NGHIÊN cứu ĐÁNH GIÁ hợp lý các GIẢI PHÁP xây DỰNG nút GIAO KHÁC mức tại THÀNH PHỐ hồ CHÍ MINH

PHẦN MỞ ĐẦU Bằng việc nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc gọi tắt là AHP-Analytic Hierarchy Process kết hợp phương pháp phân tích mạng lưới tiên tiến gọi tắt là ANP-Analytic

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP

XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC

TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2019

BỘGIÁODỤCVÀĐÀOTẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP

XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC

TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT

MÃ SỐ: 958.02.06

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS.TS Nguyễn Viết Trung PGS.TS Nguyễn Ngọc Long

HÀ NỘI - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Nghiên cứu sinh xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các

số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất

kỳ công trình nào khác

Nghiên cứu sinh đã nhận được những góp ý, trao đổi bổ ích trong quá trình thực hiện luận án từ quý giáo sư, nhà khoa học, chuyên gia trong và ngoài Trường;

sự quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về khảo sát thu thập tài liệu của lãnh đạo các cơ quan đơn vị và các đồng nghiệp trong ngành; sự động viên, khích lệ của bạn bè, người thân và gia đình Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn những sự giúp

đỡ quý báu này

Đặc biệt, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cố GS.TS Nguyễn Viết Trung và PGS.TS Nguyễn Ngọc Long đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi hiệu chỉnh và hoàn thiện luận án./

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2019

NGHIÊN CỨU SINH

Bùi Xuân Cường

MỤC LỤC

LỜICAMĐOAN i

LỜICẢMƠN ii

DANHMỤCBẢNGBIỂU vii

DANHMỤCHÌNH viii

DANHMỤCCÁCCHỮVIẾTTẮT x

PHẦN MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan về điều kiện đặc thù, hiện trạng và quy hoạch các nút giao khác mức tại Thành phố Hồ Chí Minh 4

1.1.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên 4

1.1.2 Hiện trạng và quy hoạch các nút giao khác mức tại TP HCM 6

1.2 Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn giải pháp xây dựng nút giao khác mức 8

1.2.1 Tổng quan về công nghệ và các giải pháp kết cấu xây dựng nút giao khác mức trên thế giới 8

1.2.2 Tổng quan về công nghệ và giải pháp kết cấu nhịp cầu cho nút giao khác mức ở Việt Nam 10

1.2.3 Tổng quan về xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM 14

1.3 Tổng quan về công trình nghiên cứu đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao khác mức ở trong và ngoài nước 16

1.3.1 Tổng quan về các phương pháp đánh giá lựa chọn giải pháp xây dựng trên thế giới 18

1.3.2 Phân tích, đánh giá các công trình khoa học có liên quan ở Việt Nam 19

1.4 Những vấn đề luận án có thể kế thừa và cần giải quyết 24

1.5 Mục tiêu của luận án 25

1.6 Nội dung và phương pháp nghiên cứu 25

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC 26

2.1 Mô hình toán học của đánh giá các giải pháp xây dựng [45] 26

2.1.1 Mô hình đánh giá lợi ích đa chỉ tiêu (multiple attribute utility theory) [47] 29

2.1.2 Mô hình phân tích thứ bậc (Analytical Hierarchy Process, AHP) [47] 31

2.1.2.1 Các bước thực hiện AHP 32

2.1.2.2 Ưu, nhược điểm của AHP 39

2.1.3 Phương pháp phân tích mạng lưới (ANP , Analytic Network Process) 39

2.2 Đề xuất mô hình và lựa chọn phần mềm phân tích đánh giá 42

2.3 Kết quả nghiên cứu chương 44

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG TIÊU CHÍ VÀ MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN HỢP LÝ GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 45

3.1 Mô hình đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng các nút giao khác mức45 3.1.1 Đánh giá theo cấp độ 1: Quy hoạch, lựa chọn danh sách đầu tư 45

3.1.2 Đánh giá theo cấp độ 2: Lựa chọn danh mục dự án trọng điểm theo giai đoạn 45 3.1.3 Đánh giá theo cấp độ 3: Đánh giá chi tiết, lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng 45 3.2 Hệ thống tiêu chí đánh giá 47

3.2.1 Cấp 1 – Lựa chọn danh sách dự án đầu tư 50

3.2.1.1 Mức độ nghiêm trọng: đánh giá mức độ nghiêm trọng hiện tại và dự báo tương lai 50

3.2.1.2 Sự phù hợp với quy hoạch đô thị Tp HCM 50

3.2.2 Cấp 2: Lựa chọn dự án trọng điểm: 51

3.2.2.1 Tính cấp bách của dự án 51

3.2.2.2 Tính khả thi tài chính 52

3.2.2.3 Tính đồng bộ 53

3.2.3 Cấp 3: Đánh giá chi tiết, lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng 54

3.2.3.1 Thiết kế kỹ thuật 54

3.2.3.2 Phương án tài chính 58

3.2.3.3 Đảm bảo mỹ quan đô thị 60

3.2.4 Cấp 4: Điều chỉnh khi có phát sinh (cấu phần mở rộng của mô hình) 60

3.3 Xử lý số liệu trên nền tảng phần mềm Super Decisions 61

3.4 Kết quả thu được từ mô hình 62

3.5 Kết quả nghiên cứu chương 62

CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN HỢP LÝ GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC CHO MỘT SỐ DỰ ÁN ĐÃ ĐẦU TƯ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 66

4.1 Giới thiệu các giải pháp thi công của luận án 66

4.1.1 Phương án 1: Dầm chữ I thông thường 66

4.1.2 Phương án 2: Dầm SCP (Steel-Confined Pre-Stressed Beam) 67

4.1.3 Phương án 3: Dầm thép liên hợp 67

4.1.3.1 Dầm I liên hợp – thép bê tông bản mặt cầu bê tông lắp ghép 67

4.1.3.2 Dầm I liên hợp – thép bê tông kiểu mô đun bản mặt cầu thi công trong nhà máy cùng với dầm chủ, cẩu lắp tại hiện trường: 68

4.1.4 Phương án 4: Dầm chữ I chiều cao thấp (cánh rộng) 68

4.1.5 Phương án 5: Dầm bản 69

4.2 Ứng dụng mô hình và phần mềm để đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM 70

4.2.1 Tính toán trọng số của từng chỉ tiêu 71

4.2.2 Xử lý các chỉ tiêu không độc lập với nhau (áp dụng giải pháp ANP model) 74 4.2.3 Tính toán trọng số cho từng phương án 76

4.3 Ứng dụng mô hình đánh giá vào nút giao Hàng Xanh 77

4.3.1 Thông tin chung về cầu vượt tại vòng xoay Hàng Xanh 77

4.3.2 Thực trạng giao thông tại nút giao 78

4.3.3 Kết quả tổng hợp thu được sau khi đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dụng theo mô hình và phần mềm 79

4.3.3.1 Tính toán trọng số cho từng phương án 79

4.3.3.2 Xử lý các chỉ tiêu bằng mô hình “Rating model” 80

4.3.3.3 Tính toán trọng số chung 82

4.3.3.4 Thực hiện phân tích độ nhạy 82

4.4 Ứng dụng mô hình đánh giá vào nút giao Cộng Hòa - Hoàng Hoa Thám 83

4.4.1 Thông tin chung 83

4.4.2 Tình trạng giao thông tại nút giao 84

4.4.3 Kết quả tổng hợp thu được sau khi đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây

dụng theo mô hình và phần mềm 85

4.4.3.1 Tính toán trọng số cho từng phương án 85

4.4.3.2 Xử lý các chỉ tiêu bằng mô hình “Rating model” 86

4.4.3.3 Tính toán trọng số chung 88

4.4.3.4 Thực hiện phân tích độ nhạy 89

4.5 Ứng dụng mô hình đánh giá vào nút giao Trường Sơn 90

4.5.1 Thông tin chung 90

4.5.2 Thực trạng giao thông tại nút giao 90

4.5.3 Áp dụng vào nút giao Trường Sơn 92

4.5.3.1 Tính toán trọng số cho từng phương án 92

4.5.3.2 Xử lý các chỉ tiêu bằng mô hình “Rating model” 93

4.5.3.3 Tính toán trọng số chung 94

4.5.3.4 Thực hiện phân tích độ nhạy 95

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH 98

TÀI LIỆU THAM KHẢO 99

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thống kê các dạng kết cấu chính đã áp dụng cho các nút giao khác mức ở

TP HCM 14

Bảng 2.1 Thang số dùng để so sánh các tiêu chí được Saaty để xuất 37

Bảng 2.2 Ưu nhược điểm của AHP 39

Bảng 3.1 Bảng thống kê đánh giá cảm tính cho hệ thống chỉ tiêu cho các phương án đầu tư tại nút giao Hàng Xanh 48

Bảng 4.1: Bảng thông số kỹ thuật dầm I cánh rộng 69

Bảng 4.2: Bảng thang điểm so sánh mức độ ưu tiên 71

Bảng 4.3: Chỉ số nhất quán của một ma trận ngẫu nhiên 72

Bảng 4.4 Bảng thống kê đánh giá cảm tính cho hệ thống chỉ tiêu cho các phương án đầu tư tại nút giao Hoàng Hoa Thám 88

Bảng 4.5 Bảng thống kê đánh giá cảm tính cho hệ thống chỉ tiêu cho các phương án đầu tư tại nút giao Trường Sơn 93

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Mức độ ảnh hưởng của việc ra quyết định ở các giai đoạn tới chất lượng và

chi phí của công trình [45] 17

Hình 2.1 Mô hình đánh giá các giải pháp xây dựng [47] 28

Hình 2.2: Cây phân cấp AHP 33

Hình 2.3 Cấu trúc mô hình ANP 40

Hình 2.4: Hình thành Siêu ma trận - Supermatrix Formation 42

Hình 2.5 Mô hình đánh giá đa tiêu chí theo phương pháp AHP/ANP 43

Hình 3.1 Mô hình đánh giá lựa chọn hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM 46

