16.1 GIỚI THIỆU
Chương này tập trung vào việc nhận dạng, đặc trưng hóa và sửa chữa các khuyết tật kết cấu điển hình trong hệ thống hầm đường bộ. Vấn đề nghiêm trọng nhất trong các hầm đã xây dựng là nước ngầm xâm nhập. Sự hiện diện của nước trong hầm, đặc biệt khi không được kiểm soát và quá nhiều, làm tăng tốc độ ăn mòn và suy giảm kết cấu của vỏ hầm. Chương này xác định các phương pháp điều tra nguyên nhân rò rỉ nước; mô tả các phương pháp thích hợp để xác định loại biện pháp khắc phục cần thực hiện, bao gồm bịt kín vỏ hầm bằng vữa hóa học gốc urethane; và mô tả các quy trình lắp đặt các loại vữa khác nhau. Một so sánh các loại vữa hiện có tại thời điểm biên soạn và một bảng chỉ ra loại vữa phù hợp nhất cho từng điều kiện được cung cấp. Các chi tiết điển hình được đưa vào để minh họa các phương pháp bơm vữa thích hợp.
Chương này trình bày nhiều phương pháp sửa chữa kết cấu để khôi phục khả năng chịu lực của vỏ hầm bị suy giảm, bao gồm các phương pháp phá dỡ bê tông không lành mạnh hoặc không chắc, sửa chữa thép và các phương pháp phục hồi vỏ hầm về điều kiện và chức năng ban đầu. Các chi tiết sửa chữa bê tông, cốt thép và các bộ phận chôn sẵn của hệ thống vỏ hầm được cung cấp. Hầu hết các phương pháp sửa chữa được trình bày được thiết kế để sử dụng trong các hầm đang khai thác, cho phép thời gian đóng hầm hằng ngày ở mức tối thiểu. Việc sửa chữa có thể được thực hiện trong khung thời gian hạn chế, cho phép hầm được đưa trở lại khai thác hằng ngày.
Chương này cũng đề cập đến việc dán kết cấu cho bê tông nứt. Các chi tiết được trình bày để minh họa các phương pháp phá dỡ, chuẩn bị bề mặt và đặt bê tông nhằm hoàn tất sửa chữa. Các vật liệu hiện đại đang có để sửa chữa vỏ hầm bê tông đổ tại chỗ và bê tông đúc sẵn, thép và gang được thảo luận. Các quy trình đặc biệt cần thiết để sửa chữa từng vật liệu vỏ hầm được trình bày.
Chương này cũng đề cập đến các phương pháp khác nhau để sửa chữa các cấu kiện của vỏ hầm phân đoạn, bao gồm gioăng, chi tiết gắn kết và bulông/kẹp liên kết. Các hướng dẫn sửa chữa từng loại vỏ hầm phân đoạn được trình bày. Các chi tiết thiết kế của vỏ hầm phân đoạn được thảo luận trong Chương 10. Việc sửa chữa các móc treo cho trần treo cũng được thảo luận.
Các sửa chữa đối với cấu kiện thép/gang được đề cập sau đây bao gồm dầm mái, cột, giằng gối, v.v., thường bị ăn mòn nghiêm trọng và thường cần được nâng cấp, thay thế hoặc phục hồi. Chương này trình bày các chi tiết điển hình cần thiết để phục hồi các đoạn tán đinh, dầm thép cán và các cấu kiện thép/gang chế tạo đặc biệt khác của hệ thống hầm, đồng thời bao gồm các chi tiết về chuẩn bị bề mặt, lớp phủ chống ăn mòn và các phương pháp chống cháy thích hợp cho các cấu kiện thép/gang của hầm.
Chương này cũng đề cập đến việc sửa chữa các cấu kiện xây bằng gạch, đá khối định hình (Ashlar) và bê tông xây có trong nhiều hệ thống hầm. Các phương pháp đánh giá tình trạng của cấu kiện xây và phương pháp phục hồi cấu kiện xây, bao gồm tháo dỡ và thay thế, sửa chữa hoặc chèn vữa vào mối nối, được thảo luận. Các quy trình chống đỡ kết cấu xây trong quá trình phục hồi cũng được thảo luận.
Cuối cùng, chương này thảo luận ngắn gọn về sửa chữa kết cấu cho các hầm đá không có vỏ hầm.
16.2 KIỂM TRA VÀ NHẬN DẠNG HẦM
Công tác kiểm tra hầm đòi hỏi nhân sự đa chuyên môn, quen thuộc với nhiều khía cạnh chức năng khác nhau của hầm, bao gồm các bộ phận dân dụng/kết cấu, cơ khí, điện, thoát nước và thông gió, cũng như một số bộ phận vận hành như tín hiệu, thông tin liên lạc, an toàn cháy nổ và an ninh.
Nhận thấy rằng các chủ sở hữu hầm không bắt buộc phải kiểm tra hầm định kỳ và phương pháp kiểm tra khác nhau giữa các đơn vị thực hiện kiểm tra, FHWA và Cơ quan Quản lý Giao thông Liên bang đã xây dựng hướng dẫn kiểm tra hầm vào năm 2003 và cập nhật vào năm 2005, gọi là “Highway and Rail Transit Tunnel Inspection Manual”. Lưu ý rằng tại thời điểm soạn thảo tài liệu này, FHWA đang đề xuất ban hành một quy định nhằm thiết lập National Tunnel Inspection Standards (NTIS), trong đó sẽ quy định các tiêu chuẩn kiểm tra hầm tối thiểu áp dụng cho tất cả các hầm đường bộ do Liên bang viện trợ trên các tuyến đường công cộng.
Tài liệu này và chương này tập trung vào khía cạnh dân dụng/kết cấu và giả định rằng công tác kiểm tra hầm được thực hiện bởi nhân sự có kinh nghiệm, quen thuộc với các loại vật liệu có trong hầm, có hiểu biết cơ bản về ứng xử của hệ kết cấu hầm, có kinh nghiệm kiểm tra kết cấu giao thông và quen thuộc với FHWA Bridge Inspection Training Manual và Highway Rail and Transit Tunnel Maintenance Rehabilitation Manual. Ngoài các thông tin được nêu trong Bridge Inspection Training Manual, các quy trình được mô tả trong chương này có thể áp dụng cho việc kiểm tra hầm đường bộ. Các mục phụ sau thảo luận về các thông số tiêu chuẩn cho công tác kiểm tra và lập hồ sơ.
16.2.1 Lựa chọn thông số kiểm tra
Các thông số kiểm tra được lựa chọn dựa trên đợt kiểm tra sơ bộ hầm và phạm vi công việc. Cần đặc biệt chú ý xác định sự hiện diện của các kết cấu đặc biệt hoặc độc đáo cần bổ sung các thông số kiểm tra riêng để đưa vào cơ sở dữ liệu của dự án.
