Nghiên Cứu Cốp Pha Di Động Trong Thi Công Hầm Qua Núi Ở Việt Nam

Trong những năm gần đây, nhiều tuyến đường giao thông được nâng cấp, mở rộng và xây mới, kéo theo nhu cầu xây dựng hầm giao thông xuyên núi. Các dự án hầm lớn như hầm đường bộ Đèo Ngang, hầm Đèo Cả đã chứng minh vai trò quan trọng của hầm trong việc kết nối giao thông. Bên cạnh đó, ngành thủy điện cũng chứng kiến sự gia tăng số lượng các nhà máy thủy điện, đòi hỏi xây dựng nhiều hầm dẫn nước và hầm xả. Việc sử dụng cốp pha di động giúp đẩy nhanh tiến độ và nâng cao chất lượng thi công các loại hầm này. Bảng thống kê từ Báo cáo Năng lượng Việt Nam cho thấy, số lượng hầm thủy điện xây dựng hàng năm tăng trung bình 15% trong giai đoạn 2010-2020.

Hiện nay, có nhiều phương pháp thi công hầm được áp dụng tại Việt Nam, bao gồm phương pháp đào hở, phương pháp đào kín (sử dụng thuốc nổ, khiên đào, máy đào hầm TBM), và phương pháp NATM (New Austrian Tunneling Method). Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng, phù hợp với từng điều kiện địa chất, địa hình và yêu cầu kỹ thuật của công trình. Việc lựa chọn phương pháp thi công phù hợp là yếu tố quan trọng để đảm bảo hiệu quả và an toàn của dự án. Theo các chuyên gia từ Tổng Công ty Tư vấn Thiết kế Giao thông Vận tải (TEDI), phương pháp đào kín bằng TBM thường được ưu tiên cho các hầm dài và địa chất ổn định.

Mặc dù nhu cầu sử dụng cốp pha di động trong thi công hầm ngày càng tăng, nhưng thực tế, việc chế tạo cốp pha di động tại Việt Nam vẫn còn hạn chế. Phần lớn cốp pha di động được sử dụng hiện nay là nhập khẩu từ nước ngoài. Tuy nhiên, một số doanh nghiệp trong nước đã bắt đầu nghiên cứu và sản xuất cốp pha di động, từng bước đáp ứng nhu cầu thị trường và giảm sự phụ thuộc vào nhập khẩu. Các sản phẩm cốp pha di động trong nước thường được tham khảo mẫu mã từ các hãng sản xuất nước ngoài, nhưng đã có những cải tiến để phù hợp hơn với điều kiện thi công tại Việt Nam.

Cốp pha di động thi công hầm thường bao gồm khung chịu lực chính, ván khuôn (tấm cốp pha), hệ thống di chuyển (bánh xe, ray, kích thủy lực), hệ thống điều chỉnh độ cao và độ nghiêng, và hệ thống liên kết. Khung chịu lực chính đảm bảo khả năng chịu tải của toàn bộ hệ thống. Ván khuôn tạo hình dạng cho bê tông. Hệ thống di chuyển giúp cốp pha di chuyển dễ dàng sau mỗi lần đổ bê tông. Hệ thống điều chỉnh giúp điều chỉnh vị trí và độ chính xác của cốp pha. Hệ thống liên kết đảm bảo sự ổn định và an toàn của các bộ phận.

Việc lựa chọn giải pháp cấu tạo khung chịu lực và tấm cốp pha phụ thuộc vào nhiều yếu tố như kích thước hầm, áp lực bê tông, và điều kiện thi công. Khung chịu lực có thể được làm từ thép hình, thép ống hoặc kết cấu thép tổ hợp. Tấm cốp pha có thể được làm từ gỗ dán phủ phim, thép tấm hoặc vật liệu composite. Việc lựa chọn vật liệu phải đảm bảo độ bền, khả năng chịu lực, và khả năng chống thấm nước. Theo nghiên cứu từ trường Đại học Giao thông Vận tải, việc sử dụng thép cường độ cao cho khung chịu lực giúp giảm trọng lượng và tăng khả năng chịu tải của cốp pha di động.

Quá trình lắp dựng cốp pha di động bao gồm các bước: kiểm tra và chuẩn bị mặt bằng, lắp dựng khung chịu lực chính, lắp đặt ván khuôn, kiểm tra hệ thống di chuyển và điều chỉnh, và kiểm tra độ chính xác. Quá trình vận hành bao gồm: đổ bê tông, đầm bê tông, bảo dưỡng bê tông, tháo dỡ cốp pha (sau khi bê tông đạt cường độ yêu cầu), di chuyển cốp pha đến vị trí mới, và lặp lại các bước trên. Việc tuân thủ đúng quy trình lắp dựng và vận hành là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn và hiệu quả thi công.

Sơ đồ khối phương pháp tính toán thiết kế cốp pha di động thường bao gồm các bước chính: thu thập số liệu đầu vào (kích thước hầm, loại bê tông, điều kiện địa chất), xác định các thông số cơ bản (vật liệu, sơ đồ kết cấu), xây dựng mô hình tính toán (sử dụng phần mềm chuyên dụng), xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng, phân tích kết cấu (tính toán nội lực, ứng suất, biến dạng), kiểm tra điều kiện bền và điều kiện ổn định, và đưa ra kết quả thiết kế (kích thước cấu kiện, vật liệu, liên kết).

Các tải trọng tác dụng lên cốp pha trong quá trình thi công hầm bao gồm: áp lực ngang của bê tông tươi (phụ thuộc vào độ sụt của bê tông và tốc độ đổ bê tông), trọng lượng bản thân của bê tông, tải trọng thi công (công nhân, thiết bị, vật liệu), tải trọng gió (nếu thi công ngoài trời), tải trọng rung động (từ máy đầm, phương tiện giao thông), và các tải trọng đặc biệt khác. Việc xác định chính xác các tải trọng là yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn cho cốp pha.

Sau khi xác định được các tải trọng tác dụng, cần tiến hành tính toán kiểm tra các cấu kiện chịu lực chính của cốp pha, bao gồm khung chịu lực, ván khuôn, hệ thống chống đỡ. Việc tính toán kiểm tra phải đảm bảo các cấu kiện đáp ứng yêu cầu về cường độ (chịu được ứng suất lớn nhất), ổn định (không bị mất ổn định cục bộ hoặc tổng thể), và độ võng (độ võng không vượt quá giới hạn cho phép). Các tiêu chuẩn và quy chuẩn của Việt Nam cung cấp các công thức và phương pháp tính toán cụ thể cho từng loại cấu kiện.

Hầm Phước Tượng là một phần quan trọng của dự án nâng cấp Quốc lộ 1A. Hầm có chiều dài [cần bổ sung thông tin chi tiết], với địa chất phức tạp và yêu cầu kỹ thuật cao. Việc thi công hầm đòi hỏi sử dụng công nghệ hiện đại và cốp pha di động chất lượng cao. Các yêu cầu kỹ thuật quan trọng bao gồm: đảm bảo độ chính xác kích thước hầm, chịu được áp lực bê tông lớn, và đảm bảo an toàn cho công nhân và thiết bị.

Việc lựa chọn kích thước cơ bản và diện tích cấu kiện của cốp pha phải dựa trên kích thước mặt cắt ngang của hầm Phước Tượng, cũng như các yếu tố như: khả năng vận chuyển và lắp dựng, khả năng chịu tải, và chi phí vật liệu. Việc tối ưu hóa kích thước và diện tích cấu kiện giúp giảm trọng lượng của cốp pha, tăng khả năng di chuyển và giảm chi phí sản xuất.

Việc xác định tải trọng và tổ hợp tải trọng tác dụng lên cốp pha hầm Phước Tượng phải tuân thủ các tiêu chuẩn và quy chuẩn hiện hành của Việt Nam. Các tải trọng cần xem xét bao gồm: trọng lượng bản thân cốp pha, áp lực bê tông tươi, tải trọng do công nhân và thiết bị thi công, tải trọng do rung động. Các tổ hợp tải trọng phải bao gồm các trường hợp tải trọng bất lợi nhất để đảm bảo an toàn cho cốp pha.

Khả năng chịu tải của cốp pha phải đáp ứng yêu cầu của dự án, đảm bảo chịu được áp lực bê tông tươi và các tải trọng thi công khác. Độ bền của cốp pha phải đảm bảo tuổi thọ sử dụng lâu dài và giảm thiểu chi phí bảo trì. Cần xem xét vật liệu chế tạo, kết cấu, và quy trình sản xuất của cốp pha để đánh giá khả năng chịu tải và độ bền.

Việc so sánh chi phí đầu tư ban đầu của cốp pha chỉ là một phần của bức tranh tổng thể. Cần xem xét cả chi phí vận hành (chi phí di chuyển, lắp dựng, tháo dỡ) và chi phí bảo trì (chi phí sửa chữa, thay thế). Một cốp pha có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn có thể tiết kiệm chi phí tổng thể nếu có chi phí vận hành và bảo trì thấp hơn.

An toàn luôn là ưu tiên hàng đầu trong thi công xây dựng. Cốp pha di động phải đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn của Việt Nam và các quy định của pháp luật về an toàn lao động. Cần kiểm tra chứng chỉ chất lượng, giấy phép sử dụng, và hồ sơ kỹ thuật của cốp pha. Cần đào tạo và hướng dẫn cho công nhân về cách sử dụng và bảo trì cốp pha an toàn.

Nghiên cứu đã trình bày tổng quan về tình hình ứng dụng cốp pha di động trong thi công hầm tại Việt Nam, các phương pháp tính toán thiết kế, và một ví dụ cụ thể về thiết kế cốp pha cho hầm Phước Tượng. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc lựa chọn và sử dụng cốp pha di động phù hợp có thể mang lại nhiều lợi ích về kinh tế, kỹ thuật, và an toàn. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu và cải tiến để đáp ứng các yêu cầu ngày càng cao của ngành xây dựng hầm.

Để thúc đẩy việc ứng dụng cốp pha di động trong thi công hầm tại Việt Nam, cần có sự hỗ trợ từ các cơ quan quản lý nhà nước, các tổ chức khoa học, và các doanh nghiệp. Cần xây dựng các tiêu chuẩn và quy chuẩn về thiết kế, thi công, và kiểm định cốp pha di động. Cần tăng cường đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao về lĩnh vực này. Cần khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư vào nghiên cứu và phát triển công nghệ cốp pha di động.