Hình 3.2 Hệ thống tiêu chí đánh giá lựa chọn hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM 47

Hình 3.3 Mô tả vai trò của nút giao trong hệ thống giao thông được xem xét 51

Hình 3.4 Mô tả tính thông suốt của giao thông theo luồng tuyến 53

Hình 3.5 Mô tả tác động cộng hưởng của dự án nút giao 54

Hình 3.6 Sơ đồ khối đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng bằng phần mềm SuperDecisions 65

Hình 4.1 Chi tiết mối nối BMC và dầm dọc 67

Hình 4.2 Chi tiết mối nối giữa các dải BMC 68

Hình 4.3 Mặt cắt ngang dầm I cánh rộng 69

Hình 4.4.Mặt cắt ngang nhịp cầu bản bán lắp ghép (BBLG) 70

Hình 4.5 Cây phân cấp thứ bậc 70

Hình 4.6 Giao diện so sánh cặp của cụm chỉ tiêu C.3.4 trong Super Decisions v2.8 73 Hình 4.7 Giao diện so sánh cặp của cụm chỉ tiêu C.3.4 trong Super Decisions v2.8 sau khi đánh giá lại các chỉ tiêu 73

Hình 4.8 Sự ảnh hưởng của hai tiêu chí C3.2.3.1 và C3.2.3.2 được thể hiện trong Super Decisions v2.8 74

Hình 4.9 Giao diện nhập tên các phương án trong mô hình “Rating model” 75

Hình 4.10 Giao diện so sánh cặp đánh giá sự ảnh hưởng của chỉ tiêu C.3.1.2.2 và chỉ

tiêu C.3.1.2.6 với nhau 75

Hình 4.12 Giao diện nhập tên các phương án trong mô hình “Rating model” 76

Hình 4.13 Giao diện nhập các đánh giá và lựa chọn “Scale” cho từng tiêu chí trong mô hình “Rating model” 77

Hình 4.14 Cầu vượt Hàng Xanh nhìn từ trên cao 77

Hình 4.15 Vị trí cầu vượt Hàng Xanh trên bản đồ 77

Hình 4.16 Biểu đồ trọng số của từng chỉ tiêu theo các nhóm được đánh giá theo so sánh cặp 80

Hình 4.17 Biểu đồ trọng số của các chỉ tiêu được đánh giá qua mô hình Rating Model của nut giao Hàng Xanh 81

Hình 4.18 Kết quả tổng hợp cho 5 phương án thiết kế tại nút giao Hàng Xanh 82

Hình 4.19 Phân tích độ nhạy cho nút giao Hàng Xanh 83

Hình 4.20 Cầu vượt Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám 84

Hình 4.21 Vị trí cầu vượt trên bản đồ 84

Hình 4.22 Hình ảnh minh họa biểu đồ thể hiện trọng số của từng chỉ tiêu theo các nhóm cụ thể được đánh giá qua việc so sánh từng cặp chỉ tiêu 86

Hình 4.23 Hình ảnh minh họa biểu đồ thế hiện trọng số của từng chỉ tiêu đánh giá qua Rating Model 87

Hình 4.24 Kết quả tổng hợp 88

Hình 4.25 Phân tích độ nhạy cho nút giao Hoàng Hoa Thám 89

Hình 4.26 Cầu vượt nút giao Trường Sơn 90

Hình 4.27 Vị trí cầu vượt trên bản đồ 90

Hình 4.28 Hình minh họa biểu đồ trọng số từng chỉ tiêu được đánh giá theo nhóm cụ thể theo từng cặp 92

Hình 4.30 Kết quả tổng hợp 94

Hình 4.31 Phân tích độ nhạy cho nút giao Trường Sơn 95

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AHP Phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy

Process) ANP Phương pháp phân tích mạng lưới (Analytic Network

PHẦN MỞ ĐẦU Bằng việc nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc (gọi tắt là AHP-Analytic Hierarchy Process) kết hợp phương pháp phân tích mạng lưới tiên tiến (gọi tắt là ANP-Analytic Network Process) và các phương pháp khác trong lĩnh vực đầu tư xây dựng công trình; Luận án đã đề xuất mô hình đánh giá với hệ thống tiêu chí được lượng hoá để đánh giá lựa chọn phương án xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM theo ba cấp độ: 1) Đánh giá quy hoạch, lựa chọn danh sách dự án đầu tư; 2) Đánh giá lựa chọn danh mục dự án trọng điểm theo giai đoạn; 3) Đánh giá lựa chọn giải pháp xây dựng nút giao khác mức

1 Tính cấp thiết của đề tài

TP HCM đã trải qua hơn 300 năm hình thành-phát triển và là trung tâm đầu tàu về kinh tế, thương mại, khoa học – công nghệ, giáo dục của cả nước Hiện nay, với hơn 10 triệu dân, mật độ dân cư đông đúc, hệ thống giao thông thường xuyên

ùn tắc, chưa đáp ứng được như cầu phát triển, còn tồn tại nhiều vấn đề về quy hoạch, đầu tư xây dựng, tổ chức giao thông nói chung và đặc biệt là tại các nút giao thông trọng yếu trong đô thị Do vậy, nhu cầu về đầu tư xây dựng các nút giao thông khác mức là rất lớn, tuy nhiên việc xây dựng phải đáp ứng các yêu cầu về thời gian thi công nhanh, ít cản trở giao thông, đảm bảo các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật, mỹ quan cũng như thuận tiện trong quá trình khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa công trình sau này Tuy nhiên, hiện nay việc phân tích, đánh giá lựa chọn phương

án đầu tư xây dựng còn mang định tính và chủ quan, chưa áp dụng các phương pháp tiên tiến trong đánh giá, nên nhiều quyết định đầu tư chưa thật sự hợp lý và hiệu quả trong đầu tư xây dựng ở Việt Nam nói chung và ở TP HCM nói riêng Một trong những xu hướng hiện nay trên thế giới là nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) kết hợp phương pháp phân tích mạng lưới tiên tiến (ANP) và các phương pháp khác để xây dựng các mô hình đánh giá phương án, trong đó các tiêu chí được lượng hoá và số hóa bằng phần mềm chuyên dụng Do đó, việc áp dụng phương pháp này vào hệ thống giao thông Việt Nam

đang là vấn đề thời sự được các nhà khoa học quan tâm Đó chính là lý do mà nghiên cứu sinh chọn đề tài này để nghiên cứu

Tên đề tài luận án “Nghiên cứu đánh giá hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM”

2 Mục đích nghiên cứu của luận án

Nghiên cứu xây dựng hệ thống tiêu chí và mô hình đánh giá các giải pháp xây dựng nút giao thông khác mức phù hợp với quy hoạch; giai đoạn đầu tư và điệu kiện đặc thù của TP HCM

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Tiêu chí đánh giá, lựa chọn phương án đầu tư xây dựng Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống tiêu chí, mô hình, quy trình đánh giá giải pháp kết cấu nhịp cho xây dựng nút giao thông khác mức ở cấp độ 3 (Đánh giá lựa chọn giải pháp xây dựng nút giao khác mức) trên địa bàn TP HCM

4 Phương pháp nghiên cứu

Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết như: phân tích và tổng hợp lý thuyết; phương pháp sơ đồ và phương pháp thống kê toán học;

Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Sử dụng kết hợp các phương pháp điều tra, phương pháp chuyên gia, phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm

5 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và những đóng góp mới của luận án

Ý nghĩa khoa học của luận án: Luận án có ý nghĩa khoa học tốt trong việc đánh giá được tính hợp lý của các giải pháp công nghệ, đã xây dựng và đề xuất được mô hình đánh giá các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM theo bộ chỉ tiêu được lượng hoá, từ đó có thể đưa ra quyết định lựa chọn theo tiêu chí và mô hình đánh giá trên

Ý nghĩa thực tiễn của luận án: Mô hình đánh giá theo bộ chỉ tiêu được lượng hoá trong luận án có ý nghĩa thực tiễn cao vì có thể sử dụng ngay và kịp thời để đánh giá một số dự án mới xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM cũng như những dự án cụ thể đã được xây dựng nhằm xem xét tính hợp lý của chúng

Những đóng góp mới của luận án như sau:

+ Hệ thống hóa cơ sở lý luận có liên quan, đặc biệt nền tảng lý thuyết về đánh giá đa chỉ tiêu ứng dụng trong các nghiên cứu về quản lý và kỹ thuật công trình + Các lý thuyết về quản lý và kỹ thuật đã được đúc kết nhằm xây dựng mô hình lý thuyết đa cấp độ phục vụ đánh giá các giải pháp xây dựng nút giao thông khác mức phù hợp với quy hoạch; giai đoạn đầu tư và điệu kiện đặc thù của TP HCM Trong đó đáng chú ý là bộ chỉ tiêu được lượng hoá cũng như tính hệ thống

có tính chặt chẽ và đồng bộ cao giữa các cấp độ đánh giá gồm: (1) Đánh giá quy hoạch, lựa chọn danh sách dự án đầu tư; (2) Đánh giá lựa chọn danh mục dự án trọng điểm theo giai đoạn và (3) Đánh giá chi tiết giải pháp, công nghệ của phương

án thiết kế cho xây dựng nút giao khác mức

+ Không chỉ dừng lại ở mô hình lý thuyết, luận án đã thành công trong việc phát triển một mô hình số (digital) Mô hình này được xây dựng trên nền tảng lý thuyết ANP và AHP cho phép ứng dụng đánh giá các dự án trên thực tế Nền tảng của mô hình này được xây dựng trên phần mềm mở Super Decisions Kết quả ứng dụng của mô hình trong một số nút giao điển hình của TP HCM bước đầu cho thấy tính khả thi cao

+ Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong công tác đánh giá phương án xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM và tại các

