TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa Chiến lợc tối u cho Công tác Bảo trì v cải tạo mặt đờng nhựa điều kiện Việt Nam: Khảo sát sử dụng Mô hình HDM-4 kết hợp phơng pháp đờng dèc1 Optimal Strategies for Maintenance and Rehabilitation of Bituminous Pavements in Vietnam: An Investigation using HDM-4 with Gradient Methods §inh Văn Hiệp1) & Koji Tsunokawa2) 1) Bộ môn Đờng ôtô & Đờng đô thị, Khoa Cầu Đờng Trờng Đại học Xây dựng, Hà Nội Email: dinhhiepvan@yahoo.com 2) Trờng Đại học Tổng hợp Saitama, Nhật Bản Tóm tắt: Bài báo đa tiếp cận có tính hệ thống để xác định chiến lợc tối u cho bảo trì nâng cấp mặt đờng nhựa dựa số liệu khảo sát trạng mặt đờng mức độ lu lợng giao thông thông qua phân tích sử dụng Mô hình Quản lý Phát triển Đờng HDM-4 kết hợp với phơng pháp đờng dốc đợc đề xuất GS Tsunokawa Đinh Văn Hiệp (2006) Chiến lợc tối u đợc định nghĩa tập hợp phơng án bảo trì cải tạo tối u tơng ứng với trạng mặt đờng lu lợng giao thông khác nhau, nhằm tối thiểu hoá tổng chi phí nhà quản lý chi phí ngời sử dụng đờng quy đổi giá trị tối đa hoá lợi ích cho xã hội thời gian phân tích Các công việc đờng gồm hình thức khác nh xử lý láng bề mặt, thảm bê tông nhựa xây dựng lại Số liệu sử dụng phân tích đợc lấy từ điều kiện Việt Nam thông số nhạy cảm mô hình đợc hiệu chỉnh cho phù hợp với điều kiện địa phơng mức ứng dụng Kết tìm đợc giúp cho quan đờng áp dụng công việc xây lắp thời điểm thích hợp dựa số liệu khảo sát trạng mặt đờng mức độ giao thông; giúp cho quan đờng thấy đợc tầm quan trọng công tác tu thờng xuyên để bảo trì mạng lới đờng cách thích hợp nhằm kéo dài tuổi thọ đem lại hiệu kinh tế cao cho xã hội Ngoài ra, kết nghiên cứu quyền u tiên nên dành cho đờng có mức độ lu lợng giao thông lớn trung bình nguồn ngân sách hạn chế không đủ để thực tất công tác bảo trì tối u cho toàn mạng lới Tuy nhiên, kết cần đợc đánh giá lại cho hợp lý có đầy đủ số liệu tin cậy thông số nhậy cảm mô hình đợc hiệu chỉnh phù hợp vào điều kiện định khu vực nghiên cứu Tổng quan Mô hình Quản lý Phát triển Đờng HDM-4 (PIARC, 2001), phát triển dới tài trợ Ngân hàng Thế giới số tổ chức quốc tế khác, đợc ứng dụng rộng rãi 100 nớc quốc gia bao gồm nớc phát triển nh Nhật Bản Mỹ Mô hình đợc xem tiên tiến hỗ trợ đắc lực phân tích lựa chọn giải pháp đầu t quản lý đờng u điểm trội sau: (1) kết hợp đợc chi phí nhà Bài báo đợc phát triển sở nghiên cứu tác giả có tªn“Optimal Maintenance Strategies for Bituminous Pavements: A Case Study in Vietnam using HDM-4 with Gradient Method đợc đăng Tạp chí Quốc tế Hiệp hội Nghiên cứu Giao thông Đông á, số 6, 2005 Tp GTVT B GTVT -1- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa quản lý chi phí ngời sử dụng đờng phân tích chi phí vòng đời dự án, (2) áp dụng rộng rãi cho điều kiện đa dạng khác thông qua hệ số hiệu chỉnh, (3) đợc sử dụng nh công cụ thích hợp để thiết kế mặt đờng cho nớc phát triển mô hình đợc hiệu chỉnh phù hợp (GS Tsunokawa Ul-Islam, 2003) Tại Việt Nam, HDM-4 đợc sử dụng số dự án quan trọng, nh Dự án tăng cờng lực quản lý đờng (HCMP, 2002) Dự án nâng cấp mạng lới đờng (RNIP, 2004) Thông qua việc phân tích thí điểm 2000 km mạng lới đờng quốc lộ, dự án HCMP cho thấy tiềm việc ứng dụng HDM-4 khả kết hợp với chơng trình có (nh RosyBASE) công tác quản lý bảo trì mạng lới đờng Việt Nam Trong dự án RNIP, HDM-4 đợc sử dụng để xây dựng chiến lợc dài hạn 10 năm việc nâng cấp bảo trì mạng lới đờng quốc lộ (bao gồm 15.565 km), xem xét mức độ u tiên đầu t cho tuyến đờng theo giai đoạn, lập kế hoạch phân bổ nguồn vốn hợp lý cho giai đoạn điều kiện hạn chế nguồn vốn Những nỗ lực đợc quan tâm nhằm phát huy hiệu sử dụng nguồn vốn