Nghiên cứu mức độ tăng trưởng lưu lượng xe và tải trọng trục trên một số tuyến phía đông và nam thành phố hồ chí minh do khu quản lý đường bộ vii quản lý và giải pháp tổ chức, khai thác hợp lý

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN CÔNG THANH NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG LƯU LƯỢNG XE VÀ TẢI TRỌNG TRỤC TRÊN MỘT SỐ TUYẾN PHÍA ĐƠNG VÀ NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DO KHU QLĐB VII QUẢN LÝ VÀ GIẢI PHÁP TỔ CHỨC, KHAI THÁC HỢP LÝ LUẬN ÁN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI NGUYỄN CÔNG THANH NGHIÊN CỨU MỨC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG LƯU LƯỢNG XE VÀ TẢI TRỌNG TRỤC TRÊN MỘT SỐ TUYẾN PHÍA ĐƠNG VÀ NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DO KHU QLĐB VII QUẢN LÝ VÀ GIẢI PHÁP TỔ CHỨC, KHAI THÁC HỢP LÝ Chuyên ngành : XÂY ĐƯỜNG Ô TÔ VÀ ĐƯỜNG THÀNH PHỐ Mã số : 60.58.30 LUẬN ÁN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT Thầy hướng dẫn khoa học TS NGUYỄN VĂN HÙNG TP.HỒ CHÍ MINH - 2008 Nguyễn Cơng Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT MỞ ĐẦU Mục tiêu đề tài : Đánh giá mức độ tăng trưởng lưu lượng xe tải trọng trục xe để tính thiết kế, tổ chức giao thông khai thác hợp lý số tuyến phía Đơng phía Nam thành phố Hồ Chí Minh Khu QLĐBVII quản lý Sự cần thiết đề tài: Trong 15 năm trở lại đây, Tp.HCM với phát triển nhanh chóng kinh tế (mức tăng trưởng GDP hàng năm từ -13%), nhu cầu vận chuyển hàng hoá với khối lượng lớn tăng không ngừng, dẫn đến cần phải nâng cấp mở rộng làm tuyến đường khu vực Trong hầu hết cơng trình xây dựng, đơn vị tư vấn thiết kế lấy giá trị tăng trưởng lưu lượng xe mức độ tăng trưởng GDP cộng 2% mà không xét đến yếu tố khác (vùng hấp dẫn, đặc điểm phát triển kinh tế vùng, đặc điểm vân tải khu vực, mức độ tăng trưởng dân số…) Vì cơng trình sau thời gian đưa vào sử dụng lại có tượng tải, vượt tải, chất lượng mặt đường xuống cấp nhanh, đặc biệt tuyến đường nối Tp.HCM với tỉnh miền Đơng (Đồng Nai, Bình Dương, Vũng Tàu, tỉnh phía Bắc), tỉnh miền Tây (Long An, Tiền Giang, Cần Thơ…) Khu QLĐB VII quản lý Trong tiêu chuẩn, hướng dẫn thiết kế Việt Nam dự báo lưu lượng xe, thiết kế kết cấu áo đường (tải trọng trục thiết kế…), tổ chức khai thác ( tải trọng giới hạn cho phép lưu thơng …) cịn nhiều bất cập Chính đề tài “Nghiên cứu mức độ tăng trưởng lưu lượng xe tải trọng trục xe số tuyến phía Đơng Nam thành phố Hồ Chí Minh Khu QLĐBVII quản lý giải pháp tổ chức, khai thác hợp lý” cần thiết có ý nghĩa thực tiễn Đối tượng phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu tải trọng trục xe, mức độ tăng trưởng lưu lượng xe trục đường phía Đơng phía Nam thành phố Hồ Chí Minh Khu QLĐB VII quản lý Cụ thể: Trang Nguyễn Công Thanh + Phía Đơng: Luận Văn Thạc Sỹ KHKT - QL1 đoạn từ Km 1862+500 (Chợ Sặc - Biên Hoà) đến Km1879+500 ( Trạm Hai - Quận 9), Xa Lộ Hà Nội - QL51 đoạn từ Km 0+000 (Ngã ba Vũng Tàu) đến Km 73+500 (Vũng Tàu) + Phía Nam: - QL1 đoạn từ Km 1924+000 (Bình Chánh) đến Km 1963+000 (Tân An) - Đường Nguyễn Văn Linh: từ Km 0+00 (cầu Phú Mỹ) đến Km 18 (Ngã 3-Bình Chánh) Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu thực trạng việc lưu thông, cấp phép, quản lý phương tiện giới