Trong bối cảnh phát triển hệ thống giao thông tại Việt Nam, việc xây dựng các tuyến đường cao tốc và quốc lộ đang đối mặt với nhiều thách thức đặc thù. Ở những địa phương thiếu đất để đắp nền đường, các khu vực bán ngập hoặc ngập lũ theo mùa cần giải pháp đảm bảo khả năng tiêu thoát nước nhanh chóng. Đặc biệt, các tuyến đường xuyên qua những khu rừng nguyên sinh phải đảm bảo không gây gián đoạn môi trường sống của động vật hoang dã. Trong những trường hợp này, giải pháp đường trên cao nổi lên như một lựa chọn tối ưu. Đường trên cao không chỉ giải quyết vấn đề kỹ thuật mà còn đảm bảo tính linh hoạt, tin cậy với chi phí cạnh tranh so với các phương án cầu cạn truyền thống. Quan trọng hơn, phương án này có thể giảm thiểu đáng kể tác động tiêu cực đến môi trường, một yếu tố cấp bách cần được giải quyết.
Giải pháp cầu cạn sử dụng cọc bê tông ly tâm (BTLT) kết hợp với tấm sàn bê tông cốt thép (BTCT) tiền chế nhịp nhỏ được xem là một trong những lựa chọn tối ưu để đáp ứng nhu cầu phát triển hạ tầng giao thông hiện nay. Đây không chỉ là giải pháp hiệu quả về mặt kỹ thuật mà còn tiết kiệm chi phí và thân thiện với môi trường. Phương pháp thi công cọc bằng cách khoan hạ mang lại tính linh hoạt cao, đặc biệt hiệu quả ở các khu vực có địa chất phức tạp như vùng có hang Karst hoặc tầng cát, sỏi sạn dày. Kỹ thuật khoan hạ giúp cọc bê tông đúc sẵn dễ dàng xâm nhập vào đất nền, đảm bảo sự ổn định và an toàn của công trình.
Các loại cọc bê tông ly tâm có thể được kết hợp với những loại cọc có khả năng chịu uốn và chịu cắt cao như cọc PRC và cọc SC. Điều này không chỉ tăng cường khả năng chịu lực của công trình mà còn mở rộng phạm vi ứng dụng cho các dự án có yêu cầu kỹ thuật cao. Khả năng này đặc biệt hữu ích cho việc xây dựng cầu cạn, nơi cần sự ổn định và bền vững lâu dài.
Ứng dụng phương pháp khoan hạ cọc BTLT cho đường giao thông tại các khu vực địa chất, địa tầng phức tạp.
Phương pháp khoan hạ cọc bê tông ly tâm dự ứng lực BASIC®: Cọc BTLT đúc sẵn cường độ cao sẽ được xoay ép vào hố khoan trước đã trộn đều bằng xi măng và đất (cột đất xi măng lỏng). Phương pháp này được áp dụng cho cọc ma sát.
Hình 1 - Phương pháp BASIC®
Phương pháp DTH: Cọc được thả vào lỗ khoan đã lấy hết đất, khoảng trống giữa cọc và thành hố khoan sẽ được chèn bằng vữa xi măng bên cạnh sự hồi phục của nền đất xung quanh. Phương án DTH được sử dụng cho cọc chống.
Hình 2 - Phương pháp DTH
Ưu điểm của phương pháp khoan hạ là khắc phục được các vấn đề về tiếng ồn, chấn động, chèn ép đất gây ảnh hưởng đến công trình xung quanh so với các phương án truyền thống khác đặc biệt khi xây dựng xuyên qua khu dân cư hay thi công mở rộng làn đường đắp cao hiện hữu. Hơn thế nữa, phương pháp khoan hạ còn thích ứng với nhiều điều kiện địa chất phức tạp xuất hiện các lớp sỏi sạn, túi bùn và hang karts mà các phương pháp truyền thống rất khó hoặc không thể thực hiện.
Giải pháp vật liệu cọc bê tông ly tâm cho cầu cạn
Đối với đường cao tốc trên cao có tác động của lực ngang lớn, đòi hỏi mức độ an toàn trong vận hành cao thì cần có giải pháp cấu tạo vật liệu cọc BTLT mới phù hợp hơn so với cọc BTLT PHC thông thường hiện nay (cọc PHC) để đảm bảo độ bền trong điều kiện làm việc ở trạng thái giới hạn, tránh phá hoại đột ngột thân cọc. Cọc BTLT cường độ cao có gia cường thép thanh vằn cường độ cao, gọi tắt là cọc PRC có khả năng chịu lực cao hơn cọc PHC cùng loại và đồng thời tránh được hiện tượng phát hoại đột ngột thân cọc, luôn là quan ngại của các kỹ sư thiết kế cầu. Trong điều kiện yêu cầu làm việc đòi hỏi khả năng chịu lực cắt, uốn cũng như độ bền cao hơn thì cọc SC, cọc BTLT vỏ thép sẽ có thể đáp ứng tốt mọi yêu cầu với chi phí thấp hơn cọc ống thép.