đô thị khác có điều kiện tương tự

Nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ, TP HCM ngày nay bao gồm 19 quận và 5 huyện, tổng diện tích 2.095,06 km² Dân số chính thức (vào 1/4/2009) thành phố là 7.162.864 người (chiếm 8,34% dân số Việt Nam), mật độ trung bình 3.419 người/km²; đến năm 2019 thì dân số thành phố đạt 8.993.082 người, nếu tính những người cư trú không đăng ký thì dân số thực tế năm 2018 của thành phố này gần 14 triệu người Giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, TP HCM chiếm 21,3% tổng sản phẩm (GDP) và 29,38% tổng thu ngân sách của cả nước Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi, TP HCM trở thành một đầu mối giao thông quan trọng của Việt Nam và Đông Nam Á, bao gồm

cả đường bộ, đường sắt, đường thủy và đường không [1], [2]

Tuy vậy, TP HCM đang phải đối diện với những vấn đề của một đô thị lớn có dân số tăng quá nhanh Trong nội đô thành phố, đường bộ trở nên quá tải, thường xuyên ùn tắc Hệ thống giao thông công cộng kém hiệu quả Môi trường thành phố cũng đang bị ô nhiễm do phương tiện giao thông, các công trường xây dựng và công nghiệp sản xuất [1]

1.1.1 Tổng quan về điều kiện tự nhiên

Khí hậu: Nằm trong vùng khí hậu ẩm và khô nhiệt đới (nhiệt đới xavan), có 2 mùa trong năm: mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 Theo số liệu thống kế trong vòng 30 năm trở lại đây: nhiệt độ không khí

từ 13-41oC, trung bình 27oC; số ngày mưa trung bình năm là 155,6, lượng mưa

bình quân năm là 1.931mm, độ ẩm trung bình khoảng 75,7% và số giờ nắng trung bình năm 2.486 giờ [1], [2]

Thủy văn: nằm ở vùng hạ lưu hệ thống sông Ðồng Nai - Sài Gòn, TP HCM

có mạng lưới sông ngòi kênh rạch rất đa dạng như sông Nhà Bè, Rạch Chiếc, Láng The, Bàu Nông, rạch Tra, Bến Cát, An Hạ, Tham Lương, Cầu Bông, Nhiêu Lộc-Thị Nghè, Bến Nghé, Lò Gốm, Kênh Tẻ, Tàu Hũ, Kênh Ðôi

Hầu hết các sông rạch TP HCM đều chịu ảnh hưởng dao động triều bán nhật của biển Ðông Mỗi ngày, nước lên xuống hai lần, theo đó thủy triều thâm nhập sâu vào các kênh rạch trong thành phố, gây nên thâm nhập mặn kênh rạch nguồn nước ngầm làm ăn mòn cacbonic nhẹ và ăn mòn axít đến kết cấu nền móng công trình [1], [2]

Mực nước triều bình quân cao nhất là 1,10m Tháng có mực nước cao nhất là tháng 10-11, thấp nhất là các tháng 6-7 Về mùa khô, lưu lượng của nguồn các sông nhỏ, độ mặn 4% có thể xâm nhập trên sông Sài Gòn đến quá Lái Thiêu, có năm đến đến tận Thủ Dầu Một và trên sông Ðồng Nai đến Long Ðại [1], [2]

Địa hình: địa hình thành phố thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông Vùng cao nằm ở phía bắc - Đông Bắc và một phần Tây Bắc, trung bình 10 đến 25 mét Xen kẽ có một số gò đồi, cao nhất lên tới 32 mét như đồi Long Bình

ở quận 9 Ngược lại, vùng trũng nằm ở phía Nam - Tây Nam và Ðông Nam thành phố, có độ cao trung bình trên dưới 1 mét, nơi thấp nhất 0,5 mét Các khu vực trung tâm, một phần các quận Thủ Đức, quận 2, toàn bộ huyện Hóc Môn và quận 12 có

độ cao trung bình, khoảng 5 tới 10 mét [1], [2]

Địa chất công trình: Được chia thành 3 tầng cấu trúc sau [3]:

- Tầng cấu trúc trên: Là lớp phủ trên cùng của tầng cấu trúc phủ Cenozoi có

bề dày không lớn (<40m) Gồm ba tập trầm tích Holocen dưới -giữa, Holocen giữa trên và Holocen trên Có thời gian thành tạo trẻ nhất nên mức độ cố kết của đất là kém nhất, không thích hợp làm nền tự nhiên cho các loại công trình Cần áp dụng những giải pháp xử lý, gia cố móng thích hợp, tốn kém

- Tầng cấu trúc giữa được cấu thành bởi các thành tạo trầm tích Pleistocen,

Pliocen, và Miocen muộn, phát triển rộng và sâu trên diện tích nghiên cứu Các trầm tích có thời gian thành tạo lâu, mức độ cố kết tốt, thích hợp làm nền cho các công trình

- Tầng cấu trúc dưới được cấu tạo nên bởi các thành hệ lục nguyên carbonat tuổi Jura sớm, các thành hệ trầm tích lục nguyên phun trào Jura muộn – Creta và thành hệ granitoit kiềm vôi tuổi Creta muộn Tầng cấu trúc dưới chỉ có ý nghĩa làm vật liệu xây dựng như sét gạch ngói, phụ gia xi măng từ các sản phẩm phong hóa của chúng và đá xây dựng

Địa chất thủy văn: Các thành tạo chứa nước gần mặt đất có ảnh hưởng trực tiếp đến công trình xây dựng gồm các thành tạo rất nghèo nước Holocen, tầng chứa nước Pleistocen trên và tầng chứa nước Pleistocen giữa-trên [3]

- Các thành tạo rất nghèo nước Holocen: Nước có chất lượng xấu có tính ăn mòn axit và sunfat

- Tầng chứa lỗ hổng Pleistocen trên: Mực nước dưới đất của tầng thay đổi từ 1 đến hơn 10m cách mặt đất Nước có tính ăn mòn rửa lũa và ăn mòn cacbonic nhẹ

và ăn mòn axít (khu vực nước mặn)

- Tầng chứa lỗ hổng trong các trầm tích Pleistocen giữa - trên: Chỉ có ảnh hưởng trực tiếp đến nền móng công trình ở những khu vực lộ ra trên bề mặt (Đông

Củ Chi, Thủ Đức…) Nước dưới đất có tính ăn mòn rửa lũa, acid, carbonic, rất ít bị

ăn mòn sulfat

1.1.2 Hiện trạng và quy hoạch các nút giao khác mức tại TP HCM

Mạng lưới giao thông đường bộ TP HCM bao gồm các trục đường do Trung ương quản lý và các trục đường do Thành phố quản lý Tổng chiều dài đường các cấp hạng khoảng 3.526km Cảng biển Sài Gòn là cảng lớn nhất vùng với 100 ngàn

m2 kho và 325 ngàn m2 bãi chứa hàng (trong đó bãi chứa container rộng 25 ngàn

m2), có thể tiếp nhận tàu có trọng tải từ 15.000-20.000 tấn Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất thuộc TP HCM là sân bay lớn nhất của cả nước [2]

Hiện nay, đô thị TP HCM có mật độ giao thông cao, nhiều tuyến đường nội

đô quá tải Đất dành cho giao thông rất thấp lại phân bố không đều trên địa bàn

toàn thành phố Ở các quận thuộc vùng nội thành cũ Sài Gòn-Chợ Lớn như quận 1, quận 3, quận 5 diện tích đất dành cho giao thông trên diện tích đất đô thị đạt khoảng 17,4-21,4% song cũng chỉ đạt 0,31km/1000 dân do mật độ dân số quá cao

Ở các quận nội thành khác như quận 4, quận 6, quận 8, quận 10, quận 11, quận Bình Thạnh, quận Phú Nhuận, quận Tân Bình diện tích đất dành cho giao thông trên diện tích đất đô thị đạt khoảng 5,2-15,0% và 0,24 km/1000 dân Ở các quận mới như quận 2, quận 7, quận 9, quận 12 và các huyện ngoại thành diện tích đất dành cho giao thông còn thấp hơn nữa, chỉ chiếm khoảng 0,2-3,1%, 0,84 km/1000 dân) Toàn thành phố có trên 1.350 nút giao cắt trong đó có khoảng 120 nút quan trọng thuộc 75 đường phố chính và các trục giao thông đối ngoại nhưng đa số là giao cắt đồng mức; năng lực thông qua của các nút thấp Gần đây, để giải quyết vấn

đề ùn tắc giao thông, Tp HCM đã cho xây dựng cầu vượt nhẹ tại một số điểm nóng giao thông, đây là loại kết cấu thép (trụ, móng cọc) hoặc thép liên hợp BTCT (dầm thép liên hợp bản mặt cầu BTCT) thi công nhanh hơn các dạng kết cấu truyền thống Điều này chứng tỏ, rút ngắn thời gian thi công tại công trường đang là yêu cầu cấp bách đặt ra khi xây dựng công trình giao thông nội thành

Bên cạnh đó, theo Quy hoạch chung đến năm 2030, TP HCM sẽ xây dựng mới và nâng cấp 06 tuyến đường cao tốc, 08 tuyến metro, 03 tuyến đường sắt nhẹ,

05 tuyến đường trên cao; cải tạo, xây dựng mới 102 nút giao thông khác mức; nâng cấp cải tạo 03 tuyến quốc lộ hướng tâm… [4] Vì thế trong thời gian tới, khối lượng xây dựng công trình cầu tại Thành phố là rất lớn

Việc xây dựng công trình cầu (xây mới cũng như thay thế hoặc cải tạo) trong nội thành sẽ gặp nhiều khó khăn do điều kiện diện tích mặt bằng thi công chật hẹp, gây gián đoạn giao thông, yêu cầu nghiêm ngặt về tác động môi trường, Trong khi đó các công nghệ xây dựng cầu thông thường hiện nay thường diễn ra với trình

tự công nghệ chung đó là gồm thi công tại chỗ kết cấu móng và lắp dựng kết cấu hỗ trợ bên trên, tiếp theo là vị trí cốt thép, đổ bê tông, bảo dưỡng bê tông…, tất cả thường xảy ra một cách tuần tự, tập trung nhân lực, thiết bị với khối lượng lớn trong một thời gian dài, dẫn đến ùn tắc và xác xuất gây tai nạn giao thông rất cao

