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

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 k

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BÙI XUÂN CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO

Luận án được hoàn thành tại: Trường Đại học Giao thông vận tải

Người hướng dẫn khoa học: 1 GS.TS Nguyễn Viết Trung

Có thể tìm luận án tại:

- Thư viện Quốc gia

- Trung tâm Thông tin Thư viện Trường Đại học GTVT

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Tp Hồ Chí Minh 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 nhưng 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 Tuy nhiên, 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 Hồ Chí Minh 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

mô hình đánh giá với hệ thống tiêu chí được lượng hoá 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 thành phố Hồ Chí Minh”

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 Hồ Chí Minh

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 Hồ Chí Minh

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 thành phố Hồ Chí Minh 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 thành phố Hồ Chí Minh 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:

+ Luận án đã ứng dụng lý thuyết tiên tiến của phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) kết hợp phương pháp phân tích mạng lưới tiên tiến (ANP) để nghiên cứu xây dựng bộ chỉ tiêu được lượng hoá trong đánh giá toàn diện và các giải pháp kết cấu công nghệ và tổ chức thi công các nút giao thông khác mức trong điều kiện cụ thể ở thành phố Hồ Chí Minh

+ Luận án đã xây dựng mô hình đánh giá và lựa chọn ứng dụng phần mềm mở Super Decisions cho phép đánh giá các dự án nút giao khác mức tại Tp Hồ Chí Minh 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 chi tiết giải pháp, công nghệ của phương án thiết kế cho xây dựng nút giao khác mức

+ Luận án đã ứng dụng mô hình đánh giá theo bộ tiêu chí đã xây dựng và phần mềm mở Super Decisions để đánh giá một số dự án nút giao khác mức đã thực hiện tại Tp Hồ Chí Minh Kết quả đánh giá bước đầu cho thấy tính hiệu quả của bộ công cụ được đề xuất

+ Một số 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 Hồ Chí Minh và tại các đô thị khác có điều kiện tương tự

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 Kết luận và kiến nghị của luận án

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

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

Thành phố Hồ Chí Minh có tọa độ 10°10' – 10°38' Bắc và 106°22' – 106°54' Đông, phía bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang 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]

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

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]

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 nghê thi công nhằm giải quyết các vấn đề xây dựng cầu trong các đô thị

Tại Việt Nam, 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 chọn 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

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 [41], tổng quát dạng kết cấu chính của nút giao được tổng hợp trong luận án

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

TT Nút giao Kết cấu

Kết cấu chắn giữ đường đầu cầu BTCT

BTCT

Cọc nhồi

1200 và móng nông

9

Mỹ Thủy – Phần cầu

Dầm hộp BTCT

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

- 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 [43]

- Đề tài “Ứng dụng GIS và AHP xác định vị trí trạm dừng xe buýt nhanh: Tuyến Võ Văn Kiệt – Mai Chí Thọ, Tp Hồ Chí Minh”, 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)

- 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 [45]

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

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 đó là: bằng nhiều phương pháp, các công trình nghiên cứu trước đây đã thu được những kết quả đáng kể về giải pháp kết cấu và công nghệ thi công nhanh có thể

áp dụng cho xây dựng nút giao khác mức tại Tp.HCM mà luận án có thể

kế thừa Tuy nhiên để áp dụng công nghệ này vào đặc thù của Tp.HCM, cần phải nghiên cứu điều chỉnh, bổ sung và 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 nhằm lựa chọn giải pháp xây dựng phù hợp nút giao thông khác mức trên địa bàn Tp Hồ Chí Minh 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 Hồ Chí Minh và tại các đô thị khác

có cùng tính chất tương tự

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 Hồ Chí Minh

CHƯƠNG 2 NGHIấN CỨU CƠ SỞ Lí LUẬN ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN HỢP Lí CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO

KHÁC MỨC

2.1 Mụ hỡnh toỏn học của đỏnh giỏ cỏc giải phỏp xõy dựng [42] Việc đỏnh giỏ cỏc giải phỏp thiết kế nhằm lựa chọn giải phỏp thiết kế tốt nhất cho cỏc cụng trỡnh xõy dựng được mụ tả một cỏch chớnh xỏc và ngắn gọn bằng mụ hỡnh toỏn học

Các giải pháp thiết kế {A1=(Q1,C1), A2= (Q2,C2),…,An=(Qn,Cn)}

Các mô hình hay phương pháp toán học

lượng hoá hỗ trợ việc đánh giá

Đánh giá

Lựa chọn đợc giải pháp tốt nhất

và điều chỉnh để làm tốt hơn giải pháp đã chọn

Nhóm chuyên gia phân tích, Những

Cỏc bước thực hiện AHP bao gồm 6 bước chớnh:

Bước 1: Thành lập một mụ hỡnh quyết định

Bước 2: Tớnh toỏn cỏc trọng số cho cỏc tiờu chớ

Bước 3: Tớnh toỏn chỉ số ưu tiờn cụ thể cho từng phương ỏn

Bước 4: Tớnh toỏn chỉ số ưu tiờn chung

Bước 5: Thực hiện phõn tớch độ nhạy

Bước 6: Đưa ra quyết định cuối cựng

Hình 2-2 Cây phân cấp AHP Phương pháp AHP vẫn còn tồn tại những yếu điểm, cụ thể là mỗi phương án đều phụ thuộc vào các chỉ tiêu và các chỉ tiêu ảnh hưởng tới mục tiêu chung, đồng thời các chỉ tiêu phải độc lập với nhau Giả sử rằng các tiêu chí phụ thuộc vào các phương án, các chỉ tiêu ảnh hưởng tới các chỉ tiêu khác và các phương án phụ thuộc vào các phương án khác thì ta xử lý như thể nào? Ví dụ như, trong hệ thống tiêu chí đánh giá mà nhóm nghiên cứu đề xuất có tiêu chí “Đảm bảo tính thông suốt của giao thông theo luồng tuyến” và “Phù hợp với định hướng phát triển giao thông thành phố” ảnh hưởng và phụ thuộc với nhau Thêm vào đó, trong nhiều trường hợp thực tế, các quyết định phức tạp cần có các phản hồi từ các bên Trong các trường hợp như vậy thì phương pháp AHP không thể xử lý được Chính vì vậy, chúng ta cần sử dụng phương pháp ANP Phương pháp ANP là một dạng cải tiến của phương pháp AHP Vì thế nó có những điểm mạnh của AHP và khắc phục các yếu điểm của AHP Khi sử dụng ANP, chúng ta có thể mô hình hóa một quyết định đa chỉ tiêu trong đó các quyết định nhỏ có tính phụ thuộc và phản hồi Từ

đó, ta có thể tính toán các trọng số của các chỉ tiêu và chỉ số ưu tiên cụ thể và chung của các phương án một cách chính xác hơn

2.2 Đề xuất mô hình và lựa chọn phần mềm phân tích đánh giá Hiện nay có nhiều phần mềm để hỗ trợ đánh giá, ra quyết định lựa

chọn hợp lý phương án, giải theo pháp phương pháp AHP/ANP như phần mềm Expert choice (1980, Mỹ) để giúp các tổ chức trên toàn thế giới đưa ra quyết định tốt hơn, nhanh hơn và minh bạch hơn [46]; phần mềm BPMSG (Business Performance Management Singapore, 2013) của Klaus [47], Tuy nhiên, các phần mềm này chỉ mới dựa trên phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) và chưa kết hợp được phương pháp ANP

Còn phần mềm mở SuperDecisions hỗ trợ đánh giá, ra quyết định lựa chọn hợp lý các giải pháp dựa trên cả hai phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) kết hợp phương pháp phân tích mạng lưới tiên tiến (ANP) của Thomas L Saaty (1926–2017) Phần mềm này được sự tài trợ của Quỹ Quyết định sáng tạo (Creative Decisions Foundation, 1996, Mỹ) của gia đình Thomas L Saaty [48]

Do vậy, luận án đề xuất chọn sử dụng phần mềm mở SuperDecisions

để hỗ trợ đánh giá, ra quyết định lựa chọn hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức

2.3 Kết quả nghiên cứu chương

Phương pháp xây dựng bộ trọng số cho bộ tiêu chí đánh giá giải pháp thi công nút giao khác mức áp dụng thuật toán AHP là một công

cụ hiệu quả cho việc tính toán bộ trọng số đa tiêu chí, bằng cách giải quyết với một loạt các so sánh cặp, giúp lồng cả hai khía cạnh chủ quan

và khách quan về một cách đánh giá Ngoài ra, AHP kết hợp ANP là một kỹ thuật hữu ích để kiểm tra sự phù hợp của đánh giá chuyên gia,

do đó làm giảm sự thiên vị trong quá trình ra quyết định

Xây dựng bộ trọng số cho đa tiêu chí đánh giá thi giải pháp thi công nút giao khác mức theo phương pháp thuật toán AHP kết hợp ANP còn cho phép tổng hợp sự đánh giá của nhiều chuyên gia về thứ tự ưu tiên các tiêu chí thông qua giá trị thực của bộ trọng số các tiêu chí đánh giá thi công nhanh

Luận án đề xuất chọn sử dụng phần mềm mở SuperDecisions để hỗ trợ đánh giá, ra quyết định lựa chọn hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức dựa trên phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) kết hợp phương pháp phân tích mạng lưới tiên tiến (ANP) của Thomas L Saaty (1926–2017)