thời gian qua (1997-2007) tuyến đường Khu QLĐB VII quản lý Phân tích, đánh giá phổ tải trọng trục xe, mức độ tăng trưởng lưu lượng xe tải lưu thông số trục Tp.HCM dự báo mức độ tăng trưởng thời gian tới Nghiên cứu tải trọng trục xe thiết kế mặt đường ô tô Việt nam nước (Nga, nước SNG, Đức, Anh, Ý ) Nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng trục xe (tải trọng trục, khoảng cách trục, số lượng bánh xe, áp lực bánh xe), mức độ tăng trưởng lưu lượng xe đến trạng thái ứng suất biến - dạng tuổi thọ kết cấu áo đường Nghiên cứu mối quan hệ mức độ tăng trưởng GDP phát triển giao thông trục phía Đơng phía Nam Tp HCM số tuyến đường khác Nghiên cứu quy luật phân bố giao thông (theo giờ, theo làn, theo lý trình ) Nghiên cứu cách xác định tuổi thọ lại đường, đề kế hoạch sửa chữa Nghiên cứu đề xuất giải pháp tổ chức, khai thác hợp lý trục phía Đơng phía Nam Tp HCM Trang Nguyễn Công Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp thống kê: sử dụng số liệu đếm xe trạm thu phí kết hợp phương pháp đếm xe trực tiếp, sử dụng cơng cụ tốn học để xử lý số liệu thu thập Nghiên cứu lý thuyết trạng thái ứng suất biến dạng kết cấu áo đường tác động phương tiện giao thông Trên sở số liệu thu thập, kết nghiên cứu lý thuyết kết hợp kết nghiên cứu nước nước, đề xuất giải pháp tổ chức quản lý, khai thác hợp lý tuyến đường nghiên cứu Độ tin cậy đề tài: Đề tài đươc nghiên cứu dựa trên: + Số liệu đếm xe nhiều năm Khu QLĐB VII kết hợp với số liệu đếm xe tác giả tuyến đường trục phía Đơng phía Nam Tp.HCM nên có độ tin cậy cao + Cơ sở lý thuyết đề tài dựa kết nghiên cứu ngồi nước cơng bố, áp dụng rộng rãi với hệ thống tiêu chẩn, quy trình hành nên đảm bảo tính đắn đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Trên sở số liệu quan sát lưu lượng tải trọng xe sử dụng lý thuyết thống kê , xử lý số liệu, tác giả nghiên cứu làm rõ vấn đề sau:  Thực trạng tổ chức giao thơng tuyến đường phía Đơng phía Nam Tp.HCM Khu Quản Lý Đường Bộ VII quản lý  Làm rõ cấp thiết phải thiết lập lại trạm cân để kiểm soát tải trọng khai thác  Ảnh hưởng tăng lưu lượng xe tải trọng trục đến bề rộng mặt đường kết cấu áo đường  Dùng công cụ toán học thiết lập quy luật phân bố tải trọng trục xe Trang Nguyễn Công Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT  Xây dựng phổ tải trọng trục  Đề giải pháp hợp lý giải vấn đề Cấu trúc đề tài: MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : ĐẶC ĐIỂM KHAI THÁC CỦA MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH PHÍA ĐƠNG VÀ NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DO KHU QUẢN LÝ ĐƯỜNG BỘ VII QUẢN LÝ CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỨC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG LƯU LƯỢNG XE, TẢI TRỌNG TRỤC XE ĐẾN QUY MÔ ĐƯỜNG VÀ TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG CHƯƠNG III : CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN VÀ KIỀN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang Nguyễn Công Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Mục tiêu đề tài : .1 Sự cần thiết đề tài: Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu: .2 Phương pháp nghiên cứu: Độ tin cậy đề tài: Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Cấu