Trải nghiệm thứ nhất là việc xử lý các mối nối liên tục nhiệt hệ mặt cầu bê tông cho 22 nhịp phía Bắc, 21 nhịp phía Nam của cầu dẫn đường bộ. Sơ đồ nối liên tục nhiệt các nhịp cầu dẫn đường bộ cầu Thăng Long được thiết kế và thi công cho trường hợp xà mũ có mặt cắt ngang hình chữ T ngược, trong đó bản bê tông cốt thép nối liên tục nhiệt tì trực tiếp lên xà mũ thông qua lớp đệm đàn hồi phi ma sát, còn hai đầu bản được nối cứng với 2 đầu dầm bê tông bằng mối nối ướt. Đệm đàn hồi phi ma sát là tấm nhựa Teflon PTFE (polytetrafluoroetylen) có hệ số ma sát cực nhỏ, khoảng 0,04. Khi nhiệt độ môi trường thay đổi, chuỗi dầm nối liên tục nhiệt chỉ có một gối cố định, còn lại là gối di động sẽ co dãn và trượt tự do trên các tấm đệm phi ma sát này. Nhờ vậy, chuyển vị dọc của cả chuỗi dầm phát sinh do nhiệt độ môi trường thay đổi cũng như do co ngót, từ biến… của bê tông dầm sẽ không chuyền xuống đỉnh trụ gây ra mô men uốn cưỡng bức trong thân trụ.
Ảnh tóm tắt kết quả đề tài 34-05-03-01công bố 1985
Thế nhưng, vào khoảng đầu năm 1984, sau khi thi công xong các bản bê tông nối liên tục nhiệt toàn bộ 2 liên cầu dẫn, số liệu quan trắc cho thấy khi nhiệt độ môi trường thay đổi, các đỉnh trụ cầu dẫn vẫn bị dịch chuyển theo phương dọc cầu.
Giáo sư Phạm Hữu Phức, chủ nhiệm chương trình nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước 34-05 của Bộ GTVT lúc bấy giờ đã giao cho tôi chủ trì đề tài “Nghiên cứu tính toán thiết kế kết cấu bản mặt cầu liên tục nhiệt để áp dụng trong xây dựng cầu bê tông ở Việt Nam” mang mã số 34-05-03-01(ảnh 9 đến 12) thuộc chương trình này và từ đó, tìm biện pháp xử lý hiện tượng trụ cầu dẫn bị nghiêng khi nhiệt độ thay đổi. Thời gian thực hiện đề tài tối đa chỉ trong 6 tháng.
Sau khi thu thập tài liệu, trao đổi với Kỹ sư Nguyễn Văn Thủy, người cùng tham gia thiết kế mối nối liên tục nhiệt với bà Sakharova (Kỹ sư Nguyễn Văn Thủy sau này là Phó Tổng giám đốc TEDI), nghiên cứu hồ sơ thiết kế, khảo sát thực địa, đọc nhật ký thi công, … tôi đã phát hiện ra nguyên nhân của hiện tượng đỉnh trụ bị dịch chuyển. Đó là do các bản bê tông cốt thép nối liên tục nhiệt mặt cầu dẫn đã dính chặt với xà mũ đỉnh trụ bởi tấm đệm trên xà mũ không phải là PTFE mà là … giấy dầu. Tôi cũng không biết vì sao lại là giấy dầu. Hơn mười năm sau, tôi lại chứng kiến vấn đề tương tự về tấm trượt PTFE của các bạn chuyên gia Nga, xin được kể trong câu chuyện về cầu Hiền Lương và cầu Quán Hàu.
Giải pháp duy nhất để loại bỏ hiện tượng đỉnh trụ dịch chuyển là phải thiết kế và thi công lại mối nối liên tục nhiệt sao cho bản nối bằng bê tông cốt thép không được tì trực tiếp lên xà mũ. Muốn vậy, phải phá bỏ các bản nối đã thi công, hạ bớt cao trình đỉnh các xà mũ, bố trí lại cốt thép chịu lực được tính toán theo sơ đồ chịu lực của bản chỉ có liên kết ngàm nối cứng với hai đầu dầm (ảnh 12, sơ đồ 2d). Với hơn bốn mươi bản bê tông cốt thép, mỗi bản có chiều rộng 20m, chiều dài hơn 1m, dày gần 20 cm phải phá dỡ và số lượng tương tự các xà mũ phải hạ cao trình thì khối lượng bê tông, cốt thép phải bỏ đi là một con số không hề nhỏ, nhưng không thể không thực hiện (ảnh 13).
Ảnh 13. Bản liên tục nhiệt không tì lên xà mũ
Ảnh 14. Mặt trên thanh mạ hạ dàn chủ
Hiện nay với số liệu quan trắc thu thập được, có thể thấy là các gối di động của các nhịp cầu dẫn nối liên tục nhiệt này nếu tính toán theo biến thiên nhiệt độ thực tế lớn nhất thì biên độ co dãn của các chuỗi sẽ vượt quá trị số cho phép, gây quan ngại xảy ra sự cố … rơi dầm, sập cầu. Viện KHCNGTVT đã vào cuộc nhưng chưa tìm ra giải pháp ngăn chặn triệt để nguy cơ này mà chỉ dừng ở giải pháp kê tạm từng dầm bằng gối cao su có tấm trượt PTFE tại gối di động cuối cùng. Nguyên nhân của nguy cơ này có thể là, do lúc đổ bê tông các bản liên tục nhiệt, đã xác định không đúng nhiệt độ nối chuỗi, hay ảnh hưởng từ biến, co ngót của các phiến dầm có tuổi bê tông khác nhau chưa được xét đến thỏa đáng.
Trải nghiệm thứ hai là những ngày cùng các chuyên gia thuộc Tiểu ban kỹ thuật của Hội đồng Nghiệm thu Nhà nước cầu Thăng Long đến các đơn vị thiết kế, thi công … đọc hồ sơ, thảo luận, tìm hiểu thực tế tại công trường thi công, tại nhà máy bê tông, nhà máy cơ khí… của Liên hiệp các xí nghiệp cầu Thăng Long.
Khoảng gần cuối năm 1984, tôi được Chủ nhiệm Ủy Ban Xây dựng cơ bản Nhà nước, Giáo sư Đỗ Quốc Sam, Chủ tịch Hội đồng Nghiệm thu Nhà nước cầu Thăng Long đề nghị tham gia Tiểu ban Kỹ thuật của Hội đồng. Cảm động, vui sướng nhưng cũng đầy lo lắng. Tôi chia sẻ nỗi lo lắng này với một đồng nghiệp ở bộ môn Cầu thì anh ta nghiêm mặt nói với tôi đại ý là tôi không phải là thành viên của Bộ môn Cầu, không thể đại diện cho các chuyên gia ngành cầu của trường Đại học Giao thông tham gia Hội đồng Nghiệm thu Nhà nước cầu Thăng Long. Anh ta khuyên tôi nên gặp Hiệu trưởng xin ý kiến. Tôi lên gặp Hiệu trưởng, GS TSKH Đỗ Doãn Hải, báo cáo sự việc và xin ý kiến thì ông vui vẻ nói ngay với tôi rằng như vậy là quá tốt và sự tham gia của tôi còn đóng góp nâng cao uy tín của trường, giống như việc tôi vừa góp phần tìm ra giải pháp khắc phục hiện tượng trụ cầu dẫn chuyển dịch khi nhiệt độ thay đổi vậy. Ông còn đề nghị tôi chuyển nguyện vọng được tham gia Hội đồng của ông đến GS Đỗ Quốc Sam.
GS Đỗ Doãn Hải về sau là Tổ trưởng tổ chuyên gia phần Kết cấu cầu của Tiểu ban kỹ thuật gồm các thành viên là Thầy của tôi hồi học Đại học Xây dựng, GS Ngô Thế Phong, GS Đoàn Định Kiến thuộc Khoa Xây dựng. Ngoài ra còn có GS Lê Văn Thưởng, GS Nguyễn Trâm thuộc khoa Cầu Đường… còn tôi là thành viên ít tuổi nhất.
Từ nhiệm vụ này, tôi học hỏi được rất nhiều, biết thêm được rất nhiều và được trải nghiệm rất nhiều không chỉ từ các buổi họp của tiểu ban với các đơn vị liên quan mà còn từ những công việc của các kỹ sư, cán bộ, công nhân… ngày đêm vật lộn với sông nước, nắng mưa, giông bão … trên công trường xây dựng công trình thế kỷ này. Một khối lượng trang thiết bị, vật tư, vật liệu xi măng sắt thép cát sỏi khổng lồ để sản xuất dầm bê tông dự ứng lực 33m chưa từng có ở bất kỳ một công trường xây dựng cầu nào ở nước ta hồi đó đã làm chúng tôi sững sờ và trầm trồ thán phục. Càng thán phục và biết ơn các bạn Liên Xô hơn khi được biết gần năm chục ngàn tấn sắt thép các loại, 26 ngàn tấn cấu kiện dàn thép cho cầu chính, gần 60 ngàn tấn xi măng mác cao và hàng trăm tấn máy móc, thiết bị thi công như cần cẩu lắp ráp tải trọng lớn, thiết bị hàn tự động, máy xúc, máy ủi, xe lu, canô, các dụng cụ, thiết bị phục vụ công tác thí nghiệm vật liệu, kiểm định các kết cấu… đã từ nước bạn xa xôi được chuyên chở đến tận chân công trình.
Tuy vậy, vẫn còn những câu hỏi ám ảnh tôi đến tận hôm nay.
Đó là tại sao hồi đó, công nghệ chế tạo dầm bê tông dự ứng lực cho cầu Thăng Long không sử dụng phương pháp căng sau, không sử dụng các loại phụ gia, các hệ thống neo, cáp, ống tạo lỗ thương phẩm đã khá phổ biến ở các nước Đông Âu? Do hồi đó, yêu cầu độ sụt bê tông không được lớn hơn 4 như tôi đã kể trong câu chuyện về cầu Phú Lương, nên dù bộ ván khuôn thép đúc dầm được chế tạo rất đồ sộ, chắc khỏe với các hệ thống gông, chốt dày đặc nhưng với hàng mấy chục chiếc đầm đáy và đầm cạnh gắn vào ván khuôn cùng rung đồng thời nên khi đổ bê tông dầm, việc bung bật ván khuôn hoặc bê tông dầm bị rỗ phải loại bỏ vẫn không phải là không tránh khỏi. Đấy là chưa kể hệ thống bệ căng đồ sộ, tốn kém, việc kéo căng và đóng neo các bó cốt thép dự ứng lực cũng là một công việc khá phức tạp. Các đợt đổ bê tông dầm đều là các “chiến dịch” được nhà máy bê tông Thăng Long hồi đó chuẩn bị rất chu đáo, cẩn trọng.
Cũng vì thế, trong suốt gần 10 năm, từ cuối những năm tám mươi đến đầu những năm chín mươi của thế kỷ trước, ở nước ta, dầm cầu BTDƯL vượt khẩu độ 33m đổ toàn khối là sản phẩm đặc chủng duy nhất của nhà máy bê tông Thăng Long.
Cũng vì thế, để xây dựng cầu Mai Lĩnh trên quốc lộ 6, việc chuyên chở các phiến dầm từ nhà máy bê tông Thăng Long đến công trường trở thành một kỳ tích, còn để xây dựng các nhịp cầu dẫn cầu Bến Thủy, các phiến dầm đã phải được chuyên chở bằng đường thủy từ mãi tận Hà Nội vào.
Cũng vì thế, bệ căng di động để chế tạo dầm cho cầu Đò Quan đã được chế tạo với một khối lượng thép không hề nhỏ nhưng kết quả không được như ý muốn.
Cũng vì thế, dầm BTDƯL chế tạo từng đốt tại xưởng và nối ghép, căng kéo dự ứng lực tại công trường kiểu “cắt khúc xâu táo” ra đời nhưng sau sự cố cầu Rào đã phải ngừng sử dụng.
Cũng vì thế nên để xây dựng cầu Báo Văn ở Thanh Hóa, anh Đỗ Hữu Trí đã phải cùng các anh lãnh đạo sở GTVT Thanh Hóa như anh Luân, Giám đốc, anh Vượng, Phó Giám đốc … “bí mật” áp dụng phương pháp tạo lỗ bằng cách đặt sẵn lõi là ống cao su để “áp dụng chui” phương pháp kéo sau, tức là kéo căng dự ứng lực trên bê tông dầm và chẳng may “bị lộ” nên đã bị Vụ Kỹ thuật bộ GTVT ra văn bản cảnh cáo(!?) (Anh Đỗ Hữu Trí về sau là Vụ trưởng của chính vụ này).
Cũng vì thế nên sau khi xây dựng cầu Thăng Long, việc tận dụng và chở những bộ ván khuôn này đến để đúc dầm ở những vùng sâu vùng xa đã gặp không ít những sự cố kỹ thuật và đã có những phiến dầm phải loại bỏ như trường hợp ở cầu Hà Tân trên quốc lộ 8.
Hoặc như câu hỏi tại sao trong điều kiện nhiệt ẩm của Việt Nam mà thanh mạ của dàn chủ lại dùng mặt cắt hình hộp có kích thước quá nhỏ, rất khó tiếp cận bên trong để bảo trì, sửa chữa… khi cần thiết? Không những thế, thanh mạ của dàn chủ có bản nắp hộp hàn kín phía trên còn tạo điều kiện cho hơi nước tích tụ ở mặt dưới của nó và tạo ra môi trường nóng ẩm bên trong lòng hộp làm tăng tốc độ rỉ ăn mòn… (ảnh 14). Và thực tế hiện nay việc bảo trì, tẩy rỉ, sơn phủ chống rỉ phía bên trong các thanh mạ dàn chủ rất khó khăn trong khi chúng bị rỉ nặng hơn nhiều so với các nơi khác.
Ảnh 15 và 16. Những ngày không thể nào quên (st trên mạng)
Trải nghiệm thứ ba là ngày khánh thành cầu vào đúng ngày 9/5/1985, kỷ niệm 40 năm Hồng quân Liên Xô chiến thắng phát xít Đức (ảnh 15 và 16). Hòa trong niềm vui của hàng ngàn người trên cầu, tôi được nghe một câu chuyện làm tôi bị sốc, đại thể là để kịp tổ chức khánh thành cầu vào đúng ngày 9 tháng 5, thì trước đó một ngày, ngay sau khi lớp bê tông tạo dốc ngang (lớp mui luyện, còn đóng vai trò chống thấm bản mặt cầu và điều chỉnh cao độ mặt cầu trước khi thảm bê tông nhựa, nay ít dùng) chưa kịp đông cứng đã phải thảm ngay lớp bê tông nhựa và sau lễ khánh thành sẽ bóc bỏ cả lớp bê tông nhựa và lớp bê tông cốt thép mui luyện rồi làm lại từ đầu.
Xin được cảm ơn PGS.TS Tống Trần Tùng đã có những chia sẻ rất hay và bổ ích.
