ĐIỀU TRA ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG MẶT ĐƯỜNG

Chơng 3 : IU TRA NH GI TèNH TRNG MT NG 3.1 Khái niệm chung. Trong quá trình sử dụng mặt đờng, do tác dụng trùng phục của xe chạy và của các nhân tố tự nhiên nên tính năng sử dụng của nó bị xấu đi liên tục, kết cấu mặt đờng dần dần xuất hiện các hiện tợng biến dạng và cuối cùng đi tới trạng thái h hỏng. Để có căn cứ quyết định các biện pháp bảo dỡng sửa chữa và tiến hành thiết kế tăng cờng hoặc cải tạo, cần phải tiến hành điều tra phân tích tình trạng mặt đờng hiện có. Tính năng sử dụng của mặt đờng bao gồm ba mặt : Chất lợng chạy xe của mặt đờng, năng lực chống trơn trợt và năng lực chịu tải của kết cấu mặt đờng. Các tính năng sử dụng ba mặt nói trên tuy có sự khác biệt, nhng lại có mối liên hệ nội tại nhất định; tuy nhiên, cho đến nay vẫn cha thể tìm đợc những tơng quan chắc chắn, tin cậy giữa chúng nên khó có thể dùng một định nghĩa tổng hợp để biểu thị chúng, mà chỉ có thể sử dụng các định nghĩa và các phơng pháp đánh giá khác nhau cho từng mặt tính năng đó. 3.2 Đánh giá chất lợng chạy xe của mặt đờng. Chất lợng chạy xe của mặt đờng liên quan mật thiết đến tính êm thuận, tốc độ chạy xe, mức tiêu hao nhiên liệu và hao mòn máy móc v.v đối với ôtô chạy trên đ- ờng. Đánh giá chất lợng chạy xe đối với mặt đờng có liên quan đến các yêu cầu về độ bằng phẳng của mặt đờng, về động thái phản ứng khi lái xe và về mức độ êm thuận yêu cầu. 3.2.1 Năng lực phục vụ của mặt đờng : Chất lợng chạy xe hoặc mức độ êm thuận do mặt đờng tạo ra đợc gọi là năng lực phục vụ của mặt đờng . Do có sự khác biệt rất lớn về khả năng cảm thụ và về yêu cầu đối với mặt đ- ờng của các loại ngời sử dụng đờng , thêm vào đó cách nhìn nhận , xem xét vấn đề cũng khác nhau , do vậy, các ý kiến và cách đánh giá về năng lực phục của mặt đờng thờng mang tính chủ quan ở mức độ nhất định và đối với mỗi ngời mỗi khác . Có thể tổ chức một nhóm cho điểm đánh giá gồm các cán bộ phụ trách các mặt công tác khác nhau nh : ngời thiết kế , ngời thi công , bảo dỡng , cung ứng vật liệu , nghiên cứu khoa học , nhân viên quản lý và cả các lái xe , các hành khách , cùng cả cán bộ của nhà máy chế tạo ô tô v.v ; nhóm này cùng đi xe , cho xe chạy trên đoạn đờng đ- ợc chọn để điều tra với một tốc độ nhất định , mỗi ngời trong nhóm trên xe sẽ dựa vào ý kiến riêng của mình đối với năng lực phục vụ của đoạn đờng đó để đánh giá bằng hình thức cho điểm . Tổng hợp điểm đánh giá của các thành viên trong nhóm sẽ có thể thu đợc một điểm cho trung bình . Số điểm này đại biểu cho giá trị dự đoán trung bình của các ngời sử dụng đờng đối với năng lực phục vụ hiện có của đoạn đờng và đợc gọi là cấp đánh giá năng lực phục vụ PSR (Present Serviceability Rating) . Điểm đánh giá có thể dùng theo hệ 5 điểm , điểm cho nh biểu thị ở bảng 3-1 . Ngời cho điểm cần phải tự riêng mình cho điểm trong tình huống không có trao đổi với nhau . Điểm cho của mọi ngời thờng chênh lệch nhau rất lớn . Để đảm bảo tính đại biểu của trị số PSR , nhóm đánh giá nên có đủ số ngời , thờng không đợc ít hơn 7 ~ 10 ngời . bảng cho điểm đánh giá năng lực phục vụ hiện thời (Bảng 3 - 1) Tuyến đờng : Đoạn đờng: Loại mặt đờng : Số xe : Ngày tháng: Ngời cho điểm: Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 33 Ngoài việc cho điểm về năng lực phục vụ , các ngời nhận xét đánh giá còn cần cho câu trả lời đối với câu hỏi : mặt đờng với trạng thái nh