lớn đợc đầu t vào xây dựng hệ thống mặt đờng Tuy nhiên, việc đa tiếp cận hợp lý khoa học để xác định chiến lợc tối u cho công tác bảo trì cải tạo hệ thống đờng ô tô cần thiết giúp cho hệ thống mặt đờng đảm bảo mức độ phục vụ cao tuổi thọ dài hơn, dẫn đến giảm tổng chi phí giao thông (tổng chi phí nhà quản lý ngời sử dụng đờng) xã hội hạn chế vấn đề nh tai nạn giao thông, tắc nghẽn giao thông, ô nhiễm môi trờng Cũng nh chơng trình phân tích lựa chọn hình thức đầu t khác nh RTIM3 (Cundill, 1993) HERS (FHWA, 1998), HDM-4 thờng phân tích chọn lựa phơng án tốt phơng án đợc ngời sử dụng khai báo sẵn cho chơng trình Thông thờng số lợng phơng án khai báo đợc cho chơng trình vô lớn khai báo hết đợc, phơng án tối u thu đợc phơng án tốt phơng án đợc khai báo ban đầu Để khắc phục hạn chế này, GS Tsunokawa Đinh Văn Hiệp (2006) đa cách tiếp cận thông qua việc kết hợp chơng trình HDM-4 lý thuyết đờng dốc (gradient methods), để xác định phơng án tối u mà không cần phải khai báo khối lợng khổng lồ phơng án cho chơng trình Thay phải xem xét tất phơng án có, phơng pháp hớng tìm kiếm mà theo thu đợc phơng án tối u thật Dựa cốt lõi phơng pháp đề xuất nói trên, mục đích nghiên cứu đa tiếp cận có tính hệ thống để xác định chiến lợc tối u cho công tác bảo trì nâng cấp mặt đờng nhựa dựa số liệu khảo sát trạng mặt đờng mức độ lu lợng giao thông Chiến lợc tối u đợc định nghĩa tập hợp phơng án bảo trì cải tạo tối u tơng ứng với trạng mặt đờng lu lợng giao thông khác nhau, nhằm tối thiểu hoá tổng chi phí nhà quản lý chi phí ngời sử dụng đờng quy đổi giá trị tối đa hoá lợi ích cho xã hội thời gian phân tích Các công việc đờng bao gồm hình thức khác nh xử lý láng bề mặt, thảm bê tông nhựa xây dựng lại Số liệu sử dụng phân tích đợc lấy từ điều kiện Việt Nam với thông số nhạy cảm mô hình đợc hiệu chỉnh cho phù hợp với điều kiện địa phơng mức ứng dụng Kết phân tích giúp quan đờng thực công việc bảo trì cải tạo đợc hợp lý hiệu nhằm kéo dài tuổi thọ nâng cao khả phục vụ hệ thống đờng giúp cho việc giảm đợc tổng chi phí vận tải xã hội Trong phần dới đây, trình bày phơng pháp luận tiếp cận, số liệu sử dụng, kết phân tích, kiến nghị cho công tác quản lý bảo trì mạng lới đờng Tp GTVT B GTVT -2- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa Phơng pháp luận HDM-4 bao gồm mô hình chính, mô hình dự báo trình h hỏng mặt đờng phụ thuộc vào yếu tố nh tải trọng xe, tác động môi trờng, công tác bảo trì cải tạo; mô hình chi phí ngời sử dụng đờng phụ thuộc vào tình trạng mặt đờng giao thông Khi có số liệu cần thiết (nh đặc tính đoạn tuyến, đặc tính đoàn xe, tải trọng xe, đơn giá, ), mô hình HDM-4 dự báo lợi ích dòng dựa mô h hỏng lịch sử đoạn tuyến, dự báo chi phí cho công tác xây lắp chi phí ngời sử dụng đờng thời gian phân tích Lợi ích dòng đợc tính hiệu tổng chi phí vận tải theo giá trị phơng án có dự án phơng án (không có dự án) Bằng việc kết hợp HDM-4 mức độ dự án với phơng pháp đờng dốc, phơng án đầu t tối u đợc xác định từ tất phơng án có thông qua thủ tục tìm kiếm (đó tối u hoá công việc bảo trì cải tạo, tối u hoá số lần công việc cần thực thời gian phân tích) nh trình bày nghiên cứu GS Tsunokawa Đinh Văn Hiệp (2006) Trong phân tích này, phơng pháp sờn dốc đợc sử dụng, trình tính toán thủ công đơn giản nhng kết không khác so với dùng phơng pháp đờng dốc liên hợp - phơng pháp có thủ tục tính toán phức tạp Phân tích thực khảo sát phơng án đầu t tối u tơng ứng với mức độ giao thông trạng mặt đờng khác theo chu trình vòng lặp thể Hình Mức độ giao thông đợc thể thông qua lu lợng xe ngày đêm trung bình năm (AADT) thành phần xe Hiện trạng mặt đờng đợc đặc tr−ng bëi chØ sè ®é gå ghỊ qc