Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS. Nguyễn Hữu Thuấn
Sự cần thiết:
Cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng của đô thị hóa, hạ tầng giao thông của thành phố Hà Nội cũng đang có những bước thay đổi đáng kể. Điều đó dẫn đến khối lượng quản lý các công trình giao thông nói chung và công trình cầu nói riêng cũng tăng nhanh. Đặc điểm của các cây cầu trong địa bàn thành phố Hà Nội là được xây dựng qua nhiều thời kì lịch sử khác nhau, sử dụng các chủng loại vật liệu, giải pháp kết cấu khác nhau và được thiết kế cho các khổ cầu, tải trọng thiết kế khác nhau nên việc quản lý càng trở nên phức tạp. Các bộ phận công trình cầu trong đó có khe co giãn có thể được thay thế, sửa chữa nhiều lần trong vòng đời khai thác của công trình cầu, do vậy công tác khảo sát, điều tra thông tin về công trình cầu gặp nhiều khó khăn. Để hiểu rõ về tình hình sử dụng khe co giãn APJ cho các cầu trên địa bàn thành phố Hà Nội, công tác điều tra hiện trường kết hợp với thu thập hồ sơ quản lý một cố công trình cầu có sử dụng khe APJ đã được thực hiện.
Hiện nay, trên địa bàn thuộc Sở Giao thông vận tải Hà Nội quản lý có hàng trăm cầu đường bộ cũ, yếu. Trong số các cầu này, một số lượng lớn gặp vấn đề hư hỏng khe co giãn. Khe co giãn thông thường phải được thay thế theo chu kỳ tuổi thọ thông thường là 5, 10, 15… năm. Tuy nhiên, nhiều cầu có khe co giãn bị hư hỏng nặng mà chưa được thay thế, sửa chữa kịp thời. Các khe co giãn hư hỏng ảnh hưởng nghiêm trọng đến điều kiện khai thác, êm thuận và an toàn của các phương tiện tham gia giao thông trên cầu. Ngoài ra, lực xung kích xuất hiện ở các khe co giãn làm xuống cấp nhanh chóng kết cấu nhịp và gây đọng rác, đọng nước làm hư hỏng phần đầu dầm và gối cầu, là nguyên nhân chính gây ăn mòn kết cấu. Việc duy tu sửa chữa khe co giãn là một việc hết sức cấp thiết. Mặc dù vậy, việc thi công sửa chữa, thay thế khe co giãn hư hỏng trên địa bàn Hà Nội gặp một số vấn đề đặc thù như mật độ lưu thông xe cao, mặt bằng thi công chật hẹp, việc đảm bảo an toàn giao thông trong quá trình thi công khó khăn.
Dựa trên tình hình thực tế nêu trên, việc nghiên cứu, đánh giá hiện trạng, đề xuất các giải pháp sửa chữa, thay thế khe co giãn phù hợp cho các cầu trong khu vực Hà Nội là rất cần thiết, góp phần đảm bảo an toàn giao thông, hạn chế ùn tắc và cải thiện điều kiện khai thác giao thông trong khu vực Hà Nội. Việc nghiên cứu, áp dụng khe APJ cho công trình cầu đường bộ nhịp nhỏ và vừa trên địa bàn Hà Nội là hoàn toàn khả thi. Khe co giãn APJ có những đặc điểm hoàn toàn đáp ứng được nhu cầu nêu trên trong việc sửa chữa, thay thế khe co giãn các cầu đường bộ trên địa bàn thành phố Hà Nội. Cụ thể, khe co giãn asphalt đàn hồi cho phép các phương tiện giao thông di chuyển êm thuận, có đặc khả năng chống nước, chống bụi tốt. Ngoài ra, việc thi công khe co giãn asphalt đàn hồi thường rất nhanh chóng và đơn giản, có thể thi công phân đoạn nên có giá thành thấp và ảnh hưởng rất ít đến phương tiện lưu thông. Do đó, việc nghiên cứu để áp dụng khe co giãn asphalt đàn hồi thay thế cho các khe co giãn cũ, hỏng trên các cầu đường bộ thành phố Hà Nội là rất cần thiết, mang tính ứng dụng thực tiễn cao.
Mục tiêu:
- Đánh giá được thực trạng sử dụng khe co giãn asphal đàn hồi (APJ) trên cầu đường bộ trên địa bàn Hà Nội.
- Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm tại hiện trường khe co giãn asphalt đàn hồi phục vụ sửa chữa, bảo trì cầu đường bộ thành phố Hà Nội.
- Xây dựng được quy trình chế tạo, thi công và nghiệm thu khe co giãn asphal đàn hồi phục vụ sửa chữa, bảo trì cầu đường bộ thành phố Hà Nội.
Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu tổng quan về khe co giãn APJ.
- Đánh giá hiện trạng sử dụng khe co giãn APJ.
- Nghiên cứu chế tạo, lắp đặt, thử nghiệm hiện trường khe co giãn APJ trên cầu đường bộ thành phố Hà Nội.
- Đề xuất quy trình chế tạo, thi công nghiệm thu khe co giãn APJ.
Kết quả của đề tài:
Đề tài đã tiến hành các nghiên cứu tổng quan về tình hình nghiên cứu, sử dụng khe co giãn APJ ở trong nước và trên thế giới. Một số ưu nhược điểm của khe APJ so với một số loại khe co giãn thông thường khác đã được trình bày. Đề tài cũng đã phân tích hiện trạng, điều tra số liệu về khe APJ trên một số cầu ở địa bàn Hà Nội. Đây là các khe APJ đã được đưa vào khai thác sử dụng một số năm. Dựa trên các kết quả quả khảo sát, điều tra hiện trường, một số hư hỏng, tồn tại của các khe APJ đã được phân tích, chỉ rõ. Các hư hỏng, tồn tại này có các mức độ khác nhau và có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau, và phụ thuộc vào tuổi thọ khai thác của khe APJ. Mốt số hư hỏng không ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ độ bền khai thác của khe, nhưng có những hư hỏng lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến cường độ và tuổi thọ của khe, đặc biệt gây ra các trở ngại và làm giảm điều kiện khai thác của phương tiện giao thông đi qua. Để đánh giá, phân tích một cách định lượng các hư hỏng này một bộ tiêu chí kỹ thuật đánh giá tình trạng hư hỏng của các khe APJ đang khai thác, sử dụng đã được đề xuất, đây là công cụ để giúp cơ quan quản lý có thể xác định được mức độ nghiêm trọng của các hư hỏng này của khe, từ đó đưa ra các quyết định về việc sửa chữa, thay thế một cách phù hợp.
Một kết quả quan trọng của đề tài là đã thực hiện chế tạo, thi công thử nghiệm khe APJ cho một công trình cầu thực tế ở Hà Nội (cầu Đông Tác), việc chế tạo khe co giãn cho cầu Đông Tác đã khắc phục được tình trạng lớp phủ bê tông nhựa trên khe hở đầu dầm rạn nứt, nước thấm xuống gối, dầm cầu ảnh hưởng đến độ bền và tuổi thọ khai thác của công trình cầu. Ngoài ra điều kiện xe chạy êm thuận qua cầu cũng được cải thiện rõ rệt, thông qua đo đạc, đánh giá khe co giãn sau khi hoàn thành chế tạo.
Một phần của đề tài đã đề xuất được các giải pháp thiết kế khe co giãn APJ cho một số cầu mang tính chất điển hình trên địa bàn thành phố Hà Nội. Các cầu này bao gồm các loại chiều dài kết cấu nhịp, vật liệu dầm chủ khác nhau, trên cơ sở kết quả khảo sát hiện trạng các cầu đường ô tô trên địa bàn thành phố Hà Nội. Các giải pháp thiết kế định hình khe co giãn này có thể được áp dụng trong công tác sửa chữa, thay thế khe co giãn cũ đang khai thác bằng khe APJ, giảm thiểu công tác thiết kế khe trong quá trình thực hiện dự án.
Đề tài đã đề xuất quy trình chế tạo, thi công, nghiệm thu… đối với khe APJ. Các đề xuất này được xây dựng trên cơ sở tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành, tuy nhiên có bổ sung, điều chỉnh và chi tiết hóa một số nội dung chưa được đề cập, đặc biệt là các nội dung liên quan đến đối tượng khe APJ dùng cho công tác bảo dưỡng, bảo trì cầu và có xét đến đặc thù Hà Nội. Các yêu cầu về vật liệu, máy, thiết bị thi công, trình tự tổ chức thi công được quy định rõ trong quy trình chế tạo. Công tác kiểm tra, giám sát, nghiệm thu giai đoạn hạng mục thi công và nghiệm thu toàn bộ cũng được thể hiện chi tiết trong quy trình thi công và nghiệm thu khe APJ. Quy trình này sẽ góp phần hỗ trợ công tác triển khai, quản lý, kiểm tra, giám sát trong quá trình triển khai khe APJ ngoài hiện trường đảm bảo chất lượng thi công.
Bộ tiêu chí đánh giá chất lượng của khe APJ bảo gồm các tiêu chí để đánh giá mức độ hư hỏng thông qua nhận diện, định lượng từng loại hư hỏng, từ đó tính toán chỉ số tình trạng kỹ thuật của khe APJ, xếp loại mức độ hư hỏng và từ đó đề xuất chế độ bảo dưỡng, bảo trì khe APJ trong quá trình khai thác. Một số tiêu chí khác được sử dụng để đánh giá mức độ phù hợp của điều kiện áp dụng, hiệu quả dự án cũng như điều kiện khai thác của khe APJ sau khi đưa vào khai thác sử dụng. Bộ tiêu chí này sau đó được sử dụng để đánh giá cho các khe co giãn trên hai cầu trên địa bàn Hà Nội (một cầu có tuổi thọ khai thác lớn nhất và một cầu vừa được chế tạo, thử nghiệm, đưa vào khai thác).