 |
Dưới đây là bài viết của TS cầu đường Hồ Tuấn Sỹ.
Được người Đức phát minh ra cách đây gần 40 năm, nhưng để áp dụng đại trà, ngay tại Mỹ, công nghệ SMA (Stone Matrix Asphalt) cũng chỉ mới được áp dụng từ năm 1997, và với một khối lượng chưa nhiều so với toàn bộ khối lượng đường ở Mỹ. Một số nước khác như Trung Quốc, châu Âu đã ứng dụng khá nhiều.
Tuy nhiên, ở Việt nam, công nghệ SMA lần đầu tiên được ứng dụng thử nghiệm tại cầu Thăng Long và kết quả cho thấy chưa thành công.
Như vậy, công nghệ SMA chỉ mới so với Việt Nam, chứ không hề mới so với các nước trên thế giới, và nếu lý giải nguyên nhân gây nứt mặt cầu Thăng long là do công nghệ... quá mới, hoặc công nghệ của Trung Quốc là hoàn toàn ngộ nhận.
Công nghệ SMA đã được áp dụng thi công lớp mặt cầu Thăng Long là một công nghệ hiện đại, tiên tiến và có nhiều ưu điểm vượt trội như độ bền cao do tăng được khả năng nén uốn, độ rỗng dư nhỏ; khả năng chống ồn tốt; nâng cao tầm nhìn do nước không bị đọng lại sau khi mưa làm giảm tầm nhìn; độ an toàn chạy xe đảm bảo do ma sát lớn...
Vậy nhưng, việc lựa chọn công nghệ này dường như chưa phù hợp với kết cấu riêng của cầu Thăng Long, điều kiện thi công thực tế rất đặc biệt của cây cầu này, dẫn đến chất lượng công trình chưa đảm bảo theo yêu cầu của thiết kế.
Nguyên nhân mất nhiệt
Tại sao không phải là toàn bộ mặt cầu Thăng Long bị hỏng sau khi cải tạo bằng công nghệ bê tông nhựa SMA?
Trả lời câu hỏi đó sẽ thấy rằng, nguyên nhân mất nhiệt trong quá trình thi công bê tông nhựa là rõ ràng nhất, bởi chỉ những mẻ bê tông bị ảnh hưởng của một hoặc nhiều lý do mất nhiệt sau đây, nên mới gây bong tróc, chất lượng kém.
Những khu vực không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố mất nhiệt, đến nay cho thấy vẫn đảm bảo chất lượng theo thiết kế.
Cầu Thăng Long là cầu 2 tầng, lại được thiết kế có độ tĩnh không thông thuyền lớn, để đảm bảo giao thông thủy, bởi tuyến vận tải thủy dọc theo sông Hồng đóng một vai trò rất lớn.
Do đó, độ cao mặt cầu ở tầng 2 (mặt cầu thi công lớp bê tông nhựa) rất lớn so với cao độ mặt đường ở các dự án khác. Với cao độ này, tốc độ gió trên mặt cầu ở điều kiện bình thường đã lớn gấp 4-5 lần so với tốc độ gió ở mặt đường nhựa thông thường, tốc độ gió lớn như vậy, nên nhiệt độ bê tông nhựa sau khi rải trên mặt cầu Thăng Long sẽ giảm rất nhanh, nếu gặp các điều kiện bất lợi khác như mưa, ẩm, hoặc các nguyên nhân khác, nhiệt độ hỗn hợp bê tông nhựa lúc đó sẽ giảm dưới 120 độ, và vì vậy, bê tông nhựa đã không đảm bảo yêu cầu tối thiểu để lu lèn chặt, dẫn đến hiện tượng bong tróc trong quá trình khai thác.
Khác với bê tông nhựa bình thường (bê tông nhựa cũ của mặt cầu Thăng Long), cấp phối bê tông nhựa theo công nghệ SMA là cấp phối đứt rời, nên tốc độ mất nhiệt trong quá trình thi công xảy ra nhanh hơn.
Với đặc điểm cầu Thăng Long cao, lại sử dụng cấp phối đứt rời mà chưa lường đến khả năng cung ứng bê tông nhựa nóng từ trạm trộn, qui trình lu lèn đã dẫn đến việc một số mẻ bê tông nhựa đã không đảm bảo chất lượng theo yêu cầu.
Nguyên nhân về kết cấu cầu
Trên thực tế, công nghệ SMA đã áp dụng thành công cho rất nhiều cây cầu có bản mặt thép.
Tuy nhiên, với cầu Thăng Long, kết cấu cầu là cầu 2 tầng, tầng dưới dành cho đường sắt, cầu đã được đưa vào khai thác được gần 30 năm nên dao động khi đoàn tàu chạy qua là rất lớn, do đó, ngay trong quá trình thi công, tác động của dao động của toàn bộ các nhịp cầu tầng 2 ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng lớp bê tông SMA, nhất là quá trình hình thành độ kết dính giữa bê tông nhựa SMA với mặt thép của cầu.
Trong điều kiện nhiệt độ thi công không đảm bảo, cộng với tác nhân dao động của cầu lớn, hiện tượng bong tróc mặt cầu tất yếu sẽ xẩy ra.
Nguyên nhân quá tải
Với đặc điểm cầu bản thép trực hướng như cầu Thăng Long, sự dính kết giữa lớp bê tông nhựa với mặt cầu thép là rất khó đảm bảo tuyệt đối trong điều kiện độ rung lắc của cầu lớn khi có đoàn tầu chạy qua, cộng với biên độ dao động, độ võng của các nhịp cầu lớn.
Do đó, việc khai thác cầu cần phải được hạn chế tối đa các đoàn xe tải trọng lớn. Tuy vậy, thực tế khai thác của cầu Thăng Long hiện tại, số lượng xe siêu trường, siêu trọng đi từ Hà Nội lên các tỉnh phía Bắc (và ngược lại) vẫn không có phương án nào khác ngoài lộ trình đi qua cầu Thăng Long.
Do đó, hiện tượng bong tróc, nứt vỡ bê tông nhựa do tải trọng trùng phục lớn xuất phát từ nguyên nhân quá tải cũng có thể là một yếu tố gây nứt mặt cầu.
Giải pháp khắc phục
Có chuyên gia đã nêu ra giải pháp là bóc bỏ toàn bộ lớp mặt cầu theo công nghệ SMA và thi công lại theo công nghệ của Liên xô cũ.
 |
Tuy nhiên, như đã phân tích ở trên, nguyên nhân dẫn đến chất lượng mặt cầu chưa đáp ứng được yêu cầu không phải do “công nghệ dỏm”, cũng không phải do công nghệ quá mới. Và trên hết, phạm vi hư hỏng chỉ chiếm một phần, do đó, sẽ là lãng phí lớn, nếu tiến hành bóc bỏ toàn bộ và thi công lại mà chưa biết chắc 100% là thi công theo công nghệ Liên xô cũ là đảm bảo.
Cần tiến hành phân tích kỹ các mẻ trộn, quá trình thi công, dựa vào nhật ký công trình, để phân tích chi tiết nhiệt độ trộn, lộ trình vận chuyển thảm bê tông nhựa, tốc độ gió, điều kiện về độ ẩm, qui trình lu lèn . . . cho từng ngày rải, từ đó “bắt bệnh” chính xác. Khi đó, mới tiến hành sửa chữa trên qui mô toàn bộ phạm vi hư hỏng.
Trên thực tế, việc đổ lỗi cho thời tiết khắc nghiệt... là không khách quan, bới để hạn chế vấn đề này, chỉ cần quan tâm, lưu ý đến các giải pháp cản gió trong quá trình thi công lại mặt cầu Thăng Long, bằng cách xây dựng các tấm chắn bằng tôn (như các dự án ở nước ngoài vẫn áp dụng, để giảm thiểu tác động của môi trường), bằng cách thay đổi qui trình và thiết bị lu lèn tương thích.
Sắp tới, khi cầu Nhật Tân hoàn thành, việc phân luồng cho các xe tải nặng thay vì đi qua cầu Thăng Long, sẽ chạy qua cầu Nhật Tân, thì việc lựa chọn giải pháp khắc phục mặt cầu Thăng long cũng sẽ dễ dàng hơn.
Bởi, như đã phân tích ở trên, 1 trong những nguyên nhân dẫn đến hư hỏng nhanh lớp bê tông nhựa là do xe quá tải.
Việc nghiên cứu, đề xuất các giải pháp để sớm khắc phục tình trạng hiện tại của mặt cầu Thăng Long sẽ mang lại lợi ích lớn, vì hiện tượng nứt nẻ mặt cầu sẽ làm nước lọt qua lớp bê tông và thấm xuống dưới.
Về lâu dài, tình trạng này sẽ phá hỏng các liên kết cũng như tấm bản thép dầm, làm giảm khả năng chịu lực của các nhịp cầu.
Tình trạng xấu nhất là làm cầu bị võng xuống. Khi cầu đã bị võng thì mức độ ảnh hưởng sẽ còn trầm trọng hơn nhiều. Khi đó, độ rung lắc, độ võng của cầu sẽ ngày càng lớn, và việc khắc phục lớp mặt cầu sẽ trở nên khó khăn hơn rất nhiều.
Có thể nói, công nghệ SMA là không mới, nhưng do những đặc điểm riêng có của cầu Thăng Long, nên công nghệ SMA hay bất kỳ một công nghệ khác đều được coi là “Khó tính”, do tính chất phức tạp của điều kiện thi công.
Do đó, việc nghiên cứu kỹ các tác nhân ảnh hưởng, để đi đến một giải pháp tối ưu là rất cần thiết trong việc khắc phục sự xuống cấp, chất lượng kém của mặt cầu Thăng Long.
Việc áp dụng thử nghiệm công nghệ SMA trên mặt cầu Thăng Long chưa mang lại kết quả như mong muốn, cũng phải được xem xét ở góc nhìn biện chứng hơn bởi, đối với đặc điểm mặt cầu bản thép trực hướng như cầu Thăng Long, việc lựa chọn công nghệ thi công cho phù hợp là rất khó khăn.
Nếu sử dụng bê tông nhựa thông thường, giá thành không hạ hơn nhiều, và độ bền chắc chắn sẽ không cao. Ngay tại Trung Quốc, Mỹ, việc thử nghiệm cũng đã gặp những thất bại ban đầu, do đó, việc triển khai thi công thử nghiệm cầu Thăng Long theo công nghệ SMA là cần thiết, để làm tiền đề cho việc ứng dụng rộng rãi các công trình có thiết kế mặt cầu là bản thép trực hướng tương tự như cầu Thăng Long.
Tiến sĩ Cầu đường Hồ Tuấn Sỹ