vậy có thể chấp nhận đợc không . Tổng hợp các câu trả lời này sẽ có thể tìm đợc một cách gần đúng phạm vi điểm giới hạn ; mặt đờng có trị số PSR cao hơn phạm vi điểm giới hạn này sẽ thuộc mặt đờng có năng lực phục vụ là loại chấp nhận đợc , còn thấp hơn thì mặt đ- ờng thuộc loại không thể chấp nhận đợc mà đòi hỏi cần có các biện pháp dỡng hộ t- ơng ứng . Theo kinh nghiệm của nớc Mỹ , đối với mặt đờng trên các tuyến chính yếu thì thờng nếu PSR cao hơn 2,5 mặt đờng sẽ thuộc loại có thể chấp nhận đợc; còn đối với mặt đờng trên các tuyến thứ yếu thì trị số PSR giới hạn khoảng bằng 2,0 . Qua khi phân tích , ngời ta thấy : nhân tố chủ yếu về tình trạng đờng sá có ảnh hởng đến năng lực phục vụ của mặt đờng là độ bằng phẳng , tỷ trọng của nó có thể tới 95% ; do đó , độ bằng phẳng trở thành yếu tố quan trọng nhất dùng để đánh giá năng lực phục vụ của mặt đờng và việc đo độ bằng phẳng của mặt đờng cũng trở thành nội dung chủ yếu trong việc điều tra trạng thái đờng sá . 3.2.2 Đo độ bằng phẳng của mặt đờng : Hiện nay , thiết bị đo độ bằng phẳng các nớc đang sử dụng có rất nhiều loại , có thể tóm tắt gồm hai loại chính : A. Loại thiết bị đo mặt cắt Thiết bị loại này trực tiếp đo đợc mặt cắt dọc bề mặt đờng theo vệt lăn bánh , sau đó thông qua việc xử lý số học tìm ra một trị số thống kê nào đó dùng để phản ánh độ bằng phẳng của đờng . Loại thiết bị này chủ yếu có các máy kiểu dói đây : 1. Thiết bị đo mặt cắt GMR (General Motor Roadmeter) Hình 3-1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị GMR Trên khung xe lắp 2 bánh xe nhỏ chỉ lăn theo khi chúng tiếp xúc với mặt đất ; dùng chuyển vị kế tuyến tính để đo chuyển vị tơng đối giữa khung xe và mặt đờng mà bánh xe nhỏ tiếp xúc W - Z , đồng thời đo gia tốc Z" của chuyển vị này bằng gia tốc kế lắp ở trên khung xe tại chỗ phía trên bánh xe nhỏ ; từ đó tích phân 2 lần đối với các tín hiệu thu đợc sẽ biết đợc chuyển vị Z của khung xe . Từ chuyển vị của khung xe cùng với chuyển vị tơng đối , sau khi xử lý sẽ có thể tìm đợc chuyển vị thẳng đứng W của bánh xe nhỏ tuỳ theo sự lồi lõm của mặt đờng , đó cũng chính là mặt cắt bề mặt đờng theo vệt bánh . Do loại thiết bị này có sử dụng bánh xe nhỏ lăn theo nên nếu xe chạy quá nhanh và bề mặt đờng tơng đối không bằng phẳng thì bánh xe lăn theo này có thể dễ bị " nhẩy " làm ảnh hởng đến kết quả ở mức độ nhất định . Vì vậy , tốc độ đo của thiết bị GMR thờng không vợt quá 65 Km/h , thích hợp với việc đo đối với mặt đờng tơng đối bằng phẳng hoặc sử dụng khi nghiệm thu công trình vừa mới hoàn thành . 2. Thiết bị phân tích trắc dọc của mặt đờng APL (Analyseur de profil en long) . Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 34 5 Rất tốt 4 Tốt 3 Trung bình 2 Kém 1 Rất kém 0 Có thể tiếp nhận không Có thể Không thể Không rõ ảnh hởng của các yếu tố đối với PSR B/dạng dọc B/d ngang Nứt Làn sóng H hỏng bề mặt Không ảnh hởng ảnh hởg ít ảnh hởg tơg đối ảnh hởg rõ rệt Hình 3-2 : Sơ đồ nguyên lý của máy APL Thiết bị này là một xe đo rơ moóc kéo theo gồm các bộ phận sau : bánh xe lăn theo độ lồi lõm của bề mặt đờng , càng đỡ bánh xe , khung giá có lắp lò so và con lắc dao động quán tính với tần số thấp . Rơ moóc đ- ợc kéo theo ở những tốc độ khác nhau, thông thờng từ 20km/h đến 70km/h tùy theo loại mặt đờng Con lắc quán tính để tạo ra một hệ nằm ngang chuẩn ; thông qua việc đo chuyển vị góc của càng đỡ bánh xe so với con lắc quán tính nằm ngang bằng máy tính và xử ly theo tốc độ đo, sẽ tính ra đợc chuyển vị thẳng đứng của bánh xe lăn trên bề mặt đờng . Kết quả đo thử độ bằng phẳng của đờng trên thế giới cho thấy thiết bị APL có thể dùng cho mặt đờng có độ bằng phẳng khác nhau ( bao gồm cả đối với đờng không rải mặt có độ bằng phẳng rất kém ) . 