Kiểm soát tải trọng xe chạy trên đường tỉnh 912 phục vụ công tác khai thác đường

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TRƯƠNG TRỌNG HẬU KIỂM SOÁT TẢI TRỌNG XE CHẠY TRÊN ĐƯỜNG TỈNH 912 PHỤC VỤ CÔNG TÁC KHAI THÁC ĐƯỜNG Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình giao thơng Mã số: 85.80.205 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2019 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN HỒNG HẢI Phản biện 1: TS NGUYỄN THANH TÂM Phản biện 2: PGS.TS.PHAN CAO THỌ Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật, Kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng họp Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng vào ngày 14 tháng 11 năm 2019 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng Trường Đại học Bách khoa -Thư viện Khoa kỹ thuật xây dựng công trình giao thơng, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết lựa chọn đề tài Hiện tồn tỉnh có 03 tún Quốc lộ 53, 54, 60 với tổng chiều dài 236,2 km (chiếm khoảng 27,8%) Trung ương quản lý; Đường tỉnh có 05 tuyến với tổng chiều dài 228,78 km Đường huyện có 42 tún với tởng chiều dài 479,59 km Do hầu hết tuyến đường địa bàn tỉnh xây dựng có kết cấu nền cấp phối đá dăm, mặt đường láng nhựa nên nhiều tuyến đường xuống cấp hư hỏng xuất ngày nhiều, nguyên nhân chủ yếu xe tải trọng gây ra, đặt biệt mùa mưa, mùa nước lũ (từ tháng năm trước đến tháng năm sau), nếu khơng kiểm sốt tốt tải trọng xe, lưu hành xe vượt tải trọng thiết kế đường t̉i thọ đường giảm nhanh chóng, đồng nghĩa với chi phí bảo dưỡng đường tăng cao Do việc kiểm sốt tải trọng cần thiết Đối tượng phạm vi nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Ảnh hưởng tải trọng đến hư hỏng mặt đường chất lượng khai thác đường 2.2 phạm vi nghiên cứu - Đường tỉnh 912 nối huyện Tiểu Cần huyện Châu Thành tỉnh Trà Vinh Mục tiêu nghiên cứu 3.1 Mục tiêu chung Đề xuất giải pháp kiểm soát tải trọng khai thác phù hợp với cường độ thực tế kết cấu mặt đường, đặc biệt điều kiện thời tiết bất lợi (mùa mưa), nhằm hạn chế hư hỏng nâng cao chất lượng khai thác đường 3.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá thực trạng công tác quản lý, khai thác đường thực trạng kiểm soát tải trọng xe chạy - Đề xuất giải pháp kiểm soát tải trọng khai thác phù hợp với điều kiện khai thác kết cấu nền mặt đường Nội dung nghiên cứu - Khảo sát, đánh giá tình trạng hư hỏng mặt đường cường độ kết cấu mặt đường trạng tuyến đường tỉnh 912 mùa bất lợi (mùa mưa mùa nước lũ); - Phân tích tình hình giao thơng đánh giá chất lượng khai thác đường; - Đề xuất giải pháp kiểm sốt tải trọng q trình khai thác chiến lược bảo trì để nâng cao hiệu khai thác đường Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm, điều tra tình hình giao thơng, khảo sát đánh giá chất lượng khai thác đường; - Phân tích, đề xuất giải pháp kiểm sốt tải trọng, chiến lược bảo trì nhằm nâng cao chất lượng khai thác đường Bố cục của luận văn - Phần mở đầu Chương 1: Ảnh hưởng tải trọng xe chay đến điều kiện khai thác đường thực trạng công tác quản lý khai thác đường tỉnh Trà Vinh Chương 2: khảo sát lưu lượng xe đánh giá tình trạng mặt đường tuyến ĐT 912 Chương 3: đề xuất biện pháp kiểm sốt tải trọng xe chạy phục vụ cơng tác khai thác đường tỉnh, tỉnh trà vinh Chương ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG XE CHẠY ĐẾN ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC ĐƯỜNG VÀ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ KHAI THÁC ĐƯỜNG TỈNH TRÀ VINH 1.