XÁC ĐỊNH độ BẰNG PHẲNG mặt ĐƯỜNG THEO CHỈ số độ gồ GHỀ QUỐC tế IRI BẰNG THIẾT bị HAWKEYE DUO 1000

XÁC ĐỊNH, độ BẰNG PHẲNG mặt ĐƯỜNG ,THEO CHỈ số, độ gồ GHỀ QUỐC tế IRI ,BẰNG THIẾT bị ,HAWKEYE DUO 1000

XÁC ĐỊNH ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG THEO CHỈ SỐ ĐỘ GỒ GHỀ

QUỐC TẾ IRI BẰNG THIẾT BỊ HAWKEYE DUO 1000

1 Cơ sở lý thuyết chung

* Thuật ngữ và định nghĩa:

- Chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI (International Roughness Index): Chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI là chỉ số được tính trên cơ sở số đo mặt cắt dọc của đường, bằng cách sử dụng mô phỏng “một phần tư xe” với tốc độ mô phỏng chạy xe 80 km/h Chỉ số này do Ngân hàng Thế giới đề xuất năm 1986

Mô hình “một phần tư xe” xét theo một bánh của xe ô tô thông thường có hai trục, bốn bánh Đây là hệ thống động được

mô tả trong hình 2.5 IRI là tỉ số của trị số

tích lũy các chuyển dịch theo phương

thẳng đứng (m) trên đoạn khảo sát và

chiều dài đoạn khảo sát đó (km) theo một

tốc độ xe chạy ổn định Khi đó chỉ số IRI

được xác định:

(1) trong đó:

L - chiều dài của đoạn khảo sát (m);

V - tốc độ của mô hình một phần tư xe (m/s);

x/V - thời gian mô hình cần để chạy một khoảng cách nhất định x;

dt - thời gian tăng;

zs - chiều cao theo phương thẳng đứng của khối lượng trên nhíp xe (height or vertical coordinate of the sprung mass);

zu - chiều cao theo phương thẳng đứng của khối lượng không có nhíp (height

or vertical coordinate of the unsprung mass)

Hình 2.5 Mô hình một phần tư xe

- Độ bằng phẳng mặt đường theo IRI: Độ bằng phẳng mặt đường được biểu thị theo IRI Đơn vị của IRI thường sử dụng là m/km và có giá trị từ 0 đến 20 (m/km) Mặt đường càng kém bằng phẳng, IRI càng lớn

* Phương pháp đo độ bằng phẳng theo IRI:

- Phương pháp đo gián tiếp: là phương pháp đo không đưa ra trực tiếp giá trị

IRI của toàn bộ tuyến đường Đây là phương pháp sử dụng loại thiết bị đo thuộc loại tạo phản ứng Việc xác định độ bằng phẳng IRI được xác định gián tiếp thông qua phương trình thực nghiệm được thiết lập trên cơ sở quan hệ giữa giá trị IRI và giá trị độ xóc đo được trên các đoạn đường ngắn chọn trước gọi là các đoạn định chuẩn

Loại này bao gồm các loại xe đo có khả năng đo được sự dịch chuyển thẳng đứng tương đối giữa thân xe và trục bánh xe (độ xóc cộng dồn) trên cơ sở phản ứng với sự không bằng phẳng của mặt đường khi xe đó có gắn thiết bị chạy dọc trên đường Các số liệu được ghi lại trên băng giấy hoặc các file lưu trữ trên máy tính Điển hình các loại máy này như: Mays Ride Moter (Mỹ), TRL, Bump Intergrator (Anh)… Các loại thiết bị này có tốc độ đo cao, nhưng nhược điểm có thang độ đo khác nhau, thuộc tính động lực khác nhau và không ổn định với thời gian

- Phương pháp đo trực tiếp: là phương pháp đo đưa ra trực tiếp giá trị IRI của

toàn bộ tuyến đường thí nghiệm Đây là phương pháp sử dụng loại thiết bị đo mặt cắt Hiện nay thường gặp ba phương pháp đo: phương pháp đo cao; phương pháp profiler bề mặt; phương pháp đo bằng thiết bị đo trắc dọc Dipstick

Phương pháp profiler bề mặt bao gồm các thiết bị có khả năng đo được tuần

tự, liên tiếp các trị số cao độ mặt cắt dọc của đường với vận tốc cao và có thể thay đổi trong khoảng từ 30-130km/h, thông qua phần mềm chuyên dụng để xử lý kết quả đo và đưa ra trực tiếp IRI