trúc đề tài: CHƯƠNG I : ĐẶC ĐIỂM QUẢN LÝ, KHAI THÁC CỦA MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH PHÍA ĐƠNG VÀ NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DO KHU QUẢN LÝ ĐƯỜNG BỘ VII QUẢN LÝ 1.1 Giới thiệu hệ thống đường Khu Quản lý Đường VII quản lý 1.2 Vai trị tuyến đường phía Đơng phía Nam TP.Hồ Chí Minh Khu QLĐB VII quản lý phát triển Tp HCM tỉnh phía Nam: 16 1.2.1 Sự phát triển Tp Hồ Chí Minh vùng kinh tế trọng điểm phía Nam 16 1.2.2 Vai trị tuyến đường phía Đơng phía Nam Tp HCM đến phát triển kinh tế Tp HCM tỉnh kinh tế trọng điểm phía Nam.18 1.3 Đặc điểm khai thác tuyến Đường phía Đơng phía Nam khu vực Tp.HCM 22 1.3.1 Qui định loại phương tiện lưu thông đường 22 1.3.2.Thực trạng Công tác cấp phép xe khổ q tải tuyến Đường phía Đơng phía Nam khu vực Tp.HCM 29 1.3.3.Thực trạng công tác tu bảo dưỡng năm tuyến Đường phía Đơng phía Nam khu vực Tp.HCM 33 Trang Nguyễn Công Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT 1.3.3 Đánh giá mức độ phục vụ tuyến đường phía Đơng phía Nam khu vực Tp.HCM 37 1.4 Kết luận: 39 CHƯƠNG II: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ MỨC ĐỘ TĂNG TRƯỞNG, SỰ PHÂN BỐ XE KHÔNG ĐỀU THEO THỜI GIAN VÀ THEO MẶT CẮT NGANG ĐƯỜNG, TẢI TRỌNG TRỤC XE ĐẾN CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC VÀ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG 41 2.1 Ảnh hưởng tốc độ tăng trưởng đến bề rộng mặt đường kết cấu áo đường 41 2.1.1 Tốc độ tăng trưởng giao thông: 41 2.1.2 Ảnh hưởng tốc độ phát triển giao thông đến kết cấu áo đường 55 2.1.3 Ảnh hưởng tốc độ tăng trưởng đến kích thước hình học mặt cắt ngang đường 60 2.2 Ảnh hưởng tải trọng trục đến kết cấu áo đường .63 2.2.1 Điều tra phổ tải trọng trục dòng xe 64 2.2.1.1.Các tiêu chuẩn kiểm định .64 2.2.1.1.1.Tiêu chuẩn Piecson Romanopski 64 2.2.1.1.2.Tiêu chuẩn Conmogorop .65 2.2.1.2.Kiểm tra mẫu thống kê theo luật phân phối chuẩn .66 2.2.1.2.1 Kiểm tra mẫu thống kê lưu lượng xe xa lộ Hà Nội 8-9h ngày 18-12 năm 2006 theo luật phân phối chuẩn .66 2.2.1.2.2 Kiểm tra mẫu thống kê lưu lượng xe xa lộ Hà Nội 10-11h ngày 20-12 năm 2006 69 2.2.1.2.3 Kiểm tra mẫu thống kê lưu lượng xe xa lộ Hà Nội 8-9h ngày 18-12 năm 2006 theo luật phân phối Poatxong theo tiêu chuẩn Gonmogrop 72 2.3 Ảnh hưởng phân bố lưu lượng giao thông không đến bề rộng mặt đường kết cấu áo đường 75 2.4 Ảnh hưởng hệ số phân phối số trục xe tính toán xe đến kết cấu áo đường .78 2.5 Ảnh hưởng tải trọng trục đến tuổi thọ cơng trình đường .84 2.6 Ảnh hưởng khoảng cách trục 86 Trang Nguyễn Công Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT 2.7 Ảnh hưởng số trục 87 2.8 Ảnh hưởng số lượng bánh xe trục áp lực lên mặt đường 87 Kết luận: 89 CHƯƠNG III : CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 90 3.1 Các giải pháp nâng cấp, mở rộng làm hệ thống đường giao thông90 3.2 Các giải pháp tổ chức giao thông 96 3.2.1 Giải pháp phân bố số xe phù hợp với lưu lượng theo chiều lại 96 3.2.2 Giải pháp hạn chế lưu lượng xe theo thời gian 99 3.2.3 Giải pháp điều chỉnh quy mô đường phù hợp dựa phân bố lưu lượng đoạn tuyến 101 3.2.4 Giải pháp thiết kế KCAĐ xét đến phân bố lưu lượng không đồng xe 103 3.3 Các giải pháp khai thác