Sập hai nhịp dẫn cầu Cần Thơ là do lún lệch đài móng

ND - Ngày 2-7, Ủy ban Nhà nước điều tra sự cố sập hai nhịp cầu dẫn cầu Cần Thơ (UBNNCT) đã báo cáo trước Chính phủ kết luận về nguyên nhân của sự cố sập hai nhịp cầu dẫn cầu Cần Thơ xảy ra ngày 26-9-2007. Ðể bạn đọc hiểu rõ hơn về nguyên nhân của sự cố nghiêm trọng này, Báo Nhân Dân xin trích đăng Báo cáo tóm tắt kết quả hoạt động của Ủy ban tại cuộc họp báo Chính phủ thường kỳ chiều 2-7.

...

Ðiều tra về nguyên nhân khởi nguồn của sự cố

Do sự cố xảy ra trong khi đang thi công phần dầm cầu tức là dầm cầu chưa làm việc, nên đối tượng gây ra sự cố được xác định là hệ thống kết cấu đỡ tạm phục vụ thi công dầm cầu. Ðể tìm được nguyên nhân chính, khởi nguồn của sự cố, UBNNCT đã tập trung phân tích các khả năng dẫn tới sự cố trong các khâu thiết kế, gia công, lắp đặt hệ thống kết cấu đỡ tạm và từ các yếu tố bất lợi khác. Kết quả điều tra như sau:

- Về nguyên nhân từ thiết kế hệ thống kết cấu đỡ tạm: UBNNCT đã thực hiện kiểm toán lại thiết kế hệ thống kết cấu đà giáo thép và nhận xét rằng: kết cấu đỡ tạm bảo đảm làm việc an toàn trong điều kiện không có lún lệch của móng. Trên thực tế, hệ kết cấu thép này đã được sử dụng thi công an toàn tại trụ tháp, nơi mà nó được tựa trên móng trụ tháp không bị lún lệch. Ðối với kết cấu móng, do tải trọng truyền lên cọc tại thời điểm xảy ra sự cố nhỏ hơn sức chịu tải cho phép của cọc nên móng cọc bảo đảm khả năng chịu lực. Như vậy, việc thiết kế hệ thống kết cấu đỡ tạm trong điều kiện chưa xét tới lún lệch không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra sự cố.

- Về nguyên nhân từ khâu gia công, chế tạo, lắp dựng hệ thống kết cấu đỡ tạm: Qua khảo sát hiện trạng kết cấu sau sự cố. Ủy ban đã phát hiện một số sai lệch thi công so với thiết kế. Tại dàn ngang, một số đường hàn chịu lực có khuyết tật, một thanh có kích thước sai lệch so với thiết kế. Tại trụ tạm, một số lỗ bu-lông sai kích thước và sai vị trị phải chỉnh sửa lại. Qua phân tích, tính toán cho thấy các sai lệch này không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra sự cố.

- Về nguyên nhân từ các yếu tố bất lợi khác: Ủy ban đã điều tra, xem xét các yếu tố bất lợi mà trong hồ sơ thiết kế chưa đề cập tới như: chiều dày lớp đất đắp; sự thay đổi của nước ngầm do các trận mưa liên tiếp trước thời điểm xảy ra sự cố; sự tăng tải nhanh do bê-tông cầu đợt 10 và 11 được đổ liên tiếp trong hai ngày 24 và 25-9-2007; cộng hưởng dao động do công nhân thi công trên cầu và đi lại của cần cẩu. Qua phân tích, UBNNCT nhận thấy các yếu tố trên ảnh hưởng nhỏ tới sự làm việc của hệ thống kết cấu đỡ tạm. Vì vậy, có thể loại trừ nguyên nhân trực tiếp gây ra sự cố từ các yếu tố này.

Riêng tác động của lún lệch bao gồm: lún lệch giữa móng trụ tạm và trụ chính, lún lệch giữa hai đài móng trụ tạm với nhau và lún lệch trong một đài móng của trụ tạm, qua phân tích, UBNNCT nhận thấy như sau:

a) Lún lệch giữa móng trụ tạm và trụ chính

Móng các trụ chính được đặt trên cọc khoan nhồi dài khoảng 76 m trong khi móng các trụ tạm đặt trên cọc đóng kích thước 30 x 30 cm dài khoảng 35 m, do đó giữa trụ tạm và trụ chính có lún lệch. Qua số liệu khảo sát đợt 1 gồm hai hố khoan LK1, LK2 và thí nghiệm nén tĩnh đã xác định được độ lún lệch giữa móng trụ tạm và trụ chính là 39 mm. Theo tiêu chuẩn AASHTO của Mỹ, độ an toàn của kết cấu được đánh giá thông qua hệ số nguy hiểm n tính bằng lực tác dụng vào kết cấu chia cho khả năng chịu lực của nó. Khi n nhỏ hơn 1 thì kết cấu an toàn. Ở độ lún lệch 39 mm, thanh cột trụ nguy hiểm nhất là thanh 117, n tăng từ 076 lên 0,82 tức thêm 7,9% so với trường hợp không có lún lệch, nhưng vẫn nhỏ hơn 1, nên kết cấu đỡ tạm vẫn an toàn, không bị sập đổ. Như vậy, lún lệch giữa móng trụ tạm và trụ chính không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra sự cố.