16.2.2 Thông số kiểm tra
Các thông số kiểm tra được chuẩn hóa là cần thiết để đẩy nhanh quá trình xử lý và đánh giá dữ liệu quan sát được. Việc sử dụng mã hóa thông tin tiêu chuẩn, cần thiết để bảo đảm tính nhất quán trong báo cáo, cũng giúp bảo đảm kiểm soát chất lượng bằng cách cung cấp hướng dẫn cho nhân sự kiểm tra và chuẩn hóa các quan sát trực quan. Phần Deficiency and References Legends trong Phụ lục H cung cấp mã hóa tiêu chuẩn được khuyến nghị để phân loại các khuyết tật của hầm.
16.2.3 Ghi chú chung trong sổ hiện trường
Tất cả các ghi chú kiểm tra/sửa chữa hiện trường nói chung, bao gồm trình tự thời gian của các sự kiện, phải được lưu trong sổ hiện trường đóng bìa. Mỗi thành viên của đội hiện trường phải luôn mang theo một sổ hiện trường đóng bìa khi làm việc tại hiện trường. Thông tin trong sổ hiện trường cần bao gồm các ghi chú thảo luận tại hiện trường với chủ sở hữu, nhà thầu, nhân sự vận hành và các bên quan tâm khác. Các mục ghi vào sổ hiện trường phải theo trình tự thời gian, ghi ngày giờ, và bao gồm các ghi chú rõ ràng, ngắn gọn, cùng với vị trí thực tế của các sự kiện và các bản phác thảo phù hợp. Hồ sơ hiện trường, ghi chú và cơ sở dữ liệu kiểm tra phải được lưu giữ tại một địa điểm. Sổ hiện trường nên được sao chép hằng tuần làm hồ sơ sao lưu.
Ngày nay, sổ tay điện tử và/hoặc máy tính xách tay chuyên dụng thường được sử dụng để ghi dữ liệu hiện trường và phác thảo dưới dạng số; các dữ liệu này cũng có thể bao gồm ảnh kỹ thuật số và/hoặc video có nhúng thông tin ngày, giờ và vị trí GPS.
16.2.4 Ghi chú hiện trường
Ba loại ghi chú hiện trường cần thiết để kiểm tra hầm đường bộ hiệu quả gồm:
- Ghi chú chung trong sổ hiện trường
- Hồ sơ khuyết tật trên các biểu mẫu dữ liệu hiện trường
- Hồ sơ khuyết tật bằng ảnh/video
16.2.5 Biểu mẫu dữ liệu hiện trường
Biểu mẫu dữ liệu hiện trường ghi lại các thông tin cần thiết cho một dự án cụ thể. Nhìn chung, các biểu mẫu này được xây dựng cho từng dự án và mang tính đặc thù của dự án. Các biểu mẫu cung cấp một tiêu chuẩn riêng của dự án để lập bảng dữ liệu thu được từ công tác kiểm tra. Thông tin này được chuyển đến nhân sự quản lý dữ liệu để nhập vào cơ sở dữ liệu của dự án.
16.2.6 Hồ sơ ảnh
Việc lập hồ sơ khuyết tật hầm được bổ sung tốt nhất bằng cách sử dụng máy ảnh kỹ thuật số. Ảnh cần được chụp đối với cả các điều kiện điển hình và không điển hình. Ngoài ra, ảnh cũng nên được sử dụng để lập hồ sơ cho các điều kiện đặc biệt hoặc độc đáo.
Ảnh phải:
- Thể hiện số dự án, ngày, giờ, vị trí, người chụp và mô tả chung về hạng mục.
- Được phân loại và lưu trữ một cách có hệ thống để dễ tra cứu về sau. Lưu ý: nên đặt tên tất cả nhật ký ảnh theo cách nhất quán, như được nêu trong một thư mục; ví dụ, dùng số kết cấu làm tiền tố cho từng tên tệp ảnh riêng lẻ.
Điều cần thiết là tuân theo phương pháp lập hồ sơ ảnh nêu trên. Việc áp dụng phương pháp này ngay từ đầu dự án sẽ ngăn dữ liệu bị ghi sai nhãn hoặc không có nhãn bị phân phối hoặc diễn giải sai.
16.2.7 Kiểm soát khảo sát
Tất cả các khảo sát tình trạng đều cần một đường cơ sở xác định phục vụ mục đích định vị/khảo sát. Nhìn chung, hầu hết các hệ thống đường bộ đều có đường cơ sở khảo sát được thiết lập. Khảo sát đường cơ sở sau thi công của hệ thống đường bộ thường được thực hiện để phục vụ bảo trì kết cấu đường bộ và hầm. Các hệ thống định vị lý trình như vậy thường được xác định rõ bằng các mốc cố định đặt trên tường hầm. Một số hầm có thể đã có đường cơ sở tình trạng được thiết lập bằng kỹ thuật quét laser.
Hồ sơ kiểm tra hầm phải được liên kết với hệ thống định vị lý trình cơ sở hiện có vì các lý do sau:
- Cho phép dữ liệu kiểm tra được nhân sự kỹ thuật/bảo trì của chủ sở hữu sử dụng để theo dõi dài hạn kết cấu hầm.
- Cho phép định vị lại các khuyết tật cho công tác kiểm tra hoặc sửa chữa trong tương lai.
- Tạo điều kiện khởi động nhanh cho các đội kiểm tra.
- Giảm chi phí dự án và sự nhầm lẫn.
Ngoài việc xác định vị trí các khuyết tật của hầm dọc theo tuyến, còn cần phải xác định chúng tương ứng với vị trí của chúng trong kết cấu. Để xác định vị trí khuyết tật bên trong hầm, cần phân định ranh giới của tường, mái vòm và invert nhằm bảo đảm tính thống nhất (Hình 16-1). Các hầm tròn được chia thành các đoạn 30 độ theo chiều kim đồng hồ bắt đầu từ điểm cao nhất của đỉnh vòm hầm như thể hiện trong Hình 16-2. Việc phân định này luôn được thực hiện khi nhìn theo hướng tăng lý trình trên tuyến khảo sát cơ sở đã được thiết lập.
Việc xây dựng các thông số kiểm tra tiêu chuẩn và hiệu chuẩn tương ứng cho các đội kiểm tra giúp ngăn ngừa nhiều sai sót và thiếu sót có thể xảy ra khi công việc được thực hiện bởi nhiều đội riêng biệt. Ngoài ra, các đợt rà soát kịp thời của hội đồng tư vấn dự án cho phép điều chỉnh chương trình và triển khai nhanh các quy trình bổ sung khi cần.
Hồ sơ cho từng hầm, đoạn hầm dìm, nhà thông gió, lối thông ngang, phòng tiện ích, hố thu điểm thấp, trạm bơm, ống dẫn khí hoặc các bộ phận khác được lập theo hướng nhìn về phía tăng lý trình. Bộ phận được kiểm tra được chia theo đường tim. Mỗi cấu kiện của bộ phận có khuyết tật/quan sát nằm bên trái đường tim sẽ có tiền tố (L), trong khi các cấu kiện nằm bên phải đường tim sẽ có tiền tố (R).