tÕ (IRI), số tình trạng mặt đờng khác (nh diện tích nứt nẻ, diện tích bong tróc, số lợng ổ gà, diện tích vỡ mép, chiều sâu vệt hằn bánh xe trung bình) đợc biểu thị thông qua số IRI dựa mối tơng quan thống kê rút từ liệu mạng lới đờng ViƯt Nam Tạp chí GTVT – Bộ GTVT -3- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa Bắt đầu Đầu vo Đặc tính đoạn đờng, điều kiện kinh tế, môi trờng, đặc tính dòng xe, Vòng lặp mức độ lu lợng giao thông Vòng lặp tình trạng mặt đờng ban đầu Chạy HDM-4 kết hợp với phơng pháp sờn dốc để tìm phơng án tối u không Thu đợc phơng án tối u không Tất trạng mặt đờng? Có Thu đợc phơng án tối u tơng ứng với trạng mặt đờng khác Tất mức độ giao thông? Có Thu đợc phơng án tối u tơng ứng với trạng mặt đờng mức độ giao thông khác Thu đợc chiến lợc tối u Đầu RA Kết thúc Hình Thuật toán dùng cho khảo sát chiến lợc bảo trì/cải tèi −u Tạp chí GTVT – Bộ GTVT -4- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa Dữ liệu đầu vo Đoạn đờng sử dụng phân tích đợc xác định đặc tính hình học đờng, điều kiện môi trờng, tải trọng xe, tình trạng kết cấu mặt đờng Các tham số đợc trình bày lần lợt phần dới 3.1 Đặc tính đoạn tuyến Đoạn tuyến có chiều dài 50 km nằm vùng khí hậu nhiệt đới/nửa khô cằn đợc giả thiết cho nghiên cứu Các yếu tố mặt cắt ngang đợc lấy theo Tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô (TCVN 4054, 1998) cho đờng trục xe tiêu chuẩn vùng đồng bằng, m phần xe chạy, 2.5 m lề đờng bên (2.0 m cho lề gia cố 0.5 m lề đất) Độ chênh cao lên/xuống trung bình, số lần lên/xuống, góc chuyển hớng trung bình, độ dốc siêu cao trung bình lần lợt m/km, lần, 26 độ/km, % Trị số giá trị trung bình theo trọng số chiều dài 12,380 km mạng lới đờng phủ mặt vùng đồng Dự án Nâng cấp Mạng lới Đờng (RNIP, 2004) 3.2 Giao thông, thời gian phân tích tỉ số chiết khấu Lu lợng xe ngày đêm trung bình năm (AADT) năm 2004 có giá trị 1000, 4000 10000 (xe/ng.đ) tơng ứng cho mức độ lu lợng giao thông thấp, trung bình, cao đợc xem xét đại diện phân tích Thành phần dòng xe trờng hợp lu lợng giao thông thấp khác với trờng hợp lu lợng trung bình cao, thành phần xe máy chiếm tỷ lệ vợt trội dòng xe phản ánh tình trạng thực tế giao thông đờng Việt Nam nh Bảng Thời gian phân tích 20 năm năm 2004 với tỉ số chiết khấu 12% theo đề nghị Ngân hàng Thế giới (The World Bank, 2003) đợc sử dụng nghiên cứu Bảng Thành phần dòng xe tỉ lệ tăng xe hàng năm Loại xe Lu lợng giao thông Thành phần tỉ lệ tăng xe hàng năm Xe máy Xe Tải trung Bt lín Cao & 63 13 10 Thµnh phần (%) Trung bình 8/4 8/5 6/3 3/3 Tỉ lệ tăng xe hàng năm (%) *) Thấp 63.3 12.5 24.2 Thành phần (%) 8/4 8/5 6/3 Tỉ lệ tăng xe hàng năm (%) *) Nguồn: (RNIP, 2004); *) Tỉ lệ tăng xe hàng năm từ năm 2003 đến 2013 / 2013 trở sau; Tải nặng 6/3 - Tổng cộng 100 100 - 3.3 Đặc tính kết cấu mặt đờng Khảo sát thực cho trờng hợp mặt đờng nhựa lớp móng cấp phối trờng hợp lu lợng giao thông Dựa liệu thực tÕ cđa RNIP (2004) vỊ viƯc sư dơng vËt liƯu lớp mặt, hỗn hợp nhựa rải nóng (HRA) đợc sử dụng cho đờng có lu lợng giao thông cao, mặt đờng láng nhựa (SBSD) đợc sử dụng cho đờng có lu lợng giao thông trung bình thấp Cờng độ đất đợc giả thiết có số CBR (California Bearing Ratio) Cờng độ mặt đờng đặc trng số kết cấu (SN) đợc tính tơng ứng với mức độ lu lợng giao thông theo Quy trình Thiết kế Kết cấu Mặt đờng mềm (22TCN-274-01, 2001) nh trình bày Bảng Tp GTVT B GTVT -5- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa Bảng Lu lợng xe ngày đêm trung bình hàng năm (AADT) Chỉ số kết cấu (SN) Trờng hợp xe cộ Thấp Trung bình Cao AADT (xe/ng.