Trong quá trình đo cứ mỗi hành trình 50mm, hệ thống đo được đồng thời được

bốn thông số sau:

- Chuyển dịch thẳng đứng giữa đầu đo với mặt đường;

- Gia tốc thẳng đứng của đầu đo;

- Thời gian và quãng đường khi hai đầu đo thu nhận giá trị của 2 thông số trên Chuyển dịch thẳng đứng giữa đầu đo với mặt đường được xác định dựa trên nguyên lý laser, siêu âm hoặc quang học bao gồm cả hai thông số là hình dạng mặt cắt dọc bề mặt đường và chuyển dịch thẳng đứng của đầu đo khi xe bị nẩy lên khi

xe chạy trên mặt đường không bằng phẳng Bộ phận đo gia tốc thẳng đứng có tác dụng loại trừ ảnh hưởng chuyển động thẳng đứng của đầu đo khi xe bị nẩy lên khi chạy

2 Thiết bị Hawkeye Duo 1000

2.1 Giới thiệu về thiết bị Hawkeye Duo 1000:

- Tổng quan về hệ thống:

Hình 1: Sơ đồ thiết bị Hawkeye Duo 1000

- Thiết bị đo IRI: Hawkeyes Duo 1000 Đây là một trong các thiết bị khảo sát đường cao tốc hiện đại nhất ở Việt Nam Hệ thống này tự động thu thập các dữ liệu khảo sát từ đó đưa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lượng đường cao tốc và các thông tin về đường cao tốc Hawkeye 1000 DUO thao tác đơn giản, nhanh chóng, tốc độ khảo sát lớn (tới 100km/h) và quan trọng là không phải cấm đường hay phân luồn phương tiện khi khảo sát

*Thông số kỹ thuật của thiết bị:

- Tốc độ cho phép thực hiện phép đo: 5-100km/h

- Thiết bị đo khoảng cách DMI kết hợp GPS

- Cho phép đo chỉ số gồ ghề quốc tế IRI, độ nhám mặt đường vi mô SMTD,

độ nhám vĩ mô MPD (Đủ khả năng tới 1mm đoạn chia lấy mẫu cho cấu tạo bề mặt

vĩ mô MPD), trắc dọc của đường

- Cứ 25mm thì đầu đo laser và đầu đo gia tốc đọc và ghi lại kết quả

- Thiết bị hỗ trợ camera chuyên dụng cho phép chụp lại hình ảnh xác định vị trí các đoạn chia khoảng cách được thiết đặt

Hình 2 Xe khảo sát mặt đường có gắn thiêt bị Hawkeye DUO 1000

2.2 Cấu tạo của thiết bị Hawkeye Duo 1000

Chi tiết các bộ phận của thiết bị Hawkeye Duo 1000 bao gồm:

Bộ Hawkeye 1000:

Hình 3: Bộ Hawkeye 1000 (Hawkeye 1000 System)

Gồm:

+ CPU

+ Bộ lưu điện (UPS)

+ Các cổng kết nối (Laser, camera, GPS, USB…)

Bộ Hawkeye 1000 được cung cấp điện từ nguồn điện của xe chuyên dụng Đây là trung tâm thu thập và lưu trữ số liệu khảo sát độ gồ ghề IRI của thiết bị Việc thu thập và lưu trữ dữ liệu khảo sát sẽ được tiến hành một máy tính xách tay Máy tính này được cài sẵn bộ công cụ xử lý số liệu và được kết nối với bộ Hawkeye 1000 bằng một sợi dây cáp

Hình 4: Xử lý số liệu khảo sát bằng máy tính xách tay

Máy chụp bề mặt Laser

Hình 5: Bộ phận chụp bề mặt bằng Laser gắn trên khung máy

Máy chụp bề mặt Laser được lắp ở đằng sau xe Trên bộ máy này có 2 đầu đo Laser được gắn ở vị trí trùng với vệt bánh xe Đầu đo Laser này đồng thời cũng được tích hợp với đầu đo gia tốc

Hình 6: Đầu đo Laser tích đầu đo gia tốc

Đầu đo này có 2 tác dụng:

+ Đầu đo gia tốc có tác dụng ghi lại độ dịch chuyển phần thân xe trong quá trình

di chuyển

+ Phân tích bề mặt đường bằng phương pháp Laser Kết quả này kết hợp với số ghi của đầu đo gia tốc cho chúng ta kết quả chỉ số độ gồ ghề IRI và cấu tạo vĩ mô của mặt đường