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác mặt đường phương pháp xác định 1.1.1 Độ phẳng 1.1.2 Độ nhám 1.1.3 Cường độ mặt đường 1.2 Tác dụng của tải trọng xe chạy đến điều kiện làm việc của kết cấu nền mặt đường 1.2.1 Tác dụng tải trọng xe chạy lên mặt đường mềm Tải trọng tác dụng lên mặt đường tải trọng động, tức thời có tính chất trùng phục Độ lớn tải trọng tác dụng lên mặt đường phụ thuộc vào tải trọng trục xe, diện tích tiếp xúc bánh xe mặt đường, cấu tạo hình dạng kích thước lốp xe 1.2.2 Ảnh hưởng tải trọng xe chạy đến chế làm việc đất vật liệu áo đường Dưới tác dụng tải trọng xe chạy, lớp kết cấu áo đường nền đất phát sinh ứng suất biến dạng Trị số ứng suất biến dạng phụ thuộc vào tính chất, cường độ lớp vật liệu mặt đường nền đất (đặc trưng trị số mơ đun đàn hồi vật liệu, hệ số pốt xông), đặc điểm tác dụng tải trọng thời gian lặp lại tải trọng (cấu hình cụm trục, tần số hay thời gian tác dụng tải trọng, liên quan đến tốc độ xe chạy), độ lớn tải trọng Thời gian tác dụng tải trọng lâu (tần số tác dụng tải trọng lớn hay tốc độ xe chạy chậm), áp lực tải trọng mặt đường lớn, ứng suất biến dạng lớp vật liệu mặt đường lớn 1.2.3 Hiện tượng phá hoại kết cấu áo đường mềm ngun lý tính tốn cường độ áo đường mềm Dưới tác dụng tải trọng bánh xe, mặt tiếp xúc bánh xe với lớp mặt kết cấu áo đường bị nén, xung quanh phạm vị tiếp xúc phát sinh ứng suất cắt Trên mặt đường cong xung quanh chỗ tiếp xúc đường nứt hướng tâm, vật liệu thường đẩy trồi lên, mặt đường thường bị nứt vỡ bề mặt Tại vị trí đáy kết cấu áo đường, bên bánh xe bị nứt ứng xuất kéo 1.2.4 Một số kết nghiên cứu ảnh hưởng tải trọng đến hư hỏng mặt đường a Kết nghiên cứu nước b Kết thử nghiệm Viện Khoa học Công nghệ GTVT 1.3 Hệ thống giao thông đường thực trạng công tác quản lý khai thác hệ thống đường địa bàn tỉnh Trà Vinh 1.3.1 Hệ thống giao thông đường tỉnh Trà Vinh Hệ thống giao thông đường địa bàn tỉnh gồm có 03 tuyến Quốc lộ 53, 54, 60 với tổng chiều dài 236,2 km Trung ương quản lý (chiếm 25%); đường tỉnh có 05 tún với tởng chiều dài 228,78 km (chiếm 24%) đường huyện có 42 tún với tởng chiều dài 479,59 km (chiếm 51%) Các Quốc lộ có quy mô cấp III đồng bằng, tuyến ĐT ĐH có quy mơ từ cấp IV đến cấp VI đồng bằng, nhiều đoạn, tuyến hư hỏng xuống cấp chưa tu, sửa chữa kịp thời 1.3.2 Thực trạng công tác quản lý, khai thác đường tỉnh Trà Vinh a Phân cấp tổ chức máy quản lý khai thác đường b Thực trạng quản lý khai thác c Nguyên nhân 1.4 Sự cần thiết phải cần thiết phải kiểm sốt tải trọng để phục cơng tác khai thác đường bền vững Thực tế hầu hết tuyến đường địa bàn tỉnh Trà Vinh xây dựng có kết cấu nền cấp phối đá dăm, mặt đường láng nhựa công tác tu sửa