Cừ ván bảo vệ mố cầu là tường cừ đóng bao quanh chân mố hoặc trụ cầu, cắt đường đi của dòng xói và giữ lại khối đất đang đỡ móng. Đây là một trong số ít biện pháp xử lý được nguyên nhân gốc của hư hỏng cầu ở Việt Nam: không phải kết cấu nhịp yếu, mà là đất dưới chân mố bị dòng chảy cuốn đi từng mùa lũ.
Bài viết đi vào cơ chế xói, vì sao tường cừ chặn được nó, chọn loại cừ và chiều sâu cắm ra sao, cùng những sai lầm khiến tường cừ mất tác dụng ngay sau mùa lũ đầu tiên.
Tóm tắt nhanh: Xói chân mố là quá trình dòng chảy cuốn dần đất quanh móng, làm móng hở ra rồi mố lún và nghiêng. Tường cừ bao quanh cắt đường xói và giữ khối đất trong lòng tường. Điều kiện bắt buộc để tường cừ có tác dụng là chân cừ phải cắm sâu hơn đáy hố xói dự báo — cắm nông hơn thì dòng chảy vòng qua chân cừ và mọi thứ trở lại như cũ. Thiết kế mố, trụ và tường chắn cầu đường bộ theo TCVN 11823-11:2017.
Xói chân mố cầu diễn ra thế nào?
Khi dòng nước gặp mố hoặc trụ cầu, nó bị ép qua tiết diện hẹp hơn nên vận tốc tăng lên. Ngay tại chân công trình hình thành dòng xoáy cuốn hạt đất ra khỏi vị trí và mang đi xuôi dòng. Chỗ đất bị lấy đi tạo thành một hố lõm — gọi là hố xói.
Điểm nguy hiểm nằm ở chỗ quá trình này không dừng lại. Hố xói càng sâu thì dòng xoáy càng mạnh, càng lấy thêm đất. Mỗi mùa lũ hố lại sâu thêm một ít, cho đến khi:
- Đáy móng mố lộ ra, mất phần đất đang đỡ tải;
- Nền đường đầu cầu sụt xuống, tạo bậc giữa mặt cầu và mặt đường;
- Mố nghiêng hoặc lún lệch, kéo theo nứt kết cấu bên trên.
Điều khiến xói khó phát hiện là nó xảy ra dưới mặt nước. Nhìn từ trên cầu không thấy gì bất thường; đến khi mặt đường đầu cầu sụt thì hố xói đã ăn sâu từ lâu.
Tường cừ chặn xói bằng cách nào?
Tường cừ không làm dòng chảy yếu đi. Nó làm một việc khác: dựng một vách kín chạy sâu xuống dưới đáy hố xói, buộc dòng nước muốn lấy đất trong lòng tường thì phải đi vòng qua chân cừ. Quãng đường vòng đó dài và mất năng lượng, nên thực tế đất phía trong đứng yên.
Từ đó suy ra điều kiện then chốt: chiều sâu cắm cừ phải lớn hơn chiều sâu xói dự báo, cộng thêm phần dự phòng. Đây là chỗ hay sai nhất. Cừ cắm nông hơn đáy hố xói thì dòng chảy chỉ việc vòng qua chân cừ, đất bên trong vẫn bị rút đi — tiền bỏ ra coi như mất trắng.
Chiều sâu xói dự báo phải do đơn vị thiết kế tính theo lưu lượng, vận tốc dòng chảy, loại đất nền và hình dạng mố trụ. Không có con số dùng chung, và cũng không nên lấy chiều sâu của cầu khác áp sang.
Ba vai trò tường cừ đảm nhận cùng lúc
- Cắt đường xói: vai trò chính, giữ đất quanh móng khỏi bị cuốn đi.
- Chắn đất sau mố: giữ ổn định khối đất đắp nền đường đầu cầu, hạn chế sụt tạo bậc.
- Bảo vệ trong thi công: làm tường vây tạm khi đào móng mố, sau đó để lại luôn thành kết cấu bảo vệ lâu dài.
Cơ sở pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng
Thiết kế mố, trụ và tường chắn cho cầu đường bộ ở Việt Nam theo TCVN 11823-11:2017 — phần 11 của bộ tiêu chuẩn thiết kế cầu đường bộ. Phần này yêu cầu trụ cầu phải được thiết kế chịu được tác động do xói, và mái dốc nền đắp nhô ra phải được bảo vệ bằng biện pháp chống xói phù hợp.
Bộ tiêu chuẩn còn quy định riêng phần xói tại TCVN 11823-2:2017 (Tổng thể và đặc điểm vị trí). Khi lập hồ sơ, chiều sâu xói tính toán phải lấy từ phần này rồi mới dùng để chọn chiều sâu cắm cừ.
Thực tế đáng lưu ý: nhiều hồ sơ cải tạo cầu nhỏ ở địa phương chỉ ghi chung chung “gia cố chân mố bằng cừ” mà không nêu chiều sâu xói tính toán. Đó là dấu hiệu biện pháp chưa được tính, chỉ làm cho có.