đ) 1000 4000 10000 2.60 3.38 3.80 SN*) *) ChØ sè kÕt cấu xác định từ ESAL tích luỹ cho 10 năm khai thác quy đổi từ AADT, thành phần dòng xe, hệ số ESAL (Bảng 4) Các tham số điển hình dùng tính toán là: CBR = 8; MR = 1500xCBR; R=85 %; So = 0.35; pi = 4.5 PSI; pt 2.5, 2.25, 2.0 PSI tơng ứng với mức độ lu lợng giao thông cao, trung bình, thấp nh khuyến nghị 22TCN-274-01 3.4 Điều kiện mặt đờng Tình trạng mặt đờng đợc thể thông qua giá trị độ gồ ghề chia thành cấp theo mức độ giá trị IRI tèt (IRI < 4), trung b×nh (4 ≤ IRI < 6), xÊu (6 ≤ IRI < 8), vµ rÊt xÊu (IRI 8) (HDM-4, 2003) Ngoài ra, tình trạng mặt đờng đợc đặc trng tiêu khai thác khác thông qua mối tơng quan thống kê với số IRI nh thể Bảng Bảng Tơng quan hệ thống kê tiêu khai thác khác mặt đờng độ gồ ghề IRI Lu lợng giao thông & Loại mặt đờng Chỉ tiêu khai thác mặt đờng Diện tích nứt (%) Tơng quan thèng kª IRI ≥ 3; 0.31IRI2 - 1.56IRI + 1.85, R2 = 0.65, vµ IRI < 3; DiƯn tÝch bong trãc (%) 0.13IRI2 - 0.54IRI + 0.57; R2 = 0.64 Số ổ gà (số lợng/km) IRI 4; 0.74IRI2 - 4.28IRI + 5, R2 = 0.46, ThÊp & SBSD vµ IRI < 4; DiƯn tÝch mÐp (m2/km) IRI ≥ 3; 1.48IRI2 - 8.96IRI + 13.56, R2 = 0.65, IRI < 3; Chiều sâu vệt lún b¸nh xe IRI ≥ 3; 8.37Ln(IRI) - 8.64, R2 = 0.46, trung bình (mm) IRI < 3; Diện tÝch nøt (%) 0.61IRI2 - 2.96IRI + 3.50, R2 = 0.74 DiÖn tÝch bong trãc (%) IRI ≥ 3; 0.67IRI2 - 4.54IRI + 7.55, R2 = 0.71, vµ IRI < 3; Số ổ gà (số lợng/km) IRI 4; 1.15 IRI2 - 7.42 IRI + 10, R2 = 0.95, Trung bình & SBSD IRI < 4; Diện tÝch mÐp (m2/km) IRI ≥ 4; 2.06IRI2 - 14.22IRI + 24.10, R2 = 0.75, vµ IRI < 4; Chiều sâu vệt lún bánh xe IRI 4; 13.92Ln(IRI) - 16.05, R2 = 0.50, trung bình (mm) IRI < 4; DiÖn tÝch nøt (%) 0.25IRI2 - 1.06RI + 1.10, R2 = 0.72 Cao & HRA DiÖn tÝch bong trãc (%) 0.1266IRI2 - 0.4779IRI + 0.45, R2 = 0.73 Số ổ gà (số lợng/km) 0.1148IRI2 - 0.3824IRI + 0.30, R2 = 0.45 DiƯn tÝch c¹nh (m /km) IRI ≥ 4; 1.25IRI2 - 7.53IRI + 10.50, R2 = 0.38, IRI < 4; Chiều sâu vệt lón b¸nh xe 4.99Ln(IRI) - 3.42, R2 = 0.63 trung bình (mm) Chú ý: - Phạm vi giá trị độ gồ ghề từ đến 10 IRI tiêu khai thác mặt đờng thu thập vào cuối năm 2003 Tp GTVT B GTVT -6- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa 3.5 Chi phí vận doanh Bảng đa đặc tính đoàn xe phổ biến Việt Nam bao gồm loại xe điển hình, khối lợng vận chuyển trung bình xe, số bánh xe, tải trọng trục tiêu chuẩn tơng đơng (ESAL), số km đợc trung bình năm, tổng số trung bình thực hành trình đi-về, tuổi thọ phục vụ trung bình xe, giá kinh tế xe mới, chi phí kinh tế cho lần thay lốp Chi phí lao động bảo dỡng xe đợc ớc tính US$ 2.00/ giờ-công cho tất loại xe, chi phí khác đợc lấy theo báo cáo Dự án Giao thông Nông thôn (RTP2, 2002) Bảng Đặc tính đoàn xe Loại xe Khối lợng (tấn) Xe máy 0.1 Xe 1.4 Tải trung 7.5 Tải nặng 13.0 11.5 Bt lín Ngn: (RNIP, 2004) Sè b¸nh xe ESAL 10 0.00 0.00 0.50 3.27 0.89 Møc sử dụng hàng năm Chiều Số dài làm viÖc (Km) (Giê) 8000 12000 40000 50000 60000 320 400 1600 1670 1500 Tuổi thọ trung bình (Năm) Giá kinh tÕ cđa xe (US$) Gi¸ kinh tÕ lèp xe (US$) 10 12 12 12 926 14530 28850 49300 52800 18 42 105 145 145 3.6 Phơng án bảo trì cải tạo Phơng án bảo trì cải tạo xem xét nghiên cứu bao gồm công việc tu định kỳ cải tạo kết hợp với công tác tu thờng xuyên thích hợp, ngoại trừ phơng án có tu thờng xuyên Theo kiến nghị Ul-Islam GS Tsunokawa (2004), tu thờng xuyên thích hợp sử dụng nghiên cứu bao gồm (1) công việc dọn dẹp hệ thống thoát nớc hàng năm, (2) vá ổ gà số ổ gà chuẩn quy đổi đạt hố/km, (3) l¸ng vÕt nøt vÕt nøt ngang nhiƯt vết nứt kết cấu lần lợt đạt 10% 5% Công việc tu định kỳ bao gồm láng nhựa lớp (DBST) dầy 25 mm, bê tông nhựa (BTN) có chiều dầy từ 30 đến 70 mm Công việc cải tạo bao gồm công việc nh xây dựng lại với lớp mặt xử lý