ngót của bê tông. Hay nói cách khác khe co giãn có các tác dụng sau:

• Đảm bảo chuyển vị dọc trục dầm.

• Đảm bảo chuyển vị xoay của mặt cắt ngang đầu nhịp.

• Đảm bảo êm thuận cho xe chạy tránh gây tiếng ồn.

• Ngăn nước mặt tràn qua khe xuống gối cầu và kết cấu mố trụ phía dưới. Khe co giãn phải đảm bảo có độ bền, dễ dàng kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế. Khe co giãn được bố trí theo hướng ngang cầu, trong cầu dầm giản đơn chúng

được bố trí trên tất cả các mố trụ, trong cầu dầm mút thừa chúng được bố trí tại vị trí khớp và trên mố, trong cầu dầm và khung liên tục chúng được bố trí trên các mố.

Có rất nhiều loại khe co giãn, có thể phân loại thành khe co giãn dùng cho các chuyển vị nhỏ, vừa, lớn và rất lớn. Các loại khe co giãn hiện nay đều chưa có loại nào thực sự hoàn thiện.

2.4.1.2 Cấu tạo một số loại khe co giãn

(a) Khe co giãn dùng cho các chuyển vị nhỏ • Khe co giãn hở: Loại khe co giãn này dùng cho chuyển vị nhỏ từ 1cm-2cm trong

các cầu nhịp nhỏ dưới 15m hoặc phía đầu dầm đặt gối cố định chỉ có chuyển vị xoay. Hai đầu dầm được đặt thép góc, để tránh nước chảy xuống mố trụ đặt dải thoát nước cao su.

Proof



Hình 2.8 – Cấu tạo khe co giản hở

• Khe co giãn kín: Phạm vi áp dụng của loại này tương tự như trên trường hợp khe co giãn hở và thường dùng nhất cho các cầu nhịp nhỏ có tầng phòng nước liên tục còn tầng BT bảo hộ gián đoạn qua khe. Khe có bộ phận co giãn bằng đồng thau hoặc tôn tráng kẽm. Loại này hiện nay ít được áp dụng vì bộ phận co giãn thường bị hư hỏng.

BT nhùa

TÊm t«n

§Çu dÇm

V÷a nhùa ®êng

Hình 2.9 – Cấu tạo khe co giản kín

• Khe co giãn cao su chịu nén: Hiện nay trong cầu BTCT nhịp nhỏ, các chuyển vị nhỏ thường được áp dụng loại khe co giãn cao su chịu nén. Tấm cao su đảm bảo chuyển vị đầu dầm, chống thấm nước và dễ thay thế. Bề mặt cao su được đặt thấp hơn 5mm so với mặt cầu để tránh hư hỏng do xe cộ. Lớp phủ mặt cầu gián đoạn tại vị trí đặt khe co giãn.

Proof



Hình 2.10 – Cấu tạo khe co giản cao su chịu nén

• Khe co giãn cao su bản thép: Loại khe này được áp dụng cho các chuyển vị từ 1.5cm- 2cm, tương ứng với các cầu có nhịp từ 15m đến 30m. Khe có giãn này cấu tạo gồm một khối cao su có các rãnh dọc để tăng độ biến dạng, các bản thép có chiều dày 6mm-8mm nằm trong tấm cao su có tác dụng tăng độ cứng chịu nén và chịu uốn của tấm. Các tấm cao su được chế tạo có kích thước dài 1000mm, rộng 260mm, dày 50mm, được ghép dài bằng keo. Các tấm cao su được đặt qua khe hở giữa hai đầu dầm và neo vào bản BT mặt cầu bằng các bulông neo đặt chìm, đường kính 20mm, cách nhau 300mm. Khe co giãn loại này có tuổi thọ cao, dễ thay thế, đảm bảo xe chạy êm thuận.

150

TÊm cao suMÆt ®êng xe ch¹y

Bu l«ng neo M20V÷a kh«ng co ngãt

Cèt thÐp ®Þnh vÞ 16Cèt thÐp chê 16

150

15

260

Hình 2.11a – Cấu tạo khe co giản cao su bản thép

Proof



Hình 2.11b –Khe co giản cao su bản thép

(b) Khe co giãn dùng cho các chuyển vị vừa và lớn • Khe co giãn bản thép trượt: Loại khe này có thể dùng cho các chuyển vị đến 4-

5cm. Cấu tạo khe gồm một tấm thép dày 10mm – 20mm phủ trên khe hở giữa hai đầu dầm, một đầu tấm thép được hàn vào một thép góc và đầu kia trượt tự do trên mặt thép góc đối diện. Các thép góc được neo vào đầu dầm nhờ các thép neo. Để tránh nưới rò rỉ xuống gối cầu, dưới khi có đặt máng thoát nước bằng cao su hoặc thép hình. Nhược điểm của khe co giản loại này là mặt cầu xe chạy không bằng phẳng và gây tiếng ồn khi xe qua lại các mặt tiếp xúc của thép va đập vào nhau, vì vậy trong các cầu hiện đại nó rất được hạn chế sử dụng.

B¶n thÐp trîtB¶n thÐp B¶n mÆt cÇu

Bu l«ng hµn mét ®Çu

ThÐp gãc

M¸ng cao su Hình 2.12a –Khe co giản bản thép trượt

Proof



Hình 2.12b –Khe co giản bản thép trượt

• Khe co giãn kiểu răng lược hoặc răng cưa: Loại khe co giãn này được áp dụng cho các chuyển vị lớn khoảng 10cm-15cm. Cấu tạo khe gồm các bản thép được xen vào nhau. Nhược điểm của loại khe này là khi xe chạy qua gây tiếng ồn.

B¶n r¨ng lîc B¶n mÆt cÇu

Bu l«ng hµng mét ®Çu

ThÐp gãc

M¸ng cao su Hình 2.13 –Khe co giản kiểu răng lược

Proof



(c) Khe co giãn dùng cho các chuyển vị rất lớn Với các nhịp có chiều dài rất lớn (lớn hơn 80-100m), độ dịch chuyển có thể lên

đến 100-120cm, khi đó những khe co giãn này thường có cấu tạo rất phức tạp, đòi hỏi chế tạo, lắp ráp chính xác và rất đắt tiền. Khe co giản thường được sử dụng trong trường hợp này là khe co giản kiểu môdul

• Khe co giãn môđun: Loại khe co giãn này được áp dụng cho các chuyển vị khoảng 80cm-120cm. ở Việt Nam loại khe này được áp dụng ở các cầu Phú Lương, cầu Mỹ Thuận. Cấu tạo khe co giãn loại này thường bao gồm có: dầm đỡ, dầm dọc hình ray, gối trượt, lò xo trượt, lò xo kiểm tra và các dải cao su. Các dầm đỡ được đặt trong các hốc chừa sẳn, vượt qua chiều rộng khe. Các dầm đỡ có thể trượt hai đầu trên gối trượt theo phương chuyển động của kết cấu nhịp. Trên dầm đỡ có bản hàn sẵn để đặt dầm dọc hình ray (dọc theo khe), tạo thành mạng dầm. Mỗi dầm dọc được hàn với một dầm đở để khống chế khoảng cách bên trong của các dầm dọc như nhau và đảm bảo chiều rộng toàn bộ khe. Đầu dầm dọc có tạo các ngoàm để móc các dải cao su kín nước. Các khe hở giữa các dầm dọc có chiều rộng giới hạn là 80mm, để đáp ứng các chuyển vị lớn hơn, người ta tạo thành các xê ri.

Proof



Hình 2.14a – Cấu tạo khe co giản kiểu môdul

Hình 2.14b – Mô hình khe co giản kiểu môdul

Proof



Hình 2.14c – Khe co giản kiểu môdul dùng trong thực tế

2.4.2. Bản mặt cầu liên tục nhiệt Bản mặt cầu liên tục nhiệt thường được thiết kế ở các cầu giản đơn nhiều nhịp có

mặt cầu liên tục với nhau tạo thành kết cấu liên tục nhiệt độ. Dưới tác dụng của các lực dọc và nhiệt độ kết cấu nhịp làm việc như dầm liên tục, dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng kết cấu nhịp vẫn làm việc như dầm giản đơn. Bản mặt cầu liên tục nhiệt có ưu điểm là giảm số lượng khe co giãn trên cầu, xe chạy êm thuận, giảm bớt công tác duy tu sửa chữa cầu, nâng cao độ bền công trình.

15d 15d

KhÈu ®é b¶n nèi

hb

Líp ®Öm ®µn håiCèt thÐp b¶n

Hình 2.15 – Cấu tạo bản liên tục nhiệt

Bản mặt cầu liên tục nhiệt chịu tác dụng của mômen uống và lực dọc phát sinh do:

• Góc xoay và chuyển vị thẳng đứng của tiết diện gối dầm do tĩnh tải phần 2 và hoạt tải tác dụng lên kết cấu nhịp liên tục.

• Tác dụng của tĩnh tải phần 2 và hoạt tải đặt trực tiếp lên bản. • Kết cấu nhịp chuyển vị do thay đổi nhiệt độ.

Proof



• Tác dụng của lực hãm.

2.4.2. Gối cầu 2.4.2.1 Khái niệm chung

Gối cầu là bộ phận liên kết giữa kết cấu nhịp bên trên với kết cấu phần dưới như mố, trụ cầu. Gối cầu có nhiệm vụ truyền áp lực tập trung từ kết cấu nhịp xuống mố trụ ( gồm có phản lực thẳng đứng và nằm ngang), đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể quay hoặc di động tự do dưới tác dụng của hoạt tải và nhiệt độ thay đổi.

2.4.2.2 Phân loại gối cầu

Theo tính chất làm việc có thể chia làm 2 loại là gối cố định và gối di động. • Gối cố định làm nhiệm vụ truyền áp lực qua một điểm cố định và chỉ cho phép đầu

kết cấu nhịp có chuyển vị xoay. • Gối di động truyền áp lực qua một điểm và cho phép đầu kết cấu nhịp vừa có

chuyển vị xoay vừa có thể chuyển vị theo phương dọc hoặc cả phương ngang cầu.

2.4.2.3 Bố trí gối cầu

Theo phương dọc cầu: • Đối với cầu giản đơn nhiều nhịp: + Thông thường, trên mỗi trụ cầu bố trí các gối cố định của nhịp này và các gối di

động của nhịp kia, như vậy tất cả các trụ sẽ tiếp nhận các tải trọng ngang theo phương dọc cầu (lực hãm, lực gió...) như nhau và chỉ cần cấu tạo một loại khe co giãn.

Hình 2.16 – Bố trí gối cầu trong cầu giản đơn nhiều nhịp phương dọc cầu

+ Nếu các trụ cầu có chiều cao chênh lệch nhau nhiều thì không nên bố trí gối cố định trên các trụ có chiều cao lớn để giảm tải trọng ngang theo phương dọc cầu (lực hãm...) tác dụng lên trụ này.

Proof



2a a

Hình 2.17 – Bố trí gối cầu trong cầu giản đơn nhiều nhịp phương dọc

khi có trụ cầu cao + Để giảm bớt số lượng khe co giãn có thể trên một trụ chỉ bố trí gối di động hoặc chỉ

bố trí gối cố định, nhưng khi đó các khe co giãn trên các trụ chỉ đặt gối di dộng phải có cấu tạo phức tạp hơn để đảm bảo chuyển vị lớn hơn và các trụ cầu cũng sẽ chịu các lực ngang không đều nhau.

2a 2a

Hình 2.18 – Bố trí gối cầu trong cầu giản đơn nhiều nhịp phương dọc

cầu trong trường hợp muốn giảm bớt số lượng khe co giản trên cầu

• Đối với cầu dầm liên tục: + Gối cố định thường được bố trí ở một trong các trụ giữa (trụ có chiều cao nhỏ), trên

các trụ còn lại bố trí gối di động.

Hình 2.19 – Bố trí gối cầu trong cầu liên tục phương dọc cầu

+ Cũng có thể bố trí gối cố định trên một mố, khi đó khe co giãn trên đầu mố bên kia phải đảm bảo chuyển vị lớn hơn.

Proof



Khe co gi¶n phøc t¹p

Hình 2.20 – Bố trí gối cầu trong cầu liên tục phương dọc cầu

• Đối với cầu dầm mút thừa: + Gối cố định và gối di động phải bố trí sao cho gối di động đặt trên mút thừa không

gây chuyển vị lớn.

Hình 2.21 – Bố trí gối cầu trong cầu có nhịp đeo

+ Đôi khi trong cầu dầm mút thừa còn bố trí gối để chuyển vị do nhiệt độ trên toàn chiều dài nhịp dồn về một phía, khi đó dầm đeo bố trí gối cố định ở cả hai đầu, còn trong một nhịp chính đặt gối cố định trên mố, tất cả các gối còn lại của nhịp chính là gối di động. Sơ đồ này có ưu điểm là không cần đặt gối di động phức tạp trên dầm đeo và xe chạy êm thuận hơn.

Hình 2.22 – Một dạng bố trí gối cầu trong cầu có nhịp đeo thường

được sử dụng trong thực tế + Nếu chiều dài mút thừa lớn, trên trụ biên của dầm nút thừa có thể phát sinh phản

lực âm. Khi đó trên các trụ này cần đặt gối neo đ chịu lực nhổ. Theo phương ngang cầu:

• Đối với cầu dàn có 2 dàn chủ:

Proof



+ Trên một dàn chủ một đầu kết cấu nhịp phải được liên kết cố định bằng gối cố định đầu kia đặt gối di động. Dàn thứ hai có một đầu đặt gối di động theo phương ngang và đầu kia đặt gối di động theo cả hai phương.

Gèi di ®éng mét ph¬ngGèi cè ®Þnh

Gèi di ®éng mét ph¬ng Gèi di ®éng hai ph¬ng

Hình 2.23 – Mặt bằng bố trí gối trong cầu dàn có hai dàn chủ

khi có sử dụng gối di động theo hai phương + Tuy nhiên, kết cấu của loại gối cầu di động theo cả hai phương rất phức tạp nên

nhiều khi người ta bố trí gối cầu di động dọc đặt theo phương đường chéo. Giải pháp này đảm bảo đầu kết cấu nhịp có thể chuyển vị tự do khi nhiệt độ thay đổi đều trên toàn kết cấu nhịp. Gối di động dọc theo đường chéo không cho phép đầu kết cấu nhịp chuyển vị tự do hoàn toàn khi kết cấu nhịp biến dạng do tải trọng hoặc bị nắng chiếu một phía.

Gèi di ®éng theo ph¬ng chÐoGèi di ®éng mét ph¬ng

Gèi cè ®Þnh Gèi di ®éng mét ph¬ng Hình 2.24 – Mặt bằng bố trí gối trong cầu dàn có hai dàn chủ

khi có sử dụng gối di động theo phương chéo + Trong các cầu có chiều rộng không lớn lắm (< 12-15m) biến dạng do nhiệt độ thay

đổi theo phương ngang cầu tương đối nhỏ như các cầu dàn giản đơn trên đường sắt thì một đầu kết cấu nhịp đặt cả hai gối cố định và đầu kia đặt 2 gối di động.

Gèi cè ®Þnh Gèi di ®éng mét ph¬ng

Gèi cè ®Þnh Gèi di ®éng mét ph¬ng Hình 2.25 – Mặt bằng bố trí gối trong cầu dàn có hai dàn chủ

trong trường hợp chiều rộng của cầu không lớn

Proof



• Đối với cầu dầm giản đơn chỉ có hai dầm chủ cách đặt gối cũng tương tự như trường hợp có hai dàn chủ như nói ở trên. Trong trường hợp chiều rộng cầu lớn hơn 15m, số lượng dầm chủ lớn hơn 2, các dầm chủ ở giữa được liên kết cố định một đầu, còn đầu kia đặt gối di động theo phương dọc.

Gèi di ®éng hai ph¬ng

Gèi di ®éng mét ph¬ng

Gèi cè ®Þnh

Gèi di ®éng mét ph¬ngGèi cè ®Þnh



Gèi di ®éng hai ph¬ng

Hình 2.26 – Mặt bằng bố trí gối trong cầu giản đơn có nhiều dầm, sử dụng

gối di động theo hai phương



Gèi cè ®Þnh Gèi di ®éng mét ph¬ng

Gèi cè ®Þnh


Gèi di ®éng theo ph¬ng chÐo


Hình 2.27 – Mặt bằng bố trí gối trong cầu giản đơn có nhiều dầm, sử dụng

gối di động theo phương chéo

• Đối với cầu có kết cấu nhịp liên tục, khi chiều rộng cầu không lớn, chỉ cần bố trí gối để đảm bảo chuyển vị theo phương dọc cầu, còn khi chiều rộng cầu lớn cần bố trí gối cầu để đảm bảo cho đầu kết cấu nhịp có thể chuyển vị theo cả phương dọc lẫn phương ngang cầu.

Proof



Gèi cè ®Þnh

Gèi cè ®Þnh









Hình 2.28 – Mặt bằng bố trí gối trong cầu liên tục

2.4.2.4 Cấu tạo gối cầu:

Cấu tạo gối cầu phụ thuộc vào trị số áp lực truyền lên gối, đối với gối di động còn phụ thuộc vào độ chuyển dịch của đầu kết cấu nhịp. Chiều dài nhịp càng lớn, cấu tạo gối cầu cần phải hoàn chỉnh để đảm bảo chuyển vị và xoay tự do của đầu kết cấu nhịp.

Cấu tạo gối cầu dầm BTCT: • Gối được làm từ các bản đệm đàn hồi: Trong kết cấu nhịp cầu bản và cầu dầm

giản đơn nhịp nhỏ hơn 9m đối với cầu đường sắt và 12m đối với cầu ôtô có thể dùng các bản đệm đàn hồi làm gối.

• Gối tiếp tuyến: Được áp dụng cho các nhịp từ 9-18m đối với cầu đường sắt, 12-18m đối với cầu đường ô tô. Cấu tạo gối gồm hai bản thép gọi là các thớt gối. Tính khớp của gối được đảm bảo bằng việc tiếp xúc đường thẳng giữa một mặt phẳng và một mặt trụ. Thớt trên là một tấm thép phẳng được hàn vào các thanh thép neo chôn sẵn trong dầm BTCT. Thớt dưới có một mặt tiếp xúc hình trụ được liên kết với bệ kê gối bằng bu lông neo đặt sẵn trong bê tông. Cấu tạo gối cố định và di động chỉ khác nhau ở chỗ: gối cố định có chốt hoặc vấu để ngăn cản chuyển vị của thớt trên đối với thớt dưới. Gối di động một phương có đặt bản nẹp ở sườn bên để ngăn không cho thớt trên chuyển vị theo phương ngang so với thớt dưới.

Proof



570/2

400/2

500/2

700/2

300/2

mÆt chÝnh

400

300/2

200/2

100

20

50

20

2010

0

300/2

200/2 50 100

700/2

400/2

500/2

50

200/2

20

500/235

I-I

2010

0

100

50

100

300/2

50

20

200/2 200/2 50

300/2

300/2

40020

200/2

mÆt chÝnh

100

100

700/2

500/2

400/2

700/2

500/2

400/2

100

20

50

100

50

20

570/2500/235

20

I-Ia)

b)

Hình 2.29 – Cấu tạo gối tiếp tuyến

a- Gối di động; b- Gối cố định.

• Gối con lăn BTCT, gối thép hàn có con lăn cắt vát, gối con lăn tròn: Các loại gối này được áp dụng cho các nhịp có chiều dài lớn hơn 18-20m. Gối con lăn BTCT gồm hai tấm thép bề mặt hình trụ, ở giữa là khối BTCT, chiều cao con lăn h bằng 1.5-2 lần chiều rộng, loại gối này có thể chịu được phản lực 80T. Gối con lăn tròn thường được dùng cho các nhịp 20-40m với đường kính con lăn từ 12-20cm.

Proof



A

220

260

4040

A A-A

1123

4040

40

160

502x

4050

50 50

Hình 2.30 – Cấu tạo gối con lăn BTCT

a)

4027

040

180

360420

320

450

b

b)

h n

a

a

h

A

A

B

B

A-A

B-B

Hình 2.31 – Cấu tạo gối con lăn cắt vát và gối con lăn tròn

• Gối cao su: Hiện nay trong cầu BTCT đường ô tô, gối cao su được áp dụng rất rộng rãi do có nhiều ưu điểm như: tiết kiệm thép, chiều cao nhỏ, chế tạo và bảo dưỡng đơn giản. Một trong những ưu điểm nổi bật của gối cao su là giảm chấn động giữa các mặt tiếp cúc và các gối cầ hiện đại hầu như không cần bảo dưỡng. Hiện nay ở nước ta đang sử dụng hai loại gối cao su chính đó là: Gối cao su phẳng và gối cao su hình chậu.

+ Gối cao su phẳng: Được áp dụng rộng rãi cho các cầu ôtô có chiều dài nhịp dưới 30-40m, có các chuyển vị không lớn 0.5-2.5m. Gối cao su có các bản thép dày 5mm nằm

Proof



giữa các lớp cao su. Các bản thép có tác dụng như các cốt thép ngăn cản và tăng độ cứng của gối khi chịu phản lực thẳng đứng. Nhờ tính chất đàn hồi của cao su, tiết diện dầm có thể chuyển vị trượt và chuyển vị xoay. Gối có thể chịu được tải trọng ngang do hãm xe. Gối có dạng hình tròn hoặc hình chữ nhật, có thể chịu được tải trọng thẳng đứng từ 15 đến 200T. Hệ số ma sát của gối đối với bê tông khoảng 0.3.

1410

214

cao su

thÐp

1410

25253

214

33 25

3 25253

3325

253

123

Chi tiÕt A

Chi tiÕt A

Hình 2.32 – Cấu tạo gối cao su phẳng dạng hình vuông

+ Gối cao su hình chậu: Cấu tạo gối gồm một tấm cao su hình tròn đặt trong một bộ phận bằng thép có dạng hình chậu. Chuyển vị xoay của đầu kết cấu nhịp được đảm bảo bởi biến dạng cắt đàn hồi của tấm cao su. Nhờ có chậu thép, tấm cao su có khối lượng không đổi và không bị nén dưới tải trọng. Trong gối di động, chuyển vị trượt của gối do tấm teflon PTFE (polytetra fluoroethylene) trượt trên mặt thép. Tấm trượt teflon PTFE được đặt trong khấc lõm của bản thép. Trên mặt tấm trượt PTFE là một lá thép làm bằng thép hợp kim, mịn phẳng và không rỉ, có chiều dày tối đa 1mm. Tỷ lệ đường kính và chiều dày tấm cao su không được vượt quá 8. Tấm PTFE có chiều dày tối thiểu 4mm và tối đa 8mm. Để gối chỉ di động theo một phương, người ta đặt thêm một bản nẹp dẫn hướng. Gối cố định có nắp đậy ở dưới và truyền tải trọng trực tiếp xuống mố trụ. Gối cao su hình chậu có ưu điểm là chịu tải trọng lớn, cho phép chuyển vị ngang lớn từ 5-15cm, hệ số ma sát nhỏ hơn 0.05, chiều cao xây dựng thấp, lắp đặt thuận tiện và sửa chữa đơn giản.

Proof



TÊm cao su

ChËu thÐp

L¸ thÐp hîp kimVßng cao su

N¾p ®Ëy §Üa PTFE

B¶n trît thÐp

Hình 2.33a – Cấu tạo gối cao su hình chậu

1 1

2 2 4 4

Gèi di ®éng theo 2 ph¬ng Gèi di ®éng theo 1 ph¬ng

mÆt chÝnh 1-1

1/2 mÆt c¾t 2-21/2 mÆt b»ng 1/2 mÆt c¾t 4-41/2 mÆt b»ng

mÆt chÝnh mÆt chÝnh

Hình 2.33b – Cấu tạo gối có bản đệm chống ma sát bằng teflon Cấu tạo gối cầu dầm thép và dàn thép:

• Gối tiếp tuyến: Được áp dụng cho các cầu thép có nhịp dưới 25m, có cấu tạo như đã nói ở phần gối tiếp tuyến cho dầm BTCT, gối tiếp tuyến nói chung có cấu tạo đơn giản, chiều cao thấp, nhưng hệ số ma sát lớn (bằng 0.5).