Các mã tiêu chuẩn được xây dựng cho các khuyết tật tương ứng với từng cấu kiện của kết cấu hầm. Các khuyết tật này có thể được theo dõi dễ dàng tại hiện trường và được đội kiểm tra xác nhận. Các mã hiện có cho khuyết tật được thể hiện bằng ký hiệu và nhận dạng cho cả bê tông: bong vỡ, tách lớp, nứt và mối nối; và thép: cốt thép và hệ khung. Ngoài ra, các liên kết bu lông và độ ẩm trong hầm cũng được nhận dạng.
Bong vỡ và tách lớp có thể xảy ra đồng thời và hầu như luôn được phát hiện kèm với các vết nứt kết cấu. Có các trường hợp được ghi nhận trong đó bong vỡ là kết quả của va chạm (xe cộ, v.v.), lớp bê tông bảo vệ cốt thép không đủ, hoặc kiểm soát chất lượng thi công hay vật liệu kém. Các ký hiệu tiêu chuẩn cho bong vỡ bê tông được nêu trong Chú giải Khuyết tật và Tham chiếu, Phụ lục H và trong Bảng 16-1.
Một ví dụ về các khuyết tật kết cấu điển hình được ghi nhận bằng các thông số kiểm tra tiêu chuẩn được trình bày dưới đây. Trong ví dụ này, một vị trí bong vỡ bê tông nằm tại mối nối thi công trên tấm tường bên phải ở lý trình 250+55, có diện tích bề mặt 2 ft², sâu 4 in, có cốt thép lộ ra (R), mất tiết diện khoảng 20% và có bề mặt bóng ướt do nước (GS), được ghi nhận như sau:
| Lý trình | Vị trí | Loại | Diện tích (độ sâu) | Cốt thép | Độ ẩm | Ghi chú |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 250+55 | RW | S-2 | 2 S.F. (4”) | R-2, 20% | GS | Tại mối nối thi công |
|
Ghi chú:Phân loại bong vỡ điển hình: S-1 Bong vỡ bê tông nhỏ hơn 2”, S-2 Bong vỡ bê tông đến cốt thép, S-3 Bong vỡ bê tông phía sau cốt thép, S-4 Bong vỡ bê tông đặc biệt. |
||||||
Danh sách các mã nhận dạng tiêu chuẩn cho các khuyết tật được trình bày trong Phụ lục H.
16.3 XÂM NHẬP NƯỚC NGẦM
16.3.1 Tổng quát
Xâm nhập nước ngầm có thể được giảm thiểu bằng cách xử lý nền đất bên ngoài hầm hoặc bằng cách bịt kín bên trong hầm. Mục này đề cập đến việc bịt kín vỏ hầm hiện hữu thay vì bơm vữa tạo màng bên ngoài hầm.
Việc lựa chọn sản phẩm sửa chữa phù hợp với điều kiện của dự án là yếu tố then chốt cho thành công của chương trình kiểm soát rò rỉ. Mỗi công trường có các đặc tính môi trường và vật lý riêng. pH, độ cứng, thành phần hóa học, độ đục của nước ngầm đi vào hầm đều có thể ảnh hưởng đến khả năng của hóa chất hoặc vữa hạt trong việc bịt kín hiệu quả khuyết tật rò rỉ.
Các điều kiện vật lý tạo ra khuyết tật, sự dịch chuyển của vết nứt hoặc mối nối, khả năng đóng băng và lượng nước chảy vào đều là các ràng buộc riêng của từng công trường khi lựa chọn vật liệu sửa chữa, và tất cả các thông số này phải được đánh giá. Lý tưởng nhất là nếu nghi ngờ có bất kỳ sự dịch chuyển nào của vết nứt hoặc mối nối, nên quan trắc khuyết tật trong một khoảng thời gian đủ để ước tính chuyển vị thực tế.
Việc lựa chọn loại vữa phù hợp để bịt kín vỏ hầm phụ thuộc vào mức độ rò rỉ vào hầm từ khuyết tật. Thông thường, các khuyết tật hầm gây rò rỉ là mối nối thi công, gioăng vỏ hầm và các vết nứt xuyên suốt toàn bộ chiều dày vỏ. Các thuật ngữ tiêu chuẩn đã được xây dựng để mô tả lượng nước chảy vào. Các thuật ngữ tiêu chuẩn hữu ích trong việc lựa chọn vữa vì giúp tất cả nhân sự, kể cả những người chưa đến hầm, hiểu được mức độ nước chảy vào.
Việc tất cả nhân sự, bao gồm cả nhà sản xuất vữa, quen thuộc với các thuật ngữ này sẽ hỗ trợ lựa chọn sản phẩm và quy trình phù hợp để bịt kín chỗ rò rỉ. Bảng này liệt kê các thuật ngữ phổ biến dùng để nhận dạng rò rỉ tại Hoa Kỳ.
Bảng 16-1. Các mô tả phổ biến về rò rỉ hầm tại Hoa Kỳ (Russell, 1992)
| Mục | Ký hiệu | Mô tả |
|---|---|---|
| Ẩm | M | Bề mặt lớp lót bị đổi màu, sờ vào thấy ẩm |
| Ẩm trước đây | PM | Khu vực có dấu hiệu từng bị ướt trước đây, có hiện tượng vôi hóa, v.v. |
| Bề mặt bóng ướt | GS | Có thể thấy sự di chuyển của một màng nước trên bề mặt |
| Chảy nước | F | Nước chảy liên tục từ một khuyết tật; cần đo lưu lượng |
| Khô | D | Khuyết tật kết cấu không có dấu hiệu ẩm |
16.3.2 Vật liệu sửa chữa
Việc lựa chọn sản phẩm sửa chữa phù hợp với điều kiện riêng của công trường là yếu tố then chốt để sửa chữa thành công rò rỉ của hầm hoặc kết cấu ngầm. Cách phổ biến nhất để bịt kín vỏ hầm là bơm vữa hóa học hoặc vữa xi măng. Vữa có thể được bơm vào phía ngoài hầm để tạo dạng sửa chữa kiểu “blister”, bịt kín chỗ rò rỉ bằng cách phủ khu vực bị ảnh hưởng bằng vữa. Việc lựa chọn vữa phụ thuộc vào lưu lượng nước ngầm chảy vào và các tính chất hóa học của đất và nước.
Phương pháp phổ biến nhất để bịt kín các vết nứt và mối nối đang rò rỉ là bơm vữa hóa học hoặc vữa hạt trực tiếp vào vết nứt hoặc mối nối. Việc này được thực hiện bằng cách khoan các lỗ nghiêng 45 độ xuyên qua khuyết tật. Các lỗ được bố trí so le ở hai bên khuyết tật, tại khoảng cách bằng 1/2 chiều dày cấu kiện kết cấu. Các lỗ khoan giao cắt với khuyết tật và trở thành đường dẫn để bơm vữa vào khuyết tật.