3. Thiết bị đo mặt cắt kiểu không tiếp xúc . Hình 3-3 : Sơ đồ thiết kế thiết bị truyền cảm di động kiểu không tiếp xúc. Hai loại thiết bị đo mặt cắt nói trên là thuộc loại hệ thống đo động kiểu cơ học . Để cải tiến , hiện đã xuất hiện một số phơng án thiết bị đo độ bằng phẳng mà không cần bánh lăn theo kiểu tiếp xúc . Chẳng hạn nh các phơng án dùng ánh sáng , vi ba , âm thanh , hồng ngoại tuyến v.v Các loại thiết bị này hiện còn đang đợc nghiên cứu . Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 35 Vị trí bề mặt đ ờng Thấu kính chiếu xạ Thấu kính tiếp nhận Nguồn sáng ống cảm quang 2 cực ảnh của vùng chiếu sáng Các vị trí xuất hiện tán xạ Hình vẽ trên thể hiện sơ đồ thiết bị truyền cảm di động theo phơng thức kích quang kiểu TRRL (Transport and Road Research Laboratory) . 4. Dùng thớc thẳng dài 3,0 m loại thông thờng Thớc thẳng dài 3,0 m là phơng thức cơ bản nhất trong các loại thiết bị đo mặt cắt có mặt đo tơng đối chuẩn . Đặt thớc 3,0 m tại dải vệt bánh , đo khe hở giữa cạnh thớc thẳng và bề mặt đờng để lấy đó thể hiện tình trạng lồi lõm theo hớng dọc của mặt đờng . ở Việt nam , theo quy trình 22TCN 16 - 79 quy định : Thớc dài 3,0 m đợc dùng làm đờng thẳng chuẩn xác định độ bằng phẳng của mặt đờng . Thớc dài 3,0 m phải đảm bảo thẳng , nhẹ và đủ cứng . Độ võng ở giữa thớc do trọng lợng bản thân gây ra không đợc lớn hơn 0,5 mm. Về vật liệu , nên chế tạo bằng thớc hợp kim nhôm hay có thể dùng loại gỗ tốt ( chắc , khô , không cong , không vênh ). Nêm có chiều cao thay đổi theo 5 nấc : 3 mm , 5 mm , 7 mm , 10 mm , 15 mm . < 0,5 mm 3,0 m Hình 3-4 : Sơ đồ thớc dài 3,0 m Phơng pháp đo : - Trên bề mặt các lớp cấu tạo mặt đờng ( móng hay mặt đờng ) tại trắc ngang cần kiểm tra , đặt thớc dài 3,0 m song song với trục đờng ở 3 vị trí : giữa tim đờng , ở bên phải và bên trái tim đờng và cách mép đờng 1 m để đo độ bằng phẳng . Dọc theo thớc , cứ cách mỗi khoảng 0,5 m kể từ đầu thớc , đo khe hở giữa cạnh dới thớc với mặt đờng bằng cách đẩy nhẹ nhàng nêm vào khe hở để đọc trị số khe hở tơng ứng . Các khe hở này đợc lấy tròn theo các trị số 3 mm , 5 mm , 7 mm , 10mm , 15 mm . Ghi kết quả đo đợc ở mỗi vị trí vào sổ ghi . - Với mỗi ki-lô-mét đờng so sánh các tổng số khe đã đo với tiêu chuẩn đã quy định để đánh giá chất lợng về độ bằng phẳng hình học của lớp cấu tạo mặt đờng ( lớp móng hay lớp mặt ) đợc kiểm tra . (Bảng 3-2) Mức độ bằng phẳng đạt đợc Rất tốt Tốt Đạt yêu cầu Lớp mặt và móng đá dăm cấp phối Tất cả khe hở giữa mặt đ- ờng và thớc không vợt quá 10 mm . 70% khe hở đo đợc không quá 10 mm , phần còn lại không quá 15 mm . Tất cả khe hở giữa mặt đ- ờng và thớc không vợt quá 15 mm . Lớp móng và mặt dùng nhựa đờng ( trộn trên đờng hay trong thiét bị ) Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 36 Tất cả khe hở mặt đờng và thớc không vợt quá 7 mm . 70% số khe hở không vợt quá 7 mm , phần còn lại không quá 10 mm . Tất cả khe hở giữa mặt đ- ờng và thớc không vợt quá 10 mm . Lớp móng và mặt đờng đá dăm ( sỏi ) đen Tất cả khe hở mặt đờng và thớc không vợt quá 5 mm . 