láng nhựa lớp, với lớp mặt BTN có chiều dầy từ 50 đến 70 mm Bảng liệt kê đơn giá công tác tu thờng xuyên công tác chuẩn bị theo giá kinh tế giá tài chính, Bảng đa số kết cấu điều chỉnh (SNP) đơn giá công tác tu định kỳ công việc cải tạo theo giá kinh tế giá tài dùng nghiên cứu Giá trị SNP đợc tính toán có kể đến tham gia lớp bề mặt, lớp móng trên, móng dới đất lớp mặt đờng phía dới nh theo kiến nghị Rolt Parkman (1997) Đờng có lu lợng giao thông cao xem xét công việc bảo trì cải tạo với lớp thảm BTN, với đờng có lu lợng giao thông trung bình thấp xem xét tất công việc bảo trì cải tạo, thực tế sử dụng loại vật liệu lớp mặt đờng tơng ứng với mức độ lu lợng xe chạy Phân tích xem xét công việc xây lắp hỗn tạp khác bao gồm lớp xử lý láng nhựa lớp, lớp thảm BTN, xây dựng lại có lớp mặt xử lý nhựa lớp thảm BTN Do vậy, đơn giá cho km đờng công tác xây lắp đợc sử Tp GTVT B GTVT -7- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa dụng làm số chạy phân tích sử dụng HDM-4 với phơng pháp đờng dốc Bảng Đơn giá công việc chuẩn bị tu thờng xuyên Đơn giá ($US/ đơn vị) Unit Các hoạt động bảo trì I Công tác chuẩn bị Vá đờng Sửa chữa mép đờng trải mặt II - Duy tu thờng xuyên Dọn dẹp hệ thống thoát nớc Láng vết nứt Vá ổ gà Nguồn: RNIP (2004) Giá kinh tế (a) = 0.85*(b) Giá tài chÝnh (b) m2 m2 2.87 6.28 3.38 7.39 Km dµi m2 m2 1921 0.47 2.87 2260 0.55 3.38 ThÊp Trung bình Cao Lu lợng giao thông Bảng Giá trị SNP đơn giá công việc bảo trì cải tạo Công việc bảo trì Lớp phủ BTN (mm) DBST 25 (mm) 30 40 50 60 70 DBST 25 (mm) - 0.35 4.15 5.76 0.47 4.27 6.95 0.59 4.39 8.13 0.71 4.51 9.30 0.83 4.63 10.46 0.2 3.58 0.35 3.73 0.47 3.85 0.59 3.97 0.71 4.09 Đơn giá (US$/m2) 1.88 5.76 6.95 8.13 SN SNP Đơn giá (US$/m2) 0.2 2.80 1.88 0.35 2.95 5.76 0.47 3.07 6.95 0.59 3.19 8.13 Hạng mục SN SNP Đơn giá (US$/m2) SN SNP Xây dựng lại BTN (mm) 50 60 70 - 3.80 4.85 14.90 3.92 4.97 15.33 4.04 5.09 15.76 0.83 4.21 3.38 4.43 3.38 4.43 3.50 4.55 3.62 4.67 9.30 10.46 9.53 13.25 13.69 14.12 0.71 3.31 9.30 0.83 3.43 10.46 2.60 3.65 7.33 2.60 3.65 12.19 2.72 3.77 12.64 2.84 3.89 13.08 Chú ý: 1) SN không kể đến tham gia lớp có phía dới cđa nỊn ®Êt, ®ã SNP kĨ ®Õn sù tham gia đồng thời lớp Để tính toán giá trị SN SNP, hệ số cờng độ lớp DBST lớp thảm BTN lần lợt 0.2 0.3 (Watanatada cộng sự, 1987) 2) Đơn giá kinh tế lấy theo RNIP (2004) tính 85% đơn giá tài 3.7 Hiệu chỉnh mô hình Mô hình HDM-4 nên đợc hiệu chỉnh tuỳ theo điều kiện riêng nớc vùng áp dụng mô hình, có khác biệt rõ rệt đặc tính giao thông, kinh tế, điều kiện môi trờng vùng xây dựng mô hình (đó Kenya, nớc vùng Caribbean, ấn Độ, Brazil) vùng ứng dụng mô hình Trong nghiên cứu này, việc hiệu chỉnh đợc thực mức độ I cho việc ứng dụng (Bennett Paterson, 2002) Theo điều kiện khí hậu nhiệt đới/nửa khô cằn, nhân tố nhạy cảm mô hình ảnh hởng đến công việc bảo trì xuống cấp đờng, hệ số môi trờng/độ gồ ghề, hệ số nứt ban đầu, hệ số phát triển vết Tp GTVT B GTVT -8- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa nứt đợc hiệu chỉnh lần lợt 0.78, 1.10, 0.90 Kết phân tích Số lần chạy HDM-4 cần thiết để thu đợc phơng án tối u vào khoảng 30 cho điều kiện mặt đờng mức độ giao thông sử dụng phơng pháp sờn dốc nh theo đề xuất Tsunokawa Đinh Văn Hiệp (2006) Vì vậy, với giá trị AADT giá trị độ gồ ghề ban đầu (tơng ứng với 27 đoạn đại diện), có xÊp xØ 810 (30 x x 9) tr−êng hỵp chạy HDM-4 để xác định chiến lợc bảo trì cải tạo tối u Bảng đa kết công việc này, bao gồm phơng án tối u lợi ích quy đổi lớn thu đợc tơng ứng với phơng án tối u thời gian phân tích 20 năm Công việc bảo trì cải tạo thích hợp cho năm thời kỳ phân tích tơng ứng với mức độ giao thông