b) Lún lệch giữa hai đài móng trụ tạm với nhau

Kết quả khảo sát đợt 2 gồm hai cặp hố khoan ở thượng và hạ lưu móng trụ tạm (T13U, T13D và T14U, T14D) được đưa vào tính toán đã cho thấy độ lún lệch giữa đài T13U và đài T13D có giá trị nhỏ, trong khoảng 0 á 6 mm. Khi đó, hệ số nguy hiểm của kết cấu trụ tạm xuất hiện ở thanh 46 tăng từ 0,56 lên 0,65 tức thêm 16% so với trường hợp không có lún lệch, nhưng vẫn nhỏ hơn 1, nên kết cấu đỡ tạm vẫn an toàn, không bị sập đổ. Qua đó có thể thấy lún lệch giữa hai đài móng trụ tạm không phải là nguyên nhân trực tiếp gây ra sự cố.

c) Lún lệch trong một đài móng trụ tạm

Móng trụ tạm thượng lưu T13U được đánh giá là yếu nhất. Vì vậy để xác định độ lún lệch trong đài móng trụ tạm này, UBNNCT đã tiến hành đợt khảo sát thứ 3 tại hai hố khoan K-1, K-2. Khi đối chiếu hai hố khoan K-1 và LK-1 đã phát hiện thấy có sự biến đổi lớn về địa chất ở hai phía đối diện của đài móng trụ tạm thương lưu này. Cụ thể, hàng cọc gần phía trụ P14 có mũi cọc tựa trên lớp cát xốp và hàng cọc gần phía trụ P13 có mũi cọc tựa trên lớp cát chặt vừa. Ðiều này đã dẫn tới hàng cọc gần trụ P14 bị lún nhiều hơn hàng cọc gần trụ P13 làm đài móng trụ tạm T13U nghiêng về phía trụ P14. Ðộ lún lệch giữa hai hàng cọc này theo tính toán đạt 12 mm và có thể lớn hơn khi kể thêm từ biến của lớp cát tựa cọc và độ cố kết của lớp sét dưới lớp cát.

Tính toán lún lệch trong một đài móng đã cho thấy khi độ lún lệch đạt giá trị 11 mm, một số thanh giằng xiên của trụ tạm đã bắt đầu bị nguy hiểm (n>1). Khi độ lún lệch đạt khoảng 12 mm thì hệ số nguy hiểm n ở các bu-lông liên kết của các thanh này đạt giá trị 1,18 á 1,44, các thanh lần lượt bị đứt. Khi các thanh giằng xiên trên không còn làm việc thì hệ số nguy hiểm n ở cột trụ tạm 46 tăng từ 0,56 lên 1,58  tức 2,82 lần, cột trụ này bị cong dồn tải sang các cột trụ khác gây mất ổn định toàn bộ trụ tạm T13U và sau đó là sự sụp đổ của các kết cấu bên trên.

Như vậy, hệ kết cấu đỡ tạm bị phá hủy rất nhanh do mất ổn định của trụ tạm. Nguyên nhân gây ra mất ổn định này là do lún lệch ở một đài cọc.

Diến biến sập đổ xảy ra như sau: Lún lệch trong một đài móng trụ tạm T13U, các thanh giằng xiên 81, 64, 65 lần lượt bị đứt dẫn tới oằn thanh cột trụ 46 kéo theo sập đổ toàn bộ kết cấu đỡ tạm.

Do trụ tạm T13U sập trước nên bản bê-tông có xu hướng nghiêng dốc về phía thượng lưu. Vì vậy, đã có một số công nhân và vật dụng rơi xuống nóc các nhà tại phía thượng lưu như ghi nhận được từ một số nhân chứng.

Sự sập đổ do mất ổn định thường xảy ra rất nhanh, trong trường hợp này khoảng 20 giây. Vì vậy, ngay sau khi trụ tạm T13U khuỵu xuống, bản bê-tông cầu bị gãy thành nhiều đoạn, trọng lượng bản cầu tác dụng lên đỉnh trụ P13 rất lớn (khoảng hơn 1.000 tấn) đã gây phá vỡ liên kết bản bê-tông với đỉnh trụ chính P13. Ðây là nguyên nhân gây ra tiếng nổ và khói trắng bốc lên từ đỉnh trụ P13 theo lời kể của một số nhân chứng.

Sơ đồ biến dạng phá hoại của trụ tạm theo tính toán hoàn toàn phù hợp với hiện trạng còn lại của kết cấu sau sự cố.

Kết luận của UBNNCT về nguyên nhân của sự cố

Lún lệch của đài móng trụ tạm thượng lưu T13U theo hướng dọc cầu từ phía bờ ra phía sông là nguyên nhân chính, nguyên nhân khởi nguồn của sự cố. Lún lệch đài móng đã làm tăng nội lực trong các bộ phận của trụ tạm gây đứt bu-lông liên kết của một số thanh giằng xiên dẫn tới các thanh đứng của trụ tạm này bị mất ổn định và theo đó là sự sập đổ các kết cấu bên trên trụ tạm.

Theo tiêu chuẩn AASHTO quy định áp dụng cho công trình thì trách nhiệm chính của thiết kế là phải bảo đảm an toàn  cho cộng đồng tức bảo đảm an toàn chịu lực của hệ thống kết cấu đỡ tạm. Tuy vậy, việc xảy ra lún lệch trong phạm vi hẹp của một đài móng trụ tạm, nguyên nhân chính khởi nguồn gây ra sự mất an toàn kết cấu trong trường hợp này, có thể xem là tình huống rủi ro, khó lường trước được trong thiết kế thông thường.