70% số khe hở không vợt quá 5 mm , phần còn lại không quá 7 mm . Tất cả khe hở giữa mặt đ- ờng và thớc không vợt quá 7 mm . Mặt đờng bê tông nhựa và bê tông xi măng 70% số khe hở không vợt quá 3 mm , phần còn lại không quá 5 mm . 50% số khe hở không vợt quá 3 mm , phần còn lại không quá 5 mm . Tất cả khe hở giữa mặt đ- ờng và thớc không vợt quá 5 mm . B . Thiết bị đo thuộc loại tạo phản ứng Loại thiết bị đo đo độ bằng phẳng này sẽ ghi lại đợc phản ứng ở trạng thái động của hệ thống máy móc ô tô khi xe chạy trên mặt đờng không bằng phẳng với một tốc độ nhất định nào đó . Đó là một cách đánh giá gián tiếp , kết quả đo sẽ thay đổi tuỳ theo đặc tính của hệ thống máy móc và tùy theo tốc độ xe chạy. Các loại hiện đợc sử dụng rộng rãi gồm có các thiết bị đo độ bằng phẳng đ- ờng ô tô với các thiết bị tích luỹ độ xóc . Các loại này sẽ đo tổng chuyển dịch thẳng đứng tích luỹ giữa trục sau của ô tô (hoặc giữa bánh của một xe một bánh kéo theo ) đối với thân xe hoặc khung xe ; trị số đo đợc biểu thị bằng m/Km hoặc số lần xóc trên 1 Km . Máy đo độ bằng phẳng BUMP INTEGRATOR của Anh là một xe rơ moóc một bánh cũng nh máy APL nhng không có con lắc quán tính . Những bớc đập của bánh xe , so với khung xe lấy làm chuẩn , đợc cộng dồn bởi một máy đếm cho những cự ly từ 200 m đến 1000m. Làm nh vậy ngời ta đợc một trị số Rough Index (chỉ số độ gồ ghề ) , thờng đợc biểu thị bằng mm cộng dồn cho 1 km . Tốc độ đo tiêu chuẩn là 32 km/h và số liệu tiêu chuẩn đo đợc gọi là RBI/32 . Quan hệ giữa độ bằng phẳng của mặt đờng và chỉ số độ gồ ghề đo bằng máy BUMP INTEGRATOR nh sau : (Bảng 3-3) Chỉ số độ gồ ghề RBI/32 (mm/km) Chất lợng bằng phẳng của mặt đờng < 1500 Rất tốt 1500 2500 Tốt 2500 3500 Trung bình 3500 4500 Kém > 4500 Xấu C. Chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI. Căn cứ vào kết quả và loại thiết bị đo khác nhau sẽ có nhiều cách biểu thị chỉ tiêu độ bằng phẳng của mặt đờng . Chẳng hạn nh : chênh lệch tiêu chuẩn của khe hở giữa thớc thẳng và mặt đờng ; số ghi độ xóc tích luỹ RBI v.v Các chỉ tiêu này đều có những hạn chế nhất định khi biểu thị độ bằng phẳng và khi sử dụng trên thực tế ( khó thống nhất về quan niệm ). Để ứng dụng các thiết bị kiểu tạo phản ứng vào việc đo nhanh cả mạng lới đ- ờng và tìm ra mối liên hệ tơng quan giữa các trị số đo gián tiếp thu đợc với mặt cắt đúng thực của mặt đờng , từ năm 1982 dới sự bảo trợ của Liên hiệp quốc , nhóm nghiên cứu quốc tế gồm Braxin , Anh , Pháp , Mỹ , Bỉ đã thông qua các thử nghiệm về độ bằng phẳng của đờng để đa ra khái niệm chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI của mặt đờng (International Roughness Index ). IRI là một số đo đợc tính bằng m/km của mặt cắt dọc đờng trên một vệt bánh xe (đã đợc xác định biến dạng dọc), biểu thị phản ứng xóc của ôtô chuẩn Golden car khi xe chạy với tốc độ 80km/h (50 mph) với việc sử dụng mô hình mô phỏng 1/4 xe (Quarter - Car). Ưu điểm nổi bật của chỉ số IRI ở chỗ nó là một số đo ổn định theo thời gian và có thể chuyển đổi đợc với số đo trắc dọc tuyệt đối của đờng trên một vệt bánh xe. Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 37 Việc sử dụng IRI trên toàn thế giới làm cho yếu tố hòa nhập giữa các nớc châu Âu, châu Mỹ và châu á trở nên dễ dàng Đơn vị đo của IRI là inch/mile hay m/Km . Trị số IRI có thể tìm đợc một cách đủ chính xác bằng cách dùng phơng pháp đo độ gồ ghề loại đo mặt cắt . Các loại thiết bị định chuẩn IRI phải có các tính năng kỹ thuật sau : - Đo đợc mặt cắt dọc của đờng một cách tuần tự, liên tục với các bớc đo không đổi (thông thờng hoặc 250 mm, hoặc 300 mm). - Độ chính xác của phép đo cao độ phải 0,5 mm. - Có bộ vi xử lý để thu thập, lu trữ số liệu đo. Kết quả đo đợc tự động xử lý thông qua phần mềm chuyên dụng để đa ra giá trị IRI trên đoạn đã đo. Các thiết bị loại này có thể là Dipstick, TRL Profile Beam, hoặc các loại thiết bị khác có tính năng tơng tự. Hình 3-5 : Thiết bị DIPSTICK Hiện nay, việc đo IRI trên đờng thờng đợc thực hiện bằng phơng pháp đo gián tiếp, đây là phơng pháp đo không đa ra trực tiếp giá trị IRI của toàn bộ tuyến đờng thí nghiệm mà phải gián tiếp xác định IRI thông qua phơng trình thực nghiệm đợc thiết lập trên cơ sở quan hệ giữa giá trị độ xóc và giá trị IRI đo đợc trên các đoạn đờng ngắn chọn trớc gọi là các đoạn định chuẩn. Phơng pháp đo gián tiếp phải sử dụng kết hợp 2 loại thiết bị: thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng và thiết bị đo xóc kiểu phản ứng. Các thiết bị đo xóc kiểu phản ứng có u điểm là tốc độ đo nhanh, nhng không đa ra trực tiếp giá trị IRI mà chỉ đa ra giá trị độ xóc; ngợc lại các thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng có tốc độ đo chậm, nhng lại đa ra giá trị IRI của đoạn đo. Những thông số của thiết bị gây ảnh hởng tới giá trị IRI cần lu ý trong quá trình đo là : Tổng tải trọng xe, áp lực hơi của 4 bánh xe đo, tốc độ xe đo, Chỉ số IRI có giá trị trong khoảng từ 0 đến 20, IRI càng cao thì mặt đờng càng kém bằng phẳng. Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 38 IRI (m/km = mm/m) Tốc độ đạt đ ợc 50 km/h 60 km/h 80 km/h 100 km/h 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Hằn vệt bánh xe vì xói và biến dạng sâu Biến dạng liên tục th ờng là nhẹ nh ng cũng có khi sâu Biến dạng liên tục nhẹ Một vài gợn sóng trên bề mặt Đ ờng sân bay, xa lộ Mặt đ ờng mới Mặt đ ờng cũ Mặt đ ờng không rải nhựa, bảo d ỡng tốt Mặt đ ờng xuống cấp Mặt đ ờng đất Hình 3-6 : Những giá trị thờng thấy của chỉ số IRI Tiêu chuẩn đánh giá : * Với đờng xây dựng mới: Độ bằng phẳng mặt đờng bê tông nhựa và bê tông xi măng khi nghiệm thu hoàn công phải đảm bảo đạt đợc độ bằng phẳng với giá trị IRI yêu cầu tuỳ thuộc vào cấp đờng nh sau : (Bảng 3-4) Loại đờng IRI yêu cầu (m/km) Đờng cao tốc cấp 120, cấp 100 và cấp 80. IRI 2,0 Đờng ô tô cấp 80. IRI 2,2 Đờng cao tốc cấp 60, đờng ô tô cấp 60. IRI 2,5 *Với đờng cải tạo, nâng cấp: Độ bằng phẳng mặt đờng bê tông nhựa và bê tông xi măng khi nghiệm thu hoàn công phải đảm bảo đạt đợc độ bằng phẳng với giá trị IRI yêu cầu tuỳ thuộc vào cấp đờng nh sau : (Bảng 3-5) Loại đờng IRI yêu cầu (m/km) Đờng cao tốc cấp 120, cấp 100 và cấp 80. IRI 2,5 Đờng ô tô cấp 80. IRI 2,8 Đờng cao tốc cấp 60, đờng ô tô cấp 60. IRI 3,0 Chất lợng mặt đờng theo chỉ tiêu IRI phục vụ cho công tác quản lý, lập kế hoạch bảo dỡng sửa chữa đờng ô tô đợc phân thành 4 cấp: tốt, khá, kém và rất kém với giá trị IRI tuỳ thuộc vào loại mặt đờng và cấp đờng nh sau : (Bảng 3-6) Loại mặt đờng Cấp đờng Tình trạng mặt đờng Tốt Khá Kém Rất kém Cấp cao A1: Bê tông nhựa chặt, bê tông Đờng cao tốc cấp 120, cấp 100 và cấp 80; đờng ô tô cấp 80. IRI 2 2<IRI 4 4<IRI 6 6<IRI 8 Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 39 xi măng đổ tại chỗ. Đờng cao tốc cấp 60, đờng ô tô cấp 60. IRI 3 3<IRI 5 5<IRI 7 7<IRI 9 Đờng ô tô cấp 40 và cấp 20. IRI 4 4<IRI 6 6<IRI 8 8<IRI 10 Cấp cao A2: Bê tông nhựa rải