đồng thời phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết Nghiên cứu đánh giá hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM

1.2 Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn giải pháp xây dựng nút giao khác mức

1.2.1 Tổng quan về công nghệ và các giải pháp kết cấu xây dựng nút giao khác mức trên thế giới

Triết lý thiết kế - thi công và hướng nghiên cứu phát triển của công nghệ này

là chế tạo sẵn các bộ phận cầu có kích thước thanh mảnh, nhẹ, bền dễ vận chuyển

và lắp ghép nhanh tại công trường; hoặc kết cấu nhịp cầu lắp sẵn hoàn toàn tại nơi khác ngoài công trường, sau đó chở cả nhịp bằng xe đặc chủng mô-đun (SPMTs) rồi lắp vào vị trí nhịp đã xây dựng mố trụ cầu [5], [6], [7]

Cấu kiện chế tạo sẵn không phải là một khái niệm mới trong xây dựng cầu Tuy nhiên để thi công công trình cầu tại công trường thì giải pháp kết cấu chủ đạo

và phổ biến là sử dụng các cấu kiện chế tạo sẵn một cách sáng tạo như kết cấu nhịp, bản mặt cầu, thân mố, trụ cầu, móng cầu, (bằng BTCT, thép, ) và các chi tiết và vật liệu nối ghép các cấu kiện chế tạo sẵn

Dựa theo đặc điểm của các bộ phận kết cấu cầu và phương pháp vận lắp đặt kết cấu, công nghê thi công nhanh được chia làm sáu nhóm giải pháp như: 1) Giải pháp thi công nhanh kết cấu phần trên; 2) Giải pháp vận chuyển-lắp đặt nhanh kết cấu nhịp; 3) Giải pháp thi công nhanh bản mặt cầu; 4) Giải pháp thi công nhanh kết cấu mố, trụ; 5) Giải pháp thi công nhanh kết cấu móng; 6) Giải pháp thi công nhanh đường đầu cầu

chuyển-Công nghệ thi công sử dụng các cấu kiện, kết cấu lắp ghép đã trở nên phổ biến ở Mỹ và Châu Âu trong hơn 20 năm qua Đến những năm gần đây, nhiều quốc gia đang nghiên cứu, xem xét áp dụng công nghệ thi công nhằm giải quyết các vấn

đề xây dựng cầu trong các đô thị Cục quản lý cao tốc liên bang Mỹ đã tiến hành đánh giá tổng kết việc áp dụng kết cấu và công nghệ thi công nhanh hơn 20 năm qua ở Mỹ, trong đánh giá đã nêu khái niệm thi công nhanh không phải là một

phương pháp nào đó đơn nhất mà nó là cả một nhóm các phương pháp liên quan đến vật liệu, giải pháp kết cấu và phương pháp thi công, phối hợp với nhau nhằm đạt được mục tiêu của thi công nhanh [5], [8]

Ở Châu Âu, công nghệ thi công khá phát triển và diễn ra trong khoảng thời gian dài Đến 2002, xuất phát từ cuộc họp xác định và đánh giá công nghệ thi công nhanh công trình cầu tiên tiến của Châu Âu, các chuyên gia hàng đầu về kỹ thuật và công nghiệp của Bỉ, Đức, Ý, Hà Lan, Thụy Điển, Vương quốc Anh đã đánh giá và xếp hạng 30 công nghệ và 15 quy trình liên quan dựa trên tiêu chí thi công và chi phí xây dựng Kết quả hội nghị được thể hiện trong báo báo cáo tổng kết (2003) đã xác định các công nghệ bê tông tự đầm, công nghệ lắp ghép kết cấu là một trong những công nghệ thi công quan trọng cần nghiên cứu phát triển sâu hơn [9] Điển hình John R Fowler (2006) đã nghiên cứu kết cấu thi công nhanh là kết dầm Preco trên đã áp dụng cho 4 công trình ở Áo đã khẳng định hiệu năng của loại kết cấu mới này [10] Ở Nga, có rất nhiều nghiên cứu về công nghệ thi công điển hình như Mangushev R.A và cộng sự (2007) đã nghiên cứu công nghệ cọc hiện đại ứng dụng cho thi công [11]; A.R Solovyanchik, và cộng sự (2008) nghiên cứu công nghệ hiện đại thi công kết cấu nhịp dự ứng lực của cầu và cầu vượt trong điều kiện đô thị chật hẹp [12]

Hàn Quốc hiện nay bắt đầu tiếp cận đến lĩnh vực kết cấu thi công trong đô thị, điển hình là kết cấu nhịp dầm bê tông dự ứng lực trong vỏ thép (Dầm SCP) áp dụng cho 15 cầu và khẳng định kết cấu mới này đáp ứng được nhiều tiêu chí thi công trong đô thị Dầm SCP có dạng mặt cắt ngang của dầm I bê tông cốt thép như thường thấy hiện nay Vỏ thép đóng vai trò ván khuôn đổ bê tông khi chế tạo dầm

và hạn chế nở hông làm tăng khả năng chịu lực chung của kết cấu trong quá trình chịu lực, bên trong được lấp đầy bởi bê tông và được căng cáp dự ứng lực

Ở Mỹ có rất nhiều công trình thực tế sử dụng kết cấu và công nghệ thi công, các kết quả được đúc kết và được các nhà khoa học tiếp túc phát triển giải quyết các vấn đề còn tồn tại điển hình như các nghiên cứu: Prof Marc O Eberhard, Prof John F Stanton (2005) nghiên cứu kết cấu trụ cầu bê tông cốt thép đúc sẵn lắp ghép

sử dụng cho thi công nhanh công trình cầu trong vùng có động đất [13]; John R Fowler (2006) [10] đã trình bày kết quả nghiên cứu về công nghệ thi công tại Hội nghị của Hiệp hội Vận tải Canada ở Charlottetown, Prince Edward Island; John W van de Lindt, Alex Stone (2010) nghiên cứu lựa chọn mặt cắt ngang kết cấu dầm thi công nhanh và ước tính chi phí cho kết cấu nhịp phục vụ công tác thiết kế cầu thép liên tục [14]; Toni Doolen và cộng sự (2011) [8] đã nghiên cứu đánh giá công nghệ thi công nhanh và xây dựng các tiêu chí đánh giá so sánh công nghệ thi công nhanh và công nghệ thi công truyền thống Bộ công cụ được lập trình thành phần mềm thân thiện, linh hoạt thích ứng với các tình huống xây dựng, minh bạch, giúp cho các chuyên gia giao thông quyết định lựa chọn công nghệ áp dụng cho các công trình thực tế Phần mềm đã được áp dụng cho các dự án trên thực tế ở Mỹ và

đã đạt nhiều kết quả rất phù hợp; J Vander Werff và các cộng sự (2012), đã nghiên cứu thực nghiệm một cầu thi công nhanh tại khu vực có địa chấn cao, nghiên cứu

đã so sánh kết quả thực nghiệm với kết quả phân tích lý thuyết và đề xuất một số biện pháp xử lý vị trí ghép nối của các cấu kiện trong thi công nhanh chịu tác động địa chấn [15];

Như vậy có thể thấy giải pháp công nghệ kết cấu trên thế giới, thi công nhanh

là một xu thế phổ biến hiện nay, tại các nước phát triển cũng đã có các báo cáo phân tích đánh giá hiệu quả theo các tiêu chí kinh tế-kỹ thuật cụ thể so sánh với giải pháp truyền thống, các phần mềm hỗ trợ trong tính toán, Từ đó giải pháp thi công nhanh mang ý nghĩa một nhóm các phương pháp liên quan đến vật liệu, giải pháp kết cấu và phương pháp thi công, phối hợp với nhau nhằm đạt được mục tiêu của thi công nhanh Đây là vấn đề rất đáng quan tâm để nghiên cứu áp dụng tại Việt Nam

1.2.2 Tổng quan về công nghệ và giải pháp kết cấu nhịp cầu cho nút giao khác mức ở Việt Nam

Vào những năm 1960, để thuận lợi cho việc chuyên chở, lao lắp dễ dàng và thi công nhanh, giải pháp kết cấu nhịp được sử dụng rất phổ biến là các dầm cắt chữ П,

T và chữ I có chiều dài nhịp từ 12m-33m do công ty Bê tông 620 sản xuất định hình Tuy nhiên công nghệ và vật liệu xử lý vị trí liên kết các cấu kiện chưa phát triển dẫn đến việc lắp ghép kết cấu nhịp từ các đơn nguyên dầm đã nảy sinh một số vấn đề của hệ liên kết dầm ngang dẫn đến các kiểu dẫm chữ П, T trở nên không phù hợp và dần dần chỉ còn dạng chữ I là thông dụng

Giai đoạn từ năm 1992 đến nay là thời kỳ mở cửa, từ đó nhiều công nghệ tiên tiến của thế giới đã được chuyển giao vào Việt Nam Đối với công nghệ thi công cầu bằng phương pháp lắp ghép và bán lắp ghép, nổi bật nhất là công nghệ dầm Super T, chuyển giao từ dự án xây dựng cầu Mỹ Thuận Đến nay, các cầu dầm Super T với nhịp lên đến 40m được ứng dụng một cách rộng rãi trong các công trình cầu tại Việt Nam và là sự lựa chọn hàng đầu khi xây dựng các công trình có yêu cầu giảm thiểu thời gian thi công cũng như chi phí xây lắp Gần đây nhất, TP HCM đã triển khai các dự án cầu vượt nhẹ có chiều dài cầu từ 20m-45m, kết cấu nhịp bằng kết cấu thép thép lắp ghép nhằm làm giảm thời gian thi công và hạn chế ảnh hưởng đến giao thông hiện hữu