Hình 7: Cơ chế xử lý độ xóc của thân xe

Thiết bị đo khoảng cách

Hình 8: Bộ phận đo khoảng cách

Có tác dụng đo vận tốc xe và khoảng cách, truyền 8 xung/vòng Bộ phận này chịu được thời tiết

Trước khi khảo sát phải hiệu chỉnh bộ

đo khoảng cách

Camera kỹ thuật số - GPS

Hình 9: Camera kỹ thuật số

Camera thu lại hình ảnh trong quá trình khảo sát Hình ảnh từ camera sẽ được lưu trữ trực tiếp trên PC

Hình 10: Thiết bị GPS

GPS: Ghi lại hành trình khi đi khảo sát

2.2 Trình tự tiến hành thí nghiệm:

2.2.1 Hiệu chỉnh thiết bị:

- Lắp đặt thiết bị Hawkeye vào xe chuyên dụng Yêu cầu đỗ xe tại vị trí nhẵn, bằng phẳng Kiểm tra các kết nối thiết bị với máy tính, kiểm tra các Laser và đầu đo gia tốc đảm bảo vẫn hoạt động tốt

- Hiệu chuẩn độ nhạy laser, đầu đo gia tốc và tiến hành kiểm tra độ nhún

(bounce test) của thiết bị và đảm bảo IRI nằm trong phạm vi cho phép: Still vehicle phase IRI ≤0.1 và Bounce phase IRI ≤0.2.

- Sau đó tiến hành hiệu chuẩn thiết bị đo khoảng cách DMI bằng cách chọn 1

đoạn 100m định chuẩn và đảm bảo số xung đạt trị số 0.222m/xung theo yêu cầu

2.2.2 Thực hiện khảo sát đo IRI:

3.2.2.1 Lên kế hoạch cho một cuộc khảo sát:

- Địa điểm, quãng đường khảo sát, các điểm mốc đánh dấu

- Thiết lập tốc độ tối đa và tối thiểu cho xe khảo sát: Vmax = 110Km/h , Vmin = 30Km/h;

2.2.2.2 Bắt đầu khảo sát:

Thiết bị Hawkeyes đã được bật sẵn và kết nối với máy tính chuyên dụng đã cài phần mềm thu thập và xử lý số liệu Trên giao diện máy tính xuất hiện các module phần mềm để thu thập số liệu khảo sát thực tế

Để bắt đầu khảo sát kích vào nút Start ở mục Survey Control View, các

module bắt đầu thu thập số liệu

2.2.2.3 Lựa chọn Lead in và Lead out:

Để đảm bảo xe khảo sát đạt tốc độ yêu cầu khi bắt đầu khảo sát và kết thúc khảo sát cần phải có những đoạn Lead in và Lead out để số liệu thu thập được chính xác

- Lead in: Đoạn đường xe khảo sát tăng tốc độ đến tốc độ yêu cầu trước khi vào điểm mốc đầu tiên

- Lead out: Đoạn đường xe khảo sát giảm tốc độ từ điểm mốc cuối cùng đến khi xe dừng lại

Lead in và Lead out nên chọn khoảng 100m.

2.2.2.4.Khi kết thúc khảo sát:

Kích vào nút Stop trong mục Survey Control View, người khảo sát có thể ghi

nhận xét quá trình khảo sát thu thập số liệu

Copy dữ liệu khảo sát từ máy chủ Hawkeyes sang máy tính đã cài phầm mềm chuyên dụng phân tích và xử lý số liệu

Tắt hết tất cả thiết bị và đỗ xe nơi khô ráo, thoáng mát

2.3 Lưu ý khi khảo sát

Trong quá trình tiến hành khảo sát mặt đường cần lưu ý những vấn đề sau:

- Yêu cầu xe khảo sát đi đúng làn đường cần kiểm tra, nếu có thay đổi làn khi vượt

xe thì phải chú thích rõ ràng

- Đánh dấu các điểm mốc khi khảo sát Việc đánh dấu điểm mốc rất quan trọng trong quá trình khảo sát, tác dụng chia nhỏ đoạn tuyến khảo sát để kết quả được

chính xác hơn, và các điểm mốc thường là vật cố định trên đường như cọc tiêu, biển báo, cầu hoặc đường mới…

