1. XIII.Lựa chọn phương án cọc trụ chính

Trong bước Lập báo cáo nghiên cứu khả thi của dự án, do yêu cầu về mặt tiến độ, và những khó khăn về việc tổ chức đảm bảo giao thông hàng hải cho khoan khảo sát địa chất cho các hai trụ chính dưới nước, nên chưa tiến hành khoan khảo sát địa chất cho hai lỗ khoan trụ (tháp) cầu chính. Công tác khoan khảo sát địa chất cho các trụ này sẽ được thực hiện trong bước thiết kế tiếp theo. Đối với các vị trí trụ còn lại, đã tiến hành khoan khảo sát 03 lỗ khoan địa chất, gồm 01 lỗ khoan cho cầu dẫn phía Thành phố Hồ Chí Minh trên đường Nguyễn Thị Định và 02 lỗ khoan cho cầu dẫn phía Đồng Nai. Ngoài ra, với các cầu trên tuyến đường dẫn, tiến hành khoan 14 lỗ khoan tương ứng mỗi cầu 01 lỗ khoan địa chất. Kết quả khoan địa chất cho thấy, địa tầng khu vực dự án có tính đồng nhất cao. Do đó, có thể phân tích, đánh giá và lựa chọn giải pháp thiết kế móng cho trụ cầu chính dựa trên kết quả khảo sát của 03 lỗ khoan cầu dẫn cầu Cát Lái, cũng như các cầu trên tuyến, kết hợp tham khảo địa chất của các công trình cầu lớn gần vị trí dự án cũng như trong khu vực lân cận.

Kết quả khảo sát địa chất cho thấy, dưới lớp D, KQ là lớp đất đắp, bùn sét cát hỗn tạp là lớp phủ bên trên có chiều dày mỏng, lớp 2 là lớp sét, bụi rất dẻo, trạng thái chảy – dẻo chảy, đây là lớp đất yếu, khả năng chịu tải rất kém cà tính biến dạng cao, chiều dày của lớp 2 lớn khoảng 20m. Bên cạnh đó các lớp 1, 3, 4, 5, 6, 7 là các lớp sét dẻo mềm – dẻo cứng – nửa cứng hoặc cát kết cấu xốp – chặt vừa, các lớp này có chịu tải yếu với công trình cầu. Tầng chịu lực là các lớp 10, 11, 12 lần lượt là các lớp cát kết cấu chặt vừa – chặt – rất chặt cũng chỉ là các lớp có sức chịu tải trụng bình đến khá đối với công trình cầu. Các lớp này nằm sâu khoảng từ 20 đến 35 m, đặc biệt lớp cát rất chặt có để đặt mũi cọc nằm ở độ sâu rất lớn khoảng từ 65 đến 70 m. Đánh giá chung, điều kiện địa chất cho móng công trình cầu, đặc biệt với công trình có tải trọng lớn như trụ tháp cầu dây văng là địa chất yếu.

Với điều kiện địa chất yếu như đã phân tích ở trên, dòng sông sâu với chiều cao tư do của cọc từ 10 đến 15 m (chưa xét tới ảnh hưởng xói), cũng như các đặc điểm chịu lực phức tạp của công trình cầu dây văng, các giải pháp móng phù hợp có thể xem xét lựa chọn cho trụ cầu chính cầu Cát Lái là móng cọc khoan nhồi, móng cọc ống thép dạng đơn hoặc dạng giếng.

Móng cọc khoan nhồi khá thích hợp đối với địa chất khu vực miền Nam. Với điều kiện chịu lực phức tạp, lực va tàu lớn, chiều dài tự do của cọc lớn, đường kính cọc khoan nhồi phù hợp cho cầu chính tối thiểu 2,0m. Loại hình kết cấu móng này cũng đã được áp dụng tại Cầu Rạch Miễu với chiều dài nhịp chính 270m, được xây dựng bởi các nhà thầu trong nước với móng cọc khoan nhồi với đường kính 2,0m (20 cọc trên một móng) và nhiều cầu khác trong khu vực. Móng cọc khoan nhồi đường kính 2,5m cũng được áp dụng cho nhiều công trình cầu dây văng trong khu vực này như: cầu Cao Lãnh, cầu Phú Mỹ, cầu Mỹ Thuận... Cọc khoan nhồi có đầu cọc được cắm sâu vào lớp đất cứng sẽ đảm bảo khả năng chịu lực và làm giảm nguy cơ lún lâu dài. Phần kéo dài của cọc phía trên mặt đất, chiều dài cọc tự do, sẽ được sử dụng vỏ bọc thép. Sau khi rung hạ phần ống vách thép xuống lớp đất đầu tiên để đạt đủ chiều sâu khoan bằng cách sử dụng khoan xoay và sử dụng vật liệu bentonite để bảo vệ thành lỗ khoan, tiếp theo đặt lồng thép và đổ bê tông bằng phương pháp rút ống thẳng đứng. Mũi cọc sẽ được bơm bằng vữa xi măng để đảm bảo khả năng chịu lực. Đáy bệ cọc sẽ được đặt phía trên mực nước thấp nhất đối với việc thi công trong mùa khô. Để làm giảm tác động đến dòng chảy và xói cục bộ xung quanh móng, bệ cọc có thể tạo vát, thuôn nhỏ ở phía thượng lưu và hạ lưu dòng chảy. Cạnh của bệ cọc sẽ được kéo dài từ thân trụ cầu để làm giảm nguy cơ va chạm trực tiếp vào thân trụ cầu hoặc cọc khoan nhồi. 