Khoảng 15 năm gần đây, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và nhu cầu xây dựng công trình cầu phục vụ phát triển kinh tế xã hội, cũng có một số hồ sơ thiết kế mẫu và thiết kế bản vẽ thi công cho dự án xây dựng theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05; một số luận văn cao học, luận án tiến sĩ, đề tài nghiên cứu khoa học các cấp và bài báo đã bước đầu nghiên cứu ứng dụng, cải tiến, phân tích đánh giá

và lựa giải pháp, công nghệ hợp lý cho công trình cầu đường bộ nói chung và công trình cầu vượt, cầu cạn trong đô thị nói riêng như sau:

Một số luận văn cao học đã tổng kết các giải pháp kết cấu phổ biến áp dung trong nút giao đô thị và bước đầu phân tích lựa chọn, đánh giá, tối ưu kết cấu:

“Nghiên cứu các giải pháp kết cấu cầu vượt nút giao thông trong đô thị” của tác giả Đỗ Hoàng Anh (2008) [19]; “Nghiên cứu thiết kế mặt cắt ngang hợp lý cho dầm giản đơn hình chữ T sử dụng bê tông cường độ cao cấp 60 trở lên” của tác giả Cao Lê Hải (2014) [20]; “Nghiên cứu ứng dụng các dạng kết cấu nhịp điển hình thi công nhanh trong các đô thị lớn” của tác giả Nguyễn Đức Nhân (2012) [21];

“Nghiên cứu các xu hướng phát triển nút giao và các giải pháp kết cấu cầu vượt cho nút giao khác mức liên thông trong giao thông đô thị hiện đại” của tác giả Mai Xuân Quang (2013) [22]; “Phân tích các đặc trưng kết cấu và một số chỉ tiêu kinh

tế kỹ thuật cầu vượt dạng dầm liên hợp liên tục sử dụng dầm thép I kê tựa giản đơn trong giai đoạn thi công” của tác giả Lê Phương Thanh (2013) [23]; “Lựa chọn hợp lý các giải pháp kết cấu công nghệ cho cầu vượt thép qua nút giao trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh” của tác giả Nguyễn Thị Thanh Trà (2014) [24]; “Nghiên cứu ứng dụng các dạng kết cấu mới cho cầu vượt nút giao khác mức để giảm thiểu

ùn tắc giao thông Thành phố Hà Nội” của tác giả Nguyễn Chí Thanh (2014) [25];

“Nghiên cứu một số dạng cầu vượt phù hợp với điều kiện Thành phố Hồ Chí Minh” của tác giả Nguyễn Trường Hoàng (2004) [26]; “Tối ưu hóa chiều cao dầm BTCT dự ứng lực dùng cho cầu vượt nút giao thông tại Thành phố Hồ Chí Minh” của tác giả Nguyễn Trọng Bình (2004) [27];

Một số bài báo khoa học đã phân tích một số giải pháp kết cấu và vật liệu mới

có thể áp dụng: “Một số kết cấu cầu đặc biệt ở Hàn Quốc” của tác giả Lê Thị Thu Hạnh (2010) [28]; “Kết quả điều tra tình trạng của thép chịu thời tiết áp dụng ở cầu Chợ Thượng” của tác giả Nguyễn Thị Tuyết Trinh, Masahide Takagi (2014) [29]; “Phân tích các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật của công nghệ dầm bản bán lắp ghép trong cầu trên đường ô tô” của tác giả Nguyễn Trọng Đồng, Bạch Thị Diệp Phương, Đào Duy Lâm (2014) [30]; “Một số đặc điểm của thép chịu thời tiết khả năng áp dụng tại Việt Nam” của tác giả Nguyễn Viết Trung, Trần Việt Hùng (2007) [31]; “Dầm bê tông cường độ cao dự ứng lực cho công trình cầu” của tác giả Tống Trần Tùng, Ngô Đăng Quang (2013) [32];

Một số công trình nghiên cứu khoa học các cấp có liên quan về kết cấu và vật liệu có khả năng áp dụng, trong đó có đề tài cũng đã đề cập đến các giải pháp thi công nhanh: Công trình của GS.TS Phạm Duy Hữu và cộng sự (2004) đã công bố kết quả đề tài nghiên cứu cấp Bộ “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và thử nghiệm dầm cầu thép liên hợp BTCT kiểu Prebeam chiều cao thấp sử dụng cho các cầu vượt thành phố và khu đô thị Việt Nam” [33]; của PGS.TS Nguyễn Ngọc Long và cộng

sự (2004) đã công bố kết quả đề tài nghiên cứu cấp Bộ “Nghiên cứu lựa chọn và thiết kế thành phần vật liệu bêtông, bêtông cốt sợi phù hợp cho việc sử dụng tại các công trình cầu ở Việt Nam” [34]; của GS.TS Nguyễn Viết Trung và cộng sự (2011) đã công bố kết quả đề tài nghiên cứu cấp Bộ “Nghiên cứu ứng dụng thép chịu thời tiết cho xây dựng cầu ở Viêt Nam” [35]; của PGS.TS Tống Trần Tùng cùng cộng sự (2012) đã công bố các kết quả nghiên cứu đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu thiết kế một số dạng dầm dự ứng lực sử dụng bê tông cường độ cao cho các công trình cầu” [36]; của ThS Bùi Hữu Hưởng và cộng sự (2012) đã công bố kết quả đề tài nghiên cứu cấp Bộ “Nghiên cứu thiết kế mẫu loại dầm hỗn hợp thép - bê tông cốt thép” [37]; của ThS Trần Quang Thiện cùng cộng sự đã công bố các kết quả nghiên cứu đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu lựa chọn kết cấu và công nghệ hợp lý cho các công trình cầu xây dựng trong vùng đất yếu đồng bằng sông Cửu Long” [38];

TS Nguyễn Trọng Đồng cùng cộng sự đã công bố các kết quả nghiên cứu đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu ứng dụng và phát triển công nghệ dầm bản bán lắp ghép trong cầu trên đường ô tô” [39]; GS Nguyễn Viết Trung, TS Ngô Châu Phương

và cộng sự (2016), đã công bố các kết quả nghiên cứu đề tài cấp Thành phố

“Nghiên cứu giải pháp kết cấu và công nghệ thi công nhanh các công trình cầu tại Thành phố Hồ Chí Minh” [40]

Về việc giải pháp kết cấu và công nghệ thi công móng của mố, trụ cầu thi công cho nút giao khác mức chưa đạt được nhiều kết quả như đối với kết cấu nhịp cầu, tuy nhiên vấn đề thi công nhanh kết cấu móng, mố, trụ cầu đã được quan tâm khoảng 5 năm trở lại đây như : Bài báo “Nghiên cứu sức kháng cọc ống thép trong điều kiện địa chất Việt Nam” của tác giả Nguyễn Thị Tuyết Trinh, Ngô Châu Phương, Kouichi Inokuchi, Masaya Higashi (2012) [41]; “Nghiên cứu ứng dụng cọc ống thép (dạng cọc ống đóng không bịt mũi) cho các công trình trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh” của tác giả Đinh Văn Phong (2012) [42]; “Nghiên cứu lựa chọn các giải pháp kết cấu hợp lý sàn đường dẫn đường vào cầu cho các cầu trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh” của tác giả Lê Xuân Bắc (2018) [43] Như vậy với thực tế phát triển mạnh mẽ của cơ sở hạ tầng đặc biệt trong khu

vực đô thị, các giải pháp kết cấu và công nghệ cho nút giao khác mức rất được quan tâm và cần đáp ứng các yêu cầu về thời gian thi công nhanh, ít cản trở giao thông, đảm bảo các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật, mỹ quan cũng như thuận tiện trong quá trình khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa Hiện tại các nghiên cứu về các giải pháp kết cấu, công nghệ thi công liên quan ở Việt Nam khá đa dạng, vấn đề thi công nhanh cũng đã bước đầu được đề cập Tuy nhiên, trên thực tế việc phân tích, đánh giá lựa chọn giải pháp còn mang định tính và chủ quan, chưa áp dụng các phương pháp tiên tiến trong đánh giá, dẫn đến thực tế nhiều quyết định lựa chọn giải pháp đầu tư còn chưa thật sự hợp lý và hiệu quả chưa cao

Vấn đề nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích đánh giá hiện đại với hệ thống tiêu chí được lượng hoá rất đáng được quan tâm nghiên cứu

1.2.3 Tổng quan về xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM

Theo số liệu của các dự án nút giao khác mức đã và đang xây dựng tại TP HCM lưu trữ tại Phòng Quản lý xây dựng của Sở Giao thông vận tải TP HCM [44], tổng quát dạng kết cấu chính của nút giao như sau:

Bảng 1.1 Thống kê các dạng kết cấu chính đã áp dụng cho các nút giao khác

mức ở TP HCM

TT Nút giao Kết cấu nhịp Kết cấu phần dưới

Kết cấu chắn giữ đường

Sàn giảm tải

“U” và tường chắn “L”

BTCT

Cọc ống D500

4 Hàng Xanh thép I Dầm BTCT Thép Cọc ống D500

Sàn giảm tải

“U” và tường chắn “L”

BTCT

Cọc ống D300

Cọc ống D500

Sàn giảm tải

“U” và tường chắn “L”

BTCT

Cọc ống D300

6 Ngã tư Thủ Đức Hộp thép BTCT BTCT Cọc ống D500 Sàn giảm tải dạng hộp

Sàn giảm tải

“U” và tường chắn “L”

BTCT

Cọc ống D300

8 Nguyễn Thái Sơn – Nguyễn Kiệm Hộp thép BTCT Thép Cọc nhồi D1200

Sàn giảm tải

“U” và tường chắn “L”

BTCT

Cọc nhồi D1200 và móng nông

9

Mỹ Thủy – Phần cầu

Dầm hộp BTCT

BTCT BTCT Cọc nhồi

D1500

Mỹ Thủy – Phần cầu Hầm chính dạng kín và hầm dẫn dạng chữ U bằng BTCT, các đốt hầm đặt trên móng cọc đóng BTCT 40x40cm