Tất cả các lỗ phải được xả rửa bằng nước để làm sạch mọi mảnh vụn trong lỗ và làm sạch hai bên vết nứt hoặc mối nối trước khi bơm, nhằm bảo đảm vữa bám dính đúng cách với bê tông. Các cổng bơm điển hình được thể hiện trong Hình 16-3. Hình 16-4 cho thấy hiện trường bơm vữa. Hình 16-5 minh họa vị trí điển hình của các cổng bơm và chi tiết sửa chữa vết nứt rò rỉ (FHWA, 2005b).
Việc lựa chọn loại vữa phụ thuộc vào chiều rộng, độ ẩm và khả năng chuyển vị bên trong vết nứt hoặc mối nối. Đối với các mối nối có chuyển vị, chỉ vữa hóa học là phù hợp. Chuyển vị của mối nối hoặc vết nứt sẽ làm nứt mọi loại vữa hạt và khiến hiện tượng rò rỉ tái diễn.
Vữa polyurethane hóa học phản ứng với nước, một thành phần, là loại vữa hiệu quả nhất để bịt kín toàn bộ chiều sâu của các vết nứt và mối nối có hiện diện độ ẩm bên trong khuyết tật. Nếu khuyết tật chịu tác động của độ ẩm theo mùa và khô tại thời điểm sửa chữa thì nên sử dụng vữa ưa nước (hydrophilic grout). Khi sử dụng vữa ưa nước, nước phải được đưa vào khuyết tật để xúc tác cho vữa.
Vữa kỵ nước (hydrophobic grout) có chất xúc tác được bơm cùng với vữa hóa học hoặc được trộn sẵn vào vữa trước khi bơm. Trong cả hai trường hợp, nước hoặc chất xúc tác được dùng để tạo gel cho vữa. Ngoài ra, cũng có thể sử dụng vữa hóa học kỵ nước. Vữa hóa học kỵ nước đóng rắn nhờ phản ứng hóa học, trong khi vữa hóa học ưa nước cần nước để xúc tác. Các loại vữa kỵ nước phổ biến là acrylate và polyurethane ô kín.
Quy trình thi công của cả hai loại vữa này tương tự như mô tả ở đây.
Trong các trường hợp mà khuyết tật không chịu chuyển vị và khô tại thời điểm sửa chữa, có thể bơm vữa epoxy vào khuyết tật theo cùng cách mà bê tông được liên kết kết cấu trở lại. Các loại vữa trình bày trong Bảng 16-2 là các loại vữa điển hình dùng để bơm vào các vết nứt và mối nối trong vỏ hầm. Vữa hạt thường được sử dụng để bơm tạo màng bên ngoài lớp lót hầm hoặc trong các vết nứt và mối nối khô rất lớn.
Các loại vữa được sử dụng phổ biến nhất để bịt kín vết nứt trong lớp lót hầm là polyurethane và acrylate.
Bảng 16-2. Các loại vữa điển hình dùng để bịt kín rò rỉ (Russell, 1992)
| Mô tả | Độ nhớt | Độc tính | Cường độ | Nhận xét |
|---|---|---|---|---|
| Vữa hạt | ||||
| Tro bay loại F; C | Trung bình (50 cps – 2:1) | Thấp | Cao | Không linh hoạt |
| Xi măng loại I | Trung bình (50 cps – 2:1) | Thấp | Cao | Không linh hoạt |
| Xi măng loại III | Trung bình (15 cps – 2:1) | Thấp | Cao | Không linh hoạt |
| Xi măng siêu mịn | Thấp (8 cps – 2:1) | Thấp | Cao | Không linh hoạt |
| Bentonite | Trung bình (50 cps – 2:1) | Thấp | Thấp | Bán linh hoạt |
| Vữa hóa học | ||||
| Acrylamide | Thấp (10 cps – 2:1) | Cao | Thấp | Linh hoạt |
| Acrylate | Thấp (10 cps) | Thấp | Cao | Bán linh hoạt – Không co ngót; có hồ sơ thành công tốt |
| Silicate | Thấp (6 cps) | Thấp | Cao | Không linh hoạt – Co ngót lớn |
| Lignosulfate | Thấp (8 cps) | Cao | Thấp | Linh hoạt, hiện không được sử dụng rộng rãi |
| Polyurethane (MDI) | Cao (400 cps) | Trung bình | Thấp | Linh hoạt; có hồ sơ thành công tốt (ưa nước) |
| Polyurethane (TDI) | Cao (400 cps) | Trung bình | Thấp | Linh hoạt; có hồ sơ thành công tốt (kỵ nước) |
Bê tông rỗng có thể được bịt kín từ phía trong hầm (phía âm) để tạo lớp chống thấm bên trong hầm. Vữa xi măng kết tinh được thi công ở phía trong hầm và được giữ ẩm trong 72 giờ sau khi thi công sẽ tạo liên kết hóa học với vôi tự do trong bê tông và làm giảm kích thước lỗ rỗng của bê tông, khiến hơi nước tự do trong bê tông không thể đi qua. Hiệu quả của các vật liệu này thay đổi và chỉ nên sử dụng khi không còn giải pháp thay thế nào khác.
Chống thấm phía trong cũng được thực hiện bằng cách phủ bề mặt trong của tường bằng lớp phủ xi măng gồm hai lớp dày 1/8 inch, thi công trên bề mặt bê tông ẩm. Hình 16-6 minh họa hiệu quả của loại lớp phủ này trong một hầm ở Pennsylvania, với áp lực thủy tĩnh bên ngoài xấp xỉ 400 feet nước.
16.4 SỬA CHỮA KẾT CẤU – BÊ TÔNG
16.4.1 Giới thiệu
Việc sửa chữa tách lớp và bong vỡ bê tông trong hầm trước đây thường được thực hiện bằng phương pháp tạo ván khuôn và đổ bê tông, hoặc bằng cách trát thủ công các loại vữa xi măng đã được cải tiến bằng polymer. Cả hai phương pháp này đều không phù hợp với các hầm giao thông đang khai thác liên tục hằng ngày. Hoạt động khai thác hằng ngày này thường chỉ cho phép hầm ngừng phục vụ trong thời gian rất ngắn. Do đó, quy trình sửa chữa phải nhanh, không xâm phạm phạm vi hoạt động của giao thông hằng ngày, và phải tạo thành một sửa chữa nguyên khối bền vững lâu dài.
Hiện nay, việc sửa chữa các cấu kiện kết cấu bê tông thường được thực hiện bằng hai phương pháp: dùng vữa trát thủ công cho các sửa chữa nhỏ và dùng shotcrete cho các sửa chữa kết cấu lớn hơn. Trong cả hai trường hợp, công tác chuẩn bị nền là như nhau, chỉ khác loại vật liệu sử dụng.