trạng mặt đờng khác đợc thống kê Bảng Từ Hình đến Hình thể diễn tiến điều kiện mặt đờng dự báo thông qua độ gồ ghề thời gian phân tích tơng ứng với mức độ giao thông trạng mặt đờng khác Kết phân tích liên quan đến công việc bảo trì cải tạo thực vào năm thời gian phân tích đợc trình bày nh sau 1) Công việc xây dựng lại (bằng việc xới lại mặt đờng h hỏng thay lớp móng lớp mặt mới) mang lại hiệu cao cho trờng hợp mặt đờng h hỏng nặng tất mức độ giao thông Xây dựng lại sử dụng lớp mặt DBST nên đợc dùng cho mặt đờng có mức độ lu lợng giao thông trung bình thấp với độ gồ ghề lần lợt tơng ứng IRI, xây dựng lại với lớp mặt BTN 50 mm đợc khuyến nghị cho đờng có lu lợng giao thông cao có độ gồ ghề IRI Công việc xây dựng lại với lớp mặt DBST đợc khuyên dùng cho mặt đờng có lu lợng giao thông thấp vào nhng năm sau độ gồ ghề tăng lên đến IRI 2) Lớp thảm BTN dầy 60 70 mm đợc kiến nghị cho đờng có lu lợng giao thông cao mặt đờng tình trạng xấu có giá trị độ gồ ghỊ tõ ®Õn IRI, ®ã líp phủ 50 mm đợc sử dụng cho đờng có lu lợng giao thông trung bình cao với giá trị độ gồ ghề tơng ứng lần lợt IRI 3) Líp th¶m máng BTN 30 mm thÝch hợp cho đờng có giao thông cao trung bình độ gồ ghề có giá trị IRI, lớp thảm BTN 40 mm đợc áp dụng cho đờng có lu lợng giao thông trung bình độ gồ ghề IRI 4) Công tác tu thờng xuyên đem lại hiệu cho đờng có lu lợng giao thông cao trung bình điều kiện mặt ®−êng tèt (IRI ≤ 3), ®ã ®èi víi đờng có lu lợng giao thông thấp tu thờng xuyên thích hợp cho mặt đờng có tình trạng tơng đối xấu (IRI 7) 5) Lớp thảm mỏng BTN 30 mm với công tác tu thờng xuyên đem lại hiệu cao cho đờng có lu lợng giao thông trung bình cao ®é gå ghỊ d−íi IRI st thêi gian khai thác 20 năm, điều thành phần trội xe máy (63% tổng số loại xe) lợng xe tải nặng chiếm (chỉ 5% tổng số loại xe) Ngoài ra, tần suất thực lớp thảm BTN 30 mm cho đờng có lu lợng giao thông cao lớn nhiều so với đờng có lu lợng giao thông trung bình, ảnh hởng tải trọng trục xe tác dụng tích luỹ xuống cấp mặt đờng Tp GTVT B GTVT -9- TS Đinh Văn HiƯp & GS.TS Koji Tsunokawa Sư dơng DBST kÕt hỵp với tu thờng xuyên nên dùng trớc mặt ®−êng xng cÊp qu¸ xÊu (IRI ≥ 8) ®èi víi đờng có lu lợng giao thông thấp Kết DBST không cải thiện điều kiện độ gồ ghề, nhng có hiệu việc trì hoãn trình xuống cấp nh thể Bảng NB/km đạt giá trị dơng so với trờng hợp (chỉ có tu thờng xuyên) 6) Hình cho thấy lợi ích quy đổi lớn thu đợc thời gian phân tích 20 năm đờng có lu lợng giao thông cao trung bình cao so với đờng có lu lợng giao thông thấp, đặc biệt tình trạng mặt đờng xấu xấu Bởi vì, đờng có lu lợng giao thông thấp lợng xe buýt lớn xe tải nặng chiếm tỉ lệ so với xe bánh xe con, phí vận doanh tiết kiệm đợc việc cải thiện đờng nhỏ, dẫn đến việc thu đợc lợi ích thấp thời gian phân tích Kết kiến nghị quyền u tiên nên dành cho đờng có mức độ lu lợng giao thông cao trung bình nguồn ngân sách có sẵn không đủ để đáp ứng cho việc bảo trì tối u toàn mạng lới đờng Bảng Các phơng án bảo trì/cải tạo tối u thời gian phân tích tơng ứng với điều kiện khác trạng mặt đờng mức độ giao thông Hiện trạng Mức độ giao thông & Loại mặt đờng mặt đờng IRI Lu lợng xe thấp & Mặt đờng láng nhựa lớp (N0 = 1000 xe/ng.đ) Lu lợng xe trung bình & Mặt đờng láng nhựa lớp (N0 = 4000 xe/ng.đ) Lu lợng xe cao & Mặt đờng BTN (N0 = 10000 xe/ng.