10 Đài liệt sỹ Hầm chính dạng kín và hầm dẫn dạng chữ U bằng BTCT, các đốt hầm đặt trên móng cọc nhồi D1200

Từ thống kê trên dễ dàng nhận thấy xu hướng thiết kế phương án kết cấu nút giao khác mức ở TP HCM của các đơn vị thiết kế như sau:

- Đối với nút giao thông cầu vượt kết cấu chủ yếu áp dụng là kết cấu nhịp với bản mặt cầu đổ tại chỗ và thân trụ thép đặt trên hệ móng cọc khoan nhồi, đối với nút giao thông dạng hầm chui đa số là dạng hầm hở một phần kín bằng bê tông cốt thép đặt nông thi công theo phương pháp đào mở (cut and cover)

- Kết cấu mố chủ yếu là mố chữ U bằng BTCT, kết cấu trụ chủ yếu dạng trụ thép hoặc BTCT đổ tại chỗ; Móng của mố, trụ hay hầm chui chủ yếu sử dụng 2 loại

là móng cọc ống DUL loại D500 hoặc cọc nhồi đường kính D1200

- Về kết cấu sàn giảm tải, tường chắn đầu cầu chủ yếu là sàn giảm tải dạng chữ U và tường chắn dạng chữ L bằng BTCT; móng của sàn giảm tải và tường chắn có thể chủ yếu là móng cọc ống D500 hoặc D300, trừ trường hợp đặt biệt ở nút giao Nguyễn Thái Sơn – Nguyễn Kiệm do vướng nhiều hạ tầng kỹ thuật nên sử dụng cọc nhồi hoặc địa chất tốt nên sử dụng móng nông

Trên thế giới, việc nghiên cứu và áp dụng kết cấu và công nghệ thi công nhanh rất phát triển tuy nhiên việc áp dụng công nghệ này vào đặc thù của TP HCM là cần phải nghiên cứu điều chỉnh và bổ sung cho phù hợp Các nghiên cứu

về lĩnh vực kết cấu và công nghệ thi công nhanh ở Việt Nam là khá đa dạng nhưng chủ yếu tập trung cho kết cấu phần trên, các kết quả nghiên cứu và kiến nghị còn ở dạng cơ sở và chưa đồng bộ giữa các bộ phận của cầu, nên chưa áp dụng vào thực

tế thi công ngay được

Kết cấu và công nghệ thi công cho nút giao khác mức rất đa dạng nhưng hiện nay các đơn vị thiết kế thường áp dụng rập khuôn theo một số dạng thông dụng đã được chấp nhận mà ít khi xem xét đánh giá toàn diện các phương án Bên cạnh đó, chủ đầu tư thì lúng túng trong việc quyết định lựa chọn phương án và khi phê duyệt thẩm định Sở Giao thông vận tải cũng chưa có công cụ để đánh giá lựa chọn mà chủ yếu dựa vào 2 yếu tố là loại kết cấu thông dụng và chi phí xây dựng rẻ nhất trong các phương án Do đó dẫn đến hiệu quả đầu tư của dự án chưa cao

1.3 Tổng quan về công trình nghiên cứu đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao khác mức ở trong và ngoài nước

Mọi công trình được xây dựng dù lớn hay nhỏ đều nhằm đạt được một hay một số mục tiêu nào đó do đòi hỏi của các điều kiện kinh tế, chính trị, xã hội hay

do nhu cầu của thị trường Các mục tiêu xây dựng một công trình có thể là nhằm đáp ứng yêu cầu hỗ trợ trực tiếp hay gián tiếp cho các hoạt động kinh tế, cải thiện các điều kiện chính trị, xã hội, nâng cao mức sống của nhân dân hoặc chỉ đơn giản nhằm thu lợi nhuận thuần tuý [45]

Thiết kế là việc cụ thể hoá nhiệm vụ thiết kế được duyệt bằng các giải pháp khác nhau mà các giải pháp này đều phải thoả mãn nhiệm vụ thiết kế nhưng có thể khác nhau về mức độ chất lượng thiết kế cho công trình và vì vậy khác nhau về chi phí đòi hỏi Các giải pháp thiết kế khác nhau sẽ được chủ đầu tư xem xét, đánh giá

và lựa chọn giải pháp thiết kế tốt nhất

Việc đánh giá các giải pháp thiết kế, nhằm lựa chọn giải pháp thiết kế tốt nhất

có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng và chi phí cho các công trình như mô tả trong Hình 1.1 dưới đây Có thể thấy rằng, quyết định lựa chọn giải pháp thiết kế có ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng và chi phí của công trình nhưng nó lại không đòi hỏi một chi phí đáng kể để thực hiện C Hendrickson và T.Au (1989) đã gọi đây là quyết định chiến lược trong xây dựng công trình Hàng năm, toàn thế giới phải chi một khoản tiền khổng lồ để xây dựng các công trình, vì vậy, các thiệt hại do việc lựa chọn sai giải pháp thiết kế là một con số rất lớn

Hình 1.1 Mức độ ảnh hưởng của việc ra quyết định ở các giai đoạn

tới chất lượng và chi phí của công trình [45]

Xét về mặt toán học, đánh giá các giải pháp thiết kế nhằm chọn giải pháp tốt nhất là bài toán ra quyết định đa thuộc tính mờ (Fuzzy Multi- attribute Decision- Making) kiểu loại trừ (mutually exclusive) rất phức tạp, trong đó có các thuộc tính không lượng hoá được, mâu thuẫn với nhau, không cùng đơn vị đo, có thể không

đủ thông tin để xác định, không thể so sánh sự tương đương (trade - off) giữa các thuộc tính và cần phải nhận biết để loại bỏ các phương án không thể chấp nhận được Mặt khác, việc ra quyết định thường được thực hiện bởi một nhóm người chứ không phải một cá nhân và thường có sự can thiệp của các nhà chính trị và sự tham gia của quần chúng

1.3.1 Tổng quan về các phương pháp đánh giá lựa chọn giải pháp xây dựng trên thế giới

Trong thực tế, rất nhiều quyết định cá nhân hoặc các quyết định của các tổ chức được đưa ra dựa trên nhiều căn cứ Từ việc mua một chiếc xe hơi tới việc lựa chọn địa điểm văn phòng hay các phương án thi công một công trình cầu, v.v những người quyết định đều lựa chọn dựa trên các căn cứ khác nhau Chính vì thế,

mô hình đánh giá lợi ích đa chỉ tiêu (MAUT) đươc tạo ra để để hỗ trợ những người đưa ra quyết định trong quá trình quyết định MAUT có hai loại vấn đề: vấn đề về các tiêu chí thay thế rời rạc và vấn đề về các tiêu chí tối ưu (multiple criteria discrete alternative problems and multiple criteria optimization problems)

Các hệ thống tiếp cận đã phát triển để giải quyết vấn đề thay thế rời rạc và các vấn đề tối ưu hóa các chỉ tiêu Hầu hết các phương pháp để giải quyết các vấn đề thay thế rời rạc là MAUT như được mô tả bởi Keeney và Raiffa (1976) MAUT và Tiến trình Phân cấp thứ bậc (AHP), như được mô tả trong Saaty (1999) về cơ bản được các học giả châu Âu gọi là trường phái Mỹ, trong khi các phương pháp dựa trên trật tự một phần của các lựa chọn thay thế như ELECTRE (trên thực tế là một nhóm các phương pháp) và PROMETHEE là những ví dụ của trường phái Pháp Sự nhấn mạnh vào các trường phái quốc tế khác nhau là điều không may bởi vì nó làm cho khó phân loại các phương pháp tiếp cận được phát triển bởi các nhóm quốc tế (xem Olson, 1996) Các phương pháp tiếp cận để giải quyết các vấn đề tối ưu hóa nhiều tiêu chuẩn thuộc các thể loại sau: các phương pháp tương tác, lập trình mục tiêu, thuật toán tối đa vector và các quy trình tiến hóa, mặc dù các loại này không nhất thiết phải loại trừ lẫn nhau Đối với những thảo luận kỹ thuật về các phương pháp MCDM/MAUT cụ thể này, xem Edwards và cộng sự (2007), Figueira và cộng sự (2005), Ignizio và Romero (2003), và Caballero et al (2007)

Theo Jamil Razmak và Belaid Aouni đã thống kê được rằng hầu hết các mô hình đánh giá lợi ích đa chỉ tiêu đều đi theo mô hình AHP

Có thể thấy rằng, mô hình đánh giá đa chỉ tiêu được đề xuất bao gồm ba công

việc chính: đầu tiên là xây dựng các tiêu chí đánh giá; thu thập các đánh giá; và xử

lý số liệu Việc xây dựng tiêu chí đánh giá được tham khảo từ các ý kiến của các chuyên gia và từ các báo cáo thực trạng cũng như quy hoạch trong tương lai Sau

đó các đánh giá được thu thập từ các ý kiến của người dân, người đưa ra quyết định

và các chuyên gia Các số liệu sau đó sẽ được xử lý để ra các kết quả trung gian cũng như kết quả cuối cùng Từ đó những người ra quyết định sẽ chọn ra phương

án tốt nhất để đưa ra quyết định

Như vậy có thể thấy rằng chất lượng công trình bao gồm rất nhiều khâu, rất nhiều yếu tố chi phối liên quan cả đến vòng đời công trình Để đánh giá chất lượng công trình có nhiều hướng nghiên cứu xây dựng các phương pháp khác nhau nhằm giải quyết vấn đề này Tuy nhiên, các phương pháp hiện có vẫn chưa thoả đáng, hoặc về cơ sở lý thuyết, hoặc về khả năng ứng dụng vì các phương pháp này, hoặc quá thiên về định hướng thuật toán, hoặc quá thiên về định hướng quá trình ra quyết định, hoặc không có cấu trúc (non - structured), hoặc có cấu trúc nhưng quá phức tạp và tất cả các phương pháp này đều không xây dựng được một chỉ tiêu lựa chọn đúng đắn có thể chứng minh được bằng toán học Đây chính là nhu cầu thực tiễn rất cấp bách của TP HCM đó là tìm kiếm một phương pháp đánh giá để lựa chọn phương án đầu tư xây dựng hợp lý một cách toàn diện nhưng phải đơn giản dễ

sử dụng nhất

1.3.2 Phân tích, đánh giá các công trình khoa học có liên quan ở Việt Nam

1) Đề tài: “Nghiên cứu đánh giá đa chỉ tiêu các giải pháp thiết kế và thi công công trình cầu bê tông đáp ứng yêu cầu pháp triển bền vững” của PGS.TS Bùi Trọng Cầu có đưa ra cách thức thực hiện và trình tự thực hiện việc ứng dụng AHP (Analytic Hierachy Process) vào trong việc đánh giá đa chỉ tiêu các giải pháp thiết

kế của công trình cầu Lại Xuân [46] Dưới đây là một số ưu điểm và các điểm còn tồn tại của việc ứng dụng AHP vào trong việc đánh giá nêu trên