Proof



Hình 2.34 – Gối tiếp tuyến được dùng trong thực tế

• Gối di động con lăn, gối con quay: Khi nhịp lớn hơn 25m, phản lực gối từ 70-80T đến 250-300T nên dùng loại gối di động con lăn, hệ số ma sát nhỏ bằng 0.05; đảm bảo chuyển vị tự do theo phương dọc cầu của kết cấu nhịp. Nếu đường kính con lăn dưới 18-20cm thường dùng con lăn tròn, khi đường kính lớn hơn dùng con lăn cắt vát. Gối cố định khi đó vẫn có thể dùng gối tiếp tuyến hoặc nếu phản lực gối lớn dùng gối con quay.

Hình 2.35 – Gối cố định dạng gối con quay

• Gối có nhiều con lăn: Khi phản lực gối lớn hơn 250-300T, sử dụng gối di động có 2 hoặc nhiều con lăn (số con lăn không nên quá 4) với con quay có sườn cứng. Các con lăn được cắt vát để giảm kích thước con quay. Đường kính con lăn không nên nhỏ hơn 150mm, chiều dày con lăn cắt vát bằng ∆ + 60mm, trong đó ∆ là toàn bộ chuyển vị của đầu kết cấu nhịp do tất cả các yếu tố. Trong gối có nhiều con lăn, các con lăn cần được liên kết với nhau bằng các thanh giằng ở sườn bên để đảm bảo không bị xê dịch dọc và trượt ngang nhưng phải dễ dàng cho việc lau chùi và được đặt trong hộp bảo vệ để tránh bụi bẩn. Con quay cần phải có các mép gờ, chốt và thiết bị chống xô.

Proof



Hình 2.36 – Gối có nhiều con lăn được sử dụng ở cầu Thăng Long

2.5. Nối tiếp giữa cầu và đường 2.5.1. Nối tiếp giữa cầu và đường ôtô

Nối tiếp giữa cầu và đường phải đảm bảo xe chạy êm thuận, không gây xung kích lớn. Như vậy cần tránh độ cứng thay đổi đột ngột khi xe từ đường vào cầu, do đó biện pháp tăng dần độ cứng từ đường vào cầu là cần thiết. Có nhiều giải pháp giải quyết vấn đề này, sau đây là các giảI pháp thường được sử dụng:

• Đối với các cầu nhịp nhỏ, khi kết cấu nhịp tựa trực tiếp lên mố không qua gối cầu thì tại chỗ nối tiếp nên làm phần kết cấu nền mặt đường cứng dần tiến về phía cầu, thường người ta rải một lớp cát đệm phía trên lớp đá dăm tăng cường. Để bảo vệ phần bê tông tiếp xúc với đất khỏi bị xâm thực, phải quét lên nó một vài lớp nhựa đường nóng. Phần đệm cát và đá dăm phải đảm bảo chịu lực và thoát nước tốt.

• Khi chiều dài kết cấu nhịp lớn 12m và có gối cầu, đầu kết cấu nhịp được tựa trên các mố nặng hoặc mố nhẹ có đặt bản quá độ. Đồng thời ở những cầu dầm hay cầu khung thuộc hệ thống mút thừa, dưới tác dụng của hoạt tải, sẽ xuất hiện các chuyển vị thẳng đứng ở mút thừa làm nền đường đầu cầu bị phá hoại, khi đó nên dùng bản quá độ. Cấu tạo bản quá độ gồm nhiều bản riêng lẽ, kích thước mỗi bản rộng từ 100-150cm, dài từ 200-300cm, dày từ 20-30cm, một đầu bản tựa trên mút thừa của kết cấu nhịp hoặc đầu kê sau mố, đầu còn lại được đặt trên dầm kê BTCT trong đất nền đường theo hướng ngang cầu. Các bản này thường được làm bằng BTCT và được đặt với độ dốc là 1/10 về phía nền đường, nó được liên kết với kết cấu nhịp hoặc mố cầu thông qua các chốt thép. Khe hở giữa các bản quá độ với kết cấu nhịp được đổ đầy nhựa đường.

(Hình vẽ minh họa)

Proof



2.5.2. Nối tiếp giữa cầu và đường trong cầu đường sắt Để tàu ra vào cầu được êm thuận khi thiết kế cao độ đáy ray trên cầu cần dựa vào

chiều dày ba lát đầu cầu. Trên cầu dùng máng ba lát thì nền đường hai đầu cầu cũng phải dùng ba lát đá dăm đối với những cầu vĩnh cửu có khẩu độ lớn hơn 10m bất kể nền đường toàn tuyến dùng loại ba lát nào.

Thông thường trong phạm vi 30m ở hai đầu cầu có ba lát dày từ 45-50cm còn chiều dày ba lát trong khu gian từ 30-50cm, để chuyển tiếp giữa hai đoạn đường có chiều dày nền đường khác nhau nên vuốt dốc 1% hoặc đánh cấp. Tiếp giáp cầu và đường dùng mố nặng

Proof



Chương 3: Cơ sở lập phương án và tính toán thiết kế công trình cầu theo Tiêu chuẩn 22 TCN 272 - 05

3.1. Tiêu chuẩn thiết kế cầu - các khái niệm chung 3.1.1. Triết lý thiết kế chung

3.1.1.1 Tính toán thiết kế theo ứng suất cho phép

Mục đích của việc tính toán theo ứng suất cho phép là xác định các ứng suất trong bêtông và cốt thép của cấu kiện. Đem so sánh giá trị đó với ứng suất cho phép của vật liệu, với các giả thiết tính toán sau:

• Tiết diện ngang của mặt cắt cấu kiện trước và sau biến dạng là không thay đổi;

• Biến dạng của cốt thép và thớ bêtông tại một vị trí là bằng nhau; • Mô đun đàn hồi của bêtông là hằng số, qui đổi tiết diện của bêtông và cốt thép

thành tiết diện đồng nhất;

Nhược điểm của phương pháp tính toán này là: Thực tế cho thấy biến dạng thực của mặt cắt BTCT là không theo giả thiết là mặt phẳng vì bản thân bêtông là vật liệu không đồng chất, và không hoàn toàn đàn hồi. Chính vì vậy mà việc tính toán chưa phản ánh đúng sự làm việc của kết cấu, phân phối vật liệu chịu lực chưa hợp lý.

3.1.1.2 Tính toán theo nội lực cho phép

Mục đích của việc tính toán theo nội lực cho phép là xác định các giá trị nội lực trong bêtông và cốt thép của cấu kiện. Đem so sánh giá trị đó với nội lực tới hạn cho phép của kết cấu.

Ưu điểm: Việc tính toán đã xét đến sự làm việc của vật liệu, kết cấu ở giai đoạn dẻo và cho khái niệm rõ ràng hơn về vấn đề an toàn kết cấu.

Nhược điểm: Không xét đến khả năng biến đổi của tải trọng (không nói đến hệ số tải trọng n), sự sai lệch của cường độ thực tế và cường độ thiết kế của vật liệu cũng như các điều kiện làm việc khác của kết cấu. Phương pháp cũng chưa xét đến biến dạng và khe nứt và khi tính toán chỉ tính ở tiết diện thẳng góc với trục dọc kết cấu.

3.1.1.3 Tính toán theo các trạng thái giới hạn

Kết cấu cầu được tính toán theo các trạng thái giới hạn với trạng thái giới hạn là tình huống nguy hiểm đặc trưng dự kiến có thể xảy ra cho kết cấu. Khi vượt qua trạng thái giới hạn thì kết cấu ngừng thỏa mãn yêu cầu thiết kế. Các trạng thái giới hạn được coi trọng như nhau.

• Khi tính toán cấu kiện, ta phải đảm bảo cho các cấu kiện thoả mãn các yêu cầu về mặt sử dụng như cấu kiện chịu lực tác dụng không quá sức, biến dạng không quá lớn hay không xuất hiện vết nứt hoặc vết nứt không quá rộng. Nếu các điều kiện không còn thoả mãn được các yêu cầu đó thì ta nói rằng kết cấu đã ở vào

Proof



trạng thái giới hạn. Sự quá độ từ trạng thái làm việc bình thường sạng trạng thái giới hạn phụ thuộc vào nhiều nhân tố:

• Trị số và tính chất của tải trọng; • Chất lượng và tính chất của vật liệu; • Điều kiện làm việc của cấu kiện và vật liệu;

Cầu phải được thiết kế theo các trạng thái giới hạn quy định để đạt được các mục tiêu thi công được, an toàn và sử dụng được, có xét đến các vấn đề : khả năng dễ kiểm tra, tính kinh tế và mỹ quan như nêu ở Điều 2.5 tiêu chuẩn 22 TCN 272-05.

Bất kể dùng phương pháp phân tích kết cấu nào thì phương trình 1.3.2.1-1 tiêu chuẩn 22 TCN 272 - 05 sau đây luôn luôn cần được thỏa mãn với mọi ứng lực và các tổ hợp được ghi rõ của chúng.

∑ηi γi Qi ≤ Φ Rn = Rr (1.3.2.1-1)

với :

ηi= ηD ηR ηl > 0,95 (1.3.2.1-2)

Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại của γi:

0,11

IRDi ≤=

ηηηη

(1.3.2.1-3)

Trong đó :

• γi = hệ số tải trọng : hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho ứng lực.

• Φ = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa trên thống kê dùng cho sức kháng danh định được ghi ở các Phần 5, 6, 10, 11 và 12.

• ηi = hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư và tầm quan trọng trong khai thác.

• ηD = hệ số liên quan đến tính dẻo được ghi ở Điều 1.3.3.

• ηR = hệ số liên quan đến tính dư được ghi ở Điều 1.3.4. `

• ηI = hệ số liên quan đến tầm quan trọng trong khai thác (Điều 1.3.5).

• Qi = ứng lực

• Rn = sức kháng danh định

• Rr = sức kháng tính toán : ΦRn

(a) Trạng thái giới hạn sử dụng

Trạng thái giới hạn sử dụng phải xét đến như một biện pháp nhằm hạn chế đối với ứng suất, biến dạng và vết nứt dưới điều kiện sử dụng bình thường.

Proof



(b) Trạng thái giới hạn mỏi và phá hoại giòn

Trạng thái giới hạn mỏi phải được xét đến trong tính toán như một biện pháp nhằm hạn chế về biên độ ứng suất do một xe tải thiết kế gây ra với số chu kỳ biên độ ứng suất dự kiến.

Trạng thái giới hạn phá hoại giòn phải được xét đến như một số yêu cầu về tính bền của vật liệu theo Tiêu chuẩn vật liệu.

(c) Trạng thái giới hạn cường độ

Trạng thái giới hạn cường độ phải được xét đến để đảm bảo cường độ và sự ổn định cục bộ và ổn định tổng thể được dự phòng để chịu được các tổ hợp tải trọng quan trọng theo thống kê được định ra để cầu chịu được trong phạm vi tuổi thọ thiết kế của nó.

(d) Trạng thái giới hạn đặc biệt

Trạng thái giới hạn đặc biệt phải được xét đến để đảm bảo sự tồn tại của cầu khi động đất hoặc lũ lớn hoặc khi bị tầu thuỷ, xe cộ va, có thể cả trong điều kiện bị xói lở.

3.1.2. Các tiêu chuẩn thiết kế

Tiêu chuẩn thiết kế là các tài liệu hướng dẫn thiết kế hoặc các qui định thiết kế chung do nhà nước ban hành nhằm đảm bảo cho các công trình thiết kế được an toàn, sử dụng tốt. Hiện nay có rất nhiều tiêu chuẩn thiết kế của các nước khác nhau như: tiêu chuẩn 22 TCN-272-05 của Việt Nam, tiêu chuẩn AASHTO LRFD của Mỹ, tiêu chuẩn BS5400 của Anh, tiêu chuẩn thiết kế cầu nhật bản, tiêu chuẩn thiết kế cầu châu âu EUROCODE, tiêu chuẩn thiết kế cầu của Hàn Quốc… Nói chung việc sử dụng tiêu chuẩn nào để thiết kế là tuỳ thuộc vào sự quyết định của chủ đầu tư hay phụ thuộc vào nơi cấp nguồn vốn xây dựng công trình. Với các dự án sử dụng vồn ngân sách nhà nước của Việt Nam chúng ta thì sử dụng tiêu chuẩn 22 TCN 272 – 05 trong việc tính toán thiết kế và thi công công trình.

Có một điểm khác biệt giữa tiêu chuẩn nước ngoài và tiêu chuẩn Việt Nam là: Tiêu chuẩn Việt Nam là căn cứ pháp lý để những người thiết kế tuân theo, khi có các kiến nghị khác phải được sự chấp thuận của cấp có thẩm quyền quyết định phê duyệt. Các tiêu chuẩn nước ngoài thì lại mang tính chất tham khảo để các nhà thiết kế căn cứ vào đó để lựa chọn các thành phần kết cấu cho các công trình xây dựng trên cơ sở có sự tính toán chứng minh cụ thể.

3.2. Các yêu cầu cơ bản về thiết kế 3.2.1. Khổ thông thuyền

Giấy phép để xây dựng cầu qua đường thuỷ có thông thuyền phải do Cục Đường sông Việt Nam hoặc Cục Hàng hải Việt nam cấp. Khổ giới hạn thông thuyền cả về chiều đứng lẫn chiều ngang phải được Chủ đầu tư xác lập với sự cộng tác của Cục Đường sông Việt Nam hoặc Cục Hàng hải Việt Nam. Trừ khi có chỉ định khác, khổ giới hạn thông

Proof



thuyền phải tuân theo Bảng 2.3.3.1.1, lấy từ TCVN 5664-1992.

Khổ giới hạn thông thuyền trên các sông có thông thuyền

Cấp đường sông

Khổ giới hạn tối thiểu trên mức nước cao có chu kỳ 20năm (m) Theo chiều ngang Theo chiều thẳng đứng

(trên toàn chiều rộng) Cầu qua sông Cầu qua kênh I 80 50 10 II 60 40 9 III 50 30 7 IV 40 25 6 (thích hợp)

5 (tối thiểu) V 25 20 3,5 VI 15 10 2,5

3.2.2. Khổ không thông xe dưới cầu 3.2.2.1 Khổ giới hạn đứng của đường bộ

Khổ giới hạn đứng của các kết cấu đường bộ phải phù hợp với Tiêu chuẩn Thiết kế Đường. Cần nghiên cứu khả năng giảm khổ giới hạn đứng do lún của kết cấu cầu vượt. Nếu độ lún dự kiến vượt quá 25 mm thì cần được cộng thêm vào khổ giới hạn đã được quy định.

Khổ giới hạn đứng của các giá đỡ biển báo và các cầu vượt cho người đi bộ phải lớn hơn khổ giới hạn kết cấu của đường 300mm, và khổ giới hạn đứng từ mặt đường đến thanh giằng của kết cấu dàn vượt qua ở phía trên không được nhỏ hơn 5300mm.

3.2.2.2 Khổ giới hạn ngang của đường bộ

Chiều rộng cầu không được nhỏ hơn chiều rộng của đoạn đường đầu cầu bao gồm cả lề hoặc bó vỉa, rãnh nước và đường người đi.

Khổ giới hạn ngang dưới cầu cần thoả mãn các yêu cầu của Điều 2.3.2.2.1. Không có vật thể nào ở trên hoặc ở dưới cầu ngoài rào chắn, được định vị cách

mép của làn xe dưới 1200mm. Mặt trong của rào chắn không được đặt cách mặt của vật thể đó hoặc mép của làn xe dưới 600mm.

3.2.2.3 Cầu vượt đường sắt

Các kết cấu được thiết kế để vượt đường sắt phải phù hợp với khổ giới hạn được quy định ở các Hình 1 và 2 và tuân theo các yêu cầu đặc biệt của Chủ đầu tư và Liện hiệp đường sắt Việt Nam (LHĐS).

Ghi chú: Khổ giới hạn dưới đây được sử dụng cho tuyến thẳng; với tuyến cong cầu theo 22TCN - 18 - 1979 - Phụ lục 1

Proof



Cao ®é ®Ønh ray

____ Cho các công trình vượt phía trên đường sắt dùng sức kéo hơi nước và điêzen ------- Cho các công trình vượt phía trên đường sắt dùng sức kéo điện xoay chiều Số trong ngoặc đơn dùng khi có khó khăn về chiều cao

Hình 17 - Khổ giới hạn đường sắt trên đường thẳng trong khu gian (khổ 1000mm)

Cao ®é ®Ønh ray

___ Cho các công trình vượt phía trên đường sắt dùng sức kéo hơi nước và điêzen ------ Cho các công trình vượt phía trên đường sắt dùng sức kéo điện xoay chiều

Số trong ngoặc đơn dùng khi có khó khăn về chiều cao Hình18 - Khổ giới hạn đường sắt trên đường thẳng trong khu gian( khổ 1435 mm)

3.2.2.4 Cầu vượt đường bộ

Khổ giới hạn đứng của các kết cấu đường bộ phải phù hợp với qui định về tĩnh không đường bộ của Tiêu chuẩn 22TCN272-05. Cần nghiên cứu khả năng giảm khổ giới hạn đứng do lún của kết cấu cầu vượt. Nếu độ lún dự kiến vượt quá 25 mm thì cần được cộng thêm vào khổ giới hạn đã được qui định.

Khổ giới hạn đứng của các giá đỡ biển báo và các cầu vượt cho người đi bộ phải lớn hơn khổ giới hạn kết cấu của đường 300mm và khổ giới hạn đứng từ mặt

Proof



đường đến thanh giằng của kết cấu giàn vượt qua ở phía trên không được nhỏ hơn 5300mm.

Chiều rộng cầu không được nhỏ hơn chiều rộng của đoạn đường đầu cầu bao gồm cả lề hoặc bó vỉa, rãnh nước và đường người đi.

Khổ giới hạn ngang dưới cầu cần thoả mãn điều kiện an toàn của xe cộ ở trên và dưới cầu. Lan can hoặc thiết bị rào chắn phải đảm bảo khả năng chịu lực độc lập, với mặt quay về phía đường của nó, đồng thời phải cách xa mặt mố trụ ít nhất là 600mm hoặc phải đặt rào chắn cứng.

Mặt của lan can phải đặt ở phía ngoài của lề đường ít nhất là 600mm. Không được để vật cản ở phía trên hoặc dưới cầu ngoài rào chắn, được định vị cách mép của làn xe dưới 1200mm. Mặt trong của rào chắn không được đặt cách mép của làn xe dưới 600mm.

Chiều rộng lề người đi bộ của cầu và hầm phải xác định dựa trên cơ sở tính toán mật độ, tần suất người qua lại trong một giờ và tuân thủ qui định sau:

- Không nhỏ hơn: 2,25m đối với các cầu và 3,0 đối với hầm. - Chiều cao khoảng không giành cho người đi bộ trong hầm không được nhỏ hơn

2,3m. - Khả năng lưu thông hành khách tính toán đối với 1m chiều dài mặt cắt ngang cầu

và hầm là 2000 đối với người đi bộ là 1500 người/h. - Chiều rộng lề người đi bộ của cầu và hầm trong khu vực dân cư cho phép lấy bằng

1,5m. - Tĩnh không công trình vượt qua các đường đồng bằng và vùng có xe chở gia xúc

phải tuân thủ yêu cầu sau:

- Đối với đường đồng bắng: chiều cao tĩnh không không được nhỏ hơn 4,5m, chiều rộng 6,0m, nhưng không được lấy tăng hơn 1,0 m so chiều rộng của các xe phục vụ nông nghiệp có thể qua lại trên tuyến;

- Đối với đường vận chuyển gia xúc: chiều cao tĩnh không không nhỏ hơn 3,0, chiều rộng mặt cắt ngang của đường là 2+λ/6, trong đó λ - là chiều dài trạng trại chăn nuôi, nhưng không nhỏ hơn 4,0m và không lớn hơn 8,0m.

- Đường nhánh hoặc đường phụ vào trong các trạng trại chăn nuôi qua kết cấu nhịp cầu hoặc các cống trên nền đất đắp, phải được gia cố trên toàn bộ lề đường và chiều dài đoạn gia cố không nhỏ hơn 10,0 m về mỗi phía của công trình. Trong trường hợp cần thiết, công trình phải xây dựng dải hướng luồng xe để bảo vệ công trình.

Chiều cao tĩnh không của kết cấu nhịp cầu trên sông được xác định phù hợp với qui định trong Bảng 5.3. Khi xây dựng cầu thứ hai hoặc là phụ nằm phía dưới đường ô tô (trong trường hợp mở rộng các cầu chuyển tiếp), tĩnh không dưới cầu phải xác định dựa trên cơ sở tính toán kinh tế-kỹ thuật phù hợp với tĩnh không của các cầu trên cùng tuyến.

Proof



Cao độ các bộ phận kết cấu cầu so với mặt nước trên nhịp thông thuyền và trên mặt đường dưới cầu được xác định theo điều kiện cụ thể và phương án thiết kế đã được lựa chọn.

Không cho pháp để các bãi đất bồi nhô lên trong lòng cống làm hạn chế khả năng thoát và lưu thông nước lớn nhất theo tính toán: Cống tròn và cống vòm đến 3,0m – không nhỏ hơn chiều cao cống, lớn hơn 3,0m – không nhỏ hơn 0,75m; Cống hình chữ nhật chiều cao đếm 3,0m – không nhỏ hơn 1/6 chiều cao cống, lớn hơn 3,0m - không nhỏ hơn 0,50m.

3.3. Yêu cầu vật liệu trong thiết kế và xây dựng cầu

Đối với từng bộ phận kết cấu, cường độ chịu nén phải được qui định rõ trong hồ sơ thiết kế.

Bê tông có cường độ chịu nén lớn hơn 70 MPa chỉ được dùng khi có các thí nghiệm vật lý xác lập được các quan hệ giữa cường độ chịu nén của bê tông với các tính chất khác. Không được dùng các loại bê tông có cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày thấp hơn 16 MPa cho các loại kết cấu.

Cường độ chịu nén qui định của bê tông dự ứng lực và bản mặt cầu không được thấp hơn 28 MPa.

Đối với kết cấu bê tông có tỷ trọng thấp, thì mật độ lỗ rỗng, cường độ và các tính chất khác phải chỉ định rõ trong hồ sơ thiết kế.

Đối với bê tông cấp A, A(AE) và P dùng ở trong và trên nước mặn, tỉ lệ nước/ximăng không được vượt quá 0,45.

Tổng cộng lượng xi măng Portland và các vật liệu chứa xi măng khác không được vượt quá 475 kg/m3 bê tông. 3.4. Tải trọng tính toán thiết kế cầu Trong tính toán thiết kế cầu, tải trọng tính với mỗi hạng mục kết cấu là khác nhau nhưng nói chung cũng gồm một số loại tải trọng sau:

3.4.1. Tĩnh tải – tải trọng thường xuyên

Tĩnh tải bao gồm: trọng lượng của tất cả bộ phận kết cấu của kết cấu, bộ phận kết cấu công trình, trọng lượng mặt cầu, trọng lượng đất phủ, dự phòng phủ bù và mở rộng, áp lực đất, tải trọng phục vụ thi công trên đất, tải trọng ma sát âm.