đ) [2012; Ovl-30] [2012; Ovl-30] [2004, 2016; Ovl-30, Ovl-30] [2004, 2014; Ovl-40, Ovl-30] [2004, 2014; Ovl-50, Ovl-30] [2004, 2012; Re-DBST, Ovl-30] [2004, 2012; Re-DBST, Ovl-30] [2004, 2012; Re-DBST, Ovl-30] [2004, 2012; Re-DBST, Ovl-30] [2015, 2021; Ovl-30, Ovl-30] [2008, 2016; Ovl-30, Ovl-30] [2004, 2011, 2018; Ovl-30, Ovl-30, Ovl-30] [2004, 2013, 2019; Ovl-50, Ovl-30, Ovl-30] [2004, 2013, 2019; Ovl-60, Ovl-30, Ovl-30] [2004, 2014, 2020; Ovl-70, Ovl-30, Ovl-30] [2004, 2013, 2019; Ovl-70, Ovl-30, Ovl-30] [2004, 2014, 2021; Re-50, Ovl-30, Ovl-30] [2004, 2014, 2021; Re-50, Ovl-30, Ovl-30] Tình trạng Trung bình [2016; DBST] [2016; DBST] [2010, 2020; DBST, DBST] [2009; Re-DBST] XÊu [2009; Re-DBST] [2007; Re-DBST] [2004; Re-DBST] [2004; Re-DBST] 10 [2004; Re-DBST] Tèt RÊt xÊu Chó ý: (1) k số lần công việc bảo trì/cải tạo thùc hiƯn thêi gian ph©n tÝch (2) Ovl-30, Ovl-40, Ovl-50, Ovl-60, Ovl-70 ký lớp thảm BTN có chiều dày lần lợt 30, 40, 50, 60, vµ 70 mm; Re-DBST vµ Re-50 ký hiƯu cho công việc xây dựng lại với lớp mặt DBST dầy 25 mm BTN dầy 50 mm (3) NB lợi ích quy đổi lớn thu đợc thời gian phân tích phơng án bảo trì/cải tạo tối u, lợi ích tiết kiệm đợc giảm tổng chi phí giao thông so với phơng án Tp GTVT B GTVT - 10 - TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa Bảng Công việc bảo trì/cải tạo mặt đờng thích hợp tơng ứng với điều kiện khác trạng mặt đờng mức độ giao thông Hiện trạng Mức độ giao thông & Loại mặt đờng mặt đờng Lu lợng xe cao & Lu lợng xe thấp & Lu lợng xe trung bình & Tình IRI Mặt đờng láng nhựa lớp Mặt đờng BTN Mặt đờng láng nhựa lớp trạng (N0 = 4000 xe/ng.®) (N0 = 10000 xe/ng.®) (N0 = 1000 xe/ng.®) Tốt Duy tu thờng xuyên Trung bình Th¶m BTN 40 mm Th¶m BTN 50 mm XÊu Th¶m BTN 50 mm Th¶m BTN 60 mm Th¶m BTN 30 mm RÊt xÊu Th¶m BTN 70 mm Xây dựng lại với lớp mặt xử lý nhựa lớp (DBST) Xây dựng lại với lớp mặt BTN 50mm 10 11 10 §é ghå ghỊ qc tÕ (IRI) IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = 10 Thời gian (năm) Hình Diễn tiến dự báo độ gồ ghề áp dụng phơng án tối u (Trờng hợp lu lợng xe cao, N0 = 10 000 xe/ng.®) Tạp chí GTVT – Bộ GTVT - 11 - 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 TS Đinh Văn HiƯp & GS.TS Koji Tsunokawa 11 10 §é ghå ghỊ qc tÕ (IRI) IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = 10 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 Thêi gian (năm) Hình Diễn tiến dự báo độ gồ ghề áp dụng phơng án tối u (Trờng hợp lu lợng xe trung bình, N0 = 000 xe/ng.đ) 11 IRI trạng = IRI trạng = IRI trạng = 10 Độ ghồ ghỊ qc tÕ (IRI) IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = IRI hiƯn tr¹ng = 10 Thời gian (năm) Hình Diễn tiến dự báo độ gồ ghề áp dụng phơng án tối u (Trờng hợp lu lợng xe thấp, N0 = 000 xe/ng.®) Tạp chí GTVT – Bộ GTVT - 12 - 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 2015 2014 2013 2012 2011 2010 2009 2008 2007 2006 2005 2004 Tổng lợi ích quy đổi ($US triệu/km) TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa L−u l−ỵng cao 2.5 L−u l−ỵng trung bình Lu lợng thấp 1.5 0.5 10 HiÖn trạng mặt đờng - Độ gồ ghề quốc tế (IRI) Hình Lợi ích quy đổi lớn thời gian phân tích 20 năm ứng với phơng án tối u Kết luận Bài báo đa tiếp cận có hệ thống nhằm xác định chiến lợc bảo trì cải tạo tối u dựa số liệu khảo sát trạng mặt đờng mức độ lu lợng giao thông việc sử dụng HDM-4 kết hợp với phơng pháp sờn dốc Kết nghiên cứu cho thấy hình thức xây dựng lại thích hợp mặt đờng h hỏng nặng, công việc bảo trì thích hợp tùy theo mức độ lu lợng giao thông trạng mặt đờng Bên cạnh đó, thảm mỏng BTN 30 mm kết hợp với công tác tu thờng xuyên đem lại hiệu cao việc trì mặt đờng có lu lợng giao thông cao trung bình mặt đờng tình trạng tốt (IRI 3), phơng án xử lý láng nhựa lớp (DBST) kết hợp với tu thờng xuyên cho thấy thích hợp cho mặt đờng có lu lợng giao thông thấp với điều kiện mặt đờng tình trạng tốt tơng đối xấu (IRI 7) Vậy kết tìm đợc trợ giúp quan đờng việc lựa chọn công việc bảo trì thích hợp hiệu dựa công