Shotcrete, cũng được thảo luận trong Chương 9 và 10, là phương pháp phun bằng khí nén các sản phẩm gốc xi măng để phục hồi kết cấu bê tông. Quá trình này đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ tại Hoa Kỳ để xây dựng và sửa chữa kết cấu bê tông cả trên mặt đất và dưới mặt đất. Shotcrete được Viện Bê tông Hoa Kỳ định nghĩa là “vữa hoặc bê tông được phun bằng khí nén với vận tốc cao lên bề mặt”.
Từ thập niên 1970, việc sử dụng vữa xi măng phun áp lực thấp đã trở nên phổ biến ở châu Âu và được gọi là Plastering. Qua nhiều năm, sự phát triển về vật liệu và phương pháp thi công đã làm cho việc sử dụng các sản phẩm shotcrete xi măng polymer để sửa chữa khuyết tật trong vỏ hầm giao thông đang khai thác trở nên hiệu quả về chi phí.
Việc lựa chọn loại quy trình và vật liệu thi công phụ thuộc vào điều kiện cụ thể về khả năng tiếp cận hầm và thời gian sẵn có để thực hiện sửa chữa. Shotcrete được ưu tiên hơn các phương pháp sửa chữa khác vì phần sửa chữa là nguyên khối và trở thành một phần của kết cấu. Việc sử dụng shotcrete là một quy trình cho phép chuẩn bị, thi công nhanh chóng và dễ dàng vận chuyển vào, ra khỏi hầm hằng ngày.
Mục này chỉ cung cấp các quy trình dùng để xác định phạm vi sửa chữa lớp lót và công việc cần thiết để thực hiện sửa chữa bằng shotcrete. Tham khảo Chương 10 để biết phần thảo luận tổng quát hơn về shotcrete. Bảng 16-3 liệt kê các vật liệu được sử dụng phổ biến nhất để sửa chữa vỏ hầm.
Bảng 16-3. So sánh các vật liệu sửa chữa (Russell, 2007)
| Ứng dụng | Vữa tự san phẳng hai thành phần |
Shotcrete polymer quy trình ướt |
Vữa hai thành phần |
Shotcrete polymer quy trình khô |
Vữa xây polymer |
|---|---|---|---|---|---|
| Trên mặt bằng; phía trên, phía dưới | có | có | có | có | có |
| Trên bề mặt nằm ngang | có | có | có | có | có |
| Trên bề mặt thẳng đứng | không | có | có | có | có |
| Hệ phủ bề mặt | có | Không | có | không | có |
| Sửa chữa kết cấu | có | có | có | có | có |
| Vật liệu tạo phẳng | có | có | không | có | có |
| Lấp đầy: lỗ rỗng | không | có | có | có | có |
| Chiều sâu tối đa | 3 inch | không giới hạn | 1 inch/lớp | không giới hạn | 1 inch/lớp |
| Chiều sâu tối thiểu | 1/2 inch | 1/4 inch | 1/4 inch | 1/4 inch | 1/8 inch |
| Mở rộng bằng cốt liệu | có | Không | có | không | có |
| Chịu mài mòn cao | có | có | có | có | có |
| Cường độ bám dính tốt | có | có | có | có | có |
| Hệ số giãn nở tương thích với bê tông | có | có | có | có | có |
| Kháng muối | có | có | có | có | có |
| Cường độ sớm cao | có | có | có | có | có |
| Cường độ uốn cao | có | có | Có | có | có |
| Chịu đóng băng – tan băng tốt | có | có | có | có | có |
| Lớp chắn hơi | có | Không | không | không | không |
| Dễ cháy | không | Không | không | không | không |
| Nước uống được | có | có | có | có | có |
| Mở lại giao thông sau 1–2 giờ | có | có | có | có | có |
| Bụi bật lại thấp | có | có | có | không | có |
| Đóng gói sẵn | có | có | có | có | có |
16.4.2 Chuẩn bị bề mặt
Công tác chuẩn bị bề mặt cho sửa chữa bê tông yêu cầu loại bỏ toàn bộ bê tông không đạt chất lượng bằng cách sử dụng búa đục hoặc hydro-demolition. Bê tông không đạt chất lượng được loại bỏ đến toàn bộ chiều sâu của vùng bê tông hư hỏng.
Trong trường hợp sử dụng búa đục, người ta nhận thấy rằng việc giới hạn kích thước búa theo khối lượng là cách tốt nhất để kiểm soát việc đào phá quá mức. Giới hạn khối lượng của búa đục có mũi đục dưới 30 lb (13.6 kg) sẽ làm giảm nguy cơ đào phá bê tông quá mức. Các loại búa này quá yếu để phá bê tông có cường độ vượt quá 4,000 psi (27,580 kPa).
Việc sử dụng hydro-demolition yêu cầu thử nghiệm tại hiện trường vào giai đoạn đầu của dự án để xác định áp lực cần thiết nhằm đào bỏ bê tông hư hỏng mà không làm mất lớp nền bê tông tốt (Hình 16-7).
Không nên sử dụng hydro-demolition tại các khu vực có thiết bị điện, cáp hoặc các thiết bị cơ khí khác có thể bị ảnh hưởng bởi quá trình đào phá. Khu vực sửa chữa không được có mép vát mỏng và phải có mép đứng cao tối thiểu 1/8 inch. Gờ đứng này cần thiết để ngăn hiện tượng bong vỡ tại mép của phần sửa chữa mới.
Sau khi bê tông không đạt chất lượng được loại bỏ, mọi vết nứt rò rỉ hoặc mối nối thi công phải được bịt kín trước khi thi công lớp phủ cốt thép và shotcrete. Việc bịt kín này nên được thực hiện bằng vữa hóa học phù hợp với loại và mức độ rò rỉ. Nói chung, các loại vữa polyurethane một thành phần là hiệu quả nhất trong việc bịt kín phần lớn các rò rỉ trong hầm. Tham khảo Mục 16.3.2 để biết thêm thông tin về bịt kín rò rỉ.
16.4.3 Cốt thép
Sau khi bê tông không đạt chất lượng được loại bỏ, cốt thép phải được làm sạch và nếu có dấu hiệu mất tiết diện thì phần cốt thép hư hỏng phải được tháo bỏ và thay thế. Toàn bộ gỉ sét và lớp ôxít phải được loại bỏ khỏi cốt thép cũng như khỏi mọi đoạn vỏ hầm thép lộ ra hoặc các cấu kiện thép kết cấu khác. Việc làm sạch thường đạt đến cấp độ làm sạch thương mại đến kim loại trắng.
Sau khi làm sạch, cốt thép phải được đánh giá mức độ mất tiết diện, và nếu mức mất tiết diện lớn hơn 30% thì phải tiến hành phân tích. Nếu kết quả phân tích cho thấy vỏ hầm không còn đủ khả năng chịu lực với phần cốt thép còn lại, thì phần thép hư hỏng phải được thay thế.
Các khớp nối cơ khí được sử dụng khi nối cốt thép mới với cốt thép hiện hữu. Các khớp nối cơ khí loại bỏ nhu cầu nối chồng cốt thép và do đó làm giảm lượng vỏ hầm cần tháo bỏ để thay thế cốt thép (Hình 16-8).