DD = tải trọng kéo xuống (xét hiện tượng ma sát âm).

DC = tải trọng bản thân của các bộ phận kết cấu và thiết bị phụ phi kết cấu.

DW = tải trọng bản thân của lớp phủ mặt và các tiện ích công cộng.

EH = tải trọng áp lực đất nằm ngang.

EL = các hiệu ứng bị hãm tích luỹ do phương pháp thi công.

Proof



ES = tải trọng đất chất thêm.

EV = áp lực thẳng đứng do tự trọng đất đắp.

3.4.2. Tải trọng tức thời (tải trọng không thường xuyên) 3.4.2.1 Tải trọng không thường xuyên trong thiết kế công trình giao thông

BR = lực hãm xe.

CE = lực ly tâm.

CR = từ biến.

CT = lực va xe.

CV = lực va tầu.

EQ = động đất.

FR = ma sát.

IM = lực xung kích (lực động ) của xe.

LL = hoạt tải xe.

LS = hoạt tải chất thêm.

PL = tải trọng người đi.

SE = lún.

SH = co ngót.

TG = gradien nhiệt.

TU = nhiệt độ đều.

WA = tải trọng nước và áp lực dòng chảy.

WL = gió trên hoạt tải.

WS = tải trọng gió trên kết cấu.

3.4.2.2 Hoạt tải xe

(a) Số làn xe thiết kế

Số làn xe thiết kế được xác định bởi phần số nguyên của tỷ số w/3500, ở đây w là bề rộng khoảng trốngcủa lòng đường giữa hai đá vỉa hoặc hai rào chắn, đơn vị là mm. Cần xét đến khả năng thay đổi trong tương lai về vật lý hoặc chức năng của bề rộng trống của lòng đường của cầu.

Trong trường hợp bề rộng làn xe nhỏ hơn 3500mm thì số làn xe thiết kế lấy bằng số làn giao thông và bề rộng làn xe thiết kế phải lấy bằng bề rộng làn giao thông.

Lòng đường rộng từ 6000mm đến 7200mm phải có 2 làn xe thiết kế, mỗi làn bằng một nửa bề rộng lòng đường.

Proof



(b) Hoạt tải xe ôtô thiết kế

Hoạt tải xe ôtô trên mặt cầu hay kết cấu phụ trợ được đặt tên là HL-93 sẽ gồm một tổ hợp của: Xe tải thiết kế hoặc xe 2 trục thiết kế, và tải trọng làn thiết kế.

Trừ trường hợp được điều chỉnh trong Điều 3.6.1.3.1 tiêu chuẩn 22 TCN 272-01, mỗi làn thiết kế được xem xét phải được bố trí hoặc xe tải thiết kế hoặc xe hai trục chồng với tải trọng làn khi áp dụng được. Tải trọng làn được giả thiết chiếm 3000mm theo chiều ngang trong một làn xe thiết kế.

Xe tải thiết kế

Trọng lượng và khoảng cách các trục và bánh xe của xe tải thiết kế phải lấy theo Hình 3.6.1.2.2-1. Lực xung kích lấy theo Điều 3.6.2 tiêu chuẩn 22 TCN 272-05.

Trừ quy định trong Điều 3.6.1.3.1 và 3.6.1.4.1, cự ly giữa 2 trục 145.000N phải thay đổi giữa 4300 và 9000mm để gây ra ứng lực lớn nhất.

Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải trọng trục cho trong Hình 3.6.1.2.2-1 nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65.

35 kN 145 kN 145 kN 4300 mm 4300 mm tíi 900mm

600 mm nãi chung 300mm mót thõa cña mÆt cÇu

Lµn thiÕt kÕ 3500 mm

Hình 3.6.1.2.2-1 - Đặc trưng của xe tải thiết kế

Xe hai trục thiết kế

Xe hai trục gồm một cặp trục 110.000N cách nhau 1200mm. Cự ly chiều ngang của các bánh xe lấy bằng 1800mm. Tải trọng động cho phép lấy theo Điều 3.6.2.

Đối với các cầu trên các tuyến đường cấp IV và thấp hơn, Chủ đầu tư có thể xác định tải trọng xe hai trục nói trên nhân với hệ số 0,50 hoặc 0,65.

Tải trọng làn thiết kế

Proof



Tải trọng làn thiết kế gồm tải trọng 9,3N/mm phân bố đều theo chiều dọc. Theo chiều ngang cầu được giả thiết là phân bố đều trên chiều rộng 3000mm. Ứng lực của tải trọng làn thiết kế không xét lực xung kích.

3.4.3. Các tải trọng không thường xuyên khác 3.4.3.1 Tải trọng gió

Tải trọng gió lên hoạt tải Tải trọng gió lên kết cấu theo TTGH CD2 Tải trọng gió lên kết cấu theo TTGH CD3, TTGH Sử dụng

3.4.3.2 Tải trọng áp lực nước Tải trọng áp lực nước Lực đẩy Acsimet

3.4.3.3 Tải trọng nhiệt độ Tải trọng nhiệt độ chênh lệch Tải trọng nhiệt độ Gradient

3.4.3.4 Tải trọng động đất

3.4.3.5 Tải trọng va xô

Tải trọng va xô tàu bè Tải trọng va xô của hoạt tải xe cộ

3.5. Các hệ số dùng trong các tải trọng để tính toán thiết kế cầu 3.5.1. Hệ số tải trọng và tổ hợp tải trọng

Các hệ số tải trọng được đưa vào trong quá trình tính toán thiết kế cầu nhằm mục đích xét đến những sai lệch có thể xảy ra theo chiều hướng bất lợi (hoặc lớn hơn hoặc nhỏ hơn) so với các trị số tiêu chuẩn của chúng trong các tổ hợp tải trọng và tác động khác nhau. Trị số các hệ số tải trọng được quy định theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 (theo các bảng 3.4.1.1 và 3.4.1.2). Các hệ số phải chọn sao cho gây ra tổng ứng lực tính toán cực hạn. Đối với mỗi tổ hợp tải trọng cả trị số cực hạn âm lẫn trị số cực hạn dương đều phải được xem xét.

Khi tính toán kết cấu cầu, cống có thể tham khảo các hệ số tải trọng sau:

• Hệ số tải trọng thi công kết cấu công trình không được lấy nhỏ hơn 1,25.

• Hệ số tải trọng xung kích của các thiết bị thi công không được lấy nhỏ hơn 1,5.

• Hệ số tải trọng gió không được lấy nhỏ hơn 1,25.

• Hệ số tải trọng khác phải lấy bằng 1,0.

Proof



• Lực kích thiết kế trong khai thác không được nhỏ hơn 1,3 lần phản lực gối liền kề với điểm kích do tải trọng thường xuyên gây ra.

• Lực thiết kế đối với vùng neo kéo sau phải lấy bằng 1,2 lần lực kích lớn nhất.

3.5.2. Các tổ hợp tải trọng 3.5.2.1 Các tổ hợp tải trọng theo các Trạng thái giới hạn

Các bộ phận kết cấu cầu, cống phải thoả mãn điều kiện chịu lực theo các tổ hợp tải trọng theo từng trạng thái giới hạn sau đây:

• Trạng thái giới hạn cường độ I: Tổ hợp tải trọng cơ bản liên quan đến việc sử dụng cho xe tiêu chuẩn của cầu không xét đến gió.

• Trạng thái giới hạn cường độ II: Tổ hợp tải trọng liên quan đến cầu chịu gió với vận tốc vượt quá 25m/s.

• Trạng thái giới hạn cường độ III: Tổ hợp tải trọng liên quan đến việc sử dụng xe tiêu chuẩn của cầu với gió có vận tốc 25m/s.

• Trạng thái giới hạn đặc biệt: Tổ hợp tải trọng liên quan đến động đất, lực va của tầu thuyền và xe cộ, và một số hiện tượng thuỷ lực với hoạt tải đã chiết giảm khác với khi là một phần của tải trọng xe va xô, CT.

• Trạng thái giới hạn sử dụng: Tổ hợp tải trọng liên quan đến khai thác bình thường của cầu với gió có vận tốc 25m/s với tất cả tải trọng lấy theo giá trị danh định. Dùng để kiểm tra độ võng, bề rộng vết nứt trong kết cấu BTCT và BTCT dự ứng lực, sự chảy dẻo của kết cấu thép và trượt của các liên kết có nguy cơ trượt do tác động của hoạt tải xe. Tổ hợp trọng tải này cũng cần được dùng để khảo sát ổn định mái dốc.

• Trạng thái giới hạn mỏi: Tổ hợp tải trọng gây mỏi và đứt gẫy liên quan đến hoạt tải xe cộ trùng phục và xung kích dưới tác động của một xe tải đơn chiếc có cự ly trục được qui định của Tiêu chuẩn thiết kế cầu hiên hành.

3.5.2.2 Hệ số tải trọng trong các tổ hợp tải trọng

Tất cả các loại tải trọng được đưa vào tính toán phải được nhân với hệ số tải trọng tương ứng. Hệ số tải trọng phải chọn sao cho gây ra tổng ứng lực tính toán cực hạn. Đối với mỗi tổ hợp tải trọng cả trị số cực hạn âm lẫn trị số cực hạn dương đều phải được xem xét.

Trong tổ hợp tải trọng nếu tác động của một tải trọng làm giảm tác động của một tải trọng khác phải lấy giá trị nhỏ nhất của tải trọng làm giảm giá trị tải trọng kia.

Khi tải trọng thường xuyên làm tăng sự ổn định hoặc tăng khả năng chịu tải của một bộ phận kết cấu hoặc của toàn cầu thì trị số tối thiểu của hệ số tải trọng đối với tải trọng thường xuyên này cũng phải được xem xét.

Khi đánh giá ổn định tổng thể của mái đất có móng hoặc không có móng phải khảo sát trạng thái giới hạn sử dụng dựa trên tổ hợp tải trọng sử dụng và một hệ số sức kháng phù hợp.

Proof



3.6. Các yêu cầu đối với cầu tạm và xây dựng phân kỳ Các cầu, cống tạm có tuổi thọ trên 5 năm phải thiết kế theo dạng kết cấu vĩnh

cửu và không được dùng các qui định của điều này.

Thiết kế cầu phải đảm bảo sau một trận động đất không thể gây sập toàn bộ hoặc một phần của cầu tạm. Qui định này được áp dụng cho các cầu được xây dựng phân kỳ và cầu vượt.

Các hệ số gia tốc tại các địa điểm xây dựng ở gần các đứt gãy đang hoạt động phải được nghiên cưú riêng. Các hệ số điều chỉnh phản ứng có thể tăng lên để tính lực thiết kế nhưng không vượt quá giá trị 1,5. Hệ số này không được áp dụng cho các liên kết.

Các qui định về chiều rộng tối thiểu của gối phải áp dụng cho mọi cầu tạm và cầu xây dựng từng phần. 3.7. Các yêu cầu tính toán thiết kế công trình cầu 3.7.1. Yêu cầu chung

Các bộ phận công trình cầu nói chung khi thiết kế cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Đảm bảo về điều kiện cường độ - Đảm bảo điều kiện về độ cứng - Đảm bảo điều kện về độ ổn định

3.7.2. Kết cấu mố trụ và tường chắn 3.7.2.1 Tính toán mố trụ và tường chắn theo các trạng thái giới hạn

Phải nghiên cứu việc áp dụng các tổ hợp tải trọng thích hợp trong phân tích, tính toán kết cấu. Tất cả các hệ số sức kháng đều phải lấy là 1,0 khi nghiên cứu trạng thái giới hạn đặc biệt.

Phải áp dụng các qui định về áp lực đất của Tiêu chuẩn 22TCN272-05. Khi tính toán về độ ổn định, các tải trọng đất phải được nhân với các hệ số tải trọng lớn nhất hoặc nhỏ nhất.

Các kết cấu mố liền khối phải tính toán thiết kế đảm bảo khả năng chống biến dạng từ biến, co ngót và nhiệt của kết cấu phần trên.

Phải đánh giá độ ổn định chung đối với tất cảc loại tường (tường chắn, tường chắn mái dốc và móng đặt trên nền đất hoặc nền đá) theo phương pháp phân tích cân bằng giới hạn.

Phải đánh giá ảnh hưởng của xói mòn đối với móng khi thiết kế các tường xây dựng dọc theo các sông và suối. Khi tiên liệu các điều kiện có thể xảy ra phải đưa vào thiết kế đầy đủ các biện pháp bảo vệ tương ứng.

Proof



3.7.2.2 Cấu tạo mố trụ và tường chắn

Các kết cấu móng, mố trụ và kết cấu tường chắn phải được tính toán xác định kích thước bằng các phương pháp thích hợp.

Chiều dài tường bản cánh phải được tính toán theo mái dốc yêu cầu của đường bộ. Các tường bản cánh phải có chiều dài đủ để chắn nền đắp đường bộ và để bảo vệ chống xói.

Phải xem xét các biện pháp tạo khe co dãn để đảm bảo sự co và giãn của các tường bê tông.

Các chỉ tiêu chuyển vị chấp nhận đối với tường chắn phải dựa vào đặc điểm, loại hình, tuổi thọ dự kiến và hậu quả của chuyển vị vượt quá qui định cho phép.

Các mố và tường chắn phải xác định kích thước đảm bảo độ ổn định, khả năng chịu lực, chống lật và chống trượt.

Thiết kế bộ phận kết cấu của tường và các móng tường phải tuân theo các qui định về vật liệu bê tông hoặc thép của Tiêu chuẩn 22TCN272-05.

3.7.2.3 Tuổi thọ thiết kế của mố trụ và tường chắn

Phải thiết kế các cốt gia cường bằng thép mạ trong đất và các chỗ nối.

Đối với việc thiết kế kết cấu, ăn mòn theo chiều dày phải được tính cho bề mặt lộ ra bên ngoài như sau:

• Ăn mòn lớp mạ là 0,015 mm/năm cho 2 năm đầu tiên và 0,004 mm/năm cho các năm tiếp theo.

• Ăn mòn thép các bon là 0,012mm/năm khi mất hết lớp kẽm mạ.

• Các lớp phủ chống ăn mòn khác phải sử dụng loại sơn tĩnh điện, sơn keo êpoxy với các chiều dày phủ nhỏ nhất 0,40m.

3.7.2.4 Thoát nước

a) Phải xem xét các biện pháp thoát nước phía trong đối với toàn bộ các kết cấu để phòng sự bão hoà của đất lấp gia cố và ngăn chặn các dòng nước mặt bất kỳ chứa các chất xâm thực.

b) Các tường trong các khu vực đào và đắp bên sườn đồi có các mức nước ngầm phải được thi công tiêu nước ở phía sau và phía dưới vùng gia cố.

3.7.3. Kết cấu mặt cầu 3.7.3.1 Các yêu cầu thiết kế chung

Mặt cầu không phải loại sàn lưới hở, phải được làm liên hợp với các cấu kiện đỡ chúng, trừ khi có những lý do buộc phải làm khác đi. Mặt cầu không liên hợp phải được liên kết với cấu kiện đỡ để phòng sự tách thẳng đứng. Các mấu neo chịu cắt

Proof



hoặc các liên kết khác giữa mặt cầu không liên hợp phải được thiết kế đảm bảo chịu đầy đủ các ứng lực tác động.

Mặt cầu phải được vuốt dốc ngang và dốc dọc. Khi thiết kế mặt cầu phải xét đến hiệu ứng của các lỗ thoát nước.

Các chi tiết phụ bằng bê tông (các bó vỉa, tường phòng hộ, lan can, lan can ô tô và tường phân cách) phải được làm liên tục về mặt kết cấu.

3.7.3.2 Các trạng thái giới hạn

Mặt cầu và hệ mặt cầu phải được phân tích thiết kế như một kết cấu hoàn toàn đàn hồi.

Mặt cầu bê tông trên một dầm phải được phân tích, tính toán khảo sát về trạng thái giới hạn mỏi.

Cốt thép chủ của mặt cầu chéo phải đặt theo hướng vuông góc với cấu kiện chịu lực chính. Trong trường hợp góc chéo của mặt cầu không vượt quá 25o cốt thép chủ có thể đặt theo hướng chéo.

Phần bản hẫng của mặt cầu phải được thiết kế để chịu tải trọng va đập vào lan can.

Cốt thép phải được đặt trong mỗi mặt của bản với lớp ngoài cùng đặt theo phương của chiều dài hữu hiệu. Số lượng cốt thép tối thiểu bằng 0,570 mm2/mm thép cho mỗi lớp đáy và 0,380 mm2/mm thép cho mỗi lớp đỉnh. Cự ly cốt thép không được vượt quá 450 mm. Chỉ được dùng mối nối chập đầu. Nếu góc xiên vượt quá 25o, cốt thép theo quy định ở cả hai hướng cần được tăng gấp đôi ở vùng cuối bản mặt cầu.

Cường độ của mối nối bê tông đổ tại chỗ không được thấp hơn cường độ của bê tông đúc sẵn. Bề rộng của mối nối bê tông phải cho phép triển khai cốt thép ở mối nối hoặc chỗ nối của các ống bọc nếu có, nhưng không được nhỏ hơn 300 mm.

Các mấu neo liên hợp giữa bản bê tông và mạng dầm mặt cầu phải bảo đảm chịu được lực cắt ngang và thẳng đứng.

3.7.4. Lan can cầu 3.7.4.1 Quy đinh chung

a) Lan can phải được bố trí dọc theo các mép kết cấu cầu nhằm bảo vệ an toàn cho người và phương tiện và thỏa mãn các yêu cầu sau:

Lan can dành cho người đi bộ có chiều cao từ mặt đường đến đỉnh lan can tối thiểu là 1060 mm.

Lan can cho xe đạp có chiều cao từ mặt đường đến đỉnh lan can không nhỏ hơn 1370 mm.

Proof



Các lan can bê tông thiết kế theo các mặt nghiêng về phía xe cộ phải có chiều cao tối thiểu là 810mm.

Chiều cao của vách bê tông trong tường phòng hộ bê tông có mặt phẳng thẳng đứng tối thiểu phải là 685mm.

Khoảng hở giữa các thanh, các ô lan can không được vượt quá 150 mm. Các qui định về khoảng cách thanh lan can ở trên không áp dụng đối với cột lan can và hàng rào bằng dây xích hoặc cột đỡ tấm lưới kim loại. Mặt lưới của dây xích hoặc tấm lưới kim loại không nên rộng hơn 50mm.

Lan can dùng kết hợp phải phù hợp với các yêu cầu của đối với lan can dành cho người đi bộ và lan can đường xe đạp.

b) Lan can đường đầu cầu phải có cấu tạo đầu báo hiệu chuyển tiếp để các phương tiện giao thông dễ nhận biết khi vào cầu. Hệ thống tường hộ lan can đầu cầu phải có đầu mút thích hợp.

3.7.4.2 Thiết kế lan can

a) Các hệ thống lan can mới phải được thiết kế phù hợp với yêu cầu chịu lực theo các tổ tải trọng qui định đối với công trình cầu. Trong trường hợp cần thiết phải thử nghiệm theo các tình huống đâm xe để xác định khả năng đáp ứng các yêu cầu về độ bền của kết cấu và cấu tạo hình học.

b) Trong tính toán của lan can theo trạng thái giới hạn cường độ phải sử dụng các tổ hợp tải trọng và hệ số sức kháng của các bộ phận kết cấu lan can theo qui định của tiêu chuẩn 22TCn272-05. Phải áp dụng trạng thái giới hạn cực hạn và các tổ hợp tải trọng tương ứng để tính toán khả năng chịu lực của lan can. Tác động và phân bố của lực thiết kế lan can phải phù hợp với qui định của Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05.

Hoạt tải thiết kế đối với lan can đường người đi bộ phải là w = 0.37 N/mm, theo cả hai hướng ngang và thẳng đứng, tác động đồng thời trên từng cấu kiện hướng dọc. Bộ phận lan can phải được thiết kế với một tải trong tập trung 890 N theo hướng bất kỳ tại đỉnh lan can, tác động đồng thời với các tải trọng ở trên tại bất kỳ điểm nào.

Tải trọng thiết kế đối với hàng rào bằng dây xích phải là 7,2x10-4 MPa tác động thẳng góc lên trên toàn bộ bề mặt.

c) Kích thước điển hình của các bộ phận lan can được qui định cụ thể trong Tiêu chuẩn thiết kế cầu hiện hành.

3.7.5. Khe co giãn và gối cầu

a) Việc lựa chọn và bố trí các khe co giãn và các gối cầu phải tính đến các biến dạng do nhiệt độ và các nguyên nhân khác phụ thuộc thời gian và phải phù hợp với chức năng riêng của cầu.

Proof



b) Các khe co giãn mặt cầu và các gối phải được thiết kế để chịu các tải trọng và thích nghi với các chuyển vị ở trạng thái giới hạn sử dụng và cường độ và để thỏa mãn các yêu cầu của trạng thái giới hạn mỏi và đứt gãy. Những ảnh hưởng này phải xét đến trong tính toán các tải trọng thiết kế đối với các cấu kiện.

c) Trong thiết kế gối phải được xét các chuyển vị tịnh tiến, chuyển vị xoay theo hai trục nằm ngang và trục thẳng đứng dưới tác động của các tổ hợp tải trọng, hiệu ứng từ biến, co ngót, nhiệt độ và do sai lệch trong lắp ráp. Trong mọi trường hợp phải xem xét cả các hiệu ứng tức thời và lâu dài nhưng không bao gồm ảnh hưởng của xung kích.

d) Chủng loại khe co giãn phải được lựa chọn thiết kế thoả mãn yêu cầu giao thông êm thuận cho các phương tiên giao thông qua lại.

đ) Các khe co giãn phải đảm bảo tuổi thọ dưới tác động của tải trọng thiết kế cầu, nước và môi trường.

Các khe co giãn mặt cầu theo chiều dọc chỉ phải làm ở nơi cần thiết để điều chỉnh các tác động của chênh lệch chuyển động ngang hoặc thẳng đứng giữa kết cấu phần trên và kết cấu phần dưới.

Các khe co giãn và các trụ đỡ của chúng phải được thiết kế để chịu được các hiệu ứng lực tính toán trên phạm vi tính toán của các chuyển động theo quy định của Tiêu chuẩn 22TCN272-05.

e) Chiều chuyển dịch của khe co giãn phải thiết kế làm việc phù hợp với giãn nở của gối cầu.

f) Các vật liệu sử dụng làm gối cầu và khe co dãn không phải là dạng vật liệu dẻo phải có tuổi thọ không nhỏ hơn 100 năm. Vật liệu dẻo có tuổi thọ không nhỏ hơn 25 năm.

g) Việc thiết kế khe co giãn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Bề mặt của khe co giãn chịu tác động trực tiếp của hoạt tải phải được xử lý chống trượt và chịu mài mòn cũng như tác động va đập của xe cộ. - Các bộ phận cơ học và chất dẻo của khe co giãn phải có cấu tạo đảm bảo sự thuận tiện cho việc thay thế. - Phải ưu tiên sử dụng các hệ mặt cầu và các kết cấu phần trên liên tục. - Cần tránh lắp đặt các khe co giãn mặt cầu vượt đường bộ, đường sắt, vỉa hè, các khu vực công cộng khác và ở điểm thấp của các đường cong lõm. - Các khe co giãn mặt cầu phải được thiết kế để thích ứng với các tác động của giao thông xe cộ và thiết bị bảo dưỡng mặt đường và sự hư hại lâu dài khác do môi trường gây ra. - Các khe co giãn trong các mặt cầu bê tông cần được bọc thép hình, thép hàn hoặc thép đúc. - Đối với các mặt đường của đường dẫn có khe co giãn phải làm các khe co giãn giảm nhẹ áp lực và các neo mặt đường.