nguội, rải ấm; thấm nhập nhựa, đá dăm nớc láng nhựa. Đờng ô tô cấp 60. IRI 4 4<IRI 6 6<IRI 8 8<IRI 10 Đờng ô tô cấp 40 và cấp 20. IRI 5 5<IRI 7 7<IRI 9 9<IRI 11 Cấp thấp B1: Đờng dá dăm nớc có lớp bảo vệ rời rạc, đá gia cố CKDVC có láng nhựa. Đờng ô tô cấp 40 và cấp 20. IRI 6 6<IRI 9 9<IRI 12 12<IRI 15 Cấp thấp B2: Đờng đất cải thiện, đờng đất gia cố CKDVC hoặc CKDHC có lớp hao mòn và bảo vệ. Đờng ô tô cấp 40 và cấp 20. IRI 8 8<IRI 12 12<IRI 16 16<IRI 20 3.3 Đánh giá năng lực chống trơn trợt của mặt đờng. Khả năng chống trơn trợt của mặt đờng phản ánh tính năng sử dụng của mặt đờng về mặt an toàn chạy xe. Khả năng chống trơn trợt của mặt đờng có thể đợc đánh giá bằng cách thông qua điều tra phân tích các tai nạn trơn trợt, thông qua điều tra quan sát bề ngoài và thông qua việc đo các đặc trng chống trơn trợt của mặt đ- ờng. Thông thờng hay dùng cách đo xác định các đặc trng chống trơn trợt của bề mặt đờng. Với vật liệu lớp phủ mặt, độ nhám bề mặt rất quan trọng để đảm bảo sự kháng trợt khi xe chạy tốc độ cao trong điều kiện ẩm ớt. Độ nhám bề mặt của đờng bao gồm 2 thành phần đóng góp vào khả năng kháng trợt của mặt đờng Hình 3-7 : Độ nhám vi mô và độ nhám vĩ mô Thành phần thứ nhất là độ nhám vi mô, đó là độ nhám thô ráp của bề mặt hạt cốt liệu lộ ra trên mặt đờng. Khả năng duy trì độ nhám vi mô của một cốt liệu dới tác dụng của xe cộ tùy thuộc chủ yếu vào thuộc tính chịu mài mòn của cốt liệu. Độ nhám vi mô là yếu tố u thế trong việc cung cấp khả năng kháng trợt khi xe chạy tốc Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 40 độ thấp (tới 50 km/h) trên mặt đờng ẩm ớt vì nó làm lốp xe ấn sâu vào màng nớc trên bề mặt ráp của cốt liệu. Điều cốt lõi là lực căng bề mặt của nớc bị triệt giảm, màng nớc bị phân tán và lốp xe duy trì đợc độ bám dính với mặt đờng. Thành phần thứ hai của độ nhám bề mặt là độ nhám vĩ mô. Độ nhám này đợc tạo nên bởi thế nằm, kích cỡ và hình dạng của các hạt cốt liệu ở bề mặt đờng. Chức năng của độ nhám vĩ mô là tạo các khe thoát nớc, nó cho phép phân tán nớc mặt ở phía trớc và xung quanh lốp xe lăn. Công dụng của độ nhám vĩ mô cao là đảm bảo cho sức kháng trợt đợc duy trì cả khi xe chạy với tốc độ thấp cung nh khi xe chạy với tốc độ cao Các phơng pháp thí nghiệm để kiểm tra đánh giá chất lợng chống trơn trợt của mặt đờng đợc chia thành 2 nhóm : - Nhóm thiết bị thí nghiệm xác định cấu trúc nhám bề mặt đờng. - Nhóm thiết bị xác định sức kháng trợt khi xe chạy trên đờng. 3.3.1 Các phơng pháp thí nghiệm đánh giá cấu trúc nhám mặt đờng 1- Phơng pháp Rắc cát : Nguyên lý đo nh sau : Một lợng cát có thể tích V = 25cm 3 , cỡ hạt 0,15 ~ 0,30mm khô sạch đựng trong một hộp hình trụ kim loại (đờng kính trong 20mm, chiều cao 79,5mm) có đáy đợc đổ ra trên mặt đờng khô ráo, đợc quét sạch bằng chổi mềm. Dùng một bàn xoa dạng đĩa dẹt hình tròn (đờng kính 65mm) đáy bằng cao su xoa cát theo một chiều dạng vòng tròn nhằm san bằng cát, sao cho tạo thành một vệt hình tròn để lấp đầy cát vào các lỗ của bề mặt đờng đến mức ngang bằng với đá. Dùng thớc dài đo 2 đờng kính vệt cát vuông góc với nhau. Độ nhám bề mặt biểu thị bằng giá trị chiều sâu trung bình cát H đợc tính nh sau : H = 2 40 d V ì ì , (mm) (3 - 1) Trong đó H : Chiều sâu trung bình cát, mm. V : Thể tích cát, cm 3 . d : Đờng kính trung bình vòng tròn cát, cm. Hình 3-8 : Thí nghiệm rắc cát Tiêu chuẩn quy định về chiều sâu trung bình cấu trúc vĩ mô của mặt đờng đo bằng phơng pháp rắc cát (Bảng 3-7) Chiều sâu trung bình H ( mm ) Đặc trng độ nhám bề mặt Phạm vi áp dụng H < 0. 