Muốn khắc phục phải biết “thủ phạm”
Cầu Thăng Long hiện đã xuống cấp nghiêm trọng, bắt buộc phải sửa chữa nếu muốn tiếp tục vận hành cầu. Trước khi tiến hành sửa chữa lần này, lớp bê tông nhựa mặt bị trượt trên bản thép gây xô dồn, nứt ngang mặt cầu.
Năm 2009, mặt cầu đã được trải lại toàn bộ. Sau đó, lớp bê tông nhựa bị xô dồn, nứt ngang mặt. Nguyên nhân được cho là do bê tông nhựa mới sửa không bám dính với bản mặt thép của cầu. Do vậy, khi xe chạy gây lực làm cho lớp bê tông nhựa mặt đường trượt trên mặt thép, tạo ra các điểm dồn ụ mấp mô.
Năm 2012 - 2013, mặt cầu được sửa chữa bằng công nghệ của Mỹ, nhưng cũng hư hỏng trước khi hết bảo hành.
Ngày 30/7, Bộ Giao thông Vận tải đã tổ chức buổi giới thiệu công nghệ sửa chữa mặt cầu. GS.TS Trần Đức Nhiệm, Trường Đại học Giao thông Vận tải đồng thời cũng là người phụ trách tư vấn dự án sửa chữa mặt cầu Thăng Long cho biết, từ khi cây cầu này được thông xe và đưa vào sử dụng tháng 5/1985 đến nay đã nhiều lần xuất hiện hư hỏng trên bề mặt và phải tiến hành sửa chữa. Lần sửa chữa lớn nhất đầu tiên vào năm 1999 khi đơn vị thi công phải cào bóc tới 3cm lớp trên và thảm phủ lớp bê tông nhựa trên mặt cầu.
GS.TS Trần Đức Nhiệm cho biết, các chuyên gia nhận thấy “thủ phạm” chính phá hỏng mặt cầu chính là do mật độ xe quá lớn cũng như các xe có tải trọng trục lớn. Thống kê hiện nay cho thấy, mỗi ngày có khoảng 47.000 lượt xe đi qua cầu Thăng Long. Đây là lưu lượng không hề nhỏ đối với một cây cầu đường bộ. Phân tích về mặt thông số kỹ thuật, cầu Thăng Long có kết cấu bản thép tương đối mỏng. Công nghệ sử dụng bê tông siêu tính năng UHPC liên kết với bản mặt thép.
GS.TS Tống Trần Tùng, nguyên giảng viên Trường Đại học Giao thông Vận tải khẳng định, kết cấu cầu Thăng Long hiện vẫn ổn định, chỉ hư hỏng lớp phủ bên trên. Công nghệ được sử dụng lần này là giải pháp hiện đại có độ tin cậy cao. Mục tiêu sửa lần này là phải tạo ra dính bám giữa lớp phủ với bản mặt thép, tăng cường độ cứng khung, kết cấu chịu lực nhằm kéo dài tuổi thọ của cây cầu.
Theo TS Trần Đình Bá, hội viên Tổng hội Xây dựng Việt Nam thì cho rằng, “thủ phạm” chính phá hỏng mặt cầu không phải do mật độ xe quá lớn hay xe có tải trọng trục lớn. Nó do nhiệt độ tăng tới mức làm biến dạng mặt bê tông Asphalt. Đây là điều mà chưa có chuyên gia nào đề cập đến.
Bê tông Asphalt là vật liệu được sử dụng rộng rãi trên thế giới để làm mặt đường bộ cao tốc và các đường băng siêu sân bay 4F và 4E. Bê tông Asphalt chịu nén tốt, tiếp xúc êm với bánh xe nhưng không chịu được sức kéo. Nhược điểm của bê tông Asphatlt là ở nhiệt độ cao bị biến dạng, chảy dẻo. Do không có cốt liệu thép chịu kéo nên khi phải chịu tải, nó bị biến dạng và dồn về hai bên mặt cầu.
“Từ 1985 đưa cầu vào sử dụng đến 2014 thì chưa đáng bàn, biến đổi khí hậu làm nhiệt độ dù đã tăng nhưng chưa đến mức nghiêm trọng. Khoảng thời gian từ 2015 đến nay, biến đổi khí hậu đã làm cho nhiệt độ tăng, tác động nghiêm trọng vào mặt đường bộ. Nhiệt độ vào những thời điểm nắng nóng đo được trên mặt đường nhựa có khi lên tới 60 độ C, điều này ảnh hưởng nghiêm trọng đến vật liệu, khiến chúng bị biến dạng”, TS Trần Đình Bá cho hay.