Proof



h) Việc thiết kế các gối cầu phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Các gối cố định và có dẫn hướng phải được thiết kế để chịu tất cả các tải trọng tác động. - Phải thiết kế các gối mở rộng và các bộ phận chống đỡ của chúng sao cho kết cấu có thể chịu được các chuyển động tương ứng với các chuyển vị do động đất được xác định theo các quy định trong Tiêu chuẩn 22TCN272-05. - Phải tính các lực ngang như các lực sinh ra do ma sát trượt, ma sát lăn hay biến dạng cắt của một cấu kiện dễ uốn trong gối. - Phải áp dụng điều này cho việc phân tích, thiết kế và cấu tạo chi tiết đối với các gối cho phù hợp với các hiệu ứng của động đất. - Phải áp dụng các quy định này bổ sung vào mọi yêu cầu trong các quy định hiện hành khác. - Phải thiết kế gối phù hợp với đáp ứng động đất dự kiến của toàn bộ hệ thống cầu. - Các kích thước của gối phải được chọn lựa có tính đến cả các ứng suất tiếp xúc và sự chuyển động của điểm tiếp xúc do sự lăn.

Mỗi bề mặt tiếp xúc cong riêng phải có một bán kính không đổi. Các gối với hơn một bề mặt cong phải đối xứng đối với đường nối các tâm của hai bề mặt cong của chúng.

- Tất cả các phần thép bị nhô ra ngoài của gối không được làm bằng thép không gỉ thì phải được bảo vệ chống ăn mòn bằng cách phủ kẽm, mạ kẽm nóng hoặc sơn phủ được kỹ sư chấp nhận. 3.7.6. Mặt cầu đường ô tô và cầu thành phố

a) Kích thước và kết cấu mặt cầu đường ô tô và đường thành phố phải thoả mãn các yêu cầu chung của tuyến đường hay tuyến phố theo qui định của Tiêu chuẩn 22TCN272-05, đồng thời đảm bảo độ bền cơ học của áo đường, các điều kiện kỹ thuật nói chung đối với công trình cầu (đảm bảo khả năng vệ sinh, duy tu bảo dưỡng các làn đường và lề bộ hành khỏi bị bẩn, bị tích tụ tuyết và các tác nhân khác).

b) Các trụ kết nối của các nhánh cầu cần được xây dựng sao cho khu vực giao nhau được bố tí lan can (khi chiều rộng bản bộ hành 2,25m và nhỏ hơn) hoặc dải phân cách giữa các tuyến đường tàu điện cũng được bố trí lan can theo từng tuyến đường.

Các đầu ray của đường nhánh phụ tàu điện phải được đặt đúng hướng tuyến và cùng cao độ với phần mặt cầu.

c) Kết cấu áo đường phần xe chạy nên xem xét cấu tạo dạng hai lớp bê tông nhựa hạt mịn với chiều dày không nhỏ hơn 70mm hoặc lớp BTCT chiều dày không nhỏ hơn 80mm.

Lớp bảo vệ cần cáu tạo bằng lớp BTCT chống thẩm thấu cao với chiều dày không nhỏ hơn 40mm. Lớp tạo bằng phẳng trong kết cấu áo đường nhiều lớp cần thi công bằng hỗn hợp xi măng cát chiều dày không nhỏ hơn 30mm hoặc bằng bê tông nhựa.

Proof



Kết cấu áo đường một lớp hoặc hai lớp với lớp tạo bằng phẳng làm bằng bê tông có khả năng chống thẩm thấu đặc biệt có khả năng chống thấm tốt, cho phép sử dụng đối với các kết cấu nhịp có bản mặt cầu bằng BTCT không có dự ứng lực (DƯL), với điều kiện thớ trên của lớp tạo bằng phẳng không xuất hiện ứng suất kéo theo tính toán khả năng chịu kéo uốn của bê tông theo chỉ dần của quy chuẩn. Chiều dày lớp bảo vệ không nhỏ hơn 40mm.

d) Đối với kết cấu áo đường trên bản mặt cầu thép cần có giải pháp đảm bảo khả năng dinh bám của lớp mặt cầu với bản mặt cầu bằng thép và bảo vệ chống gỉ bản mặt cầu thép.

đ) Dải an toàn (gờ chắn bánh) và dải phân cách phân chia làn trên mặt cầu cần làm bằng các loại vật liệu có cấu tạo khác nhau hoặc vạch dấu theo đường gờ bằng vật liệu chịu ăn mòn.

e) Đối với các cầu cần xem xét bố trí bản bộ hành dành cho người đi bộ hoặc đư bản bộ hành làm đường công vụ hai bên cầu với lan can có chiều cao 1,10m.

Đối với các các kết cấu nhịp giản đơn bản bộ hành dành cho người đi bộ và bản bộ hành làm đường công vụ có thể bố trí phía bên ngoài cầu (theo khoảng cách của nó so với tim cầu tương đối cân xứng) của mỗi kết cấu nhịp.

Đối với các cầu vượt trong thành phố và cầu trên đường có xe tải nặng đi qua phải bố trí đường cho người đi bộ riêng biệt, còn đối với các cầu trên đường ô tô có tần suất người đi bộ nhỏ hơn 200người/ngày cho phép chi bố trí đường công vụ phục vụ duy tu, bảo dưỡng cầu.

Ngoài các khu dân cư, khi không có người người đi bộ qua công trình cầu với chiều dài nhỏ hơn 50m, cho phép không cần bố trí ban bộ hành trên cầu.

Chiều rộng của bản bộ hành làm đường công vụ lấy bằng 0,75m.

Chiều rộng bản bộ hành dành cho người đi bộ được xác định trên cơ sở tính toán phụ thuộc vào mật độ và tần suất của người đi bô qua cầu trong một giờ. Khả năng lưu thông dòng người đi bộ qua bản bộ hành với chiều rộng 0,75 m theo tính toán bằng 1500 người/h. Chiều rộng của mỗi bản bộ hành trong nhiều cấp bộ hành lấy bằng 0,75m, chiều rộng của một bản bộ hành một cấp không nhỏ hơn 1,0m.

Đối với các cầu trong thành phố, trong cá khu vực dân cư, chiều rộng bàn bộ hành không nhỏ hơn 1,50m.

Cấu tạo bản bộ hành có chều rộng lớn hơn 0,75m được tính toán dựa trên cơ sở điều kiện kinh tế-kỹ thuật của từng vùng và theo yêu cầu của chủ đầu tư.

f) Dọc theo hướng các phương tiện giao thông, bản bộ hành, đặc biệt là bản bộ hành dọc theo tuyến tàu điện cao tốc, các đại lộ và các đường cao tốc cần phân chia khác mức (riêng biệt) với làn tàu, là xe và có dải an toàn phân cách.

Proof



Sử dụng các rào chắn bằng thép hoặc bằng dải phân cách cứng BTCT đối với các cầu trên đường ô tô từ cấp I đến cấp III trong thành phố;

Gờ chắn bánh chiều cao 0,25m sử dụng đối với các cầu gỗ.

Chiều cao của rào chắn và gờ chắn bánh được tính bằng khoảng cách từ mặt cầu đến đỉnh của rào chắn.

Chiều cao của rào chắn bánh trên các cầu trên tuyến đường của khu công nghiệp, khu kinh tế được lựa chọn không nhỏ hơn 1/2 đường kính của bánh xe nhưng không được nhỏ hơn 0,75m.

Đối với các cầu không có bản bộ hành và bản bộ hành làm đường công vụ phải được xây dựng không gần hơn 0,5m tính từ mép làn xe chạy của bản mặt cầu và có thể trùng với lan can được xây dựng trong tất cả các trường hợp.

Cần thiết phải xây dựng dải phân cách (gờ chắn bánh) được thực hiện nếu:

- cần phải phân chia các làn xe khi qua cầu; - cần phải phân làn trên các trụ kết nối các nhánh cầu; - kết cấu nhịp được thiết kế riêng cho các là xe riêng biệt.

Dải phân cách của đường dẫn vào cầu có chiều dài tính từ đầu cầu đến cuối mỗi dải phân cách không nhỏ hơn 18m, trong đó 6m đầu tiên của rao chắn ở mỗi bên phải bố trí cửa lên xuống cầu. Góc xiên theo mặt bằng giữa lan can cầu và dải phân cách lề đường phải có góc tang không lớn hơn 1:20.

g) Các kết cấu khe co giãn phải lắp đặt đảm bảo sự êm thuận cho các phương tiên giao thông qua cầu và không cho phép để lọt nước và các chất bẩn khác xuống các bộ phận kết cấu phần dưới và mố trụ cầu.

Khi sử dụng kết cấu khe co giãn chịu nước nước cần phải xem xét các điều kiện sau: khả năng theo dõi và sửa chữa phần trên của kết cấu khe co giãn; làm máng thoát nước có độ dốc không nhỏ hơn 5%; đảm bảo thuận tiên cho việc theo dõi và làm vệ sinh máng thoát nước khi bị đọng bùn đất và các chất bẩn khác.

3.7.7. Đường vào cầu

a) Chiều rộng mặt đường vào cầu lớn đường sắt (trong phạm vi 10m tính từ đầu cầu) phải mở rộng thêm ra mỗi bên lề đường 0,5m, đối với cầu trên đường ô tô và cầu thành phố, chiều rộng mặt đường vào cầu không nhỏ hơn khoảng cách giữa các lan can cộng thêm mỗi bên 0,5m. Phần vuốt nối mặt đường từ đoạn mở rộng đầu cầu bằng chiều rộng mặt đường chính phải đảm bảo đều đặc trong khoảng chiều dài từ 15-25m.

b) Đối với các đoạn đường vào cầu đường sắt nằm trên nền đất đắp cần phải xem xét giải pháp giữ các tấm ba-lát ổn định, không bị lún, trượt trong quá trình khai thác.

c) Đối với đường vào cầu của các cấu nằm trên đường ô tô và cầu thánh phố nằm trên nền đất đắp cần xem xét đặt các tấm bản giảm chấn bằng BTCT. Chiều dài của các tấm

Proof



giảm chấn phụ thuộc vào tính toán lún nền đường đầu cầu, theo qui định không lớn hơn 8m.

Đối với các cầu có các cọc tiêu không liên kết trực tiếp với nền đất đắp (dạng đi văng), bản chuyển tiếp cần lựa chọn trên cơ sở theo dõi trắc dọc cụ thể của của mặt đường về khả năng lún sụt nền móng vùng đặt các tấm bản với chiều dài không nhỏ hơn 2m.

Đất cát làm nền phía dưới để đặt bản chuyển tiếp phải được gia cường ngay trên nền đất cũ (đất liền thổ) hoặc trên nền đất đắp thấp hơn cao độ đất nền đã tắt lún cố kết.

Trong trường hợp các bản chuyển tiếp đặt trên nền đất yếu cần phải tính toán đắp thêm từ 0,5 đến 0,7% chiều cao nền đất đắp phía dưới để bù lún sau này.

d) Đối với đường vào cầu trên nền đất đắp phải thực hiện các điều kiện:

- sau khi lún nền đất đắp, ta luy và chân khay của cầu trên đường ôtô cần xây ta luy (tính từ đỉnh của tư nón đến phạm vi mép ngoài danh giới nền đất đắp) với chiều dày không nhỏ hơn 0,75m – khi chiều cao đất đắp đến 6m và không nhỏ hơn 1,0m - khi chiều cao nên đất đắp lớn hơn 6m.

- mái dốc của ta luy phải kè bằng đá đi qua phía dưới cung trượt (theo mặt phẳng thẳng đứng) hoặc xây bằng tường đá thẳng đứng, với chiều dày không nhỏ hơn 0,50m - đối với cầu đường sắt và 0,40m - đối với cầu trên đường ô tô và cầu thành phố. Phần chân khay nằm trong nền đất đào không cần xây ta luy. Phần chân khay của cầu là đường giao nhau giữa ta luy và danh giới đất đào phải nằm cao nằm ở vị trí cao hơn mực nước chảy tính toán tối thiểu là 0,50m ;

- mái dốc từ đỉnh ta luy tới chân khay của cầu có góc độ theo chiều cao: 6m đầu tiên tính từ mép ngoài đỉnh ta luy trên nền đất đắp - không dốc hơn 1:1,25 và từ 6m tiếp theo – không dốc hơn 1:1,50. Độ dốc của ta luy trên nền đất đắp cao hơn 12m cần xác định trên cơ sở tính toán độ ổn định của ta luy (kiểm toán nền móng) và được lựa chọn không nhỏ hơn tỷ lệ 1:1,75 tính chung cho toàn bộ mái dốc ta luy ;

- mái dốc của chân khay của cầu vượt móng cọc, cũng như tất cả các cầu có ảnh hưởng của dòng nước theo tính toán thoát nước phải có độ dốc không nhỏ hơn 1:1,5, khi chiều cao nèn đất đắp lớn hơn 12m phải xác định trên cơ sở tính toán độ ổn định mái dốc (với kiểm toán nền móng).

đ) Hàng kè ngoài cùng của chân khay hoặc cọc cừ của cầu gỗ phải được nằm bên trong, cách mép nền đất đắp tối thiểu 0,50m tính từ tim cột đến mép của ta luy, trong đó, các đầu cuói của chân khay phải được gia cường đất đắp chặt.

e) Đào ta luy và đắp chân khay cầu theo chiều dài của bề mặt - không nhỏ hơn chiều cao đất đắp sau chân khay công thêm 2,0m và ở phía dưới (ở mặt đất tự nhiên) - không nhỏ hơn 2,0m cần xem xét cụ thể đất đắp nền là đất cát hoặc là nền đất cũ loại khác, với hệ số thẩm thấu (sau khi đầm lèn) không nhỏ hơn 2m/ngày.

Proof



Trong trương hợp đặc biệt tương ứng với điều kiện cơ sở kinh tế-kỹ thuật cụ thể, cho phép sử dụng cát với hệ số thẩm thấu 2m/ngày khi có sự hỗ trợ của các loại thiết bị, máy móc (trong đó có đầm lèn và gia cường bằng các tấm lưới) đảm bảo độ tin cậy và độ bền của ta luy và chân khay.

f) Mái dốc chân khay của các cầu và cầu vượt phải được gia cường trên toàn bộ chiều cao. Dạng gia cường mái dốc và nền ta luy đất đắp đối với các cầu và cống có nước chảy qua, cũng như mái dốc đối với các công trình khác cần xác định theo mối quan hệ phụ thuộc giữa độ dốc của chúng với điều kiện ảnh hưởng của các tảng băng trôi, dòng chảy tốc độ cao của nước, khả năng thoát nước lớn nhất theo thời gian: Lớn nhất - đối với cầu trên mạng lưới đường sắt và tính toán - đối với các cầu còn lại. Cao độ gia cường phía trên phải cao hơn mực nước cao nhất cộng với chiều cao sóng xác định như sau:

- đối với cầu lớn và cầu trung – không nhỏ hơn 0,5m;

- đối với cầu nhỏ và cống – không nhỏ hơn 0,25m.

3.7.8. Thoát nước

a) Mặt đường xe chạy và các bề mặt khác của kết cấu cầu (trong đó có mặt đường dành cho người đi dưới cầu) mà có thể bị nước mưa phải thiết kế mái dốc ngang không nhỏ hơn 2%, đối với các mặt ba-lát của các cầu đường sắt – không được nhỏ hơn 3%.

Dốc dọc trên mặt cầu đường ô tô và cầu thành phố cần thiết kế không nhỏ hơn 0,5%. Trong trường hợp độ dốc dọc lớn hơn 1% cho phép thiết kế giảm bớt độ dốc ngang với điều kiện góc tổng hợp hình học không nhỏ hơn 2%.

Đối với các cầu đường sắt có các tâm ba lát bằng amiăng cần có nghiên cứu giải pháp thoát nước cụ thể.

b) Nước trên mặt cầu cần được thiết kế tập trung vào các ông thoát nước hoặc đặt theo phương ngang cầu hoặc đặt theo phương dọc cầu. Ngoài trong trường hợp kết cấu áo đường của mặt đường được bảo vệ bới lớp phòng nước (ngoài lớp chống thấm nước trên bản bê tông mặt cầu), tất cả các trường hợp khác bắt buộc phải bố trí hệ thống các ống toát nước mặt cầu. Không cho phép xả nước mặt đường qua bản bộ bộ hành (dọc theo kết cấu nhịp) mà không có ống dẫn.

Cao độ đầu ống dẫn nước và miệng hố ga thu nước phải thấp hơn bề mặt cần thoát nước tối thiểu 1cm.

Đồi thoát của các ống thoát nước phải được đặt thấu hơn bộ phận thấp nhất của kết cấu nhịp đối với các cầu đường sắt cũng như các cầu đường bộ và các cầu vượt.

Để hạn chế ảnh hưởng ẩm ướt theo chu kỳ đối với bề mặt của bản mạt cầu BTCT và kết cấu bê tông (các tấm bản công xon phía ngoài, bản bọ hành, xà mũ v.v…) cần xây dựng các bậc hoặc các rãnh bảo vệ.

Proof



Tại các vị trí xả nước từ kết cấu nhịp tại ta luy tư nón hoặc doch theo cầu cầu xây dựng các hố ga thu nước. Để đảm bảo khả năng phòng nước của kết cấu công trình cầu phải lắp đặc đường ống và các thiết bị thoát nước đảm bảo độ tin cậy và độ bền.

c) Các ống thoát nước cần phải có đường kinh bên trong không nhỏ hơn 150mm và được lắp đặt trên các máng ba lát của cầu đường sắt và được tính toán theo điều kiện thoát nước cứ 5cm2 mặt cắt ngang của ống đảm bảo thoát được dòng chảy với diện tích 1cm2.

Khoảng cách giữa các ống thoát nước mặt cầu trên đường ô tô và đường thành phố phải được bố trí dọc theo cầu và không quá 6m đặt một ống trong trường hợp độ dốc dọc đến 0,5% và 12m – khiđộ dốc dọc từ 0,5 đến 1,0%. Đối với các cầu có độ dốc dọc lớn hơn, khoảng cách lắp đặt các ống thoát nước có khả năng lớn hơn. Số lượng ống thoát nước trong một kết cấu nhịp không nhỏ hơn 3 ống.

d) Đối với các mặt cắt kín (phía dưới kết cấu mặt cầu và các vị trí khác, có khả năng bị rột nước hoặc tích tụ nước do không khí ẩm) cần xem xét bố trí phía dưới các ống thu và thoát nước (hoặc lỗ thoát) với đường kính không nhỏ hơn 60mm.

Để thoát nước mặt của các bản bộ hành cần sử dụng các ống thoát nước.

đ) Trong trường hợp cần bảo vệ ổn định đất nền ở chân khay, phải có biện pháp thoát nước không để nước chảy tự do xuống đất nền nói trên.

Trong trường hợp có nước chảy từ mặt cầu xuống đường chui dưới cầu, cần bố trí máng thu nước và ống thoát nước ra bên ngoài phạm vi đường chui dưới cầu.

3.7.9. Các bộ phận kết cấu phục vụ quản lý, khai thác cầu

a) Tất cả các bộ phận kết cấu nhịp không thể nhìn thấy được từ mô trụ cầu và cống cần bố trí đường công vụ dành cho công nhân (với lan can có chiều cao không nhỏ hơn 1,10m), thiết bị theo dõi, bảo trì, cũng như các bộ phận xe treo dưới gầm cầu. Đối với các cầu có kết cấu nhịp dầm và các gối di động cần xem xét các điều kiện đảm bảo ổn định, an toàn khi thực hiện công tác bảo trì, sửa chữa và thay thế các bộ phận gối trên trụ.

b) Tại các đầu cầu hoặc đầu cống có chiều cao đất đắp lớn hơn 2m đối với cầu đường sắt và lớn hơn 4m đối với cầu trên cường ô tô cần xây dựng các bậc thang lên xuống có chiều rộng 0,75m.

c) Đối với các kết cấu nhịp có khả năng biến dạng như kết cấu dầm siêu tĩnh, kết cấu nhịp dầm thép dự ứng lực, v.v..., tại hồ sơ thiết kế cần xem xét qui định mác và một số biện pháp cụ thể để kiểm soát được biến dạng chung, cũng nhưểtạng thái ứng suất của các bộ phận kết cấu.

d) Đối với các cầu đường sắt và cầu chui có chiều dài lớn hơn 50m cần xem xét bố trí diện tích và cửa lánh nạn ở mỗi bên có cao độ bằng mặt đường sắt cách nhau 50m theo hình ô chéo. Khi chiều dài cầu hoặc cầu chui dưới 100m, cho phép xây dựng diện tích lánh nạn ở một trong hai bên cầu.

Proof



Đối với các tuyế đường sắt có tốc độ tàu chạy lớn hơn 120km/h, cũng như các cầu nằm trong khu vực có nhiệt độ trung bình của không khí rất lạnh (dưới -40oC, với xác suất đảm bảo 0,98) thì khoảng cách của diện tích lánh nạn phải lớn hơn 25m.

đ) Thiết bị phòng chống cháy trên cầu đường sắt và đường ô tô cần được thực hiện theo hướng dẫn lắp đặt trên mặt cầu của cơ quan cảnh sát phòng cháy chữa cháy.

e) Tất cả kết cấu cầu thép phải được thiết kế tiếp đất chống tích điện, khi chúng được xây dựng cách mạng điện một chiều dưới 5m và cách mạng được xoay chiều dới 10m. Đối với các cầu BTCT và các kết cấu bê tông nằm gần mạng lưới điện phải bố trí thiết bị tiếp đất chống tích điện.

f) Khi thiết kế cầu vượt và cầu dành cho người đi bộ cắt ngang qua tuyến tàu điện bố trí mạng lưới điện phía trên cần xem xét xây dựng hàng rào bảo có chiều cao 2,0m. Cho phép lắp đặt mỗi bên cầu các lưới ngang có chiều dài lớn hơn 1,5m.

g) Các cầu đường sắt và các cầu vượt trên các tuyến đường vận chuyển các toa tàu chở thép cán lỏng và xỉ than nóng phải bố trí lan can chuyên dụng để đảm bảo an toàn với chiều cao lớn hơn đỉnh của toa tàu. Trong trương hợp đó, cần xem xét xây dựng diện tích lánh nạn ở mỗi bên cách nhau 50m theo hình ô chéo.

Kết cấu cầu vượt qua qua các đường chở thép cán, thép thỏi hoặc xỉ than cần lắp đặt các màn che chắn chuyên dụng để chống nóng cho kết cấu công trình khi nhiệt độ hấp thụ nhiệt của chúng lớn hơn 100oC.

h) Đối với tất cả các cầu không cho phép lắp đặt các ống dẫn dầu và dẫn các sản phẩm của dầu khí và các đường dây điện cao thế (cao hơn 1000V). Ngoài ra, đối với các cầu đường sắt không cho phép lắp đặt các đường ống dẫn gaz và các đường ống dẫn nước.

Khi có nghiên cứu đánh giá trên cơ sở kinh tế-kỹthuật, đối với các cầu trên đường ôtô, cầu thành phố và các cầu dành cho người đi bộ, cho phép lắp đặt các đường nước, các kênh nước tĩnh định và các đường ống dẫn gaz với áp suất không lớn hơn 0,6MPa (khoảng 6kG/cm2).

Trong tất cả các trường hợp phải xem xét các biện pháp đảm bảo an toàn cho công trình cầu, cũng như đảm bảo an toàn giao thông trong trường hợp vỡ, hư hỏng đường ống và làm tăng dao động cho công trình. Để đảm bảo các điều kiện trên, đối với các cầu lớn hoặc cầu trung các đường dây tải điện và các đường ống kỹ thuật khác trên các cầu đường sắt bắt buộc phải bố trí thiết kế cách xa hai bên cầu.

i) Cần thiết kế các cầu để đảm bảo khả năng vận chuyển các đường ống, các đường dây kỹ thuật để chuyển tải các loại vật liệu được phép qua công trình kể cả các đường tàu điện theo quy hoạch và đối với cầu thành phố có sử dụng hệ thống tàu điện bánh lốp.

Proof



Đối với các đường ống, các đường dây điện thoại được lắp đặt trên cầu cần xem xét sử dụng các bộ phận kết cấu chuyên dụng (các công son, các giá đỡ, các quang treo,…) để không làm ảnh hưởng tới quá trình khai thác công trình cầu.

Việc lắp đặt các đường dây điện thoại dưới bản bộ hành và các dải phân cách cần phải được bảo vệ tránh hư hỏng các bộ phận kết cấu cầu cũng như đường dây điện thoại trong quá trình khai thác. Trong trường hợp lắp đặt các đường dây điện thoại trong lòng hộp kín phía dưới bản bộ hành phải có biện pháp phòng nước và bố trí lỗ thoát nước tụ động trong hộp.

k) Đối với các cầu đường sắt và các cầu có kết cấu nhịp quay, cũng như các cầu có kết cấu liên hợp phải có cảnh báo đặt cách hai vị trí đống mở kết cấu nhịp cầu tối thiểu 50m. Đèn báo hiệu mở kết cấu nhịp phải có khả năng báo hiệu cả khi mở kết cấu nhịp cũng như trạng thái không làm việc của kết cấu nhịp. Đối với các cầu đường sắt có kết cấu nhịp quay, cũng như các thành phố một làn và hai làn phải có biện pháp bảo vệ tránh hư hỏng các tua bin (thiết bị điều khiển).

Đối với cầu dường sắt loại lớn cần xem xét lắp đặt thiết bị cảnh báo quá khổ và quá tải, cũng như thiết bị kiểm tra tĩnh không đường sắt theo qui định của cơ quan quản lý đường sắt.

Nhịp thông thuyền của các cầu phải lắp đặt các thiết bị thông tinh tín hiều đường thuỷ.

l) Các thiết bị bảo vệ cầu cần phải xem xét lắp đặt phù hợp với điều kiện khai thác, bảo trì công trình.

Bên cạnh các cầu đường sắt loại lớn, cũng như các cầu trên đường ôtô và cầu thành phố có chiều dài lớn hơn 200m cần xem xét bố trí diện tích trên khoảng 16-25m cho công tác bảo dưỡng, ngoài ra trong trường hợp cần thiết phải bố trí máy nén khí để làm vệ sinh công trình.

Đối với các cầu đường sắt loại lớn đếm đảm bảo các dịch vụ kỹ thuật và sửa chữa cần xem xét bố trí các đường dây khí nóng và nước nóng, cũng như các máy phát điện dự phòng.

Proof



Chương 4: Quá trình đầu tư xây dựng cơ bản của dự án xâu dựng công trình cầu

4.1. Dự án đầu tư – Các khái niệm cơ bản 4.1.1. Dự án đầu tư

Dự án đầu tư (DAĐT) là một tập hợp các đề xuất về kỹ thuật, tài chính, kinh tế và xã hội, làm cơ sở cho việc quyết định bỏ vốn xây dựng công trình. Đơn vị quyết định bỏ vốn đầu tư (Chủ đầu tư) có thể là nhà nước hoặc một tổ chức hoặc một các nhân nào đó có quyền lực pháp lý quyết định đầu tư đối với cầu.

4.1.2. Phân loại dự án đầu tư Các dự án đầu tư xây dựng công trình (gọi chung là dự án) được phân loại như sau:

4.1.2.1 Theo qui mô và tính chất:

Dự án quan trọng quốc gia do quốc hội thông qua chủ trương và cho phép đầu tư; các dự án còn lại được phân thành 3 nhóm A, B, C theo qui định của phụ lục theo nghị định 12/2009/NĐ-CP)

(a) Dự án nhóm A

(b) Dự án nhóm B

(c) Dự án nhóm C

4.1.2.2 Phân loại theo nguồn vốn đầu tư

(a) Dự án sử dụng vốn ngân sách nhà nước.

(b) Dự án sử dụng vốn tín dụng do nhà nước bảo lãnh, vốn tín dụng đầu tư phát triển của nhà nước.

(c) Dự án sử dụng vốn đầu tư phát triển của doanh nghiệp nhà nước.

(d) Dự án sử dụng vốn khác bao gồm cả vốn tư nhân hoặc sử dụng hỗn hợp nhiều nguồn vốn.

4.1.2.3 Phân loại theo hình thức đầu tư

(a) Dự án BOT (Built-Operation-Transfer) Xây dựng - kinh doanh - chuyển giao - là hình thức đầu tư được ký giữa cơ quan nhà

nước có thẩm quyền và nhà đầu tư để xây dựng, kinh doanh công trình kết cấu hạ tầng trong một thời hạn nhất định; hết thời hạn, nhà đầu tư chuyển giao không bồi hoàn công trình đó cho Nhà nước Việt Nam.

(b) Dự án BTO (Built - Transfer - Operation) Xây dựng - chuyển giao - kinh doanh là hình thức đầu tư được ký giữa cơ quan nhà

nước có thẩm quyền và nhà đầu tư để xây dựng công trình kết cấu hạ tầng; sau khi xây dựng xong, nhà đầu tư chuyển giao công trình đó cho Nhà nước Việt Nam; Chính phủ

Proof



dành cho nhà đầu tư quyền kinh doanh công trình đó trong một thời hạn nhất định để thu hồi vốn đầu tư và lợi nhuận.

(c) Dự án BT (Built - Transfer) Xây dựng - chuyển giao là hình thức đầu tư được ký giữa cơ quan nhà nước có thẩm

quyền và nhà đầu tư để xây dựng công trình kết cấu hạ tầng; sau khi xây dựng xong, nhà đầu tư chuyển giao công trình đó cho Nhà nước Việt Nam; Chính phủ tạo điều kiện cho nhà đầu tư thực hiện dự án khác để thu hồi vốn đầu tư và lợi nhuận hoặc thanh toán cho nhà đầu tư theo thoả thuận trong hợp đồng BT.

(d) Dự án PPP (Public Private Partnerships) Dự án hợp tác công tư được bắt đầu ở nước Anh cách đây 25 năm mà theo đó nhà

nước cho phép tư nhân cùng tham gia đầu tư vào các dịch vụ hoặc công trình công cộng của nhà nước. Với mô hình PPP, Nhà nước sẽ thiết lập các tiêu chuẩn về cung cấp dịch vụ và tư nhân được khuyến khích cung cấp bằng cơ chế thanh toán theo chất lượng dịch vụ. Đây là hình thức hợp tác sẽ mang lại lợi ích cho cả nhà nước và người dân vì tận dụng được nguồn lực tài chính và quản lý từ tư nhân, trong khi vẫn đảm bảo các lợi ích cho người dân. 4.2. Quá trình đầu tư xây dựng cơ bản đối với một dự án Quá trình đầu tư xây dựng cơ bản được chia làm 2 giai đoạn:

• Giai đoạn chuẩn bị đầu tư + Lập báo cáo đầu tư và xin phép đầu tư (chỉ áp dụng đối với các dự án do Quỗc

hội thông qua chủ trương và cho phép đầu tư, các dự án nhóm A không kể mức vốn). + Lập dự án đầu tư xây dựng công trình ( đối với công trình có tổng mức đầu tư

xây dựng dưới 7 tỷ đồng thì không cần qua bước lập dự án, chỉ thực hiện thiết kế một bước là lập Báo cáo Kinh tế – Kỹ thuật).

+ Trình phê duyệt dự án đầu tư xây dựng công trình + Thẩm định dự án đầu tư xây dựng công trình + Quyết định đầu tư xây dựng công trình

• Giai đoạn thực hiện đầu tư

4.2.1. Giai đoạn chuẩn bị đầu tư Các đơn vị có chức năng pháp lý hoạt động trong lĩnh vực xây dựng giao thông

tiến hành lập dự án đầu tư.

(a) Nội dung của báo cáo đầu tư xây dựng công trình bao gồm: Ø Sự cần thiết phải đầu tư xây dựng công trình, các điều kiện thuận lợi và khó

khăn; chế độ khai thác và sử dụng tài nguyên quốc gia nếu có. Ø Dự kiến qui mô đầu tư: công suất, diện tích xây dựng; các hạng mục công trình

bao gồm công trình chính, công trình phụ và các công trình khác; dự kiến về địa điểm xây dựng công trình và nhu cầu sử dụng đất (bao gồm cả diện tích đất

Proof



chiếm dụng vĩnh viễn và diẹn tích đất chiếm dụng tạm thời trong quá trình tiến hành thi công dự án).

Ø Phân tích, lựa chọn sơ bộ về công nghệ kỹ thuật, các điêu kiện cung cấp vật tư thiết bị, nguyên liệu; phương án giải phóng mặt bằng, tái định cư nếu có; các ảnh hưởng của dự án đối với môi trường sinh thái, phòng chống cháy nổ, an ninh, quốc phòng.

Ø Hình thức đầu tư, xác định sơ bộ tổng mức đầu tư, thời hạn thực hiện dự án, phương án huy động vốn theo tiến độ và hiệu quả kinh tế – xã hội của dự án và phân kỳ đầu tư nếu có.

(b) Xin phép đầu tư xây dựng công trình Ø Chủ đầu tư có trách nhiệm gửi báo cáo đầu tư xây dựng công trình tới Bộ quản

lý ngành. Bộ quản lý ngành là cơ quan đầu mối giúp thủ tướng chính phủ lấy ý kiến của Bộ, ngành, địa phương liên quan, tổng hợp và đề xuất ý kiến trình thủ tướng chính phủ.

Ø Thời hạn lấy ý kiến được qui định như sau: Trong vòng 5 ngày làm việc kể từ ngày nhận được báo cáo đầu tư xây dựng công trình, Bộ quản lý ngành phải gửi văn bản lấy ý kiến của các Bộ ngành, địa phương có liên quan. Trong vòng 30 ngày làm việc kể từ khi nhận được đề nghị, cơ quan được hỏi ý kiến phải có văn bản trả lời về những nội dung thuộc phạm vi quản lý của mình. Trong vòng 7 ngày sau khi nhận được văn bản trả lời theo thời hạn trên, Bộ quản lý ngành phải lập báo cáo để trình Thủ tướng Chính phủ.

(c) Nội dung dự án đầu tư xây dựng công trình bao gồm: Dự án đầu tư cần phải bao gồm có hai phần : phần thuyết minh của dự án và phần

thiết kế cơ sở . Ø Nội dung phần thuyết minh của dự án

+ Sự cần thiết và mục tiêu đầu tư đánh giá nhu cầu thị trường, tiêu thụ sản phẩm đối với dự án sản xuất kinh doanh hình thức đầu tư xây dựng công trình, địa điểm xây dựng, nhu cầu sử dụng đất, điều kiện cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu và các yếu tố đầu vào khác.

+ Mô tả về qui mô và diện tích xây dựng công trình, các hạng mục công trình bao gồm công trình chính, công trình phụ và các công trình khác; phân tích lựa chọn phương án kỹ thuật, công nghệ và công suất

+ Các giải pháp thực hiện bao gồm v Giải pháp giải phóng mặt bằng, tái định cư và phương án hỗ trợ xây

dựng hạ tầng kỹ thuật nếu có; v Các phương án thiết kế kiến trúc đối với công trình có yêu cầu kiến

trúc; v Phương án khai thác dự án và sử dụng lao động; v Phân đoạn thực hiện, tiến độ thực hiện và hình thức quản lý dự án;

Proof



+ Đánh giá tác động môi trường, các giải pháp phòng, chống cháy nổ và các yêu cầu về an ninh, quốc phòng

+ Tổng mức đầu tư của dự án; khả năng thu xếp vốn, nguồn vốn và khả năng cấp vốn theo tiến độ; phương án hoàn trả vốn đối với dự án có yêu cầu thu hồi vốn; các chỉ tiêu tài chính và phân tích đánh giá hiệu quả kinh tế, hiệu quả xã hội.

Ø Nội dung thiết kế cơ sở của dự án Nội dung phần thiết kế cơ sở của sự án phải thể hiện được giải pháp thiết kế chủ

yếu, bảo đảm đủ điều kiện để xác định tổng mức đầu tư và triển khai các bước thiết kế tiếp theo, bao gồm thuyết minh của thiết kế cơ sở và các bản vẽ.

+ Phần thuyết minh: có thể trình bày riêng hoặc trình bày trực tiếp trên các bản vẽ để diễn giải các nội dung sau: v Nhiệm vụ thiết kế; v Thuyết minh công nghệ; v Thuyết minh xây dựng; + Các bản vẽ thiết kế cơ sở bao gồm: v Bản vẽ công nghệ thể hiện sơ đồ dây chuyền công nghệ với các thông

số kỹ thuật chủ yếu; v Bản vẽ xây dựng thể hiện các giải pháp về tổng mặt bằng, kiến trúc, kết

cấu, hệ thống kỹ thuật và hạ tầng kỹ thuật công trình với các kích thước và khối lượng chủ yếu, các mốc giới, các toạ độ và cao độ xây dựng;

v Bản vẽ sơ đồ hệ thống phòng chống cháy nổ ;

(d) Nội dung lập Báo cáo Kinh tế – Kỹ thuật Ø Phần thuyết minh của báo cáo:

Tương tự như phần thuyết minh của lập dự án đầu tư, nhưng rõ ràng chi tiết hơn đủ cơ sở để lập dự toán chi tiết cho công trình.

Ø Phần thiết kế bản vẽ thi công: Bao gồm tất cả các bản vẽ tổng thể và cấu tạo chi tiết của công trình, đủ cơ sở để

thống kê khối lượng nhằm lập dự toán chi tiết cho công trình. Đồng thời phần thiết kế bản vẽ thi công phải rõ ràng để làm căn cứ cho việc thi công và hoàn chỉnh công trình.

4.2.2. Giai đoạn thực hiện đầu tư Giai đoạn thực hiện đầu tư gồm các nội dung sau:

Thiết kế và lập dự toán xây dựng công trình. Xin giấy phép xây dựng. Lựa chọn nhà thầu trong hoạt động xây dựng. Quản lý thi công xây dựng công trình.

Proof



Chương 5: Phân tích kỹ thuật, công nghệ lựa chọn các phương án xây dựng công cầu

Chương 6: Lập phương án và thiết kế xây dựng các công trình cầu

6.1. Khái niệm chung Việc thiết kế và lựa chọn các phương án cho các công trình xây dựng giao thông là một bài toán tổng thể vô cùng phức tạp. Bài toán này không những thể hiện về những yều cầu kỹ thuật cần đạt được mà còn liên quan đến một số các yếu tố quan trọng khác, đó là: qui hoạch tổng thể về khu vực vị trí xây dựng công trình, các tác động môi trường, các yếu tố về kinh tế, mỹ quan khu vực, ý nghĩa về mặt xã hội…Để chọn được phương án thiết kế tốt nhất, người ta phải thành lập nhiều phương án, sau đó tính toán cụ thể từng phương án và đánh giá chúng. Các phương án nêu ra phải được thỏa mãn các yêu cầu về kỹ thuật: phù hợp với điều kiện địa hình, địa chất thủy văn, đảm bảo độ bền, độ cứng, tuổi thọ, đồng thời phải thỏa mãn các yêu cầu về mặt kinh tế: giá thành công trình hạ, thời gian xây dựng ngắn…Ngoài ra khi lựa chọn phương án còn cần chú ý đến công nghệ thi công, điều kiện khai thác duy tu bão dưỡng, ý nghĩa quốc phòng và yêu cầu mỹ quan của công trình. Những yêu cầu này tùy từng trường hợp cụ thể mà có thể trở thành yêu cầu khống chế.

Những năm gần đây, sự phát triển công nghệ thông tin đã thúc đẩy mạnh việc tự động hóa thiết kế các công trình xây dựng giao thông, trong đó có thiết kế các phương án cầu. Điều kiện này cho phép các kỹ sư, trong thời gian ngắn có thể lựa chọn được phương án tối ưu, thỏa mãn được các yêu cầu đề ra.

6.2. Lập phương án tuyến đường giao thông Khi lên các phương án tuyến giao thông cũng như các công trình giao thông khác,

các yêu cầu cần phải được xem xét đến bao gồm: kỹ thuật, kinh tế, qui hoạch, mỹ quan, ý nghĩa xã hội… Thông thường, khi lên các phương án tuyến cần chú ý đến các yếu tố hình học cơ bản nhất dùng trong thiết kế đường bộ bao gồm :

- Chiều rộng nền đường, chiều rộng mặt đường đường, chiều rộng lề đường - Số làn xe - Bán kính cong nhỏ nhất - Tầm nhìn một chiều, tầm nhìn hai chiều - Độ dốc dọc lớn nhất - Siêu cao lớn nhất

Proof



- Bán kính đường cong lồi nhỏ nhất và bán kính đường cong lõm nhỏ nhất. Quy định về các trị số tối thiểu và tối đa của một số yếu tố cơ bản trong thiết kế

các yếu tố hình học của đường bộ được nêu trong Bảng 2.2

Bảng 2.2. Các trị số tối thiểu và tối đa các yếu tố cơ bản trong thiết kế hình học công trình đường bộ

TT Tên chỉ tiêu Đường cao tốc

Đường Ôtô

Đường đô thị

Đ. chuyên dụng

Đường GTNT

1 Số làn xe tối thiểu ứng với các tốc độ :

V=120 Km/h V=100 Km/h V=80 Km/h V=60 Km/h V=40 Km/h V=30 Km/h V= 20 Km/h

4 4 4 4 - - -

6 4 2 2 2

2(1) 1

6 6 4 4 2

2(1) 1

2 Chiều rộng nền đường (m) ứng với các tốc độ


25,5 - 27,5 24,5 - 27,0 23,0 - 25,5 22,0 - 24,5

- - -

32,5 22,5 12,0 9,0

7,50 6,50 6,00

- - - - - - -

3 Chiều rộng tối thiểu mặt đường theo 1 chiều (m) ứng với các tốc độ :


2 x 3,75 2 x 3,75 2 x 3,75 2 x 3,5

- - -

2 x 3,75 2 x 3,75 1 x 3,5 1 x 3,5

1 x 2,75 1 x 2,75 1 x 1,75

3 x 3,75 3 x 3,75 2 x 3,75 2 x 3,75 1 x 3,50 1x 3,00 1x 2,25

4 Chiều rộng lề đường (m) ứng với các tốc độ


2 x 4,00 2 x 3,75 2 x 3,25 2 x 3,25

- - -

2 x3,50 2 x 3,00 2 x2,50 2 x 2,50 2 x 1,00 2 x 0,75 2 x 1,50

- - - - - -

5 Bán kính cong nhỏ nhất (m) ứng với các tốc độ :

V=120 Km/h V=100 Km/h V=80 Km/h

650 450

650 400

600 400

Proof



V=60 Km/h V=40 Km/h V=30 Km/h V= 20 Km/h

240 140

- - -

250 125 60 30 15

250 250 125 60 30

6 Chiều dài hãm xe (tầm nhìn dừng xe, m) ứng với các tốc độ :


230 160 100 75 - - -

210 150 100 75 40 30 20

175 140 100 100 75 60 40

7 Tầm nhìn hai chiều (m) ứng với các tốc độ


- - - - - - -

- -

200 150 80 60 40

350 280 200 200 150 120 80

8 Độ dốc siêu cao lớn nhất, %

7 8 6

9 Độ dốc dọc đi xuống lớn nhất (%) ứng với các tốc độ :


5,5 5,5 6 6 - - -

6 6 7 7 8 9 11

4 5 6 6 8 8 8

10 Độ dốc dọc đi lên lớn nhất (%) ứng với các tốc độ :


4 5 6 6 - - -

4 4

5-7 6-8 7-9

9-11 9-11

4 5 6 6 8 8 8

11 Bán kính đường cong lồi nhỏ nhất (m) ứng với các tốc độ:

V=120 Km/h V=100 Km/h V=80 Km/h V=60 Km/h

12 000 6000 3000

11000 6000 4000

10 000 6000 4000

Proof



V=40 Km/h V=30 Km/h V= 20 Km/h

1500 - -

2500 700 200

6000 2000

-

12 Bán kính đường cong lõm nhỏ nhất (m) ứng với các tốc độ, m :


5000 3000 2000 1000

- -

4000 3000 2000 1000 450 200 100

2000 1500 1000 1500 500 250 150

13 Chiều dài đường cong chuyển tiếp (m) ứng với Rmin và ứng với các tốc độ :


210 210 170 150

- - -

125 120 110 70

Như đường ôtô

14 Bán kính đường cong nằm không cần bố trí siêu cao (m) ứng với các tốc độ


4000 3000 2000 1200

- - -

5500 4000 2500 1500 600 350 250

Như đường ôtô

6.2.1. Phương án về vị trí và mặt bằng tuyến

Đối với tuyến xây dựng mới, việc xác định vị trí và mặt bằng tuyến có ý nghĩa rất quan trọng. Vị trí tuyến được chọn sao cho có lợi nhất, đảm bảo thỏa mãn được các yêu cầu qui hoạch hiện tại và mở rộng trong tương lai, vị trí tuyến được chọn sao cho có thể mang lại hiệu quả kinh tế thực sự trong quá trình khai thác. Tuyến được chọn ít đi qua các khu vực có điều kiện địa hình, địa chất phức tạp, gây khó khăn cho quá trình xây dựng và tốn kém. Nếu điều kiện cho phép nên chọn vị trí tuyến ít đi qua sông suối để giảm số lượng cầu trên tuyến, hạ giá thàn công trình. Mặt khác, vị trí và mặt bằng tuyến đưa ra phải hết sức chú ý đến vấn đề giải phóng mặt bằng, bồi thường giải toả là ít nhất. Do đó cần đưa ra nhiều phương án về vị trí, tiến hành đánh giá theo từng chỉ tiêu cụ thể để có thể lựa chọn được vị trí và mặt bằng tuyến hợp lý nhất.

Proof



Đối với tuyến nâng cấp cải tạo, vị trí và mặt bằng cần bám theo vị trí cũ để có thể tận dụng được phần nào các bộ phận của công trình cũ, tránh gây tốn kém.

6.2.2. Phương án về trắc dọc tuyến

Trắc dọc tuyến ảnh hưởng rất lớn đến việc lựa chọn các phương án tuyến. Yêu cầu đặt ra đối với trắc dọc tuyến là cần phải hài hòa, không có độ dốc quá lớn, đảm bảo xe chạy êm thuận, chi phí khai thác thấp nhất. Cao độ tại các điểm khống chế phải đảm bảo và cao độ toàn tuyến nói chung phải thõa mãn theo quy hoạch của khu vực xây dựng. Bên cạnh đó, trắc dọc tuyến phải đảm bảo sao cho khối lượng đào đắp đất toàn tuyến là thấp nhất, khả năng điều phối đất hợp lý. Khi lên các phương án về trắc dọc cần quan tâm đến các quy định của các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành theo cấp đường được quy định.

6.2.3. Phương ánvề mặt cắt ngang tuyến

Khi lên các phương án về mặt cắt ngang tuyến cần xét đến lưu lượng xe hiện tại và tương lai theo độ tuổi của tuyến đường xây dựng hoặc nâng cấp cải tạo. Cần lưu ý về việc phân chia bố trí các làn xe trên bề rộng mặt cắt ngang, bố trí vĩa hè cho người đi bộ, các trạm chờ phục vụ cho hệ thống giao thông công cộng, hệ thống chiếu sáng, hệ thống điện lực cáp quang và dẫn thoát nước ngầm....

6.2.4. Phương ánvề nền đường Nền đường được thiết kế đảm bảo các yêu cầu về độ ổn định, độ lún, độ chặc. Đối

với các vị trí tuyến đi qua gặp bất lợi về độ ổn định như trượt, sụt lỡ thì cần đưa ra các phương án gia cố mái taluy như: sử dụng tường chắn, neo, gia cố bề mặt...Đối các vị trí tuyến đi qua vùng đất yếu gây bất lợi về lún cần đưa ra các phương án khắc phục như: gia tải, thay lớp đất, sử dụng giếng cát, cọc cát, bấc thấm...Khi tuyến đi qua vùng có nước mặt và nước ngầm cần phải có biện pháp gia cố nền đường thích hợp. Nền đường thiết kế phải đảm bảo thỏa mãn các quy định của các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành.

6.2.5. Phương ánvề kết cấu áo đường

Các phương án về kết cấu áo đường cần đảm bảo về độ cứng, độ bền, độ chặc. Phần mặt phải thỏa mãn các yêu cầu về độ bằng phẳng, độ mài mòn, hệ số ma sát thích hợp. Tùy vào trường hợp cụ thể, ý nghĩa của tuyến đường mà có thể sử dụng các loại kết cấu mặt đường khác nhau. Khi chọn phương án kết cấu áo đường cần chú ý đến nguồn vốn có thể huy động được cho công trình, ý nghĩa phục vụ của nó, cố gắng tận dụng được nguồn vật liệu địa phương có sẵn.

Về vấn đề kỹ thuật, các phương án kết cấu áo đường đưa ra cần phải đáp ứng các yêu cầu nhất định theo quy định của các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Cần chú ý đến chiều dày các lớp vật liệu, tính chất cơ lý từng loại vật liệu được sử dụng...

6.3. Lập phương án cầu và cầu trong nút giao lập thể 6.3.1. Giải pháp thiết kế

a. Trong thiết kế mới và cải tạo, sửa chữa cầu, cống phải tuân thủ các qui định sau:

Proof



- Thực hiện các yêu cầu về người trong quá trình xây dựng và quản lý, bảo trì, khai thác cầu;độ tin cậy, tuổi thọ và khai thác liên tục, cũng như các yêu cầu an toàn, ổn định, thuận tiện cho các phương tiên giao thông qua lại cầu, đảm bảo an toàn cho con người. - Phải xem xét chi tiết các yêu cầu an toàn thoát lũ và không được làm hạn chế hoặc làm thoặc đổi lưu lượng dòng chảy sau khi xây dựng cầu; - Phải lựa chọn phương án thiết kế đạt hiệu quả về kinh tế, tiết kiệm vật liệu, năng lượng, tài nguyên thiên nhiên, sức lao động và thuận tiện cho việc khai thác, sử dụng; - Phải lựa chọn phương án thiết kế đơn giản, thuận tiện cho việc sửa chữa, có khả năng ứng dụng rộng rãi thiết bị thi công hiện đại, đảm bảo cơ giới hoá, tự động hoá, điển hình hoá các giải pháp, sử dụng các bộ phận, chi tiết kết cấu và vật liệu lắp ghép, thoả mãn các yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật; - Phải có tính toán dự báo về sự phát triển tần suất và chủng loại tải trọng của các phương tiện giao thông trên tuyến trong tương lai, xem xét các công trình nằm phía trên và phía dưới cầu, phù hợp với quy hoạch, kiến trúc chung của quần thể khu vực xây dựng; - Phải xem xét các biện pháp đảm bảo môi trường xung quanh (trong đó là sự ô nhiễm môi trường, tăng lượng khí thải độc hại, hiệu ứng nhà kính, và các quá trình độc hại khác), nhằm đảm bảo cân bằng môi trường không khí và môi trường nước.

b. Giải pháp kỹ thuật được lựa chọn đối với thiết kế mới và thiết kế sửa chữa cầu cống phải được xác định dựa trên cơ sở so sánh, đánh giá các phương án thiết kế cụ thể theo các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật.

c. Việc thiết kế sửa chữa cầu cống phải dựa trên cơ sở tính toán chẩn đoán trạng thái vật lý, tính toán khả năng chịu tải của các bộ phận kết cấu, thời hạn và quy trình khai thác công trình sau khi sửa chữa. Trong trường hợp thiết kế cầu cống cho tuyến đường sắt thứ hai (bê cạnh cầu, cống đã xây dựng), phải tính toán kết cấu dựa trên các kinh nghiệm khai thác thực tế của công trình đã xây dựng.

d. Không cho phép thiết kế xây dựng các loại cầu cống sau:

- cống gỗ; - cầu gỗ trên các tuyến đường vận chuyển các loại hàng hoá, vật liệu nóng, dễ cháy (phôi thép lỏng, v.v…).

e. Được thiết kế cầu gỗ trong các trường hợp sau:

- trên các tuyến đường sắt từ cấp III trở xuống (theo phân loại kỹ thuật của đường sắt), trên các tuyến đường sắt của các khu công nghiệp; - trên các tuyến đường ôtô từ cấp IV trở xuống ; - trên các tuyến đường chính của các khu vực khi được phép của:

+ UBND thành phố - đối với các thành phố;

+ UBND tỉnh - đối với các tỉnh;

- trên các tuyến phố và đường nội đô

Proof



f. Trong trường hợp kết cấu nhịp bằng gỗ, mố trụ bằng vật liệu bê tông hoặc BTCT, nhưng phải xem xét phương án thoặc thế kết cấu nhịp cầu gỗ bằng kết cấu nhịp bê tông cốt thép (BTCT) hoặc dạng kết cấu nhịp cầu khác.

6.3.2. Lựa chọn vị trí cầu

a. Việc lựa chọn vị trí, xác định lộ giới kết cấu nhịp cầu được xác lập trên cả bình đồ và trắc dọc phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật qui định đối với tuyến đường, các yêu cầu xây dựng và quản lý khai thác của phương án thiết kế, cũng như các yêu cầu về địa hình, địa chất, thuỷ văn, môi trường sinh thái và các điều kiện của khu vực xây dựng.

Khi xác định vị trí xây dựng cầu qua sông, kênh, rạch và suối cần thực hiện các qui định sau:

- Cửa thoát nước của cầu phải đặt vuông góc với hướng dòng chảy (sai lệch về vị trí cầu trên bình đồ không lớn hơn 10o), trên đoạn có lòng sông ổn định, vị trí nước chảy đều không có xoáy, ít bị bồi lắng và nằm cách vị trí giao nhau giữa các sông tối thiểu 1,5 lần chiều dài nhịp thoát nước của cầu; - Vị trí giữa của mỗi kết cấu nhịp phải được đặt trùng với trục của dòng chảy, trên cơ sở tính toán dự báo khả năng biến đổi lòng sông trong quá trình khai thác công trình; - Phải đảm bảo để trục các dòng chảy qua các kết cấu nhịp cầu song song với nhau và thiết kế trụ cầu sao cho hướng dòng chảy vào phía giữa nhịp thoát nước. Không được để trụ cầu hướng dòng chảy làm xói lở mố cầu; - Chỉ cho phép hướng các dòng chảy qua cầu lệch nhau theo các trục song song không quá 10o; - Tốc độ các dòng chảy không được vượt quá tốc độ nước tính toán sau khi xây dựng cầu: hơn 20% trong trường hợp tốc độ dòng chảy tự nhiên của sông nhỏ hơn 2m/s và 10% khi tốc độ dòng chảy tự nhiên của sông lớn hơn 2,4m/s (đối với các sông có tốc độ dòng chảy tự nhiên nằm trong khoảng 2 - 2,4m/s, tốc độ dòng chảy được xác định theo phương pháp nội suy tuyến tính); - Phần thân trụ cầu tiếp xúc với dòng nước cần có cấu tạo mặt cắt ngang sao cho ít gây cản trở tới dòng chảy.

b. Số lượng nhịp và kết cấu thoát nước được xác định dựa trên cơ sở phân tích, tính toán thuỷ văn, trong đó phải xem xét, đánh giá đầy đủ mức độ ảnh hưởng của các công trình xây dựng và môi trường xung quanh.

Cửa xả nguồn nước qua công trình phải được xem xét bố trí cho phù hợp. Không cho phép xả nước có thể gây xói lở đất nền của các công trình khác, đất định cư, đất rừng.

c. Các cầu đường sắt có đặt đường ray trên kết cấu ba-lát, các cầu nhỏ và cầu trung1 trên nằm trên đường ô tô và cầu thành phố, cũng như các cống được phép bố trí thêm các bộ phận kết cấu để thiết kế lề đường và vỉa hè.

Các cầu đường sắt, phần mặt cầu không có ba-lát độ dốc ngang không được vượt quá 4%.

Proof



Đối với các cầu gỗ dùng cho đường sắt phần mặt cầu không có ba-lát cho phép đặt trên độ dốc tới 15% và nằm trên đường cong với bán kinh không nhỏ hơn 250m.

Độ dốc dọc mặt cầu phần xe chạy phải thiết kế đảm bảo:

- không quá 3% đối với cầu trên đường ô tô; 4% đối với cầu thành phố và 2% đối với các cầu lát mặt bằng gỗ.

Phân cấp, phân loại công trình xây dựng của Nghị định số 209/2004/NĐ-CP ngày 16/12/2004 của Chính phủ theo Bảng 5.1:

Bảng 5.1

Cấp công trình

Đặc biệt Cấp I Cấp II Cấp III Cấp IV

Nhịp >200m

Nhịp từ

100-200m hoặc sử dụng công nghệ thi công mới, kiến trúc

đặc biệt

Nhịp từ 50-100m Nhịp từ 25-50m Nhịp từ < 25m

d. Chiều dày đất đắp phía trên tấm bản cống (kể cả hầm chui cho người đi bộ), cũng như các cống thoát nước không được nhỏ hơn giá trị qui định trong Bảng 5.2.

Bảng 5.2

Loại đường Chiều dày lớp đất đắp phía trên các loại kết cấu (m)

Cống BTCT

Cống thép Cầu

Mạng lưới đường tàu điện trên cao 1,0 1,2 0,7

Mạng lưới đường metro 0,4 1,0 0,7

Đường quốc lộ, đường thành phố, đường tỉnh, đường huyện và đường GTNT

0,5 0,5** 0,2

Đường nội bộ trong các khu kinh tế, khu công nghiệp và các loại đường khác theo phân cấp của Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN4054-05.

0,2*** - -

* Chiều dày tính từ phía trên của nắp (tấm bản) của cống hoặc từ đỉnh cống đến tà vẹt đặt ray (đối với đường sắt) và đến phần móng áo đường (đối với đường ô tô).

** Nhưng không nhỏ hơn 0,8m tính từ phía trên nắp cống đến mặt đường.

*** Không nhỏ hơn 0,5m tới cao độ áo đường.

Ghi chú. Chiều dày đất đắp trên các cống BTCT và các hầm chui cho phép lấy nhỏ hơn 1,0m.

Proof



Trong các trường hợp thông thường trên đường phố và trên đường ô tô, chiều dày đất đắp trên các cống cho phép lấy nhỏ hơn 0,5m.

6.3.3. Phân tích các tài liệu khi thiết kế các phương án cầu 6.3.3.1 Chọn vị trí cầu

Vị trí và hướng tuyến của cầu cần được chọn để thoả mãn các yêu cầu về an toàn giao thông cả ở trên cầu và ở dưới cầu. Cần xét đến các thay đổi có thể có trong tương lai về hướng hoặc chiều rộng của đường sông, đường bộ hoặc đường sắt mà cầu vượt qua. Tại nơi thích hợp cần xét trong tương lai có thêm các công trình cho các loại giao thông khác hoặc mở rộng cầu.

Về mặt kỹ thuật phải so sánh các phương án chọn vị trí cầu theo các điều kiện địa hình, địa chất, thủy văn, thi công và bố trí công trường.

Về mặt quy hoạch phải so sánh các phương án về vị trí cầu và việc phát triển các vùng lân cận trong tương lai (dân dụng và công nghiệp), vị trí cầu xét theo quan điểm bố trí kiến trúc chung của khu vực, vị trí cầu xét theo quan điểm quốc phòng.

Về mặt kinh tế phải so sánh các phương án theo giá thành (thi công và khai thác), so sánh giá thành vận doanh các phương án tuyến do các vị trí cấu khác nhau gây nên.

Về mặt môi trường phương án vị trí cầu cần đảm bảo giảm thiểu các tác động bất lợi đến môi trường.

Sau khi chọn được vị trí cầu tốt nhất sẽ tiến hành thiết kế các phương án cầu ứng với vị trí đó một cách cụ thể hơn. Cần lưu ý rằng việc chọn vị trí cầu có liên quan chặt chẽ đến việc chọn phương án kết cấu.

6.3.3.2 Mặt cắt dọc tim cầu

Nghiên cứu mặt cắt dọc tim cầu cho phép xác định vị trí của mố trụ, tránh việc đặt trụ vào chỗ sâu nhất, phân bố các nhịp thông thuyền, xác định độ dốc dọc cầu. Mặt cắt ngang lòng sông đối xứng thì cũng nên bố trí kết cấu nhịp đối xứng để có thể áp dụng các đồ án điển hình và các giải pháp thi công cầu theo kiểu hàng loạt.

6.3.3.3 Mặt cắt địa chất dọc tim cầu

Căn cứ vào tình hình địa chất dọc tim cầu, phải xác định sơ bộ các loại móng cầu và đồng thời xác định các phương án kết cấu nhịp (kết cấu tĩnh định hay siêu tĩnh). Trong trường hợp địa chất lại xấu mà chọn phương án trụ cao thì tình hình thi công phức tạp, giá thành trụ sẽ đắt, khi đó nên làm kết cấu nhịp dài. Nếu địa chất tốt, tầng đất cứng nằm không sâu, điều kiện thi công dễ dàng thì có thể dùng các kết cấu nhịp siêu tĩnh, các loại kết cấu nhịp cầu có lực đẩy ngang.

Proof



6.3.3.4 Các số liệu thuỷ lực và thủy văn

Các nghiên cứu về thuỷ văn và thuỷ lực và những đánh giá về vị trí vượt sông phải được hoàn thành như một phần của thiết kế sơ bộ. Chi tiết của các nghiên cứu này cần tương xứng với tầm quan trọng và những rủi ro liên quan của kết cấu.

Theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 quy định các lũ sau đây cần được điều tra nghiên cứu thỏa đáng trong các nghiên cứu thủy văn:

• Nhằm đảm bảo thoả mãn các tính năng thuỷ lực của công trình cầu là một bộ phận của tuyến đường, đảm bảo tầm quan trọng của cầu trên tuyến, cũng như để đánh giá sự nguy hiểm của lũ và thoả mãn các yêu cầu trong quản lý vùng ngập nước lũ thiết kế khẩu độ cầu (xét lũ 100 năm trừ khi có chỉ định khác của Chủ đầu tư ).

• Nhằm đánh giá sự rủi ro cho những người sử dụng đường bộ và đánh giá hư hại cho cầu và đường vào cầu- Lũ thiết kế xói cầu ( xét lũ 100 năm, trừ khi có chỉ định khác của Chủ đầu tư).

• Nhằm điều tra nghiên cứu tính thích hợp của nền móng cầu trong việc chống xói lở-Lũ kiểm tra xói cầu (xét lũ 500 năm trừ khi có chỉ định khác của Chủ đầu tư).

• Định chuẩn các mức nước và đánh giá tính năng của các công trình hiện có - Các lũ lịch sử.

• Đánh giá các điều kiện môi trường- Các thông tin về lưu lượng dòng chảy cơ bản hoặc dòng chảy lưu lượng thấp và các công trình đi qua cửa sông, biên độ triều cường.

Đối với các công trình vượt qua các nguồn tài nguyên biển/ cửa sông, phải điều tra nghiên cứu ảnh hưởng đến biên độ triều của sự dâng cao mức nước biển .

Các mức nước chuẩn cần được thống kê theo các số liệu điều tra lũ có ảnh hưởng đến việc lập các phương án bao gồm:

• Mức nước thấp nhất (MNTN) cho biết vị trí những chỗ lòng sông nước sâu trong mùa cạn. Phải căn cứ vào những vị trí đó để bố trí các nhịp thông thuyền theo bề rộng của sông. Tuy nhiên, ở những con sông dễ bị xói lỡ cần tính đến khả năng di chuyển các vực sâu theo thời gian và như vậy luồng lạch để tàu bè qua lại cũng phải dịch chuyển theo bề rộng ngang sông. Mặt khác khi căn cứ vào MNTN ta còn định được cao độ đỉnh móng của các trụ giữa lòng sông.

• Mực nước thông thuyền (MNTT) tính toán thường được lấy ở mức nước lũ tần suất 5%. Căn cứ vào mực nước này để xác định được cao độ đáy kết cấu nhịp.

• Mực nước cao nhất (MNCN) được lấy ở mức nước lũ tương ứng với tần suất 1%. Căn cứ và mực nước này để xác định khẩu độ thoát nước cho cầu, chiều

Proof



dài toàn bộ cầu và cao độ đáy kết cấu nhịp.

6.3.3.5 Khẩu độ thoát nước và chiều dài toàn cầu

Quá trình thiết kế để xác định khẩu độ thoát nước cho cầu phải bao gồm:

• Đánh giá sự phân bổ của lũ ở dòng chủ và ở bãi sông cho điều kiện hiện tại.

• Đánh giá các tổ hợp thử của mặt cắt đường, hướng tuyến và chiều dài cần đáp ứng với các mục tiêu thiết kế.

Khi dùng các nghiên cứu về lũ hiện có thì phải xác định độ chính xác của chúng .

Phải thiết kế kích thước cầu phù hợp với lũ thiết kế khẩu độ cầu ứng với lũ 100 năm, trừ khi được Chủ đầu tư chỉ định khác. Có thể chọn chu kỳ tái xuất hiện ít hơn 100 năm nếu có luận cứ kinh tế (như lũ 50 năm hoặc 25 năm cho các cầu trên đường cấp 2 hoặc cấp thấp hơn tham khảo Bảng 10.5.1 trong Tiêu chuẩn thiết kế đường).

Ngoài ra cần chú ý đến khổ giới hạn đứng dưới cầu theo quy định của tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05 đối với các trường hợp có thông thuyền hay không thông thuyền đã được giới thiệu ở các chương trước. Chiều dài toàn bộ của cầu được chọn dựa vào khẩu độ thoát nước dưới cầu, mục tiêu thiết kế, các yếu tố về công nghệ kỹ thuật, dạng cầu áp dụng và khổ giới hạn đứng dưới cầu.

6.3.4. Chọn chiều dài cầu, phân chia các nhịp cầu và các dạng cầu sử dụng tương ứng để lập các phương án cầu

6.3.4.1 Chiều dài nhịp có lợi nhất

Để xác định chiều dài nhịp kinh tế một cách có căn cứ, nhất thiết phải lập ra một số các phương án phân chia nhịp tương đối hợp lý rồi so sánh chúng về các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật, có xét đến sự phát triển của khu vực ở năm tương lai, tới qui hoạch chung của khu vực và các điều kiện khác của địa phương.

Chiều dài nhịp có lợi nhất phụ thuộc vào vấn đề lựa chọn các loại nền móng của mố trụ cầu, phụ thuộc vào hệ thống kết cấu nhịp sử dụng, phụ thuộc vào khổ giới hạn và các yếu tố khác như: điều kiện địa chất, thủy văn…

Chiều dài nhịp kinh tế có thể nhỏ hơn, bằng hoặc lớn hơn nhịp thông thuyền. Tuỳ vào các trường hợp cụ thể nên xét tới tính tiêu chuẩn hoá, công nghiệp hóa trong khi thiết kế các công trình cầu.

6.3.4.2 Phân chia kết cấu nhịp cầu Tuỳ theo dạng sơ đồ kết cấu cầu mà ta đã lựa chọn trong ý tưởng xây dựng công

trình như: cầu dầm giản đơn, cầu dầm liên tục nhiều nhịp, cầu vòm, cầu treo hay cầu dây văng mà ta có các cách phân chia kết cấu nhịp cầu.

(a) Phân chia nhịp cầu với kết cấu nhịp cầu BTCT và cầu thép không có lực đẩy ngang Trường hợp sông không có thông thuyền thì điều kiện phân chia sẽ thuận lợi,

Proof



chúng ta có thể dùng một loại kết cấu nhịp tiêu chuẩn dạng dầm giản đơn để vượt qua toàn bộ khẩu độ cầu. Việc chọn như vây để đảm bảo yêu cầu công nghiệp hoá trong quá trình thi công, kinh tế và hợp lý. Với các cầu nhịp nhỏ và trung bình thì vấn đề tiêu chuẩn hoá tối đa các bộ phận có ý nghĩa lớn.

Trường hợp sông có thông thuyền thì thông thường chiều dài nhịp thông thuyền lớn hơn các nhịp còn lại chọn như đã nói ở trên. • Theo công nghệ thi công ta có cách phân chia các nhịp như sau:

- Nếu thi công theo công nghệ đúc hẫng, lắp hẫng cân bằng thì chiều dài nhịp biên được lấy bằng 0.6 - 0.8 chiều dài nhịp chính.

- Nếu thi công theo công nghệ đổ bằng đà giáo di động thì chiều dài nhịp đầu tiên (sát mố) có chiều dài lớn hơn các nhịp còn lại là 0.2l với l là chiều dài nhịp giữa, các nhịp ở giữa lấy chiều dài như nhau.

- Nếu thi công theo công nghệ đổ tại chỗ trên đà giáo cố định thì các nhip có thể chọn với chiều dài như nhau.

• Theo dạng kết cấu cầu được lựa chọn thì việc phân chia KCN như sau: - Kết cấu cầu dầm giản đơn: nên lấy các nhịp có chiều dài bằng nhau trên toàn bộ

công trình. Hiện nay các nhịp giản đơn thường có dạng định hình sẵn như: dầm T bằng BTCTvới chiều dài 18m, 24m, 33m; Dầm I bằng BTCT chiều dài 18m, 24m, 33m, 42m;…v.v…

- Kết cấu cầu dầm liên tục: thì tuỳ thuộc vào công nghệ thi công ở trên mà chọn. - Kết cấu cầu treo dây văng, tỷ lệ giữa nhịp biên và nhịp chính nên chọn là 0,42. - Kết cấu cầu vòm thì chiều dài các nhịp vòm thường lấy với các chiều dài như

nhau. Dạng dầm cứng vòm mềm thì chiều dài vòm hợp lý là: Nếu chiều dài nhịp thông thuyền và chiều dài các nhịp phần bãi sông chênh lệch

nhiều thì phần bãi sông nên dùng các nhịp có chiều dài có thể tiêu chuẩn hoá được. Việc phân chia nhịp cầu phải xét đến năng lực của các công ty thi công cũng như

năng lực làm việc của các thiết bị thi công công trình.

(b) Phân chia nhịp cầu vòm có lực đẩy ngang Tuỳ theo dạng kết cấu cầu vòm là có đường xe chạy trên, chạy dưới hay chạy giữa

mà phương án phân chia kết cấu nhịp được lựa chọn cho phù hợp. Với các cầu vòm nếu điều kiện cho phép thì phương án chọn các nhịp có chiều dài bằng nhau là hợp lý. Khi đó các lực đẩy ngang vào trụ từ hai phía đối diện nhau do tĩnh tải gây ra sẽ cân bằng nhau, đảm bảo tiêu chuẩn hóa và định hình trọn vẹn nhất các bộ phận kết cấu nhịp và trụ cầu.

6.3.5. Lập phương án cầu trong nút giao lập thể Những vấn đề trong việc lập phương án cầu trong nút giao lập thể bao gồm:

• Lập bình đồ nút giao. • Lập trắc dọc nút giao, trắc dọc các nhánh nút. • Lập trắc dọc các tuyến chính và các đường nhánh.

Proof



• Lên phương án kết cấu cầu. Kết cấu cầu trong nút giao phải đảm bảo các điều kiện

• Hạn chế chiều cao kiến trúc. • Dễ dạng tạo dáng. • Thuận tiện cho thi công. • Đảm bảo tính thẩm mỹ, kiến trúc của công trình.

6.4. Lập phương án công trình ngầm - hầm giao thông 6.4.1. Phân loại, phân cấp và tuổi thọ công trình

6.4.1.1 Phân loại công trình

Phân loại công trình theo mục đích sử dụng:

Theo mục đích sử dụng, công trình hầm giao thông được phân loại như sau:

a) Hầm đường sắt: Hầm được xây dựng trên tuyến đường sắt khổ ray tiêu chuẩn 1000mm, 1435mm, đường đơn và đường đôi, không hạn chế tốc độ chạy tàu và loại hình phương tiện (điện khí hóa và không điện khí hóa).

b) Hầm đường ô tô: Hầm được xây dựng trên tuyến đường ô tô và đường ô tô cao tốc có 1 hay nhiều làn xe.

c) Hầm giao thông đô thị: Hầm đường sắt, hầm đường ô tô được xây dựng trong đô thị, hầm cho xe thô sơ, hầm cho người đi bộ và người tàn tật.

Phân loại công trình theo phương pháp xây dựng:

a) Đào hầm theo phương pháp NATM (New Austrain Tunneling Method): sử dụng hệ thống kết cấu chống đỡ kết hợp cùng môi trường đá núi xung quanh hầm đảm bảo khả năng tự chống đỡ của hầm. Phương pháp này sử dụng cho xây dựng hầm qua núi.

b) Đào hầm theo phương pháp đào đắp (Cut and cover): Phương pháp xây dựng hầm bằng cách đào hố móng từ mặt đất. Phương pháp này thích hợp khi xây dựng hầm đặt nông hoặc hầm đặt sâu với giới hạn cho phép có thể đào trần.

c) Đào hầm bằng thiết bị TBM (Tunnel Boring Machine): Phương pháp đào ngầm dùng thiết bị đào hầm chuyên dụng với vỏ chống đỡ bằng thép, kết cấu vỏ hầm được lắp đặt và bơm vữa. Phương pháp này thích hợp khi xây dựng hầm đặt sâu hoặc hầm đặt nông xây dựng bên dưới mặt đường ô tô.

d) Xây dựng hầm theo phương pháp dìm (Immersed Tube Method): Phương pháp hạ chìm từng đọan kết cấu hầm lắp ghép dưới đáy sông.

6.4.1.2 Phân cấp công trình

Phân cấp công trình phụ thuộc vào chiều dài hầm L(m), quy định trong bảng 4.1.

Bảng 4.1: Phân cấp công trình hầm giao thông

Proof



TT Cấp công trình Loại công trình hầm

Chiều dài hầm

L (m)

1

Đặc biệt

Hầm đường ô tô tối thiểu 2 làn xe.

Hầm đường sắt đường đôi

L = 5.000m

Hầm giao thông đô thị L = 3.000m

2

I


Hầm đường sắt đơn hoặc đường đôi

L=3.000 đến < 5.000m

Hầm giao thông đô thị L=1.000 đến < 3.000m

3

II



L=1.000 đến < 3.000m

Hầm giao thông đô thị L=100 đến < 1.000m

4

III



L=100 đến < 1.000m

Hầm giao thông đô thị L < 100m

5

IV



L< 100m

Hầm cho xe thô sơ và người đi bộ Các loại

Đối với các công trình có tầm quan trọng đặc biệt, các công trình được xây dựng trong các điều kiện hiện trường đặc biệt bất lợi sẽ được nâng lên 1cấp.

6.4.1.3 Tuổi thọ công trình

Tuổi thọ công trình hầm quy định trong Tiêu chuẩn 22TCN272-05, phải đảm bảo tối thiểu là 100 năm cho các công trình từ cấp III trở lên và công trình cấp IV có quy mô vĩnh cửu. Riêng công trình cấp IV bán vĩnh cửu, tuổi thọ công trình tối thiểu 50 năm.

6.4.2. Các yêu cầu về sử dụng không gian ngầm và chỉ giới xây dựng công trình hầm giao thông

6.4.2.1 Yêu cầu về sử dụng không gian ngầm

Khi thiết kế và xây dựng công trình hầm giao thông phải sử dụng không gian ngầm tiết kiệm, chi phí xây dựng thấp và khai thác công trình đạt hiệu quả cao.

a) Đối với hầm đường ô tô và hầm đường sắt

Không gian trong hầm được bố trí đủ yêu cầu khổ giới hạn thông xe trên tuyến cũng như xét đến nhu cầu mở rộng trong tương lai, bố trí hệ thống thiết bị phụ trợ và hệ thống vận hành bảo dưỡng hầm. Việc mở rộng không gian trong hầm kết hợp với mục tiêu khác phải được cấp quyết định đầu tư chấp thuận.

b) Đối với hầm giao thông đô thị

Khi không có yêu cầu đặc biệt, không gian trong hầm đường sắt và hầm đường ô tô trong đô thị phải tuân thủ các yêu cầu nêu tại môc 4.5.1. Hầm cho người đi bộ ngoài các

Proof



yêu cầu nêu trên, khi thiết kế và xây dựng nên xem xét đến việc sử dụng không gian trong hầm cho các mục tiêu khác kết hợp và phải được cấp quyết định đầu tư chấp thuận.

6.4.2.2 Yêu cầu về chỉ giới xây dựng công trình hầm

(a) Yêu cầu chung

Khi thiết kế và xây dựng công trình hầm giao thông không được vượt ra ngoài phạm vi chỉ giới xây dựng công trình hầm đã được các cấp có thẩm quyền phê duyệt.

(b) Chỉ giới xây dựng hầm qua núi.

Khi xây dựng hầm đường ô tô và hầm đường sắt qua núi, chỉ giới xây dựng được xác định bao gồm:

a) Chỉ giới giới xây dựng công trình hầm đặt nông cho khu vực cửa hầm và đoạn hầm đặt nông (bao gồm hầm chính, hầm lánh nạn, hầm phụ trợ khác) được xây dựng theo phương pháp đào đắp (Cut and cover).

b) Chỉ giới xây dựng công trình hầm đặt sâu cho khu vực hầm và hệ thống công trình phụ trợ ngầm trong lòng núi được xây dựng theo phương pháp NATM hoặc phương pháp đào hầm bằng TBM (Tunnel Boring Machine).

(c) Chỉ giới xây dựng hầm giao thông đô thị

Khi xây dựng hầm đường giao thông đô thị, chỉ giới xây dựng được xác định bao gồm:

a) Chỉ giới giới xây dựng công trình hầm đặt nông cho hệ thống công trình hầm (bao gồm hầm giao thông, hầm phụ trợ và cửa hầm) được xây dựng theo phương pháp đào đắp (Cut and cover).

b) Chỉ giới xây dựng công trình hầm đặt sâu cho hầm và hệ thống công trình phụ trợ ngầm được xây dựng theo phương pháp đào hầm bằng TBM (Tunnel Boring Machine).

c) Đối với hầm qua sông được xây dựng theo phương pháp hầm dìm (Immersed Tube Method), chỉ giới xây dựng công trình hầm đặt nông được áp dụng và mặt đất được tính từ đáy sông.

6.4.2.3 Yêu cầu về xây dựng liên quan đến chỉ giới xây dựng

(a) Đối với các hầm giao thông qua núi

Không cho phép xây dựng bất cứ công trình trên mặt đất hoặc công trình ngầm vi phạm hành lang bảo vệ công trình ngầm. Trong trường hợp cần thiết phải có các giải pháp kỹ thuật đặc biệt đảm bảo an toàn cho công trình hầm đã xây dựng.

(b) Đối với các hầm giao thông đô thị đặt nông.

a) Có thể xây dựng đường giao thông, các công trình công cộng như công viên, bãi đỗ xe và các công trình cộng cộng khác trên mặt đất trong phạm vị hành lang bảo vệ công

Proof



trình hầm nhưng không cho phép xây dựng kết cấu móng có tải trọng tập trung gây ảnh hưởng đến công trình hầm bên dưới.

b) Khi xây dựng các công trình bên cạnh hành lang bảo vệ công trình ngầm có móng đặt sâu phải xét đến các ảnh hưởng tương hỗ giữa các công trình đó.

(c) Đối với các hầm giao thông đô thị đặt sâu.

a) Khi thiết kế và xây dựng hầm giao thông đô thị phải xác định chỉ giới kiểm soát an toàn hầm không vi phạm nền móng các công trình đã xây dựng trước đó. Trường hợp vi phạm trong giới hạn cho phép (không phạm chí giới xây dựng công trình hầm đặt sâu) có thể thực hiện được nhưng phải có các giải pháp kỹ thuật đặc biệt nhằm không ảnh hưởng đến công trình đã xây dựng.

b) Không được xây dựng hầm giao thông đô thị cắt qua các hành lang bảo vệ công trình ngầm phục vụ quốc phòng hoặc các công trình đặc biệt quan trọng khác. Trong trường hợp cần phải cắt qua phải được Thủ tướng chính phủ cho phép.

c) Khi xây dựng các công trình trên mặt đất, nền móng các công trình không được vi phạm chỉ giới kiểm soát an toàn hầm và phải xét đến các ảnh hưởng tương hỗ giữa các công trình đó.

6.4.3. Yêu cầu về vật liệu 6.4.3.1 Yêu cầu chung

Việc lựa chọn vật liệu xây dựng công trình hầm giao thông ngoài những yêu cầu chung , vật liệu xây dựng phải phù hợp với công nghệ xây dựng hầm và các yêu cầu khác nhằm tạo ra hệ thống kết cấu công trình bền vững và đảm bảo các nguyên tắc sau:

§ Ưu tiên sử dụng vật liệu xây dựng sẵn có trong nước, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và hiệu quả kinh tế.

§ Vật liệu không gây độc hại, ô nhiễm môi trường trong suốt thời gian xây dựng và khai thác công trình, hạn chế gây ảnh hưởng đến nguồn nước ngầm.

§ Phế thải trong xây dựng phải tính đến hậu quả kinh tế và phương pháp sử lý.

§ Vật liệu xây dựng đảm bảo yêu cầu chống ồn và bụi ảnh hưởng đến cư dân ở phạm vi xây dựng.

§ Toàn bộ các phần lộ ra trong hầm phải sử dụng vật liệu chống cháy nổ.

§ Tuổi thọ của vật liệu xây dựng dùng trong công trình hầm giao thông ít nhất phải bằng tuổi thọ công trình.

6.4.3.2 Yêu cầu về vật liệu thông thường

Vật liệu thông thường bao gồm kết cấu thép, neo thép, bê tông phun, bê tông và bê tông cốt thép, kết cấu chống đỡ bằng gang, vữa xi măng và phụ gia cho bê tông…được chọn sử dụng trong xây dựng công trình hầm giao thông, đặc biệt hầm giao thông đô thị

Proof



được xây dựng trong vùng có địa chất yếu, mực nước ngầm cao, vật liệu xây dựng phải đảm báo các yêu cầu sau:

§ Nên chọn vật liệu bê tông mác không thấp hơn 28Mpa có độ chống thấm cao để xây dựng kết cấu vỏ hầm.

§ Kết cấu mặt đường bê tông xi măng được sử dụng trong hầm đường ô tô, với hầm đường sắt phải dùng tà vẹt bê tông cốt thép hoặc kết cấu ray đặt trực tiếp, không được dùng tà vẹt gỗ hoặc vật liệu dễ cháy.

§ Hệ thống kết cấu phụ trợ trong hầm phải chọn loại vật liệu có khả năng chống cháy nổ cao.

6.4.3.3 Yêu cầu về vật liệu đặc chủng

Vật liệu đặc chủng bao gồm bê tông tự chống thấm, vật liệu phòng nước, vật liệu khe nối cho kết cấu vỏ hầm, vật liệu gia cố đất trong quá trình đào hầm. Khi sử dụng vật liệu đặc chủng phải đảm bảo các yêu cầu sau:

§ Phụ gia dùng cho bê tông và vữa xi măng phải chọn loại không gây tác dụng có hại đối với môi trường.

§ Vữa hoặc hóa chất sử dụng gia cố nền đất khi đào hầm và bơm sau vỏ hầm phải chọn loại không độc hại với môi trường nước ngầm, đặc biệt khi xây dựng hầm giao thông trong đô thị.

§ Hạn chế sử dụng tấm chì chèn khe nối trong kết cấu vỏ hầm lắp ghép. Trong trường hợp có yêu cầu sử dụng, không được để mối nối thi công có tấm chì chèn khe lộ ra bên trong hầm.

§ Vật liệu PVC hoặc các loại vật liệu khác làm lớp phòng nước chỉ được lắp đặt sau kết cấu bê tông vỏ hầm.

§ Vật liệu cao su, tấm chặn nước (Waterstop) bằng vật liệu PVC lắp đặt trong khe nối kết cấu BTCT vỏ hầm lắp ghép, hoặc các khớp nối các đoạn hầm dìm phải thiết kế cấu tạo đảm bảo chống cháy.

Proof



6.4.4. Nhiệm vụ và nội dung công tác khảo sát khu vực dự kiến xây dựng 6.4.4.1 Yêu cầu chung

- Khi lập phương án xây dựng hầm phải xem xét đến các yêu cầu về công năng của đường hầm, các điều kiện đất đá, các điều kiện vị trí và địa điểm xây dựng, an toàn xây dựng, tác động đối với môi trường xung quanh, hiệu quả kinh tế trong xây dựng và sau khi đưa hầm vào khai thác. - Nội dung khảo sát thu thập số liệu bao gồm: điều kiện địa hình, địa chất, khí hậu thuỷ văn, tình hình kinh tế xã hội... có ảnh hưởng lớn đến thiết kế và xây dựng đường hầm.

6.4.4.2 Yêu cầu công tác khảo sát

(a) Công tác thu thập số liệu và khảo sát địa hình

Công tác thu thập số liệu, khảo sát địa hình khu vực được thực hiện theo tiêu chuẩn chuyên ngành và phải đảm bảo các yêu cầu được nêu dưới đây:

a) Thu thập bản đồ địa hình khu vực, bình đồ và các tài liệu khảo sát địa hình các công trình xây dựng lân cận đủ phạm vi nghiên cứu thiết kế.

b) Phải xác lập lưới khống chế mặt bằng hệ VN 2000, cao độ quốc gia, số lượng điểm trong lưới tùy quy mô cấp công trình để lựa chọn phù hợp.

c) Tùy quy mô công trình, cần thiết lập bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10.000 đến 1:5000 phục vụ cho nghiên cứu lập Dự án đầu tư xây dựng và tỷ lệ 1:2.000 đến 1:500 phục vụ cho giai đoạn thiết kế chi tiết và giai đoạn xây dựng công trình.

d) Tùy yêu cầu cụ thể có thể lập bình đồ địa hình khu vực cửa hầm với tỷ lệ lớn hơn và phải được Chủ đầu tư chấp thuận.

(b) Công tác thu thập số liệu, khảo sát địa kỹ thuật

Công tác thu thập số liệu, khảo sát địa kỹ thuật khu vực được thực hiện theo tiêu chuẩn chuyên ngành và phải đảm bảo các yêu cầu được nêu dưới đây:

a) Thu thập bản đồ địa chất khu vực, bình đồ và các tài liệu khảo sát địa kỹ thuật bao gồm địa chất công trình và địa chất thủy văn các công trình lân cận đủ phạm vi nghiên cứu thiết kế.

b) Tùy quy mô công trình, cần thiết lập bản đồ địa chất tỷ lệ 1:10.000 đến 1:5000 phục vụ cho nghiên cứu lập Dự án đầu tư xây dựng và tỷ lệ 1:2.000 đến 1:500 phục vụ cho giai đoạn thiết kế chi tiết và giai đoạn xây dựng công trình.

c) Các phương pháp khảo sát địa kỹ thuật có thể đo địa chấn, khoan thăm dò địa chất, số lượng và yêu cầu khoan phải phù hợp yêu cầu từng giai đoạn nghiên cứu thiết kế và phải được Chủ đầu tư chấp thuận.

d) Các tài liệu thu thập và khảo sát địa kỹ thuật cho các giai đoạn thực hiện dự án phải đủ điều kiện lập được mặt cấu tạo địa chất, mực nước ngầm dọc tuyến cũng như các điều kiện địa kỹ thuật đặc biệt như đứt gẫy, khu vực đất đá yếu, khí độc trong lòng đất,

Proof



túi nước ngầm, áp lực nước ngầm, các điều kiện đặc biệt khác khi xây dựng hầm qua sông, hầm dưới đáy biển … Độ chính xác của báo cáo địa kỹ thuật phụ thuộc vào yêu cầu các giai đoạn thực hiện dự án.

(c) Công tác thu thập số liệu, khảo sát khí tượng thủy văn

Công tác thu thập số liệu, khảo sát khí tượng thủy văn được thực hiện theo tiêu chuẩn chuyên ngành và phải đảm bảo các yêu cầu được nêu dưới đây:

a) Dự báo mực nước mặt, nước ngầm khả năng và lượng nước chảy vào hầm trong quá trình xây dựng, xem xét và đánh giá các vấn đề kế tiếp trong thiết kế, xây dựng và tác động đến môi trường xung quanh.

b) Đối với hầm xây dựng qua núi, phải đánh giá được mức độ ảnh hưởng của sương mù đối với đường dẫn vào hầm và khu vực cửa hầm.

c) Các ảnh hưởng tác động đến môi trường không khí, nguồn nước bị nhiễm bẩn, lún sụt do mất nước ngầm trong quá trình xây dựng hầm cũng như giai đoạn hoàn thành và đưa hầm vào khai thác.

(d) Công tác khảo sát các điều kiện môi trường tự nhiên và xã hội

Công tác thu thập số liệu, khảo sát điều kiện tự nhiên và môi trường xã hội được thực hiện theo tiêu chuẩn chuyên ngành và phải đảm bảo các yêu cầu được nêu dưới đây:

a) Khảo sát các điều kiện cơ bản liên quan đến môi trường tự nhiên, môi trường xã hội, môi trường sống của con người… trong khu vực có thể bị ảnh hưởng do việc xây dựng hầm giao thông.

b) Khảo sát tìm giải pháp hạn chế các ảnh hưởng có hại đối với môi trường, đánh giá tác động môi trường theo luật bảo vệ môi trường.

c) Phạm vi chiếm dụng đất, công tác đền bù giải tỏa, di dân tái định cư….

d) Vật liệu thải và các tác động của nó đến môi trường…

6.4.5. Lập phương án xây dựng công trình hầm giao thông 6.4.5.1 Các yêu cầu khi thiết kế xây dựng công trình hầm

(a) Yêu cầu về quy mô cấp công trình và tiêu chuẩn kỹ thuật

a) Xây dựng hầm giao thông trên tuyến phải phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật tuyến đường.

b) Khi tham khảo Tiêu chuẩn 22TCN272-05 để xây dựng hầm chuyên dụng, hầm phục vụ các mục tiêu khác phải căn cứ quy mô cấp công trình và tiêu chuẩn kỹ thuật chuyên dụng và được cấp có thẩm quyền phê duyệt.

(b) Yêu cầu về khai thác sử dụng

Proof



a) Xây dựng hầm phải đảm bảo các yêu cầu về khai thác sử dụng, vệ sinh công nghiệp và tiêu chuẩn phòng chống cháy nổ.

b) Giao thông trong hầm phải đảm bảo an toàn, liên tục và chi phí thấp cho công tác duy tu bảo dưỡng trong suốt quá trình sử dụng.

c) Xây dựng hầm nên xem xét đến các yêu cầu quốc phòng. Trong trường hợp cần thiết ngoài yêu cầu về giao thông, hầm được thiết kế kết hợp với mục tiêu khác phải được cấp có thẩm quyền phê duyệt.

(c) Các yêu cầu khi thiết kế, xây dựng công trình hầm giao thông:

a) Khi lựa chọn vị trí tuyến hầm phải xem xét đến các điều kiện địa hình, địa kỹ thuật, khí tượng thủy văn và phù hợp với quy hoạch tổng thể khu vực, tổng thể tuyến đường, quy hoạch mạng lưới giao thông đã được cấp quyết định đầu tư phê duyệt.

b) Hầm giao thông phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, khai thác sử dụng, vệ sinh công nghiệp, phòng chống cháy nổ, an toàn giao thông, chi phí thấp cho công tác duy tu bảo dưỡng trong suốt quá trình sử dụng.

c) Khi lập thiết kế phải đưa ra giải pháp phù hợp cũng như giải pháp công nghệ thi công nhằm hạn chế thấp nhất các khó khăn gặp phải khi đào hầm cũng như kiểm soát chất lượng công trình và giá thành xây dựng.

d) Hầm giao thông được xây dựng phải đảm bảo luôn khô ráo, phải thiết lập các giải pháp như lớp phòng nước, kết cấu ngăn cách nước hoặc các giải pháp kỹ thuật đặc biệt khác, trong mọi trường hợp không cho nước thấm chảy vào hầm.

e) Bề mặt bê tông trong hầm phải đảm bảo phẳng nhẵn, trong mọi trường hợp đều không cho phép dùng vữa trát hoàn thiện. Khi có yêu cầu bề mặt bê tông trong hầm được sơn bằng loại sơn chịu nước.

(d) Các giai đoạn thực hiện dự án và các bước thiết kế xây dựng công trình.

Xây dựng hầm giao thông các cấp có quy mô vĩnh cửu và bán vĩnh cửu phải thực hiện thiết kế 3 bước bao gồm thiết kế cơ sở, thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công.

a) Giai đoạn chọn tuyến: Thực hiện lập báo caó đầu tư, dự án đầu tư tùy theo cấp công trình được quy định trong nghị định của Chính phủ về quản lý dự án đầu tư xây dựng công trình.

b) Giai đoạn thiết kế chi tiết: Lập thiết kế kỹ thuật công trình.

c) Giai đoạn xây dựng: Lập thiết kế bản vẽ thi công

6.4.5.2 Yêu cầu về tiêu chuẩn hình học, không gian giao thông trong hầm giao thông

(a) Yêu cầu về mặt bằng tuyến và hầm

Proof



a) Hướng tuyến thẳng hoặc đường cong bán kính lớn được ưu tiên sử dụng. Hầm đường ô tô trên đường cong, bán kính đường cong nằm tối thiểu ngoài yêu cầu về cấp đường phải thỏa mãn tầm nhìn 2 chiều cho xe với tốc độ thiết kế.

b) Khi phải xây dựng hai hầm gần nhau hoặc xây dựng hầm gần các công trình khác, phải xem xét các ảnh hưởng tương hỗ giữa các công trình đó.

c) Đối với hầm cho người đi bộ, không gian trong hầm ngoài yêu cầu đảm bảo giao thông, nên xem xét đến các yêu cầu khai thác các dịch vụ khác kết hợp như khu bán hàng, trưng bày sản phẩm… nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của hầm cũng như đảm bảo môi trường và an toàn giao thông.

(b) Yêu cầu về trắc dọc tuyến và hầm

a) Độ dốc dọc trong hầm giao thông được lựa chọn phụ thuộc vào tiêu chuẩn kỹ thuật tuyến đường. Hầm có độ dốc càng nhỏ càng tốt nhưng không được cản trở sự thoát nước tự nhiên (với yêu cầu tối thiểu 0,1%).

b) Hầm đường ô tô xây dựng trên đường cong đứng (lõm hoặc lồi), bán kính đường cong tối thiểu ngoài yêu cầu về cấp đường phải thỏa mãn tầm nhìn 2 chiều cho xe với tốc độ thiết kế.

(c) Yêu cầu về mặt cắt ngang hầm

a) Kích thước mặt cắt ngang bên trong hầm giao thông được lựa chọn trên cơ sở khổ giới hạn kiến trúc hầm trong đó bao gồm khổ giới hạn khai thác, không gian đặt các thiết bị thông gió, chiếu sáng, cấp cứu, biển báo, v.v.. và sai số thi công cho phép. Hình dạng và kích thước mặt cắt ngang hầm phải được lựa chọn hợp lý khi trên cơ sở ổn định kết cấu và thuận lợi trong xây dựng.

b) Bề rộng mặt đường xe chạy trong hầm đường ô tô được thiết kế và xây dựng phù hợp tiêu chuẩn chuyên ngành nhưng không nên thu hẹp mặt đường trên tuyến.

c) Hầm trên đường ô tô xây dựng qua núi mỗi hầm không nên vượt quá 3 làn xe, đường có nhiều làn xe nên xây dựng 2 hầm riêng biệt cho mỗi chiều xe chạy.

d) Hầm giao thông đô thị nên cấu tạo mặt cắt ngang hình hộp kép, mỗi chiều xe chạy bố trí tối đa 4 làn xe.

e) Bề rộng mặt đường xe chạy trong hầm đường ô tô có 1 làn xe tối thiểu là 6m.

(d) Yêu cầu về hệ thống công trình phụ trợ trong hầm

Hệ thống thiết bị phụ trợ trong hầm bao gồm: thiết bị thông gió, chiếu sáng, an toàn giao thông …

Hệ thống hầm thoát hiểm

a) Đối với hầm đường ô tô, hầm giao thông đô thị từ cấp I trở lên, phải xây dựng hầm thoát hiểm cho người và xe ô tô dưới 12 chỗ. Trường hợp xây dựng 2 hầm trên tuyến không yêu cầu xây dựng hầm thoát hiểm (hầm này làm chức năng thoát hiểm cho hầm

Proof



kia). Ngách ngang nối từ hầm chính sang hầm thoát hiểm được xây dựng với khoảng cách tối đa 400m cho người và tối đa 1600 m cho xe ô tô.

b) Đối với hầm đường sắt từ cấp II trở lên, hầm đường ô tô từ cấp III trở lên phải xây dựng đường người đi 1 phía và phục vụ thoát hiểm khi cần thiết.

c) Khi có yêu cầu cần thiết, hầm đường ô tô và hầm giao thông đô thị cấp II có thể xây dựng công trình thoát hiểm nhưng phải được cấp quyết định đầu tư chấp thuận.

Điểm đỗ và tránh xe trong hầm

a) Đối với hầm đường ô tô phải xây dựng điểm đỗ xe khẩn cấp với khoảng cách tối đa 400m cho mỗi chiều xe chạy. Hầm trên đường ô tô cao tốc không cần bố trí điểm đỗ xe khẩn cấp khi dải an toàn mặt đường trong hầm không bị thu hẹp.

b) Đối với hầm đường sắt phải bố trí hang tránh xe và hang người tránh bố trí cả 2 phía và đảm bảo các yêu cầu của luật giao thông đường sắt.

c) Hầm giao thông đô thị ngoài các yêu cầu nêu trên, có thể bố trí điểm đỗ xe với các yêu cầu riêng và được cấp quyết định đầu tư chấp thuận.

d) Khi có yêu cầu cần thiết, hầm đường ô tô cấp đặc biệt có thể xây dựng điểm quay xe trong hầm và phải được cấp quyết định đầu tư chấp thuận.

Hệ thống phòng chống cháy nổ

a) Khi thiết kế và xây dựng hầm giao thông phải bố trí hệ thống phòng chống cháy nổ và được cơ quan quản lý chuyên ngành chấp thuận.

b) Đối với hầm đường ô tô từ cấp III trở lên phải bố trí các buồng kỹ thuật lắp đặt thiết bị phòng chống cháy nổ với khoảng cách tối đa 50m bố trí phía đường người đi trong hầm, với hầm đường sắt thiết bị được đặt trong các hang tránh xe và hang người tránh. Hệ thống thiết bị phòng chống cháy trong hầm phải đủ sử dụng trong vòng 1 giờ.

c) Đối với hầm giao thông đô thị từ cấp IV trở lên đều phải bố trí thiết bị phòng chống cháy nổ.

Hệ thống thông gió

a) Khi thiết kế và xây dựng hầm giao thông phải bố trí hệ thống thông gió đảm bảo yêu cầu không ảnh hưởng có hại đến con người tham gia giao thông và tầm nhìn giao thông trong hầm.

b) Lượng khói hạn chế tầm nhìn và khí thải CO phải đựợc kiểm soát thỏa mãn các yêu cầu nêu tại bảng 4.2. và 4.3 dưới đây:

Bảng 4.2. Các giới hạn tầm nhìn do khói (giờ cao điểm)

Loại giao thông Hệ số tan khói K (m-1) Tầm nhìn ô (%)

Giao thông thông suốt 0,005 – 0,007 50 - 60

Proof



Giao thông bị tắc nghẽn 0,007 – 0,009 40 - 50

Hầm bị đóng 0,012 30

Duy tu bảo dưỡng hầm 0,003 74

Bảng 4.3: Các giới hạn khí CO cho phép (ppm CO) giờ cao điểm

Hầm giao thông đô thị Giao thông thông suốt Giao thông bị tắc nghẽn

Hầm bị tắc nghẽn hàng ngày 100 - 150 100 - 150

Hầm ít bị tắc nghẽn 100 – 150 150 – 250

Hầm nối 2 đô thị 100 - 150 150 - 200

c) Khi thiết kế và xây dựng hầm giao thông phải tính đến các giải pháp thông gió tự nhiên, trường hợp phải thông gió nhân tạo, tốc độ gió trong hầm phải đảm bảo không vượt quá 12m/s đối với hầm giao thông 1 chiều và 8m/s đối với hầm giao thông 2 chiều.

d) Hầm cho người đi bộ cắt qua trục đường giao thông nên mở giếng đứng tại vị trí dải phân cách trên tuyến.

Hệ thống cấp thoát nước

a) Khi thiết kế và xây dựng hầm giao thông phải bố trí hệ thống cấp thoát nước đảm bảo yêu cầu khai thác vận hành hầm an toàn.

b) Hệ thống thoát nước phải đảm bảo thoát hết nước mặt chảy vào từ cửa hầm và nước rửa hầm. Rãnh thoát nước trong hầm đường ô tô nên đặt ngầm dưới mặt đường xe chạy, hố ga bố trí với khoảng cách không lớn hơn 50m. Nước thải trong hầm phải được xử lý trước khi thải ra môi trường.

c) Đối với hầm giao thông đô thị, hầm giao thông trên đường cong lõm phải xây dựng trạm bơm tiêu thoát nước.

d) Hệ thống thoát nước ngầm được xây dựng đủ thoát hết lưu lượng nuớc ngầm thấm chảy vào hầm, kênh thông rửa phải được bố trí với khoảng cách tối đa 50m.

e) Hệ thống cấp nước phải đảm bảo lưu lượng và áp lực cho công tác phòng chống cháy nổ trong hầm.

Hệ thống chiếu sáng

a) Khi thiết kế và xây dựng hầm giao thông phải bố trí hệ thống chiếu sáng đảm bảo giao thông thông suốt cũng như các yêu cầu an toàn cho người và các phương tiện khi qua hầm.

b) Hầm đường ô tô từ cấp III trở lên phải được chiếu sáng chuyển tiếp từ ánh sáng tự nhiên bên ngoài hầm sang chế độ chiếu sáng bên trong hầm đảm bảo tầm nhìn và khoảng cách dừng xe an toàn. Khi không có yêu cầu của cấp quyết định đầu tư, hầm đường sắt các cấp chỉ yêu cầu chiếu sáng phục vụ công tác duy tu bảo dưỡng và vận hành hầm.

Proof



c) Hầm giao thông đô thị các cấp, ngoài các yêu cầu nêu tại mục (b), chiếu sáng trong hầm phù hợp cảnh quan đô thị do cấp có thẩm quyền quy định.

Hệ thống kiểm soát khai thác vận hành hầm.

a) Khi thiết kế và xây dựng hầm giao thông phải bố hệ thống kiểm soát khai thác vận hành hầm đảm bảo an toàn. Công trình hầm giao thông cấp đặc biệt phải bố trí trung tâm quản lý vận hành hầm với đủ thiết bị kiểm soát thông gió, chiếu sáng, phòng chống cháy nổ, môi trường và tình trạng giao thông trong hầm.

b) Hầm giao thông cấp I, hầm đường ô tô cấp II, hầm đường ô tô cấp III có chiều dài trên 500m, khi không có yêu cầu đặc biệt phải bố trí trạm quản lý vận hành tự động và có điều khiển bằng tay.

6.4.5.3 Yêu cầu về tải trọng thiết kế xây dựng công trình

Khi lập thiết kế xây dựng công trình hầm giao thông, các thành phần tải trọng sau đây phải được xem xét tính toán phù hợp với đặc thù loại công trình.

(a) Đối với hầm giao thông qua núi xây dựng theo phương pháp NATM

a) Tác động do tĩnh tải và các tác động khác

- Kết cấu chống đỡ, vỏ hầm và kết cấu phụ trợ khác - Trong lượng cột đất đá trên đỉnh hầm đối với đoạn hầm đặt nông - Các tác động do biến dạng của đá núi xung quanh hầm. - áp lực nước ngầm. b) Tác động do hoạt tải và các tác động khác

- Các phương tiện tham gia giao thông trong hầm - Tải trọng thi công

c) Tác động động đất

(b) Đối với hầm giao thông đô thị xây dựng theo phương pháp đào đắp


- Kết cấu chống đỡ, vỏ hầm và kết cấu phụ trợ khác - Trong lượng cột đất trên đỉnh hầm - áp lực đất nền (giai đoạn xây dựng và giai đoạn khai thác). - áp lực nước ngầm và đẩy nổi.

b) Tác động do hoạt tải và các tác động khác


Proof




(c) Đối với hầm giao thông đô thị xây dựng theo phương pháp đào hầm bằng TBM


- Kết cấu chống đỡ, vỏ hầm và kết cấu phụ trợ khác - áp lực đất nền (giai đoạn xây dựng và giai đoạn khai thác). - áp lực nước ngầm và đẩy nổi.




(d) Đối với hầm giao thông đô thị xây dựng theo phương pháp hầm dìm


- Kết cấu chống đỡ, vỏ hầm và kết cấu phụ trợ khác - áp lực đất nền (giai đoạn xây dựng và giai đoạn khai thác). - áp lực nước ngầm và đẩy nổi.




6.4.5.4 Yêu cầu về thiết kế biện pháp thi công hầm

(a) Yêu cầu chung

Khi lập phương án xây dựng hầm giao thông phải căn cứ điều kiện địa hình, địa kỹ thuật công trình, địa chất thủy văn để đưa ra phương pháp công nghệ thi công phù hợp với đặc thù từng loại công trình. Trong quá trình thi công hầm giao thông phải chú ý đến các yêu cầu sau:

• Hệ thống mốc định vị và lưới khống chế phải đảm bảo độ chính xác cần thiết để định vị thi công hầm.

• Hệ thống kết cấu chống đỡ phải đảm bảo đủ khả năng chịu lực, an toàn và tiết kiệm nhất.

• Thiết kế tổ chức thi công dựa trên cơ sở tính toán và phải đảm bảo yêu cầu thi công nhanh, khả năng cơ giới hóa và công xưởng hóa ở mức cao nhất.

Proof



• Phải lập phương án tổ chức giao thông hợp lý, trong mọi trường hợp phải đảm bảo giao thông không bị gián đoạn và an toàn trong suốt quá trình thi công.

• Phải lập phương án vận chuyển đất đá, vật liệu thải, bãi chứa để không ảnh hưởng đến giao thông và môi trường.

• Kiểm soát được ứng suất, biến dạng cũng như lún sụt đất trong suốt quá trình thi công và khai thác công trình hầm giao thông.

• Khi đào hầm phải cung cấp đủ ánh sáng, thông gió, thiết bị kiểm soát khí độc hại, khí dễ cháy nổ đảm bảo môi trường làm việc an toàn. Tuyệt đối không cho phép xe máy và thiết bị thi công có động cơ xăng cũng như các thiết bị có phát tia lửa điện hoạt động trong hầm trong suốt quá trình thi công.

• Có chế độ kiểm soát các điều kiện đảm bảo an toàn thi công, kiểm sóat chặt chẽ người ra vào hầm trong suốt quá trình thi công.

(b) Yêu cầu về thi công hầm giao thông theo phương pháp NATM

Hầm giao thông qua núi được xây dựng theo phương pháp NATM ngoài các yêu cầu chung được nêu tại mục 7.6.1, cần chú ý đến các yêu cầu dưới đây:

• Đánh giá phân loại đá theo phương pháp RMR hoặc phương pháp được quy định trong tiêu chuẩn chuyên ngành về khảo sát thiết kế và xây dựng hầm qua núi theo phương pháp NATM.

• Tính toán kết cấu chống đỡ trên nguyên tắc hệ thống kết cấu chống đỡ là giải pháp bổ xung, cải thiện tính chất của đất đá nhằm đảm bảo khả năng tự chống đỡ của gương hầm.

• Lập và thực hiện chu trình thi công đào hầm hợp lý và nhanh nhất, kết cấu chống đỡ được lắp đặt đúng thời điểm và có khả năng chịu lực không chậm hơn 8 giờ.

• Kiểm soát được trạng thái ứng suất và biến dạng của gương hầm và đoạn hầm đã thi công. Chỉ được xây dựng kết cấu vỏ hầm khi môi trường đất đá xung quanh hầm đã hết biến dạng.

(c) Yêu cầu thi công hầm theo phương pháp đào cắt

Hầm giao thông đô thị được xây dựng theo phương pháp đào đắp (Cut and cover) ngoài các yêu cầu chung được nêu tại mục 7.6.1, cần chú ý đến các yêu cầu dưới đây:

• Đánh giá các điều kiện về đất nền, nước ngầm trong khu vực xây dựng hầm theo các phương pháp được quy định trong tiêu chuẩn chuyên ngành về khảo sát thiết kế và xây dựng hầm trong môi trường đất yếu.

• Tính toán kết cấu chống đỡ bảo vệ hố móng đủ khả năng chịu lực và không gây ảnh hưởng đến các công trình xung quanh.

Proof



• Phải có các giải pháp ngăn và thoát nước ngầm, bảo đảm hố móng luôn khô ráo trong quá trình xây dựng.

• Lập và thực hiện chu trình thi công đào hầm hợp lý và nhanh nhất, thi công hầm không ảnh hưởng đến giao thông trên mặt đất.

• Kiểm soát được trạng thái ứng suất và biến dạng của kết cấu chống đỡ và nền đất cũng như lún sụt đất bên ngoài hố móng công trình.

• Thực hiện phương án tổ chức và đảm bảo giao thông, khu vực thi công phải có rào chắn đảm bảo an toàn.

(d) Yêu cầu về thi công hầm giao thông theo phương pháp TBM

Hầm giao thông đô thị được xây dựng theo phương pháp dùng thiết bị TBM (Tunnel Boring Machine) ngoài các yêu cầu chung được nêu tại mục 4.8.1, cần chú ý đến các yêu cầu dưới đây:

• Đánh giá các điều kiện về đất nền, nước ngầm trong khu vực xây dựng hầm theo các phương pháp được quy định trong tiêu chuẩn chuyên ngành về khảo sát thiết kế và xây dựng hầm trong môi trường đất yếu.

• Tính toán kết cấu BTCT vỏ hầm lắp ghép đảm bảo đủ khả năng chịu lực trong thi công.

• Phải có các giải pháp ngăn và thoát nước ngầm, bảo đảm hầm luôn khô ráo trong quá trình xây dựng.

• Lập và thực hiện chu trình thi công đào hầm hợp lý và nhanh nhất, thi công hầm không ảnh hưởng đến giao thông trên mặt đất.

• Kiểm soát được trạng thái ứng suất và biến dạng của kết cấu vỏ hầm, nền đất xung quanh vỏ hầm cũng như lún sụt trên mặt đất khu vực thi công hầm bên dưới.

• Chỉ được vận hành thiết bị TBM về phía trước khi đã thực hiện bơm vữa đủ áp lực thiết kế phía sau vỏ hầm và đất nền xung quanh.

(e) Yêu cầu về thi công hầm giao thông theo phương pháp dìm

Hầm giao thông đô thị được xây dựng theo phương pháp dìm (Immersed Tube Method) ngoài các yêu cầu chung được nêu tại mục 7.6.1, cần chú ý đến các yêu cầu dưới đây:

• Đánh giá các điều kiện về đất nền, mực nước và chiều sâu, vận tốc dòng chảy trong khu vực xây dựng hầm theo các phương pháp được quy định trong tiêu chuẩn chuyên ngành về khảo sát thiết kế và xây dựng hầm qua sông.

• Tính toán kết cấu BTCT vỏ hầm lắp ghép đảm bảo đủ khả năng chịu lực trong thi công.

Proof



• Lập và thực hiện chu trình thi công hầm hợp lý và nhanh nhất, thi công hầm không ảnh hưởng đến giao thông đường thủy.

6.4.5.5 Quan trắc đo đạc và quản lý xây dựng

Công tác quan trắc và đo đạc được thực hiện nhằm kiểm soát được trạng thái của đường hầm khi đào, hiệu quả của kết cấu chống đỡ, đánh giá sự ổn định và an toàn của kết cấu hầm và kiểm chứng sự đúng đắn của thiết kế và xây dựng trong suốt quá trình xây dựng. Tùy theo phương pháp công nghệ và đặc thù từng loại công trình, thực hiện quan trắc đo đạc theo các yêu cầu sau:

• Khi xây dựng hầm giao thông qua núi phải thực hiện đo đạc, kiểm soát ứng suất biến dạng đất đá gương và xung quanh hầm, biến dạng bề mặt và chuyển vị sâu tại khu vực đào mở cửa hầm. Công tác đo được thực hiện trong quá trình xây dựng và kết thúc đo khi kết quả cho thấy hầm đã ổn định.

• Khi xây dựng hầm giao thông trong đô thị đặt sâu phải thực hiện đo đạc, kiểm soát lún sụt, biến dạng bề mặt và chuyển vị sâu dọc theo tuyến hầm và tại khu vực đào mở cửa hầm. Công tác đo được thực hiện trong quá trình xây dựng và kết thúc đo khi kết quả cho thấy hầm đã ổn định.

• Khi xây dựng hầm giao thông trong đô thị đặt nông phải thực hiện đo đạc, kiểm soát lún sụt, biến dạng bề mặt và chuyển vị sâu 2 bên dọc theo tuyến hầm và tại khu vực đào mở cửa hầm. Công tác đo được thực hiện trong suốt quá trình xây dựng và được theo dõi trong thời gian khai thác công trình, kết thúc đo khi kết quả cho thấy hầm đã ổn định.

6.4.6. Thiết kế các biện pháp quản lý vận hành hầm 6.4.6.1 Yêu cầu chung

Khi chọn giải pháp kết cấu công trình hầm giao thông, ngoài việc phải đảm bảo các yêu cầu về độ bền và tuổi thọ công trình, cần xét đến điều kiện duy tu bảo dưỡng hầm trong suốt quá trình khai thác.

6.4.6.2 Quản lý vận hành hầm

Sau khi hoàn thành xây dựng và đưa hầm vào khai thác, công tác quản lý vận hành hầm giao thông các cấp phải đảm bảo các yêu cầu sau:

• Hầm giao thông phải được sử dụng đúng mục đích và yêu cầu thiết kế, không cho phép các phương tiện giao thông không đúng chủng loại thiết kế vào hầm.

• Hầm giao thông các cấp phải được quản lý vận hành đảm bảo các yêu cầu về giao thông thuận lợi và an toàn. Hầm đường sắt từ cấp III trở lên, hầm đường ô tô cấp III có chiều dải trên 500m trở lên, hầm giao thông đô thị từ cấp I trở lên phải bố trí trạm gác và lực lượng bảo vệ tại vị trí 2 cửa hầm.

Proof



• Đối với hầm đường ô tô trên các tuyến đường và trong đô thị, không cho phép các phương tiện tham gia giao thông chở chất nổ hoặc các chất dễ gây cháy nổ qua hầm. Trong trường hợp cần thiết, các xe nêu trên có thể được lưu thông qua hầm nếu đủ điều kiện an toàn, được kiểm soát chặt chẽ và có người bảo vệ hầm đi cùng. Các phương tiện tham gia giao thông mà khí thải vượt quá yêu cầu cho phép nên cho lưu thông qua hầm vào các giờ không cao điểm.

6.4.6.3 Công tác duy tu hầm

Hầm giao thông phải được duy tu bảo dưỡng thường xuyên theo các quy định chuyên ngành.

Các công việc sửa chữa nhỏ hoặc sửa chữa lớn được thực hiện theo quy trình vận hành hầm và hạn chế việc dừng khai thác để sửa chữa. Trong trường hợp muốn dừng khai thác để sửa chữa lớn, cải tạo mở rộng hầm phải được cấp quyết định đầu tư chấp thuận.

6.4.7. Thiết kế về cảnh quan môi trường 6.4.7.1 Bảo vệ cảnh quan môi trường trong giai đoạn thiết kế

Trong giai đoạn chọn tuyến và thiết kế công trình hầm giao thông phải lập phương án đánh giá tác động môi trường của dự án bao gồm các nội dung sau:

a) Khảo sát đánh giá môi trường tự nhiên trước khi xây dựng

b) Tác động của công trình đối với môi trường trong xây dựng và khai thác

c) Các biện pháp giảm thiểu tác động xấu của môi trường

d) Các biện pháp phòng chống cháy nổ

e) Kiến trúc cảnh quan khu vực cửa hầm phù hợp với không gian, đặc biệt hầm giao thông đô thị.

6.4.7.2 Bảo vệ cảnh quan môi trường trong giai đoạn xây dựng hầm

Trong giai đoạn xây dựng công trình hầm giao thông phải có các giải pháp bảo vệ môi trường cần chú ý các yêu cầu sau:

a) Phương án xây dựng và đảm bảo giao thông

b) Vật liệu thải và phương án xử lý

c) Bảo vệ tài nguyên nguồn nước ngầm, nước mặt trong khu vực xây dựng.

d) Các giải pháp hạn chế bụi, tiếng ồn và các tác nhân gây ảnh hưởng môi trường sống của con người trong khu vực xây dựng.

6.4.7.3 Bảo vệ cảnh quan môi trường trong giai đoạn vận hành khai thác

Giai đoạn vận hành khai thác hầm giao thông phải chú ý đến công tác bảo vệ môi trường trong hầm và khu vực ngoài hầm.

a) Công tác duy tu bảo dưỡng vận hành hầm đúng quy định.

Proof



b) Vật liệu thải rắn phải được đổ đúng nơi quy định, nước thải từ hầm phải được xử lý trước khi chảy vào môi trường.

Ngoài các yêu cầu nêu trên, khu vực cửa hầm còn là cảnh quan, là điểm nhấn kiến trúc đặc biệt hầm giao thông đô thị, cần bảo vệ giữ gìn và từng bước cải thiện môi trường cảnh quan khu vực.

Proof

Documents

Bài giảng “CƠ SỞ CÔNG TRÌNH CẦU” - my.metadata.vnmy.metadata.vn/share/proxy/alfresco-noauth/api/internal/shared/node... · Trường phái thứ hai thiết kế các