Chọn loại cừ nào cho mố cầu?
| Loại cừ | Điểm mạnh ở môi trường sông, cửa biển | Điểm cần cân nhắc |
|---|---|---|
| Cừ ván BTCT dự ứng lực | Bê tông đặc chắc, không gỉ; tuổi thọ dài trong nước lợ và nước mặn; khối lượng lớn nên ổn định | Nặng, cần thiết bị hạ phù hợp; khó cắt chỉnh tại hiện trường |
| Cừ Larsen thép | Hạ nhanh, cắt nối linh hoạt, chịu va đập tốt trong thi công | Ăn mòn trong môi trường nước mặn nếu không xử lý bảo vệ; chi phí duy tu về sau |
| Kết hợp cừ và rọ đá, thảm đá | Cừ cắt đường xói, đá hộ chân phân tán năng lượng dòng chảy ngay tại đáy | Cần tính riêng kích cỡ đá theo vận tốc dòng, đá nhỏ sẽ bị cuốn trôi |
Với cầu bắc qua sông vùng ven biển hoặc cửa sông — nơi nước lợ và nước mặn tấn công cốt thép — cừ BTCT dự ứng lực thường là lựa chọn hợp lý hơn về vòng đời. Chi tiết so sánh hai vật liệu có ở bài cừ ván BTCT hay cừ Larsen tốt hơn.
Về quy cách, các dòng SW dùng phổ biến cho công trình thủy — xem cừ ván SW500 SW600 để đối chiếu mô men và chiều dài. Khả năng chịu uốn của thanh cừ cần kiểm toán theo mô men cừ ván BTCT.
Lớp hộ chân đi kèm tường cừ
Tường cừ giữ đất trong lòng tường, nhưng ngay sát mặt ngoài chân cừ dòng chảy vẫn xoáy và có thể khoét sâu thêm. Vì vậy biện pháp đầy đủ thường có thêm lớp hộ chân rải quanh chân tường.
- Đá hộc thả rời — đơn giản, phổ biến; kích cỡ đá phải đủ nặng để không bị cuốn theo vận tốc dòng thiết kế. Tham khảo đá hộc là gì và cách chọn.
- Rọ đá — các viên đá được giữ trong lồng thép nên không bị cuốn riêng lẻ, phù hợp nơi dòng chảy mạnh. Xem rọ đá kè bờ sông.
- Thảm đá — trải thành lớp mỏng phủ rộng, ôm theo địa hình đáy. Xem thảm đá hộc chống xói lở.
Chọn cỡ đá là bài toán riêng, không phải cứ đá to là được. Đá quá to tạo khe rỗng lớn, nước chui qua khe vẫn cuốn đất mịn bên dưới nếu không có lớp lọc ngăn cách.
Quy trình thi công tường cừ quanh mố cầu
- Khảo sát và đo hố xói hiện trạng: đo sâu tại nhiều điểm quanh mố, ghi lại thời điểm đo vì hố xói thay đổi theo mùa.
- Xác định chiều sâu xói dự báo: đơn vị thiết kế tính theo tiêu chuẩn, không lấy theo hố xói đang có.
- Chọn quy cách cừ và chiều dài thanh: chiều dài phải phủ được chiều sâu cắm cộng phần nhô lên trên.
- Định vị tuyến tường: bao quanh mố với khoảng cách đủ để không va vào móng hiện có.
- Dựng khung dẫn hướng và hạ thanh đầu tiên: thanh này quyết định độ thẳng của cả tuyến.
- Hạ các thanh tiếp theo: luồn khóa vào khóa thanh trước, kiểm tra phương đứng sau mỗi thanh — chi tiết ở mối nối joint cừ ván.
- Xử lý chướng ngại ngầm: đáy sông gần mố cầu thường có đá kè cũ, bê tông vỡ — gặp thì dừng lại xử lý, không ép cố.
- Thi công lớp hộ chân: rải đá hoặc lắp rọ đá quanh chân tường sau khi hạ xong.
- Nghiệm thu và lập mốc quan trắc: ghi cao độ đáy để so sánh ở các mùa lũ sau.
Về thiết bị hạ cừ trong lòng sông, tham khảo các phương pháp thi công cừ ván.
Sai lầm khiến tường cừ mất tác dụng
- Cắm cừ nông hơn đáy hố xói dự báo. Sai lầm nghiêm trọng nhất — dòng chảy vòng qua chân cừ, đất trong lòng tường vẫn bị rút.
- Lấy chiều sâu hố xói hiện tại làm chiều sâu thiết kế. Hố xói đo lúc mùa khô nhỏ hơn nhiều so với sau lũ.
- Bỏ lớp hộ chân. Tường cừ đứng trơ, chân cừ bị khoét dần từ phía ngoài.
- Tường cừ không khép kín. Chỉ chắn phía thượng lưu, để hở hạ lưu — dòng xoáy vòng ra sau và vẫn lấy được đất.
- Tuột khóa khi hạ. Một khe hở suốt chiều sâu tương đương không có tường ở đoạn đó.