- Để đảm bảo kết quả chính xác yêu cầu người khảo sát phải quan sát các yếu tố trực tiếp và gián tiếp ảnh hưởng đến kết quả khảo sát Trong giao diện phần mềm thu thập có thiết lập sẵn các chú thích như: Khi vào cầu, ổ gà, gờ giảm tốc, đoạn đường thi công, đoạn đường dính nước mưa…Các ghi chú này giúp người khảo sát giải thích được các kết quả bất thường trong quá trình phân tích dữ liệu sau này

2.3 Phân tích và xử lý số liệu:

- Dữ liệu khảo sát được copy vào máy tính đã trang bị Phần mềm Hawkeyes Toolkit dùng để phân tích và xử lý số liệu.

- Vấn đề được quan tâm nhất đó chính là mặt cắt dọc tuyến, chỉ số gồ ghề IRI, độ nhám bề mặt vi mô SMTD, độ nhám vĩ mô MPD

- Phần mềm Hawkeyes Toolkit sẽ tự động xử lý số liệu thu thập và xuất kết quả

dưới dạng Excel, PDF…, ghi chú những giá trị IRI bất thường mà trong quá trình khảo sát gặp phải

- Một cách khác là dựa vào hình ảnh thu thập qua hệ thống camera để đánh giá chung tình trạng mặt đường, kiểm tra lại tài sản trên đường như cọc tiêu, biển báo…

2.4 Báo cáo kết quả:

2.4.1 Báo cáo theo dạng bảng sau:

LAS

xd72

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG

VẬN TẢI UNIVERSITY OF TRANSPORT TECHNOLOGY

PHÒNG THÍ NGHIỆM CÔNG TRÌNH GIAO

THÔNG

LABORATORY FOR TRANSPORT

CONSTRUCTION ĐC: 54 Triều khúc-Thanh Xuân-Hà Nội; Tel:

04.35220748; Fax: 04.38547695

Số - No: /2014/LAS-XD

72

BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM ĐO IRI

REPORT ON TESTING RESULT IRI

1 Đơn vị yêu cầu - Client:

2 Công trình - Project:

3 Ngày thí nghiệm - Date tested:

4 Lý trình - Station

5 Kết quả thí nghiệm - Test

result:

Khoảng cách/

Chainage (km)

IRI Phải/

IRI Right

IRI Trái/

IRI Left

IRI Trung bình/

IRI Avg

IRI Làn/

IRI Lan e

Tốc độ/

Speed (km/h)

Ghi chú/ Note

IRI Trung bình của tuyến:

-Ghi chú - Note: Kết quả chỉ có giá trị trên đoạn thử nghiệm / The results are only

valid for tested length of road

Người thí nghiệm/ Tester by

Người kiểm tra/ Checker

ĐƠN VỊ YÊU CẦU

(Client)

TƯ VẤN GIÁM SÁT (Consultant)

PHÒNG THÍ NGHIỆM (Laboratory)

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT (University of Transport Techlonogy)

2.4.2 Đánh giá kết

quả

Phân cấp chất lượng độ bằng phẳng theo IRI của đường đang khai thác

Loại mặt đường Cấp đường

Tình trạng mặt đường Tốt Trung

Cấp cao A1: Bê tông

nhựa chặt, bê tông xi

măng đổ tại chỗ

Đường cao tốc cấp 120, cấp 100 và

đường ô tô cấp 80

IRI<2 2IRI<4 4IRI<6 6IRI<8

Đường cao tốc cấp 60, đường ôtô cấp 60

IRI<3 3IRI<5 5IRI<7 7IRI<9

Đường 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 nước láng

nhưa, cấp phối đá

dăm láng nhựa

Đường ôtô cấp 60 IRI<4 4IRI<6 6IRI<8 8IRI<10 Đường ô tô

cấp 40 và cấp

20 IRI<5 5IRI<7 7IRI<9 9IRI<11

Cấp thấp B1: Đường

đá dăm nước có lớp

bảo vệ rời rạc, đá

dăm gia cố chất kết

dính vô cơ có láng

nhựa

Đường ô tô cấp 40 và cấp 20

IRI<6 6IRI<9 9IRI<12 12IRI<15

Cấp thấp B2: Đường

đất cải thiện đường

đất gia cố chất kết

dính vô cơ hoặc hữu

cơ có lớp hao mòn và

bảo vệ

Đường ô tô cấp 40 và cấp 20

IRI<8 8IRI<1

2

12IRI<1

6 16IRI<20