Sau khi thép đã được làm sạch, phải phủ một lớp bảo vệ lên thép để bảo vệ thép khỏi ăn mòn gia tốc do sự hình thành pin điện hóa. Có nhiều sản phẩm cho mục đích này, bao gồm lớp phủ epoxy và lớp phủ giàu kẽm. Lớp phủ giàu kẽm phù hợp hơn cho ứng dụng này vì không tạo lớp ngăn bám dính như nhiều loại epoxy. Điều này quan trọng vì các vật liệu này được thi công bằng cọ sơn và khó tránh việc bề mặt bê tông bị phủ nhầm. Việc thi công lớp phủ giàu kẽm phải được thực hiện trong vòng 48 giờ sau khi làm sạch và không quá 30 ngày trước khi thi công shotcrete.
16.4.4 Sửa chữa
Các vị trí bong vỡ nhỏ, nông được sửa chữa bằng vữa vá thủ công cải tiến polymer như thể hiện trong Hình 16-9. Vữa vá thủ công là vữa cải tiến polymer đóng gói sẵn, được thi công theo từng lớp dày 1 đến 2 inch. Các khu vực vá thường có diện tích nhỏ hơn 2 ft² và cần được neo vào nền bằng móc “J” và lưới thép hàn hoặc cốt thép.
Bê tông không đạt chất lượng được loại bỏ bằng đầu phun cầm tay hydro-demolition hoặc bằng búa đục có khối lượng dưới 30 lb, bao gồm cả mũi đục. Việc giới hạn kích thước búa cho phép loại bỏ bê tông có cường độ nén dưới 4,000 psi và hạn chế đào phá quá mức, vì năng lượng của búa không đủ mạnh để loại bỏ bê tông có cường độ cao hơn.
Ngoài các sửa chữa nhỏ sử dụng vữa sửa chữa, vật liệu được sử dụng phổ biến nhất là shotcrete, cụ thể là shotcrete sợi cải tiến polymer đóng gói sẵn. Hình 16-10 minh họa chi tiết các sửa chữa bê tông điển hình cho các vị trí bong vỡ sâu hơn. Phần thảo luận về sửa chữa bong vỡ sâu hơn được trình bày trong Mục 16.4.5 Sửa chữa bằng shotcrete.
16.4.5 Sửa chữa bằng shotcrete
Như đã thảo luận trong Chương 10, có hai quy trình thi công shotcrete: quy trình khô và quy trình ướt. Cả hai quy trình đã được sử dụng trong nhiều năm và đều có thể áp dụng cho phục hồi hầm. Quy trình ướt tạo ít bụi và phù hợp sử dụng trong hầm khi việc đóng một phần hầm vẫn cho phép giao thông lưu thông bên trong hầm trong quá trình sửa chữa. Quy trình khô tạo nhiều bụi và không phù hợp với việc đóng một phần hầm do tầm nhìn bị hạn chế bởi bụi.
Việc thi công shotcrete thành công, bất kể quy trình được chọn, phụ thuộc vào tay nghề của thợ phun (Hình 16-11). Đối với quy trình ướt, điều này bao gồm cả thợ phun và công nhân trộn vữa. Một chương trình sửa chữa thành công yêu cầu thợ phun và các thành viên khác của đội shotcrete phải có tay nghề và được kiểm tra tại hiện trường bằng các mô hình thử nghiệm của các khu vực cần sửa chữa. Các mô hình thử nghiệm này phải mô phỏng sát hình dạng và bề mặt cần sửa chữa.
Chương trình thử nghiệm này thường được dùng để chứng nhận tay nghề của đội shotcrete và giúp kiểm soát chất lượng tốt hơn trong quá trình thực hiện công việc. Chương trình thử nghiệm tạo ra sự thống nhất giữa Kỹ sư, Chủ đầu tư và Nhà thầu về sản phẩm được chấp nhận cho công việc.
Sau khi cốt thép và các cấu kiện thép kết cấu đã được làm sạch và phủ bảo vệ, lưới thép hàn phải được đặt trên khu vực cần phun shotcrete (Hình 16-12). Lưới được đặt cách mép khu vực sửa chữa trong phạm vi 2 inch. Lưới thép được gắn vào cốt thép hiện hữu và nền bằng móc “J”.
Mục đích của lưới thép là hỗ trợ việc đắp shotcrete và tạo ra một lớp sửa chữa liền khối, trở thành một phần của kết cấu chủ. Lưới thép phải được mạ kẽm nhúng nóng sau khi chế tạo và tốt nhất nên được vận chuyển đến công trường dưới dạng tấm thay vì dạng cuộn. Nếu sử dụng lưới phủ epoxy, lưới phải ở dạng tấm để tránh phải sơn vá tại hiện trường ở các đầu cắt của lưới. Kích thước lưới cho quy trình khô là lưới 2 × 2 inch, còn cho quy trình ướt là lưới 4 × 4 inch. Kích thước lưới lớn hơn là cần thiết cho quy trình ướt để ngăn shotcrete làm tắc lưới, từ đó tạo ra các lỗ rỗng phía sau bề mặt lưới.
Sau khi toàn bộ khu vực cần vá được lấp đầy bằng shotcrete, vật liệu được để dưỡng hộ trong khoảng 20–30 phút; sau đó hỗn hợp được gạt phẳng và xoa hoàn thiện đến bề mặt yêu cầu (Hình 16-13). Nếu cố hoàn thiện shotcrete trước thời gian này sẽ làm bề mặt bị xé rách và khiến việc hoàn thiện trở nên rất khó khăn.
Cần theo dõi cẩn thận tốc độ khô của shotcrete vì thời gian nêu trên sẽ thay đổi tùy thuộc vào điều kiện gió và độ ẩm tương đối. Sau khi phần sửa chữa đã được xoa hoàn thiện đến mức yêu cầu, phải phun hợp chất dưỡng hộ lên bề mặt lớp shotcrete mới để ngăn hiện tượng khô quá nhanh. Nhà sản xuất shotcrete trộn sẵn sẽ khuyến nghị loại hợp chất dưỡng hộ phù hợp nhất với điều kiện tại công trường.
16.5 BƠM ÉP KẾT CẤU CHO CÁC VẾT NỨT
Nứt là khuyết tật phổ biến nhất trong vỏ hầm bê tông. Mặc dù phần lớn các vết nứt là do hoạt động nhiệt, vẫn có những vết nứt do các ứng suất kết cấu không được xét đến trong thiết kế. Cần lưu ý rằng vết nứt cũng xuất hiện do co ngót và ứng suất nhiệt trong kết cấu hầm.