tác khảo sát trạng đờng Công tác tu thờng xuyên cần đợc trọng bảo trì mạng lới đờng thích hợp Bên cạnh đó, kết tìm đợc u tiên nên đợc dành cho đờng có mức độ giao thông cao trung bình, nguồn ngân sách không đủ để cung cấp cho toàn mạng lới Tuy nhiên, liệu đợc cập nhật chi tiết tham số nhạy cảm đợc hiệu chỉnh thích hợp vào điều kiện cụ thể vùng nghiên cứu, kết cần đợc đánh giá lại cho xác mở rộng cho loại mặt đờng khác điều kiện địa hình khác Tạp chí GTVT – Bộ GTVT - 13 - TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa Tài liệu tham khảo 22TCN-274-01 (2001) Quy trình Thiết kế Kết cấu Mặt đờng mềm Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam Bennett, C.R vµ W.D.O Paterson (2002) A Guide to Calibration and Adaptation Volume V, HDM-4 Manual World Road Association, ISOHDM, PIARC, Paris, France Cundill, M (1993) The Road Transport Investment Model (RTIM3) Transport Research Laboratory, Crowthorrne, UK FHWA (1998) Highway Economic Requirements System (HERS) Federal Highway Administration, United States Department of Transportation HMCP (2002) Dự án Tăng cờng Năng lực Quản lý Đờng Bản báo cáo cuối cùng, Cục Đờng Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam PIARC (2003) Highway Development and Management Model, Version 1.3 World Road Association, ISOHDM, PIARC, Paris, France RNIP (2004) Dù ¸n nâng cấp mạng lới đờng quốc lộ Kế hoạch chiến lợc 10 năm Bản báo cáo cuối cùng, Cục Đờng Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam Rolt, J vµ C.C Parkman (1997) Characterisation of Pavement Strength in HDM-III and Changes Adopted for HDM-4 TRL Project Report PR/ORC/587/97, Transport Research Laboratory, Crowthorne, UK RTP2 (2002) Dù án Giao thông Nông thôn Báo cáo Nghiên cứu Thực địa Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam TCVN 4054 (1998) Tiêu chuẩn Thiết kế Đờng ô tô - Yêu cầu Thiết kế Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam The World Bank (2003) Project Appraisal Document for Road Network Improvement Project in Vietnam Report No 27368-VN, The World Bank, Washington, D.C Tsunokawa, K vµ R Ul-Islam (2003) Optimal Pavement Design and Maintenance Strategy for Developing Countries: An Analysis Using HDM-4 International Journal of Pavement Engineering, Vol 4, pp.193-208 Tsunokawa K., Đinh Văn Hiệp, R Ul-Islam (2006) True Optimization of Pavement Maintenance Options: Application of Gradient Methods to HDM-4, A What-If Model, Journal of Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering (CACIE), USA, TËp 21, trang 193-204 Ul-Islam, R vµ K Tsunokawa (2004) Identification of Appropriate Routine Maintenance Works for Main Roads and Local Roads using HDM-4 Proc of the 6th International Conference on Managing Pavements (ICMP-6), Brisbane, Queensland, Australia Watanatada T., C.G Harral, W.D.O Paterson, A.M Dhareshwar, A Bhandari, vµ K Tsunokawa (1987) The Highway Design and Maintenance Standards Model, Volume 1: Description of the HDM-III Model World Bank Publications, Washington, D.C Tạp chí GTVT – Bộ GTVT - 14 - ... vốn hợp lý cho giai đoạn điều kiện hạn chế nguồn vốn Những nỗ lực đợc quan tâm nhằm phát huy hiệu sử dụng nguồn vốn lớn đợc đầu t vào xây dựng hệ thống mặt đờng Tuy nhiên, việc đa tiếp cận hợp lý. .. tiết tham số nhạy cảm đợc hiệu chỉnh thích hợp vào điều kiện cụ thể vùng nghiên cứu, kết cần đợc đánh giá lại cho xác mở rộng cho loại mặt đờng khác điều kiện địa hình khác Tp GTVT B GTVT - 13 -... số phát triển vết Tp GTVT B GTVT -8- TS Đinh Văn Hiệp & GS.TS Koji Tsunokawa nứt đợc hiệu chỉnh lần lợt 0.78, 1.10, 0.90 Kết phân tích Số lần chạy HDM-4 cần thiết để thu đợc phơng án tối u vào