Quy trình thi công kết cấu thép gồm những bước gì?
Thi công kết cấu thép chia thành năm giai đoạn chính: gia công chế tạo tại xưởng, vận chuyển và kiểm nhập, lắp dựng tại công trường, kết nối (hàn và bulong) và nghiệm thu hoàn công. Mỗi giai đoạn có quy trình kiểm soát chất lượng riêng và cần thực hiện tuần tự để tránh sai số tích lũy. Tiêu chuẩn áp dụng tại Việt Nam là TCVN 9391:2012 (lắp dựng kết cấu thép) và TCVN 10307:2014 (hàn thép kết cấu).
Giai đoạn 1: Gia công tại xưởng
Thép hình được cắt, khoan, gia công theo bản vẽ chế tạo (shop drawing) với dung sai ±1 mm chiều dài và ±0,5 mm lỗ bulong. Mối hàn xưởng thực hiện trong điều kiện thuận lợi hơn ngoài công trường nên chất lượng ổn định hơn; kiểm tra bằng UT (siêu âm) với mối hàn đối đầu ngấu hoàn toàn. Bề mặt thép làm sạch đến Sa 2,5 (ISO 8501-1) trước khi sơn lót epoxy 50 µm tại xưởng.
Đánh dấu và mã hóa cấu kiện
Mỗi cấu kiện được đánh mã số (piece mark) theo shop drawing để dễ nhận biết khi lắp dựng. Bản danh sách cấu kiện (bill of materials) đi kèm từng chuyến hàng và đối chiếu khi nhập công trường. Cấu kiện sai kích thước phải trả xưởng gia công lại; không được cắt hoặc hàn đắp tại công trường nếu không có sự chấp thuận của tư vấn kết cấu.
Giai đoạn 2: Vận chuyển và kiểm nhập
Cấu kiện dài (cột, dầm) vận chuyển bằng xe đầu kéo; cần chằng buộc đúng vị trí để tránh biến dạng. Kiểm nhập gồm: đối chiếu mã số, đo kích thước chủ yếu, kiểm tra vết nứt hoặc biến dạng do vận chuyển. Phụ kiện nhỏ (bulong, tấm đệm, bản mã) đếm số lượng và lưu kho riêng theo lô.
Giai đoạn 3: Lắp dựng tại công trường
Trình tự lắp dựng bắt đầu từ khung đầu hồi (end frame), sau đó lắp giằng đứng và dần tiến vào giữa. Mỗi khung được tạm giữ bằng cây chống hoặc dây cáp trước khi lắp giằng mái; không tháo chống tạm khi chưa có đủ giằng. Cẩu lắp dùng cần cẩu bánh lốp hoặc xe cẩu tự hành; tính toán năng suất cẩu theo trọng lượng cấu kiện nặng nhất và tầm với.
Kiểm tra độ thẳng đứng và cao trình
Sau mỗi khung lắp xong, đo độ thẳng đứng cột bằng máy toàn đạc hoặc thước ni vô; sai lệch cho phép ≤ H/1000 và ≤ 10 mm theo TCVN 9391. Cao trình đỉnh cột kiểm tra bằng máy thủy bình; sai lệch ±5 mm. Sai lệch vị trí tim cột so với lưới trục ≤ 5 mm.
Giai đoạn 4: Kết nối bulong và hàn công trường
Bulong cường độ cao A325 hoặc Gr8.8 xiết theo trình tự từ giữa mặt bích ra ngoài; xiết hai lượt (snug tight → full tension). Moment xiết quy định theo đường kính: M20 = 190 N·m; M22 = 265 N·m; M24 = 330 N·m (AISC). Hàn công trường thực hiện sau khi tất cả bulong đã xiết tạm; che chắn gió và kiểm tra nhiệt độ môi trường (>5°C) trước khi hàn.
Kiểm tra mối hàn
- Kiểm tra ngoại quan (VT): 100% mối hàn; kiểm tra kích thước chân hàn, vết nứt, hố khí bề mặt
- Siêu âm (UT): mối hàn đối đầu kết cấu chính; 100% hoặc theo tỷ lệ được chỉ định
- Từ tính (MT): mối hàn góc kết cấu chính theo yêu cầu hồ sơ thiết kế
- Chụp phim (RT): áp dụng khi thiết kế yêu cầu hoặc khi phát hiện nghi ngờ khuyết tật
Giai đoạn 5: Hoàn thiện bề mặt và nghiệm thu
Sau khi lắp dựng xong, vệ sinh bề mặt bulong và mối hàn công trường, sơn bổ sung lớp mồi và lớp trung gian đúng chiều dày quy định. Lập hồ sơ nghiệm thu gồm: biên bản kiểm tra mối hàn, báo cáo xiết bulong, biên bản đo đạc kích thước và chứng chỉ vật liệu (mill certificate) thép. Bàn giao hồ sơ hoàn công theo quy định TCXDVN 338:2005 và TCVN 9391:2012.
Các lỗi phổ biến trong thi công kết cấu thép
| Lỗi | Nguyên nhân | Hậu quả | Biện pháp phòng ngừa |
|---|---|---|---|
| Lỗ bulong lệch | Gia công sai dung sai | Phải khoét rộng, giảm tiết diện | Kiểm tra shop drawing trước gia công |
| Mối hàn không ngấu | Che chắn gió kém, thợ hàn không đủ kỹ năng | Nứt mối hàn, giảm khả năng chịu lực | Kiểm tra WPS, thử mẫu hàn trước |
| Cột nghiêng vượt sai lệch | Chống tạm không đủ | Gây ứng suất phụ trong kết cấu | Đo ngay sau khi dựng mỗi khung |
| Bulong không đủ lực xiết | Cờ lê không hiệu chuẩn | Kết nối trượt dưới tải trọng | Hiệu chuẩn cờ lê hàng ngày |
An toàn lao động khi thi công kết cấu thép
Công nhân làm việc trên cao phải đeo dây an toàn toàn thân (full-body harness) và móc vào dây cứu sinh (lifeline) dọc theo dầm. Khu vực bên dưới cẩu lắp phải rào chắn và cấm người vào trong bán kính rơi vật. Không làm việc trên kết cấu khi gió >10 m/s (cấp 5) hoặc có mưa sét.