25 Rất nhẵn Không nên dùng Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 41 0.25 H < 0. 35 Nhẵn V < 60 Km/giờ 0.35 H < 0. 45 60 V < 80 Km/giờ 0. 45 H < 0. 80 Trung bình 80 V 120 Km / giờ 0. 80 H 1.20 Thô V > 120 Km / giờ H > 1.20 Rất thô Đờng qua nơi địa hình đi lại khó khăn, nguy hiểm ( đờng vòng, quanh co , đờng cong có bán kính < 150 mét mà không hạn chế tốc độ ; đoạn đờng có độ dốc dọc > 5%, chiều dài dốc > 100 mét . . . ) Ưu điểm : Đơn giản, thiét bị không phức tạp Nhợc điểm : Năng suất thấp, kết quả phụ thuộc vào thao tác của ngời thí nghiệm, khó làm đối với mặt đờng ít nhám. 2- Thiết bị đo cấu trúc bề mặt MTM (Mini Texture Meter): Là thiết bị đo liên tục giá trị chiều sâu mặt đờng trên cơ sở công nghệ Laser nhằm khắc phục các nhợc điểm của phơng pháp Rắc cát. Chùm tia Laser mầu đỏ đợc phóng ra trên mặt đờng và sự phản hồi của các tia đợc thu nhận bởi các đi-ốt nhạy cảm, trên cơ sở đó xác định đợc khoảng cách từ bộ nhạy đến mặt đờng và chiều sâu lớp mặt đờng đợc tính toán từ hàng loạt các lợt đo nh vậy. Hình 3-9 : Nguyên lý đo chiều sâu cấu trúc (độ nhám vĩ mô bằng thiết bị laze) Máy MTM đợc vận hành bằng tay bởi một thiết bị mini với tần số laser khoảng 500Hz đợc kiểm tra bởi một máy tính nhỏ và máy tính này cho ta cấu trúc trung bình của mỗi 10 m di chuyển cùng với giá trị trung bình toàn bộ cho từng 50m đã hoàn thiện. Độ chính xác của MTM là tốt hơn đáng kể so với thí nghiệm Rắc cát. Hơn nữa MTM có dải rộng hơn thí nghiệm rắc cát và dễ dàng sử dụng. 3.3.2 Đo xác định hệ số sức cản ma sát của mặt đờng Có rất nhiều phơng pháp đo xác định hệ số sức cản ma sát . 1- Phơng pháp đo cự ly hãm xe . Khi bánh xe bị phanh hãm hoàn toàn , tiến hành đo xác định tốc độ V1 và V2 tại 2 điểm bánh xe trợt qua , đo cự ly x và sử dụng nguyên lý bảo toàn công sẽ có thể xác định đợc hệ số sức cản ma sát trung bình fd trong khoảng cự ly đó . Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 42 [...]... Vật rơi các đầu đo Trình tự điều tra đánh giá tình trạng mặt đờng có thể tiến hành nh sau : Trớc hết nên dựa vào độ bằng phẳng để phân đoạn xem đoạn đờng nào cần tiến hành điều tra tình trạng h hỏng, đoạn nào cần đo năng lực chịu tải của kết cấu và đoạn nào cần xác định khả năng chống trơn trợt; sau đó tiến hành đo độ võng, xác định khả năng chống trơn trợt và điều tra tình trạng h hỏng trên các đoạn... mạng lới : Hệ thống quản lý cấp mạng lới thờng do các bộ phận sau hợp thành a/ Đánh giá tình trạng đờng : Các số liệu về tình trạng đờng thu thập đợc thông qua những quan trắc đánh giá cần đợc tiến hành xếp vào các cấp hoặc cho điểm Thờng phải dựa vào các đặc trng nhiều mặt để biểu thị trạng thái đờng đang tồn tại, nh tình trạng h hỏng, độ bằng phẳng, năng lực chịu tải của kết cấu và năng lực chống trơn... lấy mẫu trong các lớp kết cấu của mặt đờng rồi thông qua các thí nghiệm trong phòng để xác định các thông số tính toán, từ đó dự báo năng lực chịu tải của kết cấu Do không thể lấy quá nhiều mẫu trên mặt đờng nên các thông số phản ánh tình trạng mặt đờng thông qua các thí nghiệm thờng mang tính cục bộ nhất định 3.4.2 Phơng pháp đánh giá không phá hoại kết cấu : Đánh giá theo phơng pháp không phá hoại... xe phía ngoài mặt đờng có tình trạng xấu hơn, khi đó sẽ phải dùng 2 cần đo võng đo cùng một lúc ở