giao thông .107 3.3.1 Kiểm soát phương tiện giao thông cách thiết lập trạm cân tự động (WIM) 107 3.3.1.1 Các biện pháp hạn chế xe tải 107 3.3.1.2 Tầm quan trọng việc thiết lập trạm cân 110 3.3.1.3 Cơng tác kiểm sốt phương tiện giao thông hệ thống trạm cân tự động (WIM) .113 3.3.2 Tổ chức đánh giá tuổi thọ cịn lại KCAĐ q trình khai thác để sớm có kế hoạch sửa chữa 116 3.3.2.1 Tuổi thọ kết cấu áo đường sở xây dựng mơ hình tính tốn tuổi thọ116 3.3.2.2 Tính tốn tuổi thọ cơng trình mặt đường 117 3.3.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ đường 120 3.3.2.4 Công tác sửa chữa đường 122 CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 126 4.1 Kết luận : 126 4.2 Kiến nghị : .Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 Trang Nguyễn Công Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT CHƯƠNG I : ĐẶC ĐIỂM QUẢN LÝ, KHAI THÁC CỦA MỘT SỐ TRỤC ĐƯỜNG CHÍNH PHÍA ĐƠNG VÀ NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DO KHU QUẢN LÝ ĐƯỜNG BỘ VII QUẢN LÝ 1.1 Giới thiệu hệ thống đường Khu Quản lý Đường VII quản lý Cục Đường Việt Nam trực thuộc Bộ Giao thông Vận Tải, giao thực chức quản lý Nhà nước chuyên ngành giao thông đường phạm vi nước, bao gồm lĩnh vực quản lý nhà nước hệ thống kết cấu hạ tầng đường bộ, vận tải đường bộ, phương tiện vận tải cấp phép lái xe, chủ đầu tư dự án đầu tư xây dựng cơng trình đường Theo Nghị định số 51/2008/NĐ-CP ngày 22 /4/2008 Chính phủ, qui định chức năng, nhiệm vụ, quyền hạn cấu tổ chức Bộ Giao thơng vận tải Cục Đường Việt Nam nâng lên thành Tổng cục Đường Việt Nam Hiện mơ hình cấu tổ chức quản lý hệ thống đường nước thực sau: Để tổ chức quản lý khai thác hệ thống quốc lộ toàn quốc Cục ĐBVN thành lập Khu Quản lý Đường chịu trách nhiệm theo địa bàn khu vực, từ Bắc xuống Nam gồm có Khu sau: - Khu QLĐB II đóng Tp Hà Nội quản lý địa bàn phía bắc từ tỉnh Lạng Sơn đến tỉnh Thanh Hóa - Khu QLĐB IV đóng Tp Vinh quản lý địa bàn từ tỉnh Nghệ An đến Tp Huế - Khu QLĐB V đóng Tp Đà Nẵng quản lý địa bàn từ Tp Đà Nẵng đến tỉnh Khánh Hịa - Khu QLĐB VII đóng Tp Hồ Chí Minh quản lý địa bàn phía Nam từ tỉnh Ninh Thuận đến tỉnh Cà Mau Các Khu QLĐB chịu trách nhiệm quản lý khai thác tuyến quốc lộ khu vực giao, bao gồm công tác quản lý sở hạ tầng cầu đường bộ, bảo vệ hành lang đường kiểm tra theo dõi dự báo đề xuất để Cục ĐBVN, Bộ GTVT có kế hoạch đầu tư hàng năm lâu dài cho công tác bảo bảo trì tuyến quốc lộ dự án xây dựng cơng trình giao thơng, đồng thời tổ chức thực hiên công tác sửa chữa thường Trang Nguyễn Công Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT Hinh 3.17 : Trạm cân Dầu Giây tai Km1846+700 QL1 tỉnh Đồng Nai 3.3.2 Tổ chức đánh giá tuổi thọ lại KCAĐ q trình khai thác để sớm có kế hoạch sửa chữa 3.3.2.1 Tuổi thọ kết cấu áo đường sở xây dựng mơ hình tính tốn tuổi thọ Trong thực tế quản lý khai thác mặt đường, nhiệm vụ quan trọng cần biết tuổi thọ cịn lại cơng trình mặt đường khai thác Với cơng trình đường tơ, mặt đường bê tông asphalt thiết kế với tuổi thọ 15~20 năm với mặt đường làm 10 năm với mặt đừơng nâng cấp cải tạo Điều có nghĩa điều kiện khai thác bình thường, sửa chữa mặt đường xãy sau 15~20 năm (10 năm với đường nâng cấp cải tạo) đưa vào khai thác Trên sở