Công nghệ nào tối ưu?
Giải pháp công nghệ đang áp dụng là cải tạo bản thép hiện tại thành mặt cầu liên hợp nhẹ bằng cách làm sạch bản thép mặt cầu, hàn đinh neo dài 5cm theo công nghệ hàn Plasma tốc độ nhanh (0,17 giây) để không gây biến tính vật liệu thép. Sau đó đặt lưới thép lên rồi đổ bê tông siêu tính năng (UHPC) cường độ tối thiểu 120Mpa, dày tối thiểu 60mm.
TS Trần Đình Bá cho rằng, sau hơn 20 năm khai thác, năm 2009, Bộ Giao thông Vận tải đã sửa chữa mặt cầu bằng nhựa polyme SMA và thay thế sáu khe co giãn của mặt cầu với tổng mức đầu tư hơn 90 tỷ đồng. Sau khi đưa vào sử dụng một tháng đã xuất hiện tình trạng nứt vỡ. Từ đó đến nay, mặt cầu thường xuyên được sửa, vá nhưng không chấm dứt triệt để tình trạng nứt, vỡ.
Rõ ràng, sửa chữa bằng chất liệu bằng nhựa polyme SMA không có cốt liệu lưới thép để phối hợp chịu lực nên sinh ra nứt vỡ. Qua thời gian, thời tiết bị biến dạng và càng nứt vỡ vì bị lão hóa trước sức ép tải trọng, nhiệt độ. Việc sửa chữa lần này được lựa chọn là dùng bê tông siêu tính năng liên hợp với mặt bản thép sau đó thảm lớp phủ gốc nhựa tạo nhám và êm thuận.
Tổng mức đầu tư của dự án sửa cầu Thăng Long là 269,3 tỷ đồng. Tuổi thọ tính toán của phương án sửa chữa là trên 30 năm với lớp bê tông siêu tính năng và 10 năm đối với lớp phủ gốc nhựa tạo nhám và tạo êm thuận ở trên cùng.
Theo TS Trần Đình Bá, việc sử dụng BT bê tông siêu tính năng (ultra-high performance concrete) (UHPC) cường độ tối thiểu 120Mpa là hợp lý. Vì vật liệu này chịu được nhiệt, không bị biến dạng chảy dẻo như bê tông Asphalt. Nhưng về cấu tạo của bê tông cốt thép còn chưa hợp lý. Chiều dày của bản bê tông 60 mm là quá mỏng so với đường kính cốt thép ở trên.
Sự phối hợp giữa vật liệu chịu kéo và vật liệu chịu nén chưa phù hợp, có thể gây ra hiện tượng phá hoại giòn của bê tông. Đường kính cốt thép quá lớn so với bề dày bê tông nên dễ gây nứt toác. Việc để thép (theo 2 phương) ngay chính giữa đường trung hòa của bản bê tông cốt thép là không hợp lý vì không tham gia chịu lực, lại không bảo vệ được bê tông nên dễ gây nứt.
Để bảo vệ bê tông khi chịu lực và chịu va đập cần làm 2 lớp bê tông trên và dưới theo 2 phương để vừa bảo vệ bê tông không bị nứt khi chịu co giãn nhiệt, thép tham gia chịu uốn và chịu kéo. Hai lớp thép này có đường kính nhỏ từ 5 - 6 mm để tăng độ kết dính giữa bê tông và thép, cùng phối hợp chịu lực.
Nhận định về giải pháp công nghệ đang được thi công trên cầu Thăng Long, PGS.TS Nguyễn Đình Thám, nguyên Trưởng bộ môn Công nghệ quản lý và Xây dựng, Trường Đại học Xây dựng Hà Nội cho rằng, đó là một ý tưởng tốt. Tuy nhiên, có khắc phục được triệt để tình trạng lún, nứt, hư hỏng hay không còn phụ thuộc vào nhiều vấn đề và cần có thời gian kiểm chứng. Việc áp dụng công nghệ này cho các công trình khác, cần được thẩm định, đánh giá kỹ càng.