cả hai vệt bánh xe để lấy trị số lớn hơn làm giá trị độ võng đại diện cho mặt cắt của làn xe đo Với đờng có nhiều làn xe, khi quan sát bằng mắt thấy tình trạng mặt đờng trên các làn xe có khác nhau, phải đo võng cho làn yếu nhất Trị số đo ở mỗi vị trí của làn đó sẽ đại diện cho độ võng tại mặt cắt ngang... lực phục vụ); Tình hình h hỏng mặt đờng; Năng lực chịu tải của kết cấu mặt đờng và số liệu về an toàn Các số liệu này có đợc nhờ thu thập định kỳ d/ Các số liệu khác : Gồm các số liệu có liên quan nh về môi trờng (ma, nhiệt độ, đóng băng), về đơn giá vật liệu v.v Hệ thống quản lý số liệu do hai bộ phận hợp thành : kho số liệu và hệ thống thu thập số liệu qua quan trắc, đánh giá tình trạng đờng 2 Hệ... vài tốc độ trợt S và luôn đợc điều chỉnh để đạt đợc lực ma sát chuẩn ở tốc độ 60 Km/h Do đó, nếu thiết bị không thể duy trì đợc tốc độ vận hành thông thờng và phải chạy ở tốc độ cao hơn hoặc thấp hơn do các phơng tiện giao thông trên đờng thì mô hình vẫn đảm bảo độ tin cậy 3 ứng dụng chỉ số IFI trong đánh giá chất lợng mặt đờng trong khai thác Việc đánh giá chất lợng mặt đờng thông qua chỉ số IFI đợc... IV Tăng độ nhám vi mô 1,0 1,5 2,0 2,5 Giá trị sức kháng trợt FRS Cấu tạo ( MPD - MTD ) TX Biểu đồ đợc phân ra làm 4 vùng tơng ứng với cấp độ khai thác của mặt đờng, cụ thể Hình 3-12 : Biểu đồ ứng dụng chỉ số IFI trong quản lý mặt đờng là các vùng : Tốt : Giá trị độ nhám vĩ mô và giá trị sức kháng trợt tốt, lớn hơn giá trị F60* và TX* Cần cải thiện độ nhám vĩ mô : Giá trị sức kháng trợt đảm bảo nhng độ... quan đến việc tạo ra và duy trì mặt đờng Các hoạt động này bao gồm các công việc quy hoạch, thiết kế, thi công, duy tu bảo dỡng, quan sát đánh giá tình trạng đờng và nghiên cứu Nội dung chủ yếu và quan hệ giữa các bộ phận này đợc biểu diễn nh sau : Phamtrongthuan.gtvt@gmail.com 52 Hình 3-16 : Sơ đồ hoạt động của các bộ phận trong hệ thống quản lý mặt đờng Hệ thống quản lý mặt đờng nh trên nhằm tạo ra... IFI, các loại thiết bị có thể sử dụng : Thiết bị đo sức kháng trợt mặt đờng: Thiết bị con lắc Anh là loại đã đợc định chuẩn theo ASTM E1960-98 Thiết bị đo độ nhám vĩ mô : Thiết bị 2-Laser là loại đã đợc định chuẩn theo ASTM E1960-98 3.4 Đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đờng : Các phơng pháp đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu mặt đờng có thể phân làm hai loại : phơng pháp phá hoại và không... nghiệm quốc tế của PIARC là một bớc phát triển mới cúa việc đánh giá chất luợng khai thác mặt đuờng xe chạy Chỉ số IFI đã chứng tỏ đợc những đặc tính u việt của nó và có liên quan mật thiết tới các thiết bị đo ứng dụng những công nghệ tiên tiến có độ chính xác và năng suất cao IFI là thớc đo chuẩn trong kiểm tra đánh giá chất lợng sức kháng trợt mặt đuờng đợc khuyến nghị áp dụng rộng rãi trên thế giới . là 32 km/h và số liệu tiêu chuẩn đo đợc gọi là RBI /32 . Quan hệ giữa độ bằng phẳng của mặt đờng và chỉ số độ gồ ghề đo bằng máy BUMP INTEGRATOR nh sau : (Bảng 3- 3) Chỉ số độ gồ ghề RBI /32 (mm/km) Chất. Đờng cấp 40 K = 1 ,30 - Đờng cấp 20, đờng phố của đô thị K = 1,04 (Bảng 3- 12) Hệ số K 0 1, 13 1,04 1 ,30 1,64 2,00 Phần trăm giá trị độ võng lớn hơn giá trị độ võng đặc trng (%) 50 35 15 10 5 2,5 Trị. trên đờng. 3. 3.1 Các phơng pháp thí nghiệm đánh giá cấu trúc nhám mặt đờng 1- Phơng pháp Rắc cát : Nguyên lý đo nh sau : Một lợng cát có thể tích V = 25cm 3 , cỡ hạt 0,15 ~ 0 ,30 mm khô sạch