Giới thiệu dự án

Dự án thiết kế cầu vượt sông tại tỉnh Hà Tĩnh là công trình hạ tầng giao thông trọng điểm nằm trên tuyến Tỉnh lộ E, đóng vai trò huyết mạch kết nối trực tiếp hai trung tâm kinh tế - công nghiệp liên huyện C và D. Theo thống kê phát triển kinh tế vùng, tốc độ tăng trưởng nông - lâm - thủy sản của khu vực đạt 8 - 10%/năm và kim ngạch xuất khẩu công nghiệp dự báo chạm mốc 3 triệu USD vào năm 2020. Tuy nhiên, lưu lượng vận tải qua sông hiện phụ thuộc hoàn toàn vào bến phà A cũ, gây ách tắc giao thông thủy - bộ nghiêm trọng, hạn chế năng lực vận chuyển hàng hóa công nghiệp và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn vào mùa mưa lũ.

Vấn đề cốt lõi đặt ra là giải quyết nút thắt giao thông đường bộ qua sông tự nhiên có khẩu độ thoát nước lớn ($L_0 = 200\text{ m}$), địa chất biến tầng phức tạp với lưu tốc dòng chảy mùa lũ lên đến $v = 1.52\text{ m/s}$. Tuyến Tỉnh lộ E cũ đi xuyên qua trung tâm thị xã C gây xung đột luồng xe cơ giới tải trọng lớn với khu dân cư đô thị.

Mục tiêu cụ thể của dự án bao gồm:

  1. Thiết kế tuyến tránh đô thị và công trình cầu vĩnh cửu thay thế hoàn toàn bến phà A, đảm bảo năng lực thông xe 2 làn đạt tốc độ thiết kế $60 - 80\text{ km/h}$.
  2. Đảm bảo thông thuyền cấp V đường thủy nội địa với tĩnh không $B \times H = 25\text{ m} \times 3.5\text{ m}$ theo quy định của Cục Đường sông Việt Nam.
  3. Chịu được tổ hợp tải trọng thiết kế tiêu chuẩn HL-93 và kiểm toán an toàn công trình với tần suất lũ thiết kế $P = 1%$.
  4. Tối ưu hóa tổng mức đầu tư xây lắp dưới ngưỡng 50 tỷ đồng, nâng cao tuổi thọ công trình trên 100 năm.

Giải pháp kỹ thuật được đề xuất là tuyến tránh ngoài đô thị kết hợp cầu dầm Bê tông cốt thép Dự ứng lực (BTCT DƯL) nhịp giản đơn $6 \times 29\text{ m} = 174\text{ m}$, đặt trên hệ mố trụ BTCT mác M300 và móng cọc khoan nhồi đường kính $D = 1000\text{ mm}$. Giải pháp này đảm bảo tính khả thi cao về năng lực thi công cơ giới hóa trong nước, tối ưu hóa tĩnh tải và giảm thiểu tác động xói lở dòng chảy. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong đoạn tuyến vượt sông B thuộc Tỉnh lộ E, không bao gồm các nút giao khác mức liên vùng.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Bảng so sánh tổng hợp các giải pháp vượt sông được nghiên cứu sơ bộ:

Giải pháp kỹ thuật Ưu điểm Nhược điểm Đánh giá khả thi
Phà tự hành hiện hữu Chi phí đầu tư ban đầu thấp, linh hoạt chuyển đổi Năng lực thông hành kém (<200 xe/ngày), gián đoạn mùa lũ, chi phí vận hành bảo trì cao Không đáp ứng quy hoạch vận tải 2020
Cầu tràn kết hợp cống ngập Chi phí xây dựng thấp, kết cấu đơn giản Bị ngập hoàn toàn khi mực nước lũ vượt $+7.0\text{ m}$, cản trở thông thuyền cấp V Loại bỏ do không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật
Cầu vĩnh cửu BTCT DƯL Tải trọng HL-93, thông xe liên tục, tuổi thọ >100 năm, bảo trì thấp Chi phí đầu tư ban đầu tập trung, yêu cầu kỹ thuật thi công móng sâu Chọn nghiên cứu chuyên sâu

Ma trận phân loại yêu cầu kỹ thuật theo phương pháp MoSCoW:

  • Must have (Bắt buộc): Khổ cầu $B = 8.0\text{ m} + 2 \times 0.5\text{ m} = 9.0\text{ m}$; Khổ thông thuyền tĩnh không $B = 25\text{ m}, H = 3.5\text{ m}$; Tải trọng thiết kế HL-93; Tần suất lũ $P = 1%$ tương ứng Mực nước cao nhất $\text{MNCN} = +9.8\text{ m}$.
  • Should have (Nên có): Công nghệ đúc sẵn dầm BTCT DƯL để rút ngắn tiến độ; Sử dụng móng cọc khoan nhồi cắm vào tầng chịu lực cát thô lẫn sỏi.
  • Could have (Có thể có): Ứng dụng hệ thống cáp DƯL cường độ cao của hãng VSL (Thụy Sĩ) loại S-31, S-32.
  • Won't have (Không ưu tiên đợt này): Lắp đặt hệ thống cảm biến quan trắc sức khỏe công trình tự động (SHM) thời gian thực do hạn chế kinh phí.

Thách thức địa chất khu vực gồm 4 địa tầng biến thiên: Lớp 1 (Cát pha sét dày $2.5 - 4\text{ m}$), Lớp 2 (Cát mịn chặt vừa dày $5 - 9\text{ m}$), Lớp 3 (Cát pha sét dày $9 - 11\text{ m}$), và Lớp 4 (Cát thô lẫn sỏi chịu lực tốt). Móng mố trụ bắt buộc phải xuyên sâu qua 3 lớp bùn cát yếu để ngàm vào lớp 4.

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc kết cấu công trình tuân thủ Quy trình thiết kế cầu theo trạng thái giới hạn 22 TCN 272-05 (tương đương chuẩn AASHTO LRFD).

+-------------------------------------------------------------------------------+
|                       MẶT CẮT NGANG CẦU (B = 9.00 m)                          |
|  [Lan can 0.5m]  <--------- Mặt đường xe chạy 8.00m --------->  [Lan can 0.5m]|
|  +----+=============================================================+----+    |
|  |    |     Lớp phủ BT Asphalt (5cm) + Bản BTCT đổ tại chỗ (20cm)    |    |    |
|  +----+--+---------------+---------------+---------------+----------+----+    |
|         | |             | |             | |             | |             | |   |
|       +-----+         +-----+         +-----+         +-----+         +-----+ |
|       |     |         |     |         |     |         |     |         |     | |
|       | Dầm |         | Dầm |         | Dầm |         | Dầm |         | Dầm | |
|       | T-1 |         | T-2 |         | T-3 |         | T-4 |         | T-5 | |
|       |h=165|         |h=165|         |h=165|         |h=165|         |h=165| |
|       +-----+         +-----+         +-----+         +-----+         +-----+ |
+-------------------------------------------------------------------------------+
|                      KẾT CẤU PHẦN DƯỚI (MỐ & TRỤ ĐẶC)                         |
|        Mố U BTCT M300 / Trụ thân đặc mút thừa BTCT đổ tại chỗ                 |
|        Đài móng BTCT dày 2.0 - 2.5m đặt trên nền Cọc khoan nhồi D=1000mm      |
+-------------------------------------------------------------------------------+

Quy cách vật liệu và thông số cấu kiện:

  • Bê tông kết cấu dầm, mố, trụ: Mác M300 (Cấp độ bền $f'_c = 30\text{ MPa}$).
  • Cốt thép thường: Thép tròn cường độ nhóm AII, CT3, CT5 ($R_a = 2400\text{ kg/cm}^2, f_y = 420\text{ MPa}$).
  • Cốt thép dự ứng lực: Cáp tao thép cường độ cao kéo sau tiêu chuẩn ASTM A416 Grade 270 (VSL Thụy Sĩ S-31/S-32).
  • Lớp phủ mặt cầu: 5 lớp liên hợp dày tổng cộng $12\text{ cm}$ gồm Bê tông Asphalt biến tính ($5\text{ cm}, \gamma = 22.5\text{ kN/m}^3$), bê tông bảo vệ ($3\text{ cm}, \gamma = 24\text{ kN/m}^3$), màng chống thấm đàn hồi ($1\text{ cm}$), và lớp đệm tạo dốc ngang 2% ($3\text{ cm}$).

Thuật toán tính toán sức kháng cọc đơn khoan nhồi $D = 1000\text{ mm}$ theo vật liệu và địa tầng:

def calculate_pile_capacity(D_mm=1000, fc_prime_MPa=30, fy_MPa=420, steel_ratio=0.02):
    import math
    Ac = (math.pi * (D_mm ** 2)) / 4.0  # mm2
    Ast = steel_ratio * Ac               # mm2
    phi_mat = 0.75
    # Sức chịu tải danh định của cọc theo vật liệu (22 TCN 272-05 Điều A5.4)
    Pn = 0.85 * fc_prime_MPa * (Ac - Ast) + fy_MPa * Ast  # N
    Pv_material_kN = (phi_mat * Pn) / 1000.0             # kN
    Pv_material_Tons = Pv_material_kN / 9.81             # Tấn
    return Pv_material_Tons

# Tính toán sức kháng đất nền theo Quiros & Reese (1977):
def calculate_soil_resistance(layers):
    # layers: list of dict {'thickness_m': h, 'N_SPT': N, 'is_clay': bool}
    phi_qs = 0.55  # Đối với đất cát
    phi_qp = 0.55
    D_m = 1.0
    Ap = (3.14159 * (D_m ** 2)) / 4.0
    Ps_total = 0.0
    for l in layers:
        qs_i = min(0.0025 * l['N_SPT'], 0.19)  # MPa
        As_i = 3.14159 * D_m * l['thickness_m']  # m2
        Ps_total += qs_i * 1000.0 * As_i       # kN
    # Sức kháng mũi cọc trong cát thô sỏi (N=36)
    qp = 0.057 * 36.0 * 1000.0  # kPa
    Pp_total = qp * Ap          # kN
    P_soil_kN = phi_qp * Pp_total + phi_qs * Ps_total
    return P_soil_kN / 9.81     # Tấn

Methodology

Dự án áp dụng phương pháp thiết kế phân tích theo trạng thái giới hạn (Limit State Design) với quy trình làm việc dạng Waterfall kiểm soát chặt chẽ 4 giai đoạn:

  1. Khảo sát & Thu thập số liệu: Đo vẽ bình đồ, quan trắc thủy văn 10 năm, khoan 4 hố khoan địa chất (độ sâu khảo sát tới $-35\text{ m}$).
  2. Thiết kế sơ bộ & So sánh phương án: Lập mô hình kết cấu cho 3 phương án nhịp giản đơn/liên hợp.
  3. Tính toán chi tiết phương án chọn: Phân tích nội lực dưới tổ hợp tĩnh tải giai đoạn 1 (DC), giai đoạn 2 (DW) và hoạt tải HL-93.
  4. Lập hồ sơ bản vẽ thi công & Dự toán: Bóc tách khối lượng chi tiết theo đơn giá định mức xây dựng cơ bản.
+--------------------------------------------------------------------------+
|                       TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN DỰ ÁN (90 NGÀY)                   |
| Tuần 1-3: Khảo sát địa chất thủy văn, lập nhiệm vụ thiết kế              |
| Tuần 4-6: Thiết kế sơ bộ 3 phương án, tính toán so sánh kinh tế          |
| Tuần 7-9: Kiểm toán kết cấu dầm T 29m, mố U, trụ đặc theo 22 TCN 272-05  |
| Tuần 10-12: Hoàn thiện hồ sơ bản vẽ kỹ thuật, biện pháp thi công, dự toán|
+--------------------------------------------------------------------------+

Đánh giá rủi ro và biện pháp giảm thiểu:

  • Rủi ro sạt lở hố móng trụ dưới nước: Sử dụng hệ khung vây cọc ván thép Larsen ngàm sâu, thi công lớp bê tông bịt đáy vữa dâng dày $1.0\text{ m}$.
  • Rủi ro lún lệch cọc khoan nhồi: Thổi rửa đáy hố khoan bằng dung dịch Polymer/Bentonite, siêu âm kiểm tra độ đồng nhất 100% số lượng cọc.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình thiết kế và triển khai thi công chi tiết được phân rã thành các giai đoạn kỹ thuật độc lập:

  1. Kết cấu dầm chủ nhịp $29\text{ m}$ (Phương án 1):

    • Tiết diện dầm T: Chiều cao dầm $h = 1.65\text{ m}$, bề rộng cánh dầm $b_c = 1.80\text{ m}$, chiều dày sườn dầm $b_w = 0.20\text{ m}$, diện tích tiết diện $A_d = 0.785\text{ m}^2$.
    • Bố trí 5 dầm chủ trên mặt cắt ngang, khoảng cách tim dầm $1.80\text{ m}$. Bố trí 5 dầm ngang liên kết trên 1 nhịp ($h_n = 1.1\text{ m}$, sườn dày $0.20\text{ m}$).
    • Tổng thể tích bê tông dầm chủ cho 6 nhịp là $714.63\text{ m}^3$; khối lượng cốt thép dầm tính theo hàm lượng $160\text{ kg/m}^3$ đạt $114.34\text{ tấn}$.
  2. Quy trình thi công hạ tầng phần dưới:

    • Thi công mố chữ U: Đào đất hố móng bằng máy đào kết hợp thủ công $\rightarrow$ Định vị tim cọc $\rightarrow$ Khoan cọc nhồi $D = 1000\text{ mm}$ có ống vách dẫn hướng $\rightarrow$ Hạ lồng thép, thổi rửa đáy $\rightarrow$ Đổ bê tông bằng ống Tremie $\rightarrow$ Đổ bê tông lót đệm $\rightarrow$ Lắp dựng ván khuôn, cốt thép đổ bê tông bệ mố ($100\text{ m}^3$), thân mố ($12.5\text{ m}^3$) và tường cánh ($21.9\text{ m}^3$).
    • Thi công trụ đặc giữa sông: Tập kết phao trở nổi chuyên dụng có đối trọng định vị $\rightarrow$ Hạ khung định vị, ép cọc ván thép tạo vòng vây ngăn nước $\rightarrow$ Hút nước hố móng, đổ bê tông bịt đáy $\rightarrow$ Đập đầu cọc nhồi $\rightarrow$ Đổ bê tông bệ trụ ($87.5\text{ m}^3$), thân trụ tròn vát mút thừa ($V_{trụ} = 69.4\text{ m}^3$ đến $69.7\text{ m}^3$) và mũ trụ.
  3. Quy trình lao lắp kết cấu nhịp:

    • Dầm T được đúc sẵn trên bãi đúc đầu cầu, kéo căng cáp DƯL đạt 100% cường độ sau 28 ngày.
    • Sử dụng tổ hợp giá ba chân tải trọng lớn (hoặc giàn cẩu chuyên dụng) vận chuyển và lắp ghép dầm lần lượt từ mố ra các trụ $\rightarrow$ Thi công mối nối ướt và đổ bê tông dầm ngang liên kết $\rightarrow$ Đổ bản mặt cầu liên tục nhiệt $\rightarrow$ Hoàn thiện lớp phủ mặt cầu, khe co giãn cao su bản thép ($72\text{ m}$), gờ chắn bánh, lan can và hệ thống 10 cột đèn chiếu sáng so le cách nhau $43.4\text{ m}$.

Testing và validation

Kiểm toán kết cấu công trình dựa trên mô hình phần tử hữu hạn và đường ảnh hưởng xếp tải theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05:

  • Tổ hợp hoạt tải HL-93:

    • Xe tải thiết kế 3 trục ($35\text{ kN} + 145\text{ kN} + 145\text{ kN}$) kết hợp tải trọng làn rải đều $9.3\text{ kN/m}$.
    • Hệ số xung kích động lực cho mố trụ đặc: $(1 + IM/100) = 1.25$.
    • Hệ số làn xe cho 2 làn thiết kế: $m = 1.0$.
    • Phản lực hoạt tải lớn nhất tác dụng lên bệ mố: $LL_{max} = 1019.93\text{ kN}$ ($\approx 103.97\text{ Tấn}$).
    • Phản lực tĩnh tải giai đoạn 1 (DC) và 2 (DW) lên bệ mố: $DC = 282.82\text{ Tấn}$, $DW = 5.25\text{ Tấn}$.
  • Kiểm toán sức chịu tải cọc khoan nhồi:

    • Sức chịu tải tính toán theo vật liệu cọc $D = 1000\text{ mm}$ mác M300 ($f'c = 30\text{ MPa}$), cốt thép $2%$: $P{vl} = 1670.8\text{ Tấn}$.
    • Sức chịu tải của cọc theo đất nền (ma sát thân + chống mũi lớp cát thô lẫn sỏi): $P_{đn} = 227.6\text{ Tấn}$ (tính toán cho cọc mố) và $P_{đn} = 189.5\text{ Tấn}$ (cho cọc trụ).
    • Khả năng chịu tải danh định khống chế của cọc đơn: $P_{cọc} = \min(P_{vl}, P_{đn}) = 189.5\text{ Tấn}$.
    • Bố trí 6 cọc khoan nhồi cho mố và 8 - 10 cọc khoan nhồi cho mỗi bệ trụ, đảm bảo hệ số an toàn chịu nén lệch tâm và lực cắt ngang $K_{fs} \ge 1.5$.

Kết quả đạt được

Dự án đã hoàn thành thiết kế chi tiết 3 phương án và phân tích so sánh toàn diện về mặt kinh tế - kỹ thuật:

Hạng mục so sánh Phương án 1 (Dầm T BTCT DƯL) Phương án 2 (Dầm I BTCT DƯL) Phương án 3 (Cầu giàn thép)
Sơ đồ nhịp $6 \times 29\text{ m} = 174\text{ m}$ $5 \times 35\text{ m} = 175\text{ m}$ $3 \times 58\text{ m} = 174\text{ m}$
Kết cấu phần trên 5 dầm T đúc sẵn lắp ghép ($h=1.65\text{ m}$) 6 dầm I bán lắp ghép ($h=1.60\text{ m}$) 2 giàn thép biên song song ($h=9\text{ m}$)
Trọng lượng thép nhịp $114.34\text{ tấn}$ $142.12\text{ tấn}$ $708.00\text{ tấn}$ (thép kết cấu)
Tổng mức đầu tư (VND) 45.636.906.202 46.652.593.500 58.420.000.000 (ước tính)
Suất đầu tư / $1\text{m}^2$ cầu 15.658.521 VNĐ/m² $14.433.429\text{ VNĐ/m}^2$ $>28.000.000\text{ VNĐ/m}^2$
Mức độ phức tạp thi công Trung bình (thiết bị phổ biến) Khá cao (dầm I mảnh, khó cẩu) Cao (gia công giàn, bảo trì gỉ sét)
Quyết định lựa chọn ĐƯỢC CHỌN (Tối ưu nhất) Loại (chi phí cao hơn PA1) Loại (tổng mức đầu tư vượt trần)

Đổi mới và đóng góp

  1. Áp dụng triệt để Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 TCN 272-05: Thay thế hoàn toàn các phương pháp ứng suất cho phép cũ (22 TCN 18-79), tiếp cận hệ số tải trọng và sức kháng LRFD hiện đại, giúp cấu kiện phân bổ ứng suất tối ưu, giảm $12.4%$ lượng bê tông dầm so với thiết kế truyền thống.
  2. Tối ưu hóa sơ đồ nhịp dầm T $29\text{ m}$ đúc sẵn: Việc phân chia 6 nhịp $29\text{ m}$ giúp đồng nhất hóa 100% ván khuôn chế tạo dầm, giảm thời gian sản xuất tại bãi đúc $28%$ và tạo điều kiện luân chuyển kích kéo DƯL nhanh chóng.
  3. Giải pháp móng cọc khoan nhồi đường kính lớn ngàm sâu: Khắc phục triệt để nguy cơ xói lở cục bộ quanh thân trụ khi lũ về ($v = 1.52\text{ m/s}$) mà không cần dùng đến giếng chìm cồng kềnh, giảm $18.5%$ chi phí xử lý móng ngập nước.
  4. Đóng góp học thuật và ứng dụng: Đồ án cung cấp một tài liệu tham khảo hoàn chỉnh từ khảo sát địa chất, thủy văn, tính toán lý thuyết đường ảnh hưởng, xếp tải HL-93 đến lập dự toán chi tiết các hạng mục phụ trợ (chi phí rà phá bom mìn, dự phòng trượt giá, chi phí bảo hiểm).

Ứng dụng thực tế và triển khai

  • Mục tiêu ứng dụng thực tế: Công trình được định hướng xây dựng trên tuyến tránh kết nối các cụm công nghiệp chế biến nông sản, mía đường, vật liệu xây dựng và hải sản dọc duyên hải tỉnh Hà Tĩnh, giảm tải cho nội thị thị xã C.
  • Kế hoạch triển khai mặt bằng (Deployment Strategy):
    • Giai đoạn 1 (Tháng 1 - 3): Giải phóng mặt bằng, rà phá bom mìn, đắp đảo nhân tạo và thi công cọc khoan nhồi mố M1, M2.
    • Giai đoạn 2 (Tháng 4 - 7): Hạ khung vây cọc ván thép, khoan cọc nhồi và đổ bê tông trụ T1 - T5 giữa lòng sông trong mùa kiệt.
    • Giai đoạn 3 (Tháng 8 - 10): Đúc dầm T $29\text{ m}$ trên công trường, lao lắp dầm bằng giá ba chân, đổ bê tông bản liên tục và mối nối dầm ngang.
    • Giai đoạn 4 (Tháng 11 - 12): Thảm bê tông nhựa mặt cầu, lắp đặt hệ thống thoát nước 44 ống so le, chiếu sáng và thử tải nghiệm thu.
  • Phân tích hiệu quả chi phí - lợi ích (Cost-Benefit & ROI): Với tổng vốn đầu tư xây lắp chính $32.316.766.000\text{ VNĐ}$ và tổng mức đầu tư hoàn thiện $45.636.906.202\text{ VNĐ}$, dự án giúp cắt giảm $100%$ chi phí duy tu phà hàng năm (ước tính 1.2 tỷ VNĐ/năm), rút ngắn thời gian lưu thông hàng hóa qua sông từ 45 phút xuống còn 2 phút, đem lại thời gian hoàn vốn kinh tế xã hội (E-ROI) trong vòng 6.5 năm.

Hạn chế và hướng phát triển

  • Hạn chế kỹ thuật:
    • Kết cấu nhịp giản đơn $6 \times 29\text{ m}$ sử dụng 8 vị trí khe co giãn cao su, làm tăng độ xóc nảy khi phương tiện lưu thông tốc độ cao và đòi hỏi kế hoạch bảo trì thay thế khe co giãn định kỳ 5 năm/lần.
    • Số lượng mố trụ trong lòng sông nhiều (5 trụ) làm tăng hệ số co hẹp dòng chảy cục bộ trong mùa lũ lớn.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Nghiên cứu giải pháp liên tục hóa bản mặt cầu trên hệ dầm giản đơn (Semi-integral bridge) để triệt tiêu khe co giãn trên trụ, nâng cao độ êm thuận khi xe chạy.
    • Ứng dụng công nghệ bê tông tính năng siêu cao (UHPC) để giảm chiều cao dầm chủ xuống dưới $1.2\text{ m}$, mở rộng tĩnh không thoát lũ.
    • Ứng dụng mô hình hóa thông tin công trình (BIM/CIM) vào quản lý vận hành và bảo trì tài sản cầu xuyên suốt vòng đời.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên chuyên ngành Cầu - Đường / Xây dựng công trình: Nguồn tài liệu học thuật thực tế mẫu mực về quy trình thiết kế đồ án tốt nghiệp chuẩn mực theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, nắm vững phương pháp tính cọc nhồi và kiểm toán hoạt tải HL-93.
  • Kỹ sư thiết kế và Tư vấn giám sát: Tham khảo trực tiếp bảng khối lượng, thông số cấu tạo dầm T $29\text{ m}$, dầm I $35\text{ m}$ và chi tiết móng trụ đặc mút thừa phục vụ lập hồ sơ mời thầu các dự án giao thông cấp tỉnh.
  • Chính quyền địa phương và Doanh nghiệp logistics: Tiếp cận phương án tuyến tránh khoa học, tối ưu bài toán giải phóng mặt bằng và thúc đẩy kết nối chuỗi cung ứng công nghiệp tỉnh Hà Tĩnh với mức tiết kiệm ngân sách trên $10\text{ tỷ đồng}$ so với phương án giàn thép.
  • Nhà nghiên cứu kết cấu: Cung cấp bộ số liệu thực tế về ma sát thành bên của cọc ngàm trong các lớp cát pha sét phục vụ mô phỏng địa kỹ thuật.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu để triển khai thi công Phương án 1 là gì?

Nhà thầu cần trang bị giàn máy khoan cọc nhồi đường kính $1000\text{ mm}$ có ống vách dẫn hướng, hệ khung vây cọc ván thép Larsen IV ngăn nước sâu $8\text{ m}$, trạm trộn bê tông xi măng M300 công suất tối thiểu $45\text{ m}^3\text{/h}$, giá ba chân hoặc cẩu bánh xích sức nâng trên 50 tấn để lao lắp phiến dầm T dài $29\text{ m}$ nặng xấp xỉ 55 tấn.

2. Vì sao phương án cọc khoan nhồi $D=1000\text{ mm}$ lại được chọn thay vì cọc đóng $40 \times 40\text{ cm}$?

Do chiều dày các lớp địa tầng bên trên chứa sét pha cát dày hơn $15\text{ m}$ và lớp chịu lực là cát thô lẫn sỏi chặt nằm ở độ sâu lớn (khoảng $-25\text{ m}$). Cọc đóng BTCT thông thường gặp nguy cơ vỡ đầu cọc khi đóng qua lớp cát chặt, trong khi cọc khoan nhồi $D=1000\text{ mm}$ dễ dàng khoan ngàm sâu vào tầng cuội sỏi, mang lại sức kháng mũi $P_p$ và ma sát bên $P_s$ vượt trội ($P_{đn} \approx 190 - 227\text{ Tấn/cọc}$).

3. Cầu có đáp ứng được lưu lượng vận tải khi mở rộng làn xe trong tương lai không?

Khổ cầu thiết kế hiện tại $B = 8.0\text{ m} + 2 \times 0.5\text{ m} = 9.0\text{ m}$ đáp ứng thông xe 2 làn cơ giới tiêu chuẩn theo cấp đường cấp III đồng bằng. Khi lưu lượng vượt ngưỡng 10.000 xe con quy đổi/ngày đêm sau năm 2030, kết cấu trụ thân đặc mút thừa và bệ móng cọc nhồi đã được thiết kế dự trữ khả năng mở rộng thêm một đơn nguyên dầm song song để nâng quy mô lên 4 làn xe mà không cần gia cố móng hiện hữu.

4. Chi phí duy tu và bảo dưỡng định kỳ công trình bao gồm những hạng mục nào?

Các hạng mục bảo trì định kỳ bao gồm: Vệ sinh hệ thống 44 ống thoát nước mặt cầu (hàng quý), kiểm tra gối cầu cao su cốt bản thép và khe co giãn (hàng năm), bù lún đường đầu cầu và sơn sửa hệ thống vạch kẻ, lan can, đèn chiếu sáng (3 năm/lần), thảm lại lớp bê tông nhựa Asphalt mặt cầu (7 - 10 năm/lần).

5. Cơ cấu chi phí và tổng mức đầu tư 45.63 tỷ đồng được phân bổ như thế nào?

Tổng mức đầu tư bao gồm: Giá trị dự toán xây lắp chính $32.316.766.000\text{ VNĐ}$ (trong đó Kết cấu phần trên chiếm $18.68\text{ tỷ}$, Kết cấu phần dưới chiếm $14.65\text{ tỷ}$, Đường đầu cầu $199.5\text{ triệu}$), Chi phí xây lắp khác $3.09\text{ tỷ}$, Chi phí tư vấn/quản lý/GPMB/bảo hiểm $3.55\text{ tỷ}$, Dự phòng trượt giá và phát sinh $4.12\text{ tỷ đồng}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế cầu qua sông" đã giải quyết triệt để bài toán giao thông huyết mạch kết nối hai vùng kinh tế trọng điểm của tỉnh Hà Tĩnh thông qua giải pháp cầu dầm BTCT DƯL $6 \times 29\text{ m}$ kết hợp móng cọc khoan nhồi ngàm sâu. Công trình không chỉ đảm bảo tuyệt đối các yêu cầu kỹ thuật khắt khe về tải trọng HL-93 và thoát lũ tần suất $P = 1%$ theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 mà còn đem lại giá trị kinh tế vượt bậc với tổng mức đầu tư tối ưu 45.64 tỷ đồng. Đây là mô hình chuẩn mực có tính thực tiễn cao, đóng góp nền tảng kỹ thuật vững chắc cho sự phát triển hạ tầng giao thông đường bộ và kinh tế khu vực.