Các vết nứt biểu hiện ứng suất nhiệt không nên được liên kết lại về mặt kết cấu, vì chúng chỉ dịch chuyển và nứt lại. Tuy nhiên, các vết nứt kết cấu xuất hiện do chuyển vị kết cấu, chẳng hạn như lún, và không còn tiếp tục dịch chuyển thì nên được liên kết lại về mặt kết cấu. Bất kỳ vết nứt nào được xem xét để liên kết lại về mặt kết cấu đều phải được quan trắc để đánh giá xem có chuyển vị đang xảy ra hay không. Cần thực hiện phân tích kết cấu của vỏ hầm để xác định liệu vết nứt đó có cần được liên kết lại hay không.
Có ba loại nhựa thường dùng để bơm ép vào các vết nứt kết cấu trong hầm, gồm:
- Nhựa vinyl ester
- Nhựa amine
- Nhựa polyester
Nhựa vinyl ester là loại nhựa phổ biến dùng trong công tác sửa chữa cầu và thường không phù hợp cho công tác hầm, vì hầu hết các vết nứt trong hầm đều ẩm hoặc ướt. Nhựa vinyl ester sẽ không bám dính với bê tông bão hòa bề mặt và sẽ không liên kết kết cấu lại đối với vết nứt ẩm hoặc ướt. Tuy nhiên, nếu vết nứt hoàn toàn khô trong quá trình bơm ép, loại epoxy này sẽ tạo ra sự liên kết lại phù hợp cho bê tông.
Nhựa amine và polyester phù hợp nhất cho việc liên kết kết cấu lại các vết nứt trong hầm. Cả hai loại nhựa này không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm trong quá trình lắp đặt và sẽ bám dính với bê tông bão hòa bề mặt. Các vết nứt có nước chảy phải được bơm ép cẩn thận, đồng thời phải tham khảo khuyến nghị của nhà sản xuất để bảo đảm thi công nhựa đúng cách.
Trong mọi trường hợp, phải tuân theo khuyến nghị của nhà sản xuất khi bơm ép nhựa epoxy, đặc biệt trong trường hợp thi công phía trên đầu. Hình 16-14 minh họa cách lắp đặt điển hình khi dùng nhựa epoxy để liên kết kết cấu lại các vết nứt trong bê tông. Quy trình liên kết lại cho kết cấu xây và các cấu kiện bê tông đúc sẵn cũng tương tự.
16.6 SỬA CHỮA SEGMENTAL VỎ HẦM
Như đã thảo luận trong Chương 10, segmental vỏ hầm có thể được cấu tạo từ bê tông đúc sẵn, thép hoặc gang. Segments vỏ hầm thường là vỏ hầm chính của hầm. Các segments được liên kết với nhau bằng bu lông hoặc bằng khóa. Các segments vỏ hầm duy nhất có khóa là vỏ hầm đúc sẵn. Các vấn đề phổ biến nhất với segments vỏ hầm là biến dạng các mép bích đối với vỏ hầm bằng thép và gang, và sứt vỡ góc của các segment bê tông đúc sẵn. Sự sứt vỡ của các segment bê tông đúc sẵn và biến dạng mép bích của các segment thép/gang thường xảy ra trong quá trình lắp đặt hoặc do hư hại va chạm từ phương tiện. Ngoài ra, đôi khi cũng xảy ra hiện tượng gỉ xuyên qua tấm vỏ của các segments thép/gang.
16.6.1 Segmental vỏ hầm bê tông đúc sẵn
Việc sửa chữa các vị trí sứt vỡ trong các segment vỏ hầm bê tông đúc sẵn được thực hiện bằng cách sử dụng vữa sửa chữa hiệu năng cao biến tính polymer, được tạo hình để khôi phục lại các đường nét ban đầu của segments. Trong trường hợp gioăng của segments bị hư hỏng, chức năng chống thấm của gioăng được phục hồi bằng cách bơm vữa hóa học polyurethane như đã mô tả ở trên. Các liên kết bu lông bị hư hỏng trong các segments vỏ hầm bê tông đúc sẵn được sửa chữa bằng cách cẩn thận tháo bu lông ra và lắp bu lông, vòng đệm, gioăng chống thấm và đai ốc mới. Các bu lông phải được siết đến mô-men xoắn theo thông số kỹ thuật ban đầu và được kiểm tra bằng cờ lê lực.
16.6.2 Vỏ hầm bằng thép/gang
Việc sửa chữa vỏ hầm bằng thép/gang thay đổi tùy theo loại vật liệu của vỏ hầm. Thép, nếu được chế tạo sau năm 1923, có thể hàn được, trong khi gang thì không. Các khuyết tật thường gặp ở những loại vỏ hầm này là mép bích bị biến dạng và sự xuyên thủng phân đoạn vỏ hầm do gỉ sét. Các mép bích bị biến dạng có thể được sửa chữa bằng cách nắn lại mép bích bằng búa hoặc bằng nhiệt. Các lỗ thủng trong segments vỏ hầm bằng thép có thể được sửa chữa bằng cách hàn một tấm mới lên. Các liên kết bu lông thường có hiện tượng ăn mòn điện hóa, do tiếp xúc kim loại khác loại, và thường cần thay thế toàn bộ liên kết bu lông. Khi thay thế liên kết bu lông, sử dụng một gioăng cách ly bằng nylon để ngăn tiếp xúc giữa bu lông cường độ cao và tấm vỏ hầm. Hình 16-15 minh họa việc sửa chữa một segment thép bị gỉ xuyên thủng và một liên kết bu lông đã được sửa chữa.
Việc sửa chữa các segment vỏ hầm bằng gang tương tự như đối với thép. Tuy nhiên, do gang không thể hàn được, tấm sửa chữa cho segment được lắp bằng cách hàn vảy tấm sửa chữa vào gang, hoặc khoan và tarô segment vỏ hầm rồi bắt bu lông tấm sửa chữa vào segment vỏ hầm ban đầu. Trong một số trường hợp, việc lấp đầy khu vực giữa các mép bích bằng bê tông phun sẽ dễ hơn. Hình 16-16 minh họa một tấm thử nghiệm để lấp đầy tấm vỏ hầm bằng bê tông phun.
Hình 16-16. Mô hình thử nghiệm segment vỏ hầm phân đoạn bằng gang được lấp đầy bằng bê tông phun, MBTA Boston
16.7 SỬA CHỮA THÉP
16.7.1 Tổng quan
Thép kết cấu thường được sử dụng tại các cửa hầm, hệ đỡ của trần bên trong, cột, vỏ hầm segment và làm giàn giáo cho lớp hoàn thiện hầm. Việc sửa chữa các cấu kiện thép phải được thực hiện theo từng vị trí cụ thể và phù hợp với tiêu chuẩn thích hợp (Hình 16-7). Nên sử dụng phiên bản mới nhất của Quy phạm hàn thép kết cấu AWS D1.1/D1.1 Structural Welding Guide của Hiệp hội Hàn Hoa Kỳ cho việc thi công tất cả các liên kết thép hàn. Việc sửa chữa đinh tán và bu lông phải tuân thủ Quy định kỹ thuật AASHTO.
16.8 SỬA CHỮA KHỐI XÂY
Việc phục hồi vỏ hầm bằng khối xây gồm gạch đất sét hoặc đá Ashlar (đá khối gia công kích thước chuẩn) bao gồm trát lại mạch vữa bị hư hỏng. Như thể hiện trong Hình 16-18, việc trát lại mạch trong khối xây gồm cào bỏ mạch vữa đến độ sâu khoảng 1 inch (2.54 cm). Sau khi mạch đã được cào sạch và loại bỏ toàn bộ vữa cũ, các mạch được trát lại bằng vữa xi măng, hoặc vữa xi măng đã được tăng cường bằng chất kết dính acrylic.
Việc thay thế gạch đất sét bị vỡ, bong tróc hoặc bị nghiền nát đòi hỏi phải phân tích chi tiết để xác định nguyên nhân và mức độ của vấn đề. Sau khi vấn đề được xác định đúng, có thể thiết kế kỹ thuật sửa chữa cho kết cấu cụ thể đó. Cần hết sức thận trọng khi tháo dỡ gạch bị vỡ hoặc hư hỏng. Việc tháo dỡ nhiều viên gạch trong cùng một section có thể khiến tường hoặc vòm bị sập. Vì vậy, mọi công tác sửa chữa khối xây bắt buộc phải được thực hiện bởi nhân sự có năng lực, có kinh nghiệm trong phục hồi khối xây gạch và đá.
16.9 HẦM ĐÁ KHÔNG VỎ
Hầm đá không vỏ không cần vỏ hầm bê tông, gạch hoặc thép cố định, vì khối đá có chất lượng tốt và thể hiện đủ cường độ, chỉ cần gia cường tối thiểu để duy trì ổn định. Những hầm đường bộ này thường có chiều dài rất ngắn. Hầu hết đều có hệ chống đỡ gồm nhiều loại gia cường đá khác nhau, bao gồm chốt đá, bu lông đá, bu lông cáp và các dạng gia cường khác, được bố trí ở nhiều góc khác nhau để cắt qua các mặt gián đoạn trong khối đá. Các cấu kiện gia cường đá này thường có chiều dài từ 5 đến 20 feet và được lắp đặt, bơm vữa bằng vữa xi măng. Vui lòng tham khảo Chương 6 để biết thảo luận chi tiết hơn về các loại cấu kiện gia cường đá khác nhau.
Các cấu kiện gia cường đá có thể bị suy giảm chất lượng và mất cường độ do môi trường ăn mòn và điều kiện phơi lộ điển hình trong hầm, do đó cần được thay thế và lắp đặt các cấu kiện gia cường đá mới. Việc thay thế các cấu kiện gia cường đá đòi hỏi phải khảo sát chi tiết về địa chất kết cấu của hầm, do kỹ sư địa chất công trình hoặc kỹ sư địa kỹ thuật có kinh nghiệm về lập bản đồ địa chất và phân tích ổn định đá thực hiện, như đã thảo luận trong Chương 6.
Một nguyên nhân phổ biến khác dẫn đến nhu cầu sửa chữa hầm đá không vỏ là hiện tượng các mảnh đá rơi xuống; theo thời gian, chúng trở nên lỏng lẻo và rơi xuống mặt đường. Có nhiều cách để ngăn hiện tượng này xảy ra, trong đó phổ biến nhất là định kỳ cạy bỏ toàn bộ đá lỏng khỏi vòm hầm và tường hầm bằng cuốc chim hoặc búa cuốc. Các phương pháp khác bao gồm đặt một vỏ hầm bằng thép làm mái che, bổ sung bu lông đá và lưới thép để giữ các mảnh đá rơi, và phun bê tông tại các khu vực cần xử lý như thể hiện trong Hình 16-19 và Hình 16-20.
16.10 CÁC XEM XÉT ĐẶC BIỆT ĐỐI VỚI TRẦN TREO/HANGER ĐỠ
Nhiều hầm đường bộ tại Hoa Kỳ có trần treo phục vụ mục đích thông gió và trong một số trường hợp là mục đích thẩm mỹ. Các trần này thường được đỡ bằng các rãnh khóa trong tường hầm và bằng các thanh hanger được liên kết với vỏ hầm thông qua các chi tiết chôn sẵn hoặc các neo cơ học hay neo keo (hóa học) lắp đặt sau. FHWA đã ban hành một Khuyến cáo Kỹ thuật vào năm 2008 nhằm khuyến nghị mạnh mẽ không sử dụng neo keo cho các ứng dụng chịu kéo lâu dài hoặc ứng dụng treo phía trên đầu (xem Phụ lục D). Mọi việc sử dụng neo keo trong hầm đường bộ phải tuân thủ các chỉ thị hiện hành của FHWA cùng các quy chuẩn và quy định áp dụng khác.
Việc kiểm tra các hanger này là rất quan trọng đối với an toàn hầm, và một chương trình kiểm tra nghiêm ngặt, định kỳ có xét đến tầm quan trọng và tính dư thừa của hệ thống được khuyến nghị mạnh mẽ nhằm duy trì mức độ tin cậy thích hợp đối với khả năng làm việc lâu dài của chúng.
Trong quá trình kiểm tra, một phương pháp được sử dụng để xác định hanger còn chịu kéo hay không là “gõ kiểm tra” từng hanger. Việc gõ kiểm tra được thực hiện bằng cách dùng búa thợ xây gõ vào hanger. Một hanger đang chịu kéo sẽ rung hoặc phát tiếng chuông rõ sau khi bị gõ, trong khi hanger không còn chịu kéo do liên kết hoặc khuyết tật khác sẽ không phát tiếng vang. Các hanger có biểu hiện khuyết tật hoặc mất lực kéo cần được kiểm tra kỹ lưỡng và đánh giá khả năng làm việc kết cấu. Ví dụ về các hanger điển hình và các bộ phận của chúng được minh họa trong Hình 16-21.
Việc sửa chữa các hanger trần phụ thuộc vào loại khuyết tật cụ thể. Nếu thanh hanger, clevis, turnbuckle hoặc chốt liên kết bị gãy hoặc hư hỏng, chúng có thể được thay thế đơn giản bằng các cấu kiện tương tự, vốn có sẵn từ nhiều nguồn cung cấp khác nhau, bao gồm hầu hết các cửa hàng vật tư kim khí lớn (Hình 16-22).
Việc sửa chữa các liên kết bị lỏng tại vòm hầm là mối quan tâm hàng đầu. Biện pháp sửa chữa được khuyến nghị đối với các neo keo bị hỏng là thay thế chúng bằng các neo cơ học undercut, ví dụ điển hình được minh họa trong Hình 16-23.
Hỗ trợ duy trì trang:
Tôi xây dựng trang này để chia sẻ các tài liệu kỹ thuật cốt lõi trong thiết kế hạ tầng giao thông.
Nếu bạn thấy nội dung hữu ích và muốn góp phần duy trì trang hoạt động bền vững, tôi rất trân trọng mọi sự ủng hộ.