Phương pháp AHP trong đề tài này của PGS TS Bùi Trọng Cầu và nhóm nghiên cứu sử dụng Eigenvalue method (phương pháp giá trị riêng) để phục vụ tính

toán ra các giá trị ưu tiên Từ đó đưa ra được giá trị ưu tiên tổng thể để xem xét phương án thiết kế nào đưa ra là tốt nhất và lựa chọn phương án có giá trị ưu tiên tổng thể lớn nhất là phương án tốt nhất Kết hợp với phương pháp Conjunctive để loại bỏ những chỉ tiêu không thể chấp nhận trong quá trình đánh giá và lựa chọn các giải pháp thiết kế cho các công trình cầu bê tông Từ đó ta có thể thấy rằng:

- Khi sử dụng phương pháp AHP nhóm nghiên cứu đã đề xuất được phương

án tốt nhất để thiết kế cầu bê tông dựa trên những tiêu chí đánh giá, được đánh giá bởi các chuyên gia

- Phương pháp này có khả năng loại bỏ được các chỉ tiêu mờ, kiểm soát được

sự không nhất quán của người đưa ra quyết định

- Ngoài ra phương pháp AHP áp dụng trong đề tài có khả năng xử lý chính xác các ý kiến, đánh giá chủ quan của người đưa ra quyết định

- Ngoài ra, phương pháp này cho phép công chúng tham gia vào quá trình đưa

ra quyết định

Nhóm nghiên cứu sử dụng các phương pháp ra quyết định nhóm tiên tiến (“Nominal cải tiến”) Tuy nhiên “ Nominal cải tiến” có bất lợi là:

- Thiếu sự linh hoạt khi chỉ có thể giải quyết với một vấn đề một lần

- Các thành viên tham gia nhóm Nominal cải tiến phải có sự tuân thủ nhất định

- Một bất lợi khác nữa là cần có một khoảng thời gian cần thiết để chuẩn bị cho hoạt động

- Mọi tài liệu đánh giá phải được chuẩn bị và lập kế hoạch cẩn thận

- Các ý kiến có thể không hội tụ trong quá trình bỏ phiếu, việc kết hợp các ý tưởng có thể bị hạn chế và quá trình có thể quá máy móc, tốn nhiều thời gian để có quyết định cuối cùng

Khi thành lập cây phân tích các chỉ tiêu đặc trưng điển hình cho công trình cầu bê tông, nhóm tác giả đã đưa ra các 8 chỉ tiêu chính: mức độ đáp ứng mục đích

sử dụng công trình, các yếu tố kĩ thuật, độ tin cậy của công trình, an toàn của công trình, các lợi ích của công trình, các tác động tới môi trường, thời gian xây dựng,

diện mạo của công trình Tuy nhiên nhóm tác giả chưa đưa ra được các vấn đề sau:

- Liệu 8 đặc tính kể trên đã đủ để đánh giá “chất lượng thiết kế” công trình của mỗi phương án hay chưa? Dựa vào căn cứ pháp lý nào để có thể đưa ra được các tiêu chí đánh giá đó Ai là người có thẩm quyền chịu trách nghiệm cho các tiêu chí đánh giá đó

- Trong đề tài này việc đánh giá chưa xét đến các giai đoạn của dự án: giai đoạn chuẩn bị, giai đoạn thực hiện, giai đoạn kết thúc

- Chưa thành lập được mẫu bảng so sánh giữa các chỉ tiêu với nhau

- Khi xây dựng các chỉ tiêu đánh giá, chỉ đề cập đến một dự án, một công trình, chưa có sự so sánh với các dự án khác để thể hiện tính liên kết và ứng dụng của mô hình đối với đặc thù dự án

- Cùng với việc thành lập tiêu chí không có sự thảo luận rõ ràng, vì thế các tiêu chí chưa có sự thống nhất, liên quan đến nhau và chưa có tính đồng bộ Mỗi một tiêu chí độc lập riêng với nhau Các chỉ tiêu chỉ mang tính chung nhất, không

cụ thể hóa được trên những khía cạnh khác nhau Dẫn đến các chỉ tiêu không rõ ràng, chưa đánh giá được hết tổng quan công tình trong từng giai đoạn

- Các chỉ tiêu được đánh giá bởi một nhóm chuyên gia, nhóm chuyên gia đó đánh giá chung tất cả các tiêu chí Mỗi một tiêu chí thể hiện một đặc điểm riêng, một khía cạnh riêng, trong khi tất cả chuyên gia cùng đánh giá những chỉ tiêu sẽ có thể đánh giá theo cảm tính, không tạo ra tính chuyên môn cao và không được sát với thực tế khi đánh giá

Về phần mềm tính toán, đề tài “ Nghiên cứu đánh giá đa chỉ tiêu các giải pháp thiết kế và thi công công trình cầu bê tông đáp ứng yêu cầu pháp triển bền vững” đã

sử dụng phần mềm Expert choice of Window Giao diện phần mềm khá thân thiện với người dùng, trực quan, sinh động Tuy nhiên, phần mềm Expert choice of window là phần mềm phải trả phí

2) Đề tài “Ứng dụng GIS và AHP xác định vị trí trạm dừng xe buýt nhanh: Tuyến Võ Văn Kiệt – Mai Chí Thọ, TP HCM”, Đề tài tập trung vào việc xác định những vị trí tối ưu để thành lập các trạm dừng của một tuyến buýt nhanh (BRT)

[47]

Đề tài đã thực hiện theo một cấu trúc, quy trình rành mạch Trước tiên, các tác giả khảo sát các tiêu chí có ảnh hưởng đến sự vận hành hiệu quả của một trạm dừng bus nhanh: nhu cầu đi lại, phương tiện công cộng, cơ sở hạ tầng đường giao thông Sau đó, mỗi tiêu chí được gắn một trọng số thể hiện mức độ ảnh hưởng của nó lên

sự hiệu quả của trạm dừng xe bus nhanh, được xác định bằng phương pháp phân tích cấp bậc AHP (Analytic Hierarchy Process) Cuối cùng, một quy trình xử lý dữ liệu trong môi trường GIS được thiết lập để thành lập dữ liệu vị trí điểm trọng số, được chồng lớp từ tất cả các lớp dữ liệu tiêu chí thành phần Theo đó, những vị trí

có giá trị cao sẽ phù hợp để xây dựng trạm dừng xe bus nhanh Quy trình này sẽ hỗ trợ đắc lực cho chính quyền TP HCM trong việc đưa ra quyết định

Từ đó thấy rằng, đề tài giải quyết một bài toán yêu cầu phân tích không gian phức tạp, yêu cầu phải đánh giá rất nhiều các chỉ tiêu khác nhau Bên cạnh đó, trong các đánh giá so sánh của các chuyên gia lĩnh vực hoặc người ra quyết định luôn có yếu tố không chắc chắn, cần thiết phải đưa tính mờ vào trong các tính toán

Để giải quyết vấn đề này, việc kết hợp giữa hệ thống thông tin địa lý (GIS) và phương pháp phân tích cấp bậc (AHP) là những công cụ rất có hiệu quả GIS hỗ trợ

xử lý, phân tích không gian nhanh chóng, chính xác trong khi AHP hỗ trợ xác định trọng số dựa trên mức độ quan trọng của các tiêu chí Sử dụng phương pháp AHP nhằm giảm tính chủ quan, tận dụng được tri thức, kinh nghiệm của nhiều chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu Kết quả thu được, 40 trạm dừng BRT dọc đại lộ Võ Văn Kiệt – Mai Chí Thọ được xác định, trong đó ngoài hai vị trí trạm đầu và cuối, hầu hết các vị trí có giá trị cao nhất trên tuyến BRT và đảm bảo điều kiện khoảng cách các trạm với nhau

Tuy nhiên, nhóm tác giả của để tài chưa đưa ra được phương án sử dụng phương pháp ra quyết định nào để triển khai đánh giá các chỉ tiêu Chưa có cơ sở

để đưa ra số lượng chỉ tiêu đánh giá như trong đề tài Đề tài chưa xét đến từng giai đoạn của dự án Các tiêu chí được xây dựng dựa trên việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng Phụ thuộc vào đặc điểm của mỗi khu vực nghiên cứu, bộ tiêu chí sẽ khác và

độc lập với nhau, không có sự tương tác lẫn nhau

Bên cạnh đó, các tiêu chí chưa đi sâu được vấn đề, còn mang tính chung Các tiêu chí cũng được đánh giá bởi một nhóm chuyên gia, không có chuyên gia về mặt chuyên môn cụ thể nào để đánh giá từng chỉ tiêu riêng thuộc chuyên môn đó Điều

đó làm cho các tiêu chí được đánh giá và tính toán không sát sao, không đúng với chuyên môn cần được đánh giá

Các tiêu chí về mặt kỹ thuật và tài chính rất quan trọng trong việc đánh giá và lựa chọn giải pháp Tuy nhiên, ở đây các tiêu chí đó chưa sâu sát được vấn đề, còn

sơ sài, chưa cụ thể Chưa xây dựng được các tiêu chí phụ để làm rõ các tiêu chí cơ bản

Đề tài chưa đề cập được vấn đề về công nghệ trong tổ chức thi công Vấn đề công nghệ rất quan trọng trong việc chuyển giao để thực hiện dự án, là tiêu chí đặc biệt để lựa chọn giải pháp thi công xây dựng công trình Chưa có các đề xuất về các rủi ro có thể xuất hiện và các biện pháp dự phòng để xử lý các sự cố có thể xảy ra

mà không thể lường trước được

3) Bài báo Ứng dụng GIS và phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) thành lập bản đồ nguy cơ trượt lở huyện Xín Mần, tỉnh Hà Giang, Việt Nam [48] Trong đó,

7 yếu tố ảnh hướng tới hiện tượng trượt lở đã được phân tích bao gồm: độ dốc, loại đất, mật độ cắt sâu, thạch học, mật độ phân cắt ngang, hiện trạng sử dụng đất và hướng dốc địa hình Kết quả nghiên cứu cho thấy các xã có nguy cơ xảy ra trượt lở cao và rất cao Bản đồ nguy cơ trượt lở được xây dựng là một dữ liệu tin cậy cho công tác quy hoạch, phòng tránh và giảm thiểu tổn thương, thiệt hại do trượt lở ở huyện Xín Mần

Việc sử dụng phương pháp AHP đã đánh giá được mức độ ảnh hưởng của 7 yếu tố: độ dốc, loại đất, mật độ PCS, thạch học, mật độ PCN, HTSDĐ, hướng độ dốc huyện Xín Mần với trọng số tương ứng: 0.418, 0.229, 0.113, 0.051, 0.026 Tuy nhiên, nhóm tác giả của để tài chưa đưa ra được phương án sử dụng phương pháp ra quyết định nào để triển khai đánh giá các chỉ tiêu Chưa có cơ sở

để đưa ra số lượng chỉ tiêu đánh giá như trong đề tài Đề tài chưa xét đến từng giai

đoạn của dự án

Hệ thống chỉ tiêu của dự án trong đề tài vẫn mang tính độc lập, chưa có sự liên kết và tương tác lẫn nhau, chưa có tính đồng bộ cao Các tiêu chí không rõ ràng, sự đánh giá các tiêu chí chủ yếu bằng cảm tính, chưa có sự căn cứ và thảo luận cụ thể nên sẽ không phản ánh đúng bản chất, không bám sát thực tế

Ngoài ra, đề tài chưa đề cập vấn đề về căn cứ xây dựng chỉ tiêu, các chuyên gia đưa ra chỉ tiêu và các nhóm chuyên gia có chuyên môn đánh giá các chỉ tiêu, quá trình đưa ra quyết định khiến các chỉ tiêu được ra một cách cảm tính và mang tính độc lập khá cao

1.4 Những vấn đề luận án có thể kế thừa và cần giải quyết

Có nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới về thi công nhanh được tổng kết như trên đã đạt được những kết quả đáng kể nhất là ở Mỹ Ở Việt Nam nói chung hay TP HCM nói riêng khái niệm về thi công nhanh mới chỉ ở chỗ lắp ghép kết cấu dầm chủ một số cải tiến có liên quan đến kết cấu và công nghệ thi công nhanh, hoàn toàn chưa có nghiên cứu và ứng dụng một cách hệ thống nhằm đánh giá tổng kết áp dụng cho các công trình cầu sau này Đến đây có thể khẳng định rằng hiệu quả của kết cấu và công nghệ thi công nhanh là rất lớn và đang vẫn đang được nghiên cứu hoàn thiện trên thế giới Qua đó có thể nhận thấy một số tồn tại và những điểm kế thừa thành tựu đã đạt được như sau:

Công nghệ thi công cầu nhanh sẽ giải quyết được bài toán thi công cầu trong

đô thị nhưng công nghệ này phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện địa phương về điều kiện tự nhiên - xã hội, nguyên vật liệu, máy móc thiết bị và trình độ công nghệ và hành lang pháp lý của địa phương Chính vì vậy để nghiên cứu áp dụng kết cấu và công nghệ thi công nhanh cho khu vực TP HCM luận án có thể kế thừa các thành tựu của những nghiên cứu, ứng dụng trước đây ở trên thế giới và Việt Nam với những kết quả đáng kể về nghiên cứu giải pháp kết cấu và công nghệ thi công nhanh có thể áp dụng cho xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM Tuy nhiên để

áp dụng công nghệ này vào đặc thù của TP HCM, cần phải nghiên cứu điều chỉnh,

bổ sung và đặc biệt đánh giá lựa chọn cho phù hợp, giúp cho chủ đầu tư, đơn vị thẩm định có được công cụ đánh giá nhằm lựa chọn được phương án hợp lý để đầu

tư xây dựng các nút giao khác mức của TP HCM

1.5 Mục tiêu của luận án

Nghiên cứu xây dựng hệ thống tiêu chí đánh giá lựa chọn hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao thông khác mức trên địa bàn TP HCM phù hợp với quy hoạch, giai đoạn đầu tư và đặc thù của thành phố có mật độ giao thông cao, mặt bằng xây dựng chật hẹp, nền đất yếu; đáp ứng yêu cầu thi công nhanh, an toàn, mỹ quan, giảm ùn tắc giao thông, giảm ô nhiễm môi trường, có phương án tài chính và giá thành hợp lý, công tác bảo trì thuận tiện Từ đó đề xuất mô hình đánh giá với hệ thống tiêu chí được lượng hóa để đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP HCM và tại các đô thị khác có cùng điều kiện

1.6 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Sử dụng các phương pháp nghiên cứu lý thuyết như: phân tích và tổng hợp lý thuyết; phương pháp sơ đồ để nghiên cứu tổng quan và nghiên cứu cơ sở lý luận cho xây dựng hệ thống tiêu chí và mô hình hoá cấu trúc của quy trình đánh giá, lựa chọn lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng;

Sử dụng kết hợp các phương pháp điều tra, phương pháp chuyên gia, phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm để nghiên cứu thực tiễn về mô hình đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao thông khác mức trên địa bàn TP HCM

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC 2.1 Mô hình toán học của đánh giá các giải pháp xây dựng [45]

Việc đánh giá các giải pháp thiết kế nhằm lựa chọn giải pháp thiết kế tốt nhất cho các công trình xây dựng được mô tả một cách chính xác và ngắn gọn bằng mô hình toán học sau đây

Ta có một tập n giải pháp thiết kế, A, :

Do người thiết kế đề xuất cho một công trình xây dựng nào đó Mỗi phương

án Ai được đặc trưng bằng một tập chỉ tiêu chất lượng Qi thiết kế cho công trình và các chi phí Ci để đạt được tập chỉ tiêu chất lượng Qi Như vậy tập các phương án thiết kế A có thể được mô tả dưới dạng:

Từ quan điểm của chủ đầu tư, tập các chỉ tiêu chất lượng Qi được thiết kế cho công trình thường bao gồm tám nhóm chỉ tiêu: mức độ đáp ứng cho mục đích xây dựng công trình, độ bền, độ tin cậy, độ an toàn, các lợi ích, vẻ đẹp, các tác động tới môi trường và thời gian xây dựng công trình Mỗi nhóm chỉ tiêu trên lại có thể được chi tiết hoá thành các chỉ tiêu cụ thể hơn, chẳng hạn các lợi ích có thể bao gồm các lợi ích về kinh tế, các lợi ích về chính trị, xã hội và các lợi ích về quốc phòng,… Đến lượt mình, các chỉ tiêu đã được chi tiết hoá này lại có thể được chi tiết hoá hơn nữa, thí dụ như các lợi ích kinh tế có thể bao gồm các lợi ích kinh tế trực tiếp và các lợi ích kinh tế gián tiếp hoặc các lợi ích kinh tế trước mắt và các lợi ích kinh tế lâu dài v.v

Gọi tập m các chỉ tiêu đặc trưng cho chất lượng thiết kế cho công trình của các giải pháp là:

Và qij là chỉ tiêu qj ứng với giải pháp thiết kế Ai, ta có ma trận các chỉ tiêu Q đặc trưng cho n giải pháp thiết kế như sau:

đề đặt ra là làm thế nào để nhận biết và loại bỏ các giải pháp thiết kế không thể chấp nhận được và lựa chọn giải pháp thiết kế tốt nhất trong số các giải pháp có thể chấp nhận được trên cơ sở đánh giá ma trận các chỉ tiêu chất lượng Q trong mối quan hệ với véc tơ chi phí:

là ra các quyết định trung gian và quyết định cuối cùng (nếu cần) Công chúng có thể tham gia vào quá trình ra quyết định ở các mức độ khác nhau, tuỳ thuộc vào công trình Việc xác định mức độ và cách thức họ tham gia là rất quan trọng Sau khi đánh giá và lựa chọn, có thể chọn ra được giải pháp thiết kế tốt nhất nhưng cũng có thể không chọn được giải pháp thiết kế tốt nhất mà phải thiết kế lại công trình Giải pháp thiết kế tốt nhất được chọn có thể được điều chỉnh cho tốt hơn trên cơ sở các khám phá và phát hiện trong quá trình đánh giá và lựa chọn

Có thể thấy rằng, phương pháp đánh giá các giải pháp thiết kế xây dựng được đề xuất bao gồm hai phần: phần “cứng” là các mô hình hay các phương pháp toán học lượng hoá và qui đổi các chỉ tiêu đánh giá hỗ trợ cho việc đánh giá và phần “mềm” bao gồm nhóm chuyên gia xây dựng mô hình toán học, thu thập, xử

lý, phân tích các số liệu và những người ra quyết định, công chúng ra các quyết định trung gian cũng như quyết định cuối cùng (nếu cần) Phần “cứng” không thay đổi còn phần “mềm” thường thay đổi phụ thuộc vào qui mô và các đặc điểm riêng biệt của từng công trình cụ thể

Hình 2.1 Mô hình đánh giá các giải pháp xây dựng [47]