giới hạn người ta thiết lập yêu cầu tiêu chuẩn nhà nước vật liệu xây dựng, định lượng giá trị cho phép đánh giá chất lượng thi công xây dựng Tuy vậy, thực tế cho thấy, tuổi thọ thực mặt đường thường khác xa so với thời hạn thiết kế, thông thường dù chưa đến thời hạn sửa chữa mặt đường xảy trạng thái khai thác tiếp cần thiết phải tiến hành sửa chữa mặt đường Điều xảy theo nhiều nguyên nhân, chúng phân theo nhóm: thay đổi mật độ thành phần phương tiện trình khai Trang 116 Nguyễn Cơng Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT thác, sai lệch thực tế độ không đồng lớp kết cấu áo áo đường q trình thi cơng xây dựng, sai lệch điều kiện khí tượng tự nhiên thực tế so với số liệu sử dụng tính tốn thiết kế Nhiệm vụ mơ hình tính toán để đánh giá chất lượng xác định tuổi thọ cơng trình mặt đường bê tơng asphalt bao gồm tính tốn xác định thay đổi tuổi thọ cơng trình mặt đường thay đổi lưu lượng thành phần phương tiện vận chuyển, sai lệch chât lượng thi công xây dựng yếu tố điều kiện khí tượng tự nhiên năm qua dự báo chúng tương lai 3.3.2.2 Tính tốn tuổi thọ cơng trình mặt đường Trong q trình khai thác đường, để đánh chất lương đường, mức độ đáp ứng tiêu cần đánh giá theo định lượng, hệ số đánh giá chất lượng khai thác đường, bao gồm : + Hệ số cường độ kết cấu mặt đường theo độ võng (theo mô đun đàn hồi) : K1  E t t E yc ; K 1'  l c ph l t t Et.t : Mô đun đàn hồi thực tế mặt đường đo hiên trường phương pháp đo độ võng đàn hồi Eyc : mơ đun đàn hồi u cầu tính theo tải trọng trục xe, lưu lượng xe thời điểm xét lcph : độ võng đàn hồi cho phép theo qui định loại đường ltt : độ võng đàn hồi thực tế mặt đường đo tai trường Kết cấu mặt đường mềm thiết kế theo mô đun đàn hồi thiết kế, qua thời gian xử dụng, chịu tác dụng tải trọng trùng phục xe, mô đun đàn hồi thực tế ngày giảm, theo phát triển giao thông, tải trọng lưu lượng xe ngày tăng, đòi hỏi Eyc ngày cao, đến lúc cao mơ đun đàn hồi thiêt kế đòi hỏi phải gia cường thiết kế mặt đường cho phù hợp với yêu cầu Đòi hỏi mặt đường phải làm việc giai đoạn đàn hồi với hệ số K1≥ + Hệ số cường độ theo sức kháng trượt : K2  a  a max Trang 117 Nguyễn Công Thanh Luận Văn Thạc Sỹ KHKT τa : ứng suất cắt hoạt động cho phép đường hay lớp τamax : ứng suất cắt hoạt động toàn lớn đểm yếu đất hay lớp kết cấu mặt đường Để mặt đường đường làm việc giai đoạn đàn hồi K1 ≥ + Hệ số cường độ theo sức kháng uốn : Rtt r K3  Rtt : ứng suất kéo cho phép vật liệu cho phép có tính đến tải trọng trùng phục σr : ứng suất kéo lớn uốn lớp vật liệu toàn khối kết cấu mặt đường thời kỳ bất lợi Để mặt đường đường làm việc giai đoạn đàn hồi K2 ≥ + Hệ số độ phẳng tầng mặt : K4  Sgh S tt Sgh : độ phẳng qui định cho loại mặt đường (độ sóc giới hạn) Stt : độ phẳng thực tế mặt đường xét đo thiết bị đo sóc Để đảm bảo mặt đường tốt,xe chạy với tốc độ tính tốn K4 ≥ + Hệ số mức độ trơn trượt mặt đường : K5   tt  qd φtt : hệ số bám thực tế mặt đường, đo thiết bị φqđ : hệ số bám mặt đường qui định theo điều kiện an toàn K5 < :phải có biện pháp phục hồi hay nâng cao độ nhám mặt đường + Hệ số hao mòn tầng mặt : K6  H0 H tt Ho : chiều dày bị hao mòn cho phép loại mặt đường Htt : chiều dày bị hao mòn thực tế mặt đường thời điểm xét K6