Móng cọc ống thép là dạng công nghệ mới, gồm hai dạng là dạng đơn và dạng giếng. Dạng cọc đơn thường áp dùng có các công trình có quy mô nhỏ tới tương đối lớn, chưa từng được áp dụng cho các công trình cầu lớn như cầu dây văng. Đối với các công trình cầu lớn như cầu dây văng, móng cọc ống thép dạng giếng (SPSP) phù hợp hơn về kỹ thuật cũng như kinh tế. Dạng móng này đã được áp dụng lần đầu tiên tại cầu Nhật Tân (D=1,2m) và hiện nay đang được thi công tại cầu Bình Khánh và Phước Khánh (D=1,5m) của Dự án Bến Lức - Long Thành, cống Mương Chuối (D1,2m) của dự án chống ngập TP Hồ Chí Minh. Với phương án này, bệ cọc có dạng móng cọc đài thấp, đặt ngang mặt đất đáy sông. Hệ cọc ống được cấu tạo dạng vòng vây, đóng vai trò làm vòng vây tạm trong quá trình thi công bệ cọc và phần thân tháp bên dưới, đồng thời đóng vai trò chống va xô cho trụ tháp trong quá trình khai thác. Đối với trụ tháp, do đáy bệ hạ thấp xuống đáy sông nên phần chân tháp phía dưới dầm phải kéo dài hơn. Thi công cọc ống thép sử dụng phương pháp rung hạ, với máy móc thiết bị được đặt trên hệ nổi. Móng cọc ống thép phù hợp với khu vực sông có độ sâu nước thấp, lớp địa chất tốt nằm không quá sâu.

Bảng: Thống kê dạng móng cọc các cầu lớn trong khu vực dự án và lân cận

Dựa trên điều kiện địa chất, điệu kiện chịu lực công trình, khả năng thi công trong nước kinh nghiệm thực tiễn từ các công trình cầu lớn lân cận, các phương án móng trụ tháp được nghiên cứu để lựa chọn bao gồm:

• Phương án 1: Móng cọc khoan nhồi – đường kính cọc D2m.

• Phương án 2: Móng cọc khoan nhồi – đường kính cọc D2,5m.

• Phương án 3: Móng cọc ống thép dạng giếng.

Bảng: So sánh các phương án móng của trụ tháp cầu chính

Kiến nghị: Trên cơ sở điều kiện địa chất yếu, chiều dài tự do lớn, điều kiện chịu lực phức tạp, tải trọng va tàu lớn, tham khảo kinh nghiệm thực tế từ các dự án cầu lớn có quy mô tương tự trong khu vực dự án, kiến nghị lựa chọn giải pháp cọc khoan nhồi đường kính 2,5m cho móng trụ tháp dây văng. Đây cũng là giải pháp tối ưu đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật và phù hợp với năng lực thi công trong nước, có tiến độ thi công phù hợp.

Đối với các trụ neo cầu dây văng, các trụ đặt trên bờ, bệ móng chôn dưới mặt đất, không chịu lực va tàu. Kiến nghị sử dụng cọc khoan nhồi đường kính D2m cho móng trụ neo để đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật, không cần huy động thiết bị đặc chủng và dễ kiểm soát chất lượng trong thi công

1. XIV.Hình dạng và cao độ bệ cọc

Bệ cọc của móng tháp trên sông được thiết kế dựa trên mực nước trung bình hàng năm, do đó bệ cọc trên sông thường là có thể trông thấy được. Bố trí bệ cọc của cầu chính dây văng có sử dụng tấm che quanh bệ bằng BTCT đúc sẵn có cao độ đáy đặt ngay phía dưới mực nước thấp nhất để không lộ ra các hàng cọc đảm bảo mỹ quan công trình và làm ván khuôn trong quá trình thi công. Ngoài ra, đáy bệ cọc bố trí cao hơn mực nước thông thuyền để hạn chế việc va tàu vào thân trụ do tải trọng va tàu thiết kế lớn. Đây là giải pháp bố trí cao độ bệ cọc tương tự như phần lớn các cầu dây văng đã xây dựng trong khu vực và phương pháp xây dựng này được xem là có tính hiệu quả kinh tế nhất.

Đặc thù của công trình cầu Cát Lái là vị trí cầu trong khu vực có hệ thống cầu tầu cảng biển tấp nập, tải trọng tàu thiết kế lớn. Tháp phía TP Hồ Chí Minh cũng đặt tại vị trí sát với mép vùng nước quy hoạch cho hoạt động ra vào bến cảng, do đó, cần ưu tiên thiết kế bệ trụ có trọng lượng lớn, độ cứng lớn và có hình dạng phù hợp cho thiết kế chống va xô. Theo đó, bệ được kiến nghị sử dụng hình dáng thuôn dài theo phương ngang cầu, với chiều dày bệ trụ là 6m. 