- Không quan trắc sau khi làm xong. Không có số liệu để biết biện pháp còn hiệu quả hay đã bị vượt qua.
Checklist trước khi duyệt biện pháp
- Hồ sơ có nêu rõ chiều sâu xói tính toán, không chỉ ghi chung chung;
- Chiều sâu cắm cừ lớn hơn chiều sâu xói dự báo, có phần dự phòng;
- Tuyến tường khép kín quanh mố, không hở phía hạ lưu;
- Đã chọn vật liệu cừ phù hợp môi trường nước ngọt hay nước lợ, nước mặn;
- Có lớp hộ chân, cỡ đá tính theo vận tốc dòng thiết kế;
- Có lớp lọc ngăn đất mịn trôi qua khe đá;
- Đã khảo sát chướng ngại ngầm quanh mố trước khi hạ cừ;
- Có phương án kiểm tra khóa cừ còn ngậm sau khi hạ;
- Đã lập mốc quan trắc cao độ đáy để theo dõi các mùa lũ sau.
Câu hỏi thường gặp
Cừ ván bảo vệ mố cầu khác gì cừ ván làm kè sông?
Nguyên lý giống nhau nhưng bài toán khác. Kè sông giữ ổn định cả tuyến bờ dài, còn tường cừ quanh mố tập trung bảo vệ một điểm chịu dòng xoáy cục bộ rất mạnh. Vì vậy chiều sâu cắm quanh mố thường phải lớn hơn so với kè bờ thông thường.
Cắm cừ sâu bao nhiêu là đủ?
Không có con số chung. Chiều sâu phải lớn hơn chiều sâu xói dự báo của chính công trình đó, cộng phần dự phòng do đơn vị thiết kế quyết định. Chiều sâu xói phụ thuộc lưu lượng, vận tốc, loại đất nền và hình dạng mố trụ.
Có thể làm khi cầu đang khai thác không?
Được, đây là tình huống phổ biến khi gia cố cầu cũ. Nhưng phải chọn thiết bị hạ ít gây rung để không ảnh hưởng kết cấu cầu, và cần biện pháp bảo đảm an toàn giao thông trong suốt quá trình.
Cừ bê tông hay cừ thép bền hơn ở chân cầu?
Trong môi trường nước lợ và nước mặn, cừ BTCT dự ứng lực thường có vòng đời tốt hơn vì bê tông không gỉ. Cừ thép hạ nhanh và linh hoạt hơn nhưng cần tính đến ăn mòn và chi phí duy tu dài hạn.
Chỉ đổ đá hộc quanh chân mố có đủ không?
Tùy mức độ. Với dòng chảy yếu và xói nhẹ thì lớp đá hộ chân có thể đủ. Nhưng khi hố xói đã sâu và tiếp tục phát triển, đá thả rời dễ bị cuốn hoặc tụt xuống hố — lúc đó cần tường cừ cắt đường xói mới xử lý được gốc vấn đề.
Làm sao biết tường cừ vẫn đang hiệu quả?
Bằng quan trắc. Lập mốc và đo cao độ đáy quanh mố định kỳ, đặc biệt sau mỗi mùa lũ. Nếu đáy tiếp tục hạ thấp ngoài phạm vi dự kiến thì biện pháp đã bị vượt qua và cần đánh giá lại.
Nhà máy có sản xuất cừ theo chiều dài riêng cho công trình không?
Khả năng sản xuất theo chiều dài và quy cách riêng cần nhà máy xác nhận sau khi xem bản vẽ, số lượng và yêu cầu chịu lực. Nên gửi hồ sơ trước để được kiểm tra tính khả thi.
Kết luận
Tường cừ quanh mố cầu chỉ có tác dụng khi chân cừ cắm sâu hơn đáy hố xói dự báo. Đây không phải chi tiết kỹ thuật phụ mà là điều kiện quyết định — cắm nông hơn thì toàn bộ chi phí trở thành vô ích ngay sau mùa lũ đầu tiên.
Hai câu hỏi nên đặt ra khi duyệt hồ sơ: chiều sâu xói tính toán là bao nhiêu, và chiều sâu cắm cừ có vượt qua con số đó không. Hai câu này quan trọng hơn việc chọn thanh cừ loại nào.
Muốn hiểu nền tảng trước khi đi vào ứng dụng cụ thể, xem cừ ván là gì; nếu đang làm kè bờ sông thay vì bảo vệ mố cầu, xem cừ ván BTCT dùng cho kè sông.
Nhà máy Sản xuất VLXD Thành An Phú Yên sản xuất cừ ván BTCT dự ứng lực theo quy cách và chiều dài của từng công trình. Quý khách gửi bản vẽ, chiều sâu cắm yêu cầu, chiều dài tuyến và điều kiện thi công tại chỗ để được tư vấn quy cách phù hợp và lập báo giá.
Nhà máy Sản xuất VLXD Thành An Phú Yên — Thôn Lương Phước, xã Sơn Thành, tỉnh Đắk Lắk
Email: tctthanhtrung@gmail.com — Giờ làm việc: 08:00 – 20:00, Thứ 2 đến Chủ nhật
Bình luận