Từ bản vẽ đến công trường: quy trình chế tạo kết cấu thép và kiểm soát chất lượng

Thiết kế tốt chưa đảm bảo công trình tốt. Giữa bản vẽ và kết cấu đứng ngoài hiện trường là một chuỗi công đoạn mà mỗi bước đều có thể làm sai lệch kích thước, giảm khả năng chịu lực hoặc kéo dài tiến độ. Bài viết mô tả quy trình chúng tôi áp dụng và những điểm kiểm tra không được bỏ qua.

1. Bản vẽ chế tạo (shop drawing)

Bản vẽ thiết kế cho biết tiết diện và nội lực; bản vẽ chế tạo cho biết từng chi tiết được cắt thế nào, khoan lỗ ở đâu, hàn bằng mối hàn gì. Đây là bước phát hiện xung đột rẻ nhất: bản mã đè nhau, bu lông không đủ chỗ siết, cấu kiện dài quá khổ vận chuyển.

Bản vẽ chế tạo cần được chủ đầu tư hoặc tư vấn duyệt trước khi cắt thép. Mỗi cấu kiện phải có mã riêng, xuất hiện nhất quán trên bản vẽ, trên phiếu gia công và trên chính cấu kiện sau khi chế tạo.

2. Vật tư đầu vào

Kiểm tra trước khi nhập kho:

• Chứng chỉ vật liệu (CO/CQ) khớp mác thép và lô hàng thực tế;
• Chiều dày thực đo – thép cán có dung sai âm, thép mỏng hơn danh nghĩa ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu lực;
• Bề mặt: gỉ nặng, rỗ sâu, cong vênh quá mức phải loại;
• Vật tư liên kết: bu lông đúng cấp, còn hạn, cùng lô với đai ốc và vòng đệm; vật liệu hàn đúng chủng loại theo quy trình hàn.

3. Cắt và tạo phôi

Cắt laser hoặc plasma CNC cho độ chính xác và năng suất tốt nhất với thép tấm. Tối ưu sơ đồ cắt giúp giảm hao hụt vật tư – khoản tiết kiệm này thường lớn hơn chênh lệch đơn giá gia công giữa các xưởng.

Lưu ý kỹ thuật: mép cắt nhiệt bị cứng hóa, nếu chi tiết chịu mỏi cần mài mép; lỗ bu lông nên khoan hoặc đột đúng đường kính, không "khoét cho vừa" tại công trường vì làm giảm diện tích tiết diện và gây lệch tâm.

4. Gá và hàn

Đồ gá quyết định độ chính xác của cụm hàn. Với cấu kiện lặp lại (khung kèo, chân cột, giá đỡ), đầu tư một bộ đồ gá thường hoàn vốn ngay trong lô đầu tiên nhờ giảm thời gian căn chỉnh và giảm sai lệch.

Trình tự hàn phải được lập trước để kiểm soát biến dạng nhiệt: hàn đối xứng, so le, gá giữ trong lúc hàn và chỉ tháo gá khi nguội. Với dầm tổ hợp dài, tính trước độ vồng ngược.

Điểm dừng kiểm tra: nghiệm thu kích thước hình học của cụm hàn trước khi chuyển sang làm sạch bề mặt. Sửa ở bước này còn dễ; sau khi đã sơn thì phải phá lớp sơn để sửa.

5. Làm sạch và sơn

Phun hạt mài đạt cấp độ sạch yêu cầu, sơn đủ số lớp và đủ chiều dày màng khô, đo và lưu hồ sơ. Chi tiết đầy đủ về chọn hệ sơn theo môi trường đã được trình bày trong bài viết riêng về chống ăn mòn.

Hai điều thường bị bỏ sót: che chắn bề mặt tiếp xúc của liên kết ma sát (không được sơn) và ghi lại nhiệt độ, độ ẩm, điểm sương tại thời điểm thi công sơn.

6. Nghiệm thu tại xưởng và vận chuyển

Nghiệm thu tại xưởng rẻ hơn nghiệm thu tại công trường nhiều lần. Bộ kiểm tra tối thiểu: kích thước tổng thể, vị trí lỗ bu lông, chiều dày mối hàn, kết quả kiểm tra không phá hủy, chiều dày sơn, mã cấu kiện và danh sách đóng gói.

Với cấu kiện lớn, nên thử lắp một phần tại xưởng (trial assembly) – đặc biệt là các nút nhiều thanh quy tụ. Phát hiện lệch lỗ ở xưởng là chuyện nhỏ; phát hiện khi cẩu đang treo cấu kiện trên cao là chuyện lớn.

Đóng gói và chằng buộc cần tính đến điểm nâng: cấu kiện mảnh phải có thanh chống tạm để không bị biến dạng khi vận chuyển và cẩu lắp.

7. Lắp dựng tại công trường

1. Kiểm tra bu lông neo trước: đo vị trí, cao trình, độ thẳng đứng của toàn bộ bu lông neo trước khi cẩu cột. Sai lệch bu lông neo là nguyên nhân chậm tiến độ số một.
2. Biện pháp thi công: trình tự lắp dựng, giằng tạm, neo gió tạm – kết cấu chưa hoàn chỉnh yếu hơn kết cấu hoàn chỉnh rất nhiều.
3. Căn chỉnh: độ thẳng đứng cột, cao trình vai cột, khoảng cách ray cầu trục phải đo bằng máy trắc đạc, không ước lượng bằng mắt.
4. Siết bu lông: theo đúng phương pháp quy định, có biên bản và tỷ lệ kiểm tra lại.
5. Sơn dặm: mối hàn công trường, chỗ trầy xước, đầu bu lông – làm sạch và sơn đủ lớp.

Hồ sơ chất lượng nên yêu cầu bàn giao

• Bản vẽ hoàn công kèm danh sách thay đổi so với thiết kế;
• Chứng chỉ vật liệu thép, bu lông, vật liệu hàn;
• Quy trình hàn được duyệt và chứng chỉ thợ hàn;
• Biên bản kiểm tra không phá hủy kèm sơ đồ vị trí kiểm tra;
• Hồ sơ sơn: điều kiện thi công, số lớp, kết quả đo chiều dày;
• Biên bản siết bu lông, biên bản trắc đạc sau lắp dựng;
• Hướng dẫn kiểm tra và bảo trì định kỳ.

Kết luận

Chất lượng kết cấu thép được tạo ra ở xưởng và được xác nhận bằng hồ sơ, không phải bằng lời hứa. Một quy trình có điểm dừng kiểm tra rõ ràng giúp phát hiện sai sót ở nơi sửa còn rẻ – và giúp chủ đầu tư biết chính xác mình đã mua thứ gì.