Hình: Mặt đứng và mặt bên bệ trụ tháp

Hình: Mặt bằng trụ tháp

XV.NHẬN XÉT THIẾT KẾ CƠ SỞ CẦU 

Hình: Mặt cắt ngang dầm chủ - phương án dầm BTCT DƯL

PHƯƠNG ÁN DẦM BTCT DƯL

-không thấy mặt bằng bố trí cáp dọc, ngang cho dầm dọc và hệ mặt cầu

Dầm ngang có DUL ngang không?

Đà giáo đổ tại chỗ Ko, trong trường hợp xe đúc thì làm thế nào lấy được ván khuôn lõi ?

Một đốt có 3 dầm ngang, phần dầm dọc chính 2 bên dễ tạo xe đúc di chuyển, phần giữa có 3 dầm ngang việc chế tạo tháo lắp không dễ,

-việc khống chế cao độ cho toàn bộ đốt dầm không bị xoắn vặn là việc không dễ dàng?

Với xà mũ trụ hẫng nhiều nhưng dốc 2% về phía tim trụ sẽ rất lợi cho việc bố trí thép DUWL và cốt thép, giảm rung cho hệ dầm, đỡ bị tụt gối. (VÀNH ĐAI 3 CHỌN DỐC NGANG CẦU NHƯ THẾ NÀY)

PHƯƠNG ÁN DẦM BTCT LIÊN HỢP

hình dáng dầm dọc khó thi công, khó bảo dưỡng

Không thấy vị trí cáp văng

Tuy nhiên TVTT muốn giới thiệu thêm một cầu DV rất nổi tiếng của Canada cực hợp lý về mặt vật liệu, khí động học

https://www.ganjingworld.com/vi-VN/news/1hq0v08pn2r2HtBW5KJdjjeG414m1c cầu dẫn cầu samuel de champlainbridge (1/2)

https://www.ganjingworld.com/vi-VN/news/1hq0vfpiq7d5CIPP1AEkdaj4y1jc1c  cầu dẫn cầu samuel de champlainbridge (2/2)

https://www.ganjingworld.com/vi-VN/news/1hq10a6jcnb7lFJ2LiXdt32c11391c PHẦN CẦU DÂY VĂNG samuel de champlain bridge (1/2)

https://www.ganjingworld.com/vi-VN/news/1hq10n9srmp4ZJo1MHjYBCi5D13h1c PHẦN CẦU DÂY VĂNG samuel de champlain bridge (2/2)

Cầu Champlain Bridge cầu liên hợp bê tông cốt thép, vị trí neo cáp cự kỳ hợp lý về mặt kết cấu cũng như vật liệu:

TVTT xin đưa ra 1 dạng mặt cắt được chỉnh sửa đôi chút: kết cấu dầm thép liên hợp bản mặt cầu không liên tục.

- Với kết cấu này không cần phải DƯL cho bản mặt cầu

-Vị trí neo cáp đúng vào dầm ngang tại mặt cắt dầm ngang lớn nhất

-Góc bẻ của cáp treo lên trụ tháp nhỏ đi nhiều , làm giảm ứng suất biên trên trụ tháp (do TVTK chọn trụ tháp hình chữ Y ngược) nên kích thước tháp neo cáp nhỏ đi. 

thậm chí kích thước cáp giảm bớt, chọn hệ cáp nhiều tao dễ thay thế

-Bản BT mặt cầu chia làm 3 sẽ giảm nội lực do hoạt tải liên đới đưa xuống

-Tăng khả năng liên hợp giữa bản BT mặt cầu và dầm thép

- Mặt cắt hợp lý về mặt vật liệu, mô hình chống giằng rõ ràng dễ kiểm soát

Cáp treo giảm nguy cơ mỏi đi rất nhiều lần (ngay cả trường hợp xếp tải 1 bên) thì mức độ căng trùng cáp 2 bên cũng giảm đi. Trong trường hợp đứt cáp đột ngột cũng không đưa đến nguy cơ đứt gãy cầu.

-Kích thước dẫm ngang giảm tiết kiệm vật liệu mà không làm giảm ổn định ngang

-Với kết cấu này có thể chuyển sang hệ “bồng bềnh” mà vẫn kiểm soát tốt chuyển vị dọc cầu, giảm chi phí gối cầu

Vị trí gối đặt đúng dầm dọc chính (khoảng cách 2 gối 24.75) không cần gối gối ngang

- Với kết cấu này thi công rất nhanh, công tác bảo dưỡng cũng dễ dàng

- Với kết cấu này dễ dàng kết nối với nhịp dẫn mở rộng không làm ảnh hưởng vị trí cáp treo theo phương ngang cầu

PHƯƠNG ÁN DẦM BÊ TÔNG

Chi tiết neo cáp cầu Cần Thơ