Với lớp bêtông siêu tính năng UHPC dày 6 cm, mặt cầu Thăng Long đã được gia cố vững chắc, đảm bảo độ bền và sự ổn định sau 4 năm sử dụng mà không cần bảo dưỡng.
Cầu Thăng Long là một trong những công trình giao thông huyết mạch phía Bắc Hà Nội, có thiết kế hai tầng: tầng dưới dành cho đường sắt và tầng trên cho ôtô với 4 làn xe và 2 làn đi bộ. Cầu được xây dựng với sự viện trợ không hoàn lại từ Liên Xô, khánh thành vào năm 1985. Với kết cấu bản mặt cầu bằng thép và dầm trực giao trên hệ giàn thép, cầu Thăng Long hiện là cầu hai tầng duy nhất tại Việt Nam.
Sau gần 30 năm khai thác, lưu lượng giao thông gia tăng, đặc biệt là xe tải nặng đã gây thiệt hại cho mặt cầu. Cầu đã trải qua hai đợt sửa chữa lớn vào năm 2009 và 2012 bằng lớp phủ bêtông nhựa SMA (Stone Mastic Asphalt). Nhưng chỉ ít lâu sau, lớp bêtông nhựa lại tiếp tục xuất hiện hư hỏng.
Lớp SMA mặt cầu có nhiều vết nứt ngang, nứt chéo, cùng tình trạng ổ gà, ảnh hưởng đến hoạt động khai thác và tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn giao thông. Hệ quả là tốc độ giới hạn cho xe cơ giới khi lưu thông trên cầu chỉ được phép là 20 km/h.
Mặt cầu Thăng Long gồ ghề, vá víu trước khi được sửa chữa vào năm 2019. Ảnh: Bá Đô
Ông Nguyễn Văn Huyện, nguyên Tổng cục trưởng Đường bộ Việt Nam, cho rằng cầu Thăng Long hư hỏng do độ dày lớp thép mặt cầu chỉ thiết kế 14 mm, và trong 30 năm qua, lưu lượng xe đã tăng từ 10.000 xe/ngày lên 50.000 xe/ngày, với nhiều xe vượt tải quy định từ 2 đến 3 lần. Điều này đã gây ra hiện tượng rung, dao động lớn, khiến lớp thép mặt cầu bị võng, và lớp SMA nhanh chóng bị bong bật, không thể đảm bảo liên kết với bản mặt thép.
Năm 2018, trước nguy cơ cầu Thăng Long trở thành “nút cổ chai” khi tuyến đường vành đai 3 trên cao được thông xe, yêu cầu cấp bách được đặt ra với Tổng cục Đường bộ Việt Nam (nay là Cục Đường bộ Việt Nam) là sửa chữa và nâng cấp mặt cầu.
TS Trần Bá Việt, Phó chủ tịch Hội Bêtông Việt Nam, nhớ lại những năm đó ông là chuyên gia trong nhóm tư vấn công nghệ bêtông siêu tính năng (UHPC) đã thực hiện các thí điểm ở một số cầu dân sinh trên cả nước với sự hỗ trợ từ Ngân hàng Thế giới. Ông nhận thấy, công nghệ UHPC có tiềm năng lớn để cải thiện tình trạng của cầu Thăng Long khi giúp tĩnh tải dầm và mặt cầu giảm 70%, hay nói cách khác là giảm tới 70% trọng lượng so với các dầm mặt cầu bêtông cốt thép bình thường khác.
Năm 2019, thay mặt Hội bêtông Việt Nam, ông Trần Bá Việt đã đề xuất Tổng cục Đường bộ Việt Nam nghiên cứu, thử nghiệm một mẫu bản mặt thép kích cỡ 3,3 m x 1,2 m, hàn đinh neo và đổ bêtông siêu tính năng (UHPC) liên hợp dày 6 cm. Tổng cục giao cho Hội nghiên cứu mô hình này bằng nguồn xã hội hóa, sau đó báo cáo kết quả.
Công nhân đang bắn đinh, lắp lưới thép để đổ bêtông siêu tính năng. Ảnh: Bá Đô
Bản mặt thép được thiết kế chế tạo giống modul mặt thép cầu Thăng Long, được đưa về Đại học giao thông Vận tải để thử tải trong trạng thái chưa có lớp phủ, rồi chế tạo bêtông UHPC liên hợp với bản mặt thép của mô hình và bảo dưỡng nhiệt ẩm để đảm bảo chất lượng. Quá trình thử nghiệm lần 2 theo quy trình: tải trọng – độ võng, ứng suất – biến dạng, kiểm tra nứt và trượt của bêtông siêu tính năng so với bản mặt thép và cuối cùng là thử mỏi, và thử tới tải trọng phá hủy.
Ông Việt cho biết trong 9 ngày đêm thử mỏi với 2 triệu chu kỳ, sau đó gia tải 3,6 lần so với tải thiết kế (xe 35 tấn) thì sườn thép trực giao đã bắt đầu tới giới hạn chảy dẻo, song lớp bêtông siêu tính năng UHPC liên hợp vẫn không bị trượt, nứt. Các số liệu thử nghiệm cho thấy lớp UHPC liên hợp bản mặt thép cho phép mặt cầu sau khi gia cường có thể vượt tải thiết kế, làm tăng cứng bản mặt thép nguyên gốc lên 3 lần và giảm độ võng tương ứng, giảm dao động mặt cầu.
“Nhờ có lớp bêtông UHPC tạo ra lớp trung gian, giúp liên kết tốt và bền với bản mặt cầu thép, đồng thời liên kết với lớp polymer asphalt tốt hơn trong mọi điều kiện thời tiết thay đổi”, TS Trần Bá Việt nói.
Các chuyên gia Đại học Giao thông cũng khẳng định đây là giải pháp tối ưu, hiệu quả, không làm tăng tải trọng và cho phép tăng sức chịu tải của mặt cầu, tăng khả năng kháng mỏi, gia cường mặt cầu thép. Kết quả thử nghiệm khả quan đã được báo cáo Tổng cục đường bộ Việt Nam.
Dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long được Bộ Giao thông Vận tải phê duyệt với tổng mức đầu tư 269,3 tỷ đồng. Quy trình thi công được thực hiện dưới sự giám sát nghiêm ngặt với các thiết bị chuyên dụng, đảm bảo chất lượng.
Theo TS Trần Bá Việt, việc hàn các đinh neo với công nghệ hàn plasma đã giúp tăng cường liên kết giữa lớp bêtông UHPC và bản mặt thép, trong khi các lớp bêtông và lớp phủ gốc nhựa được thi công một cách đồng bộ nhằm đảm bảo độ bền và hiệu quả.
Sau 4 năm sử dụng, mặt cầu Thăng Long vẫn đảm bảo độ êm thuận, cho phép lưu thông với tốc độ 80 km/h, trong khi lưu lượng xe đạt hơn 50.000 xe mỗi ngày đêm mà không cần bảo trì. Để đảm bảo mặt cầu duy trì độ êm lâu dài, cơ quan quản lý chỉ cần bảo trì lớp polymer asphalt giúp mặt cầu bền vững trong nhiều thập kỷ.
Nguồn tin: https://vnexpress.net/cong-nghe-betong-sieu-tinh-nang-hoi-sinh-cau-thang-long-4839495.html