Cầu cạn sử dụng tấm sàn BTCT đúc sẵn nhịp nhỏ trên nền cọc BTLT đường kính trung bình
Tấm sàn BTCT đúc sẵn khẩu độ nhỏ bao gồm tấm sàn đặc, sàn hollow core, sàn chữ T v.v… với khẩu độ nhịp khoảng 4m đến 6m đều có thể sử dụng để làm bản sàn cho cầu cạn. Trong phạm vi bài viết này, tấm sàn là tấm sàn BTCT đặc đặt trực tiếp trên đầu cọc BTLT đường kính trung bình, thông thường là từ 500mm đến 600mm. Tuỳ điều kiện cụ thể, tấm sàn có thể là tấm sàn dự ứng lực căng trước hoặc không dự ứng lực và có thể sản xuất tại nhà máy hay tại khu vực công trường để tối ưu chi phí, tiến độ.
Sự kết hợp giữa tấm sàn BTCT đúc sẵn và phương pháp khoan hạ mang lại hiệu quả cao trong việc thi công mở rộng nền đường đắp cao hiện hữu. Phương pháp khoan hạ giúp giảm thiểu tác động đến cấu trúc hiện tại, đặc biệt là trong các khu vực dân cư hoặc vùng đất đã có sẵn công trình. Điều này rất quan trọng để đảm bảo rằng quá trình mở rộng không gây ra sự gián đoạn lớn đối với giao thông và cuộc sống của người dân.
Một trong những khía cạnh cần lưu ý khi sử dụng phương pháp khoan hạ là việc thi công tấm sàn BTCT đặt trực tiếp lên đầu cọc. Quá trình này đòi hỏi độ chính xác cao trong việc đặt tấm sàn qua các lỗ chờ sẵn trên đầu cọc thì việc kiểm soát sai số đầu cọc phải được thực hiện rất chặt chẽ. Các vấn đề kỹ thuật khác đều rất cơ bản và dễ thực hiện, không đòi hỏi các thiết bị quá lớn nên việc tiếp cận của các nhà thầu là tương đối thuận lợi, kể cả các nhà thầu địa phương, quy mô trung bình và nhỏ.
Hiện nay, mạng lưới các nhà máy sản xuất cọc BTLT đã được phát triển rộng khắp các tỉnh thành trên cả nước. Điều này không chỉ giảm chi phí vận chuyển mà còn rút ngắn thời gian cung cấp và đảm bảo sự sẵn sàng của cọc BTLT cho các dự án. Sự phân bổ hợp lý của các nhà máy này giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và phân phối, từ đó giảm thiểu chi phí liên quan đến logistics và thời gian chờ đợi.
Sự đơn giản và tiện lợi trong việc tổ chức sản xuất tấm sàn BTCT đúc sẵn với khẩu độ nhịp nhỏ tại địa phương là một ưu điểm lớn. Những tấm sàn này có thể được sản xuất ngay tại khu vực công trường hoặc các nhà máy gần đó, giúp tiết kiệm chi phí vận chuyển và giảm thiểu thời gian thi công. Khả năng sản xuất tại chỗ cũng cho phép linh hoạt trong việc điều chỉnh kích thước và thiết kế theo yêu cầu cụ thể của từng dự án, đồng thời giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh.
Phan Vũ là một trong những đơn vị tiên phong và có kinh nghiệm hàng đầu tại Việt Nam trong việc thi công cọc bê tông ly tâm khoan hạ. Với hơn 100 dự án trên khắp mọi miền đất nước, Phan Vũ đã chứng minh khả năng ứng dụng rộng rãi của công nghệ này trong các điều kiện địa chất đa dạng. Phan Vũ kết hợp giữa công nghệ và phương pháp Nhật Bản với các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) để tối ưu hóa quá trình thi công và đảm bảo chất lượng cao nhất cho các dự án. Điều này không chỉ giúp đạt được kết quả tốt nhất về mặt kỹ thuật mà còn mang lại hiệu quả kinh tế cho chủ đầu tư.
Với gần 30 năm phát triển, Phan Vũ tự tin trong việc sản xuất cọc tròn, cọc có đốt nodular, đến sản xuất và thi công các sản phẩm cừ ván bê tông cốt thép, cấu kiện bê tông đúc sẵn lắp ghép, tấm tường Eurowall, các loại dầm, đặc biệt là dầm bê tông đúc sẵn U, I, cấu kiện lắp ghép các loại giúp khách hàng rút ngắn tiến độ thi công và giảm chi phí đầu tư. Bên cạnh sản xuất, Phan Vũ cũng chuyên thi công từ các biện pháp đơn giản là đóng, ép đến các biện pháp phức tạp là khoan hạ cọc theo phương pháp BASIC và Hyper Mega của Nhật Bản, thi công cọc khoan nhồi.
ThS Lữ Triều Dương - Giám đốc kỹ thuật
Công ty Cổ phần đầu tư Phan Vũ