GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 129/152
4.2. CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA KẾT CẤU NHỊP
CẦU BTCT.
4.2.1. GIẢI PHÁP CHUNG:
Tuỳ theo mục ñích của việc sửa chữa là ñể kéo dài tuổi thọ kết cấu hay ñể khôi phục
lại khả năng chịu lực như ban ñầu của kết cấu mà chọn vật liệu, thiết bị và phương pháp ñể
sửa chữa.
Ở nước ta, trên các cầu BTCT cũ của ñường sắt cũng như bộ, nhiều nơi ñã dùng xi
măng ñể trám vá hoặc bịt các vết nứt các chỗ sứt vỡ. Biện pháp này thực tế là không có
hiệu quả, sau một thời gian ngắn, vết nứt mới lại xuất hiện do sự co ngót và sự dính bám
kém giữa lớp bêtông cũ và bêtông mới trát. Cần thiết phải áp dụng các vật liệu mới hữu
hiệu hơn như các loại vữa sửa chữa ñặc biệt của công ty Sika – Việt Nam hoặc bêtông
polyme tự pha trộn trên cơ sở nhựa êpôxy theo các công thức của ðại học giao thông vận
tải, Viện KHKTGTVT ñã nghiên cứu ra.
Nói chung, công nghệ sửa chữa (phương pháp và vật liệu, thiết bị) ñược chọn tuỳ
theo ñặc ñiểm của hư hỏng. Có thể phân loại các hư hỏng như sau:
Nhóm hư hỏng loại 1: là những hư hỏng không làm giảm cường ñộ và tuổi thọ kết
cấu (các vết nứt bé 0,2 mm, các sứt vỡ bêtông nhỏ mà không lộ cốt thép, các vết rạn chân
chim trên bề mặt bêtông).
Nhóm hư hỏng loại 2: là những hư hỏng làm giảm tuổi thọ kết cấu: Vết nứt quá 0,2
mm, các vết sứt vỡ bêtông lõi cốt thép, các chỗ bêtông bị ăn mòn và suy thoái.
Nhóm hư hỏng loại 3: là những hư hỏng làm giảm cường ñộ kết cấu: Vết nứt xiên ở
bụng dầm, các vết nứt nằm ngang ở chỗ tiếp giáp bản cánh với bụng dầm, các sứt vỡ lớn
bêtông ở vùng bị nén v v…
Các hư hỏng nhóm 1 chỉ cần sửa chữa khi bảo dưỡng ñịnh kì và làm cho khôi phục
vẻ ñẹp của kết cấu.
ðối với các hư hỏng nhóm 2 phải dùng các vật liệu sửa chữa có tính bảo vệ tốt cho
kết cấu. Còn ñối với các hư hỏng nhóm 3 cần phải dùng các vật liệu và công nghệ thích
hợp ñể sửa chữa nhằm ñảm bảo cường ñộ cho kết cấu.

công.
-

Cạo mép các vết nứt, làm cho khô bề mặt gia công.
-

Khoan, chôn các ñầu tiêm ñể tiêm vữa hoặc keo.
-

Cạo rỉ, tẩy sạch cốt thép ñã bị lộ ra v v…
Các dụng cụ như bàn chải sắt, máy phun cát, máy nén khí nên ñược sử dụng khi
chuẩn bị bề mặt bêtông.
Những chỗ bề mặt bêtông bị bẩn do dầu mỡ, nhựa ñường phải ñược làm sạch bằng
các hoá chất như xăng, azêtôn và các dung môi hoà tan khác. Sau ñó phải xối lại bằng
nước sạch.
Các vết nứt rộng quá 1mm phải ñược ñục vát cạnh 45
o
÷ 60
o
hoặc rãnh hình chữ nhất
sâu 10 ÷ 30 mm cho ñến cốt thép. (Hình 4 – 7)
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 131/152
Ở những chỗ có vết vỡ rộng lộ ra nhiều cốt thép phải buộc thêm lưới thép gồm các
sợi thép ñường kính nhỏ hơn 6 mm, ô lưới 2,5 ÷ 10 cm vào cốt thép. Còn các cốt thép rỉ
của kết cấu phải ñược cạo sạch bằng bàn chải thép hay phun cát.
4.2.3. TIÊM VỮA XI MĂNG HOẶC KEO EPOXI
Phương pháp tiêm có thể áp dụng cho các vết nứt rộng ≤ 10 mm. Tuy nhiên ñối với
kết cấu nhịp cầu chỉ tiêm cho các vết nứt ≤ 3 mm vì nếu nứt to hơn nữa thì phải thay kết

4 – Ống thép
5 – Ống cao su dẫn vữa

40
15
4
20
D5
20
40 40
130
150
1
2 3
4
5
Hình 4.9:
ðầu tiêm sâu.
1 - Vết nứt
2 - Keo êpôxy
3 - ðầu tiêm bằng thép.

1
2
3

Số lượng ñầu tiêm và cự ly giữa chúng phụ thuộc vào ñặc ñiểm vết nứt. Nói chung
cự ly không quá 50cm. ðầu tiêm ñược cắm sâu 7 ÷ 10cm vào bê tông. ðoạn dài của vết
nứt giữa các ñầu tiêm ñược trám kín bề mặt bằng keo êpôxy.
Trước khi tiêm phải làm thí nghiệm kiểm tra nhiệt ñộ và thời gian hoá cứng của keo.


ðường ống dẫn từ máy bơm ñến vòi phun
-

Vòi phun
Có 2 phương pháp là phun khô và phun ướt:
4.2.5.1. Phun bê tông khô
Các cốt liệu nhỏ ở ñộ ẩm tự nhiên ñược trộn với xi măng trong máy trộn rồi nhờ áp
lự khí nén ñưa hỗn hợp ñến ñầu vòi phun. Tại ñó có nước ñược ñưa ñến từ một ống khác
và cũng ñược phun ra. Tốc ñộ phun nhanh ñến 80÷100m/s, có thể ñặt vòi phun cách xa
máy bơm ñến 500m nằm ngang và 150m thẳng ñứng.
4.2.5.2. Phun bê tông ướt
Hỗn hợp bê tông trộn xong ở máy trộn ñược rót vào máy bơm. Từ ñó hỗn hợp ñược
khi nén ñảy ñến ñầu vòi phun và phun ra. Tốc ñộ phun chậm khoảng 10÷40m/s, có thể
phun với lưu lượng lớn, thường dùng thêm các phụ gia hoá dẻo cho bê tông.
Nhờ phương pháp bê tông phun có thể tạo ñược lớp vữa dày bảo vệ bề mặt bê tông
cũ và cùng tham gia chịu hoạt tải, các cốt thép cũ ñã lộ ra cũng sẽ ñược che phủ bảo vệ.
Phương pháp này ñược dùng kết hợp với việc ñặt thêm cốt thép có thể tăng cường ñược
sức chịu tải của kết cấu cũ.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 134/152
4.3. CÁC GIẢI PHÁP KẾT CẤU CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA MỐ TRỤ CẦU.
Các mố trụ cầu bằng ñá xây lâu ngày thường bị hư hỏng ở các mạch vữa, hoặc bị xói
lở gây ra vỡ, bong ñá xây. Khi ñó cấn ñục bỏ vữa xấu cũ, trát mạch xây lại bằng vữa xi
măng – cát với tỉ lệ pha trộn 1:1 ñến 1:2.
Các vết nứt vỡ của mố trụ bê tông và bê tông cốt thép (BTCT) cũng có thể trát lại
tương tự nhưng hiệu quả không cao vì dính bám kém giữa bê tông cũ và vữa mới. Nên
dùng các loại vữa sửa chữa ñã ñược ñặc biệt chế sẵn cho mục ñích này. Loại vữa ñó không
co nhót, hoá cứng nhanh và ñạt ñộ dính bám cao, cường ñộ cao(xem phụ lục).

150
50
1
2
3
4
5
6

Trên hình 4.10 giới thiệu cấu tạo ñai bê tông cốt thép bao quanh thân trụ cũ, bê tông
M250.
Hình 4.11 nêu vài ví dụ cấu tạo các bộ gông giữ ñể sửa chữa mố cầu ñã bị nứt. Các
gông này bằng thép nên phải chú ý sơn phủ bảo vệ chống rỉ. Nếu cần làm lớp áo bọc ngoài
bê tông có chiều sâu xuống dưới mực nước thì phải dùng các phương pháp thi công vòng
vây cọc ván ngăn nước hoặc ñổ bê tông dưới nước.
Nếu ñất ñắp nền ñường sát ngay sau mố bị lún sụt hoặc vì lý do nào ñó có lực ñẩy
ngang lớn sau mố thì có thể ñào bỏ ñất ñắp cũ thay bằng cát thô ñầm chặt, ñá dăm hay xếp
chèn ñá hộc ñá dăm. Khi ñó thường kết hợp làm lại bản quá ñộ sau mố.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 135/152
5
1
2
4
1
3
A
A
AA

Thanh chống
210cm
350
230
150150150
7
7
6
4
1 2
3
4
MÆt cÇu

4.4. SỬA CHỮA CẦU ðÁ, CẦU VÒM BÊ TÔNG, CỐNG
4.4.1. SỬA CHỮA CẦU ðÁ VÀ CẦU BÊ TÔNG
Nội dung sửa chữa bao gồm:
-

Khôi phục lớp cách nước của vành vòm và kết cấu trên vòm
-

Sửa lại các mạch vữa cũ ñã hỏng
-

Trát bịt các vết nứt
-

Vá sửa các chỗ sứt vỡ
-

7

Bê tông và vòm có hàm lượng xi măng chừng 320 kG/cm
2
bê tông. Tỷ lệ pha trộn xi
măng - cát - ñá theo trọng lượng có thể là 1:2:3.
ðể bảo vệ bề mặt bê tông và ñá cũ có thể phun lớp áo bê tông bọc bên ngoài. Bê tông
phun có tỷ lệ xi măng – cát chừng 1:3, lượng nước bằng 10÷18% lượng xi măng. Lớp bảo
vệ này nên phun hai ñợt, mỗi ñợt chiều dày 10÷20mm. Nên trộn thêm phụ gia vào bê tông
phun.
4.4.2.SỬA CHỮA CỐNG
Nội dung công tác sửa chữa cống bao gồm:
-

Sửa chữa sân cống thượng lưu và hạ lưu, trát lại các mạch vữa xây, ñổ bê tông vá
sửa.
-

Sửa cửa cống
-

Sửa các mối nối giữa các ñốt cống ( nếu cống ñã bị biến dạng, nước thấm tự do vào
nền ñường ). Khi ñó phải ñào ñường và hạn chế giao thông.
-

Sửa chữa gia cố mái ñường xung quanh cửa cống.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 137/152
Nói chung các cống ở chế ñộ chảy có áp thường dễ xảy ra hư hỏng hơn trường hợp

Thay ñổi sơ ñồ tĩnh học của kết cấu dàn hay dầm bằng cách ñặt hệ tăng ñơ dưới ñáy
dầm, làm thêm một biên dàn nữa, chuyển kết cấu nhịp giản ñơn thành kết cấu nhịp liên
tục.
-

Làm thêm các trụ tạm
-

Biến ñổi kết cấu nhịp thép thành kết cấu liên hợp thép-bản BTCT.
-

Tạo dự ứng lực ngoài bổ xung cho kết cấu nhịp thép.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 138/152
Việc tăng cường mặt cắt cho các bộ phận của kết cấu nhịp bằng cách thêm thép và
dùng liên kết ñinh tán, bu lông cường ñộ cao hoặc hàn là dạng thường gặp nhất.
Nếu muốn tăng cường khả năng chịu mỏi của các bộ phận kết cấu tán ñinh thì nên
thay các ñinh tán ở hàng ngoài cùng trong các liên kết bằng bu lông cường ñộ cao.
Cần lưu ý là khi muốn dùng liên kết hàn ñể tăng cường cầu cũ phải cân nhắc kỹ vì có
thể gặp loại thép cũ không chịu hàn và dễ xảy vết nứt do ứng suất tập trung, do trình ñộ
hàn kém v.v…
Trên thế giới người ta chú trọng nhiều ñến phương pháp dự ứng lực ngoài bổ xung
ñể tăng cường cầu. Ở Việt Nam, cầu Tân Thuận thuộc TP HCM ñã ñược tăng cường như
vậy ñể tăng tải trọng từ xe H13 lên xe H30. Tuy nhiên muốn áp dụng phương pháp này
phải có ñủ thiết bị, vật tư ñặc biệt là trình ñộ kỹ thuật cao mới ñảm bảo chất lượng.
Vấn ñề tăng cường phải thực hiện theo ñồ án thiết kế tăng cường. ðặc biệt chú ý việc
ñảm bảo an toàn giao thông lúc ñang thi công.
4.5.2. TĂNG CƯỜNG PHẦN XE CHẠY
Trên hình 4.14 là các cách ñiển hình ñể tăng cường bản cánh dầm dọc hoặc dầm

cường thêm ñể làm nhiệm vụ bản cá. Các thanh này ñược luồn qua lỗ khoan sẵn ở bụng
dầm ngang. ðầu các thanh hàn vào bản thép, bản này ñược liên với cánh dầm dọc bằng bu
long cường ñộ cao
1
2
1
3
a) b)

Hình 4.14: Tăng cường liên kết dầm dọc với dầm ngang bằng cách thêm bản ñệm
(a) hoặc hàn rộng cánh thép góc (b).
1- Bản ñệm ; 2- Bản nối ; 3- Mối hàn
Một số ít cầu cũ có dầm ngang kiểu dàn rất khó khăn cho việc tăng cường. Tốt nhất
là thay bằng các dầm ngang ñặc bụng.
Cũng có thể áp dụng dự ứng lực ngoài ở ñây. Thông thường việc tăng cường hệ dầm
mặt cầu kết hợp với vá sửa các chỗ hư hỏng, rỉ nát v.v…
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 140/152
1
2
3
102
d=19
2
3
1
AA
A - A


L90x90x10x1500
L90x90x10x1300
T¸n l¹i
®inh
6
x
8
0
1
8
0
138 6x80
20
L100x100x12x80
L100x100x12x1640
2np.200x6x600

Hình 4.16: Tăng cường dầm bằng hệ tăng ñơ
a) Các sơ ñồ tăng cường b) Cấu tạo bản nút
ðể biến các dầm thép có các bản BTCT ñặt trên thành các dầm thép liên hợp, bản
BTCT cùng chịu lực phải tạo ra các neo liên kết giữa dầm thép và bản BTCT. Có thể dùng
loại neo cứng, bulông cường ñộ cao như hình 4.17.
Cùng với việc tăng cường dầm chủ, cũng phải tăng cường các liên kết và các mối nối
trên nó. Biện pháp thông dụng là thay các ñinh tán cũ bằng các bulông cường ñộ cao có
ñường kính lớn hơn (như vậy phải doa rộng thêm các lỗ ñinh cũ). Việc này ñược thực hiện
làm dần nhiều ñợt, sao cho trong mỗi ñợt chỉ thay thế 10% tổng số ñinh cũ. Nếu biện pháp
này chưa ñủ tăng cường thì có thể thay cả bảng nối dày hơn và to hơn.
Lúc tăng cường như vậy cũng kết hợp sửa các chỗ rỉ, nứt… trên dầm chủ.

4

bản tiếp ñiểm … bằng cách táp thêm thép, thêm ñinh, dùng bulông cường ñộ cao.
Trên hình vẽ 4.20 là các sơ ñồ ñặt thêm thép cho các loại dạng mặt cắt thanh dài.
Nguyên tắc chung là phải gây ra các ñộ lệch tâm bổ xung trên các mặt cắt ñó cũng như trên
các liên kết của thanh dàn.
Vì vừa thi công tăng cường, vừa ñảm bảo cho xe qua cầu nên không thể ñồng thời
táp bản thép rộng bằng cả bề rộng mặt cắt mà phải làm dần từng dải như hình 4.20 a.
ðể liên kết phần thép mới táp thêm vào thanh với bản nút dàn có thể làm như hình 4.21.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống

Page 143/152
Cốt thép dự ứng lực ngoài ñể tăng cường dàn có thể là dạng thanh tròn cường ñộ cao
hoặc cáp thép cường ñộ cao. Vị trí của cốt thép này trên mặt cắt trên dàn ñược ñặt sao cho
gây ra dự ứng lực nén ñúng tâm trên thanh ñó.
ðôi khi cũng có trường hợp cố tình tạo dự ứng lực nén lệch tâm cho thanh dàn, ñiều
này tuỳ thuộc vào tính toán và cấu tạo cụ thể của dàn.
ðể giữ ñúng vị trí cốt thép dự ứng lực ngoài phải ñặt các tấm ngăn ngang có khoét
rãnh hoặc khoan lỗ thích hợp cho cốt thép ñi qua.
Các thanh dàn chịu nén dưới tải trọng có thể ñược tăng cường khả năng chịu nén và
ổn ñịnh bằng cách thêm các thép góc bổ xung vào mặt cắt hoặc các biện pháp khác nhằm
làm giảm chiều dài tự do của thanh.
Hình 4.18: Vài ví dụ thay ñổi sơ ñồ dàn cũ.
a) d)
e)
b)
c)
Hình 4.19: Ví dụ các sơ ñồ tăng cường cầu dàn cũ bằng cách tạo dự ứng lực ngoài.
a, b – Chỉ tạo dự ứng lực ngoài cho vài thanh riêng lẻ.
c, d – Thay ñổi sơ ñồ hình học.
e – Tăng cường cho dàn liên tục.
GS.TS. Nguyễn viết Trung- Gíao trình Khai thác, Kiểm ñịnh, Gia cố, Sửa chữa cầu cống