CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÔNG TÁC SẢN XUẤT CẤU KIỆN BÊ TÔNG ĐÚC SẴN VÀ CÁC GIẢI PHÁP THI CÔNG LẮP ĐẶT CẤU KIỆN 1. Tình hình xây dựng và áp dụng định mức dự toán sản xuất và lắp đặt cấu kiện bê tông đúc sẵn ở nước ta Bê tông cốt thép được đưa vào sử dụng vào các công trình xây dựng những năm 70, 80 của thế kỷ 19 và chỉ sau một thời gian tương đối ngắn, loại vật liệu ưu việt đó phát triển nhanh chóng và chiếm vị trí quan trọng trong các loại vật liệu xây dựng. Không bao lâu sau khi xuất hiện bê tông cốt thép đồng thời với việc sử dụng bê tông và bê tông cốt thép toàn khối đổ tại chỗ, cấu kiện bê tông đúc sẵn đã ra đời, trong quá trình đó người ta càng hoàn thiện phương pháp tính toán kết cấu càng phát huy được tính năng ưu việt và hiệu quả sử dụng của chúng. Nhu cầu ngày càng tăng cho các lựa chọn trong xây dựng sẽ góp phần vào việc đạt đến phát triển bền vững ngành công nghiệp bê tông đúc sẵn đang nỗ lực để nâng cao hiệu quả tài nguyên, tái chế vật liệu và nhận thức môi trường bằng cách áp dụng công nghệ xanh và các sáng kiến xây dựng bền vững.
Bê tông đúc sẵn bao gồm các sản phẩm được sản xuất tại nhà máy với chất lượng cao nhằm tạo sản phẩm thương mại và dân dụng, các sản phẩn bê tông đúc sẵn trên thị trường hiện nay gồm có đường ống bê tông cốt thép, kết cấu chịu lực sử dụng bê tông đúc sẵn, tường móng, tường âm thanh, tường chắn, sàn nhà và mái nhà tấm, tấm kiến trúc, nhà ở mô- đun, hố ga, cống hộp, bể tự hoại, cầu, trụ cầu và đường hầm. Công nghệ đúc sẵn là chia nhỏ kết cấu thành nhiều cấu kiện chịu lực, trong đó các kết cấu chịu lực được sản xuất theo những quy trình được tiêu 7 chuẩn hóa trong nhà máy, sau đó các cấu kiện được ráp nối với nhau tại công trường, khuôn thép định hình được sử dụng phổ biến trong công nghệ bê tông đúc sẵn. Ngoài ra công nghệ bê tông đúc sẵn còn có yêu cầu giảm nhân công lao động, bê tông được đổ và dưỡng hộ trong môi trường chúng ta có thể kiểm soát được nhằm đảm bảo chất lượng của các cấu kiện này được đáp ứng đầy đủ các yêu cầu như đã thiết kế. Ngày nay nước ta đang phát triển cùng với việc công nghiệp hóa ngành xây dựng, cơ giới hóa thi công với phương pháp thi công lắp ghép, cấu kiện bê tông và bê tông ứng suất trước được sử dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng và công nghiệp với các loại cấu kiện có hình dáng, kích thước và công dụng khác nhau.
Ngoài ra các cấu kiện như: dầm cầu nhịp lớn, dầm hộp, cọc ống, trụ điện, ống cống cấp – thoát nước và cọc bản cũng được sản xuất rộng rãi. Hiện nay bê tông chất lượng cao có cường độ từ 70Mpa được sử dụng rộng rãi trong sản xuất cấu kiện bê tông đúc sẵn. Bộ môn Vật liệu xây dựng – Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu bê tông chất lượng cao từ năm 1998, kết quả nghiên cứu đã ứng dụng cho sản xuất các cấu kiện bê tông đúc sẵn. Hiện nay ở Việt Nam nhiều công trình và nhà máy đã sản xuất được bê tông có cường độ cao từ 50-60Mpa sử dụng cho bê tông đổ tại chỗ và 70Mpa cho cấu kiện bê tông đúc sẵn, đã áp dụng cụ thể của cấu kiệu bê tông đúc sẵn cho các công trình xây dựng dân dụng, cầu, cơ sở hạ tầng, giao thông, công trình thủy lợi.
Ứng dụng bê tông đúc sẵn trong các công trình xây dựng nhà dân dụng: Các dự án xây dựng nhà dân dụng cao tầng được thi công trong thời gian ngắn khi sử dụng các cấu kiện bê tông dự ứng lực đúc sẵn. Trong những công trình này nền được sử dụng cộng ống ly tâm dự ứng lực đúc sẵn, hệ cọc của công trình được liên kết với nhau bằng hệ dầm đổ tại chỗ. Đối với các hệ kết 8 cấu lớn, hệ khung bê tông chịu lực chính, hệ khung bê tông này bao gồm các kết cấu cột và dầm được đúc sẵn từ bê tông cường độ cao. Tại vị trí liên kết cột, vữa rót cường độ cao được sử dụng để đổ vào những vị trí liên kết trên, tại các vị trí liên kết của dầm, bê tông tự đầm chất lượng cao được đưa vào sử dụng trong các dự án xây dựng chung cư, sàn và cầu thang cũng được đúc sẵn, sàn của chung cư thường được cấu tạo bao gồm hai lớp, lớp đầu tiên là sàn đúc sẵn với chiều dày sàn khoảng 6cm, sau đó lớp sàn thứ hai dày khoảng 5cm được thi công tại chỗ có gia cường lưới sợi.
Công nghệ ghép tấm bêtông đúc sẵn lớn đã được áp dụng trong thi công một số công trình chung cư lớn như: Giảng Võ, Thành Công, Kim Liên, Thanh Xuân, Nghĩa Đô.(Hà Nội) và một số khu nhà ở tại Thành phố Hải Phòng, Việt Trì, Thanh Hóa, Nghệ An.1: Sử dụng bê tông đúc sẵn trong xây dựng nhà Trong các công trình giao thông, cầu đường và cơ sở hạ tầng: trong lĩnh vực xây dựng cầu, các kết cấu của dầm của cầu thường được đúc sẵn bằng bê tông cường độ cao dự ứng lực, sau đó các cấu kiện dầm được lao phóng lên các mố cầu, để tăng ổn định của cấu kiện dầm đúc sẵn, các hệ dầm ngang được sử dụng bê tông đổ tại chỗ sẽ liên kết các cấu kiện dầm dọc đúc sẵn lại với nhau. Nền móng của cầu được gia cố bằng cọc ống ly tâm dự ứng lực đúc sẵn. 9 Bản mặt cầu cấu tao bao gồm hai lớp, lớp thứ nhất là bê tông đúc sẵn có chiều dày 12,5cm, lớp thứ hai là lớp bê tông cốt thép đổ tại chỗ với chiều dày 12,5cm, cốt thép gia cường ở lớp thứ hai của bản mặt là thép Φ16 (tùy thuộc vào tải trọng thiết kế của cầu) được đặt theo phương chịu lực chính yếu.2: Sử dụng bê tông đúc sẵn trong thi công cầu Ngoài ra các công trình đường giao thông sử dụng cấu kiện bó vỉa đúc sẵn, rãnh thoát nước bên đường đúc sẵn và bê tông đúc sẵn còn được dùng làm rào cản giao thông.3: Sử dụng bê tông đúc sẵn làm rào cản giao thông 10 Trong các công trình thủy lợi, những biện pháp phổ thông đang được dùng rộng rãi hiện nay là: Kênh bọc đất sét (mặt cắt hình thang) loại kênh này có khả năng chống thấm tốt hạn chế sạt lở bờ kênh, hay áp dụng cho vùng đất pha cát Kênh xây đá (mặt cắt hình thang hoặc chữ nhật) có khả năng chống sạt lở bờ kênh, hầu như không tổn thất về nước, thường áp dụng cho vùng núi có nguồn cung cấp đá. Kênh xây gạch (mặt cắt hình chữ nhật) đây là loại kênh được áp dụng khá phổ biến nhờ khả năng tự sản xuất vật liệu, tự xây dựng, các địa phương có thể đảm nhận thi công quản lý.
Nhưng hiện nay do chưa hiểu hết vẫn đề kỹ thuật trong xử lý nền, trong thi công, trong quá trình bảo dưỡng nên còn để xảy ra hiện tượng đổ vỡ, bê tông thành xây gạch có giằng dọc kênh và ngang kênh. Đặc biệt chú ý xử lý kỹ thuật cho vùng đất yếu, kênh bên cạnh đường giao thông. Kênh lát mái bằng các tấm bê tông lắp ghép (mặt cắt hình thang): loại hình kênh này thi công nhanh nhưng khả năng chống mất nước bị hạn chế, dễ bị sạt mái nếu không có biện pháp liên kết chắc chắn các tấm với nhau. Để hạn chế sự sụt lở phát triển người ta tạo thành các khung bao cho một vùng diện tích nhất định và trên đỉnh mái cần có giằng khóa dọc bờ kênh, kích thước tấm lát cần chọn hợp lý về mặt chịu lực, lắp ghép và chuyên chở.
Kênh đổ tại chỗ (mặt cắt hình thang hoặc chữ nhật): loại kênh này thường áp dụng cho kênh chính, vốn đầu tư lớn, việc tính toán thiết kế và thi công phức tạp. Khả năng chống mất nước cao. Kênh xi măng lưới thép, kênh bê tông cốt sợi thép: Đây là loại kênh thường được đúc sẵn, lắp ghép khối, áp dụng cho mọi điều kiện địa hình, tạo cảnh quan môi trường đẹp, khả năng chống sạt lở cao, có thể di chuyển khi cần thiết. 11 Khi sử dụng kênh bê tông đúc sẵn theo tính toán thực tế giảm được diện tích kênh mương chiếm đất để đưa vào canh tác hoặc phục vụ giao thông, xây dựng.
Có thể dễ dàng thay đổi cao trình kênh mương, thay đổi và di chuyển kênh sang khu vực khác dễ dàng thuật tiện hơn. Vật liệu xi măng lưới thép với tích chất cơ lý đặc biệt về độ bền, độ chống thấm, chống xói tốt.vì vậy các kết cấu xi măng lưới thép vỏ mỏng ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: xây dựng dân dụng công nghiệp, giao thông vận tải, thủy lợi.Trên thế giới cũng đã có nhiều nước trong khu vực Đông Nam Á đã ứng dụng kết cấu xi măng lưới thép rất rộng rãi. Nước ta đã ứng dụng kết cấu xi măng lưới thép để chế tạo các tàu thuyền đi lại trên sông, đi biển, làm cầu phao, nhà nổi, đường ống, cửa van, cầu máng, kênh máng, bể chứa, trần nhà treo, nhà lắp ghép, bọc xà lan, bọc đường ống dẫn dầu. Việc ứng dụng rộng rãi kết cấu xi măng lưới thép vỏ mỏng trong nhiều lĩnh vực, xây dựng trong nhiều năm chứng tỏ loại kết cấu này có những ưu điểm nhất định được thực tế thừa nhận.
Trong ngành thủy lợi Việt Nam, kết cấu xi măng lưới thép được ứng dụng từ nhiều năm trước đây để làm cầu máng, kênh máng, cửa van. với công nghệ thi công chủ yếu là phương pháp thi công thủ công – trát tay. Trong vòng mười năm gần đây một công nghệ mới đã ra đời, đó là công nghệ sản xuất bằng phương pháp rung công nghiệp. Với phương pháp thi công mới này một loạt những công trình cầu máng đã ra đời ở Hà Nam, Thanh Hóa, Hội An, Đà Nẵng, Quảng Ninh, Vĩnh Phú, Tuyên Quang, Củ Chi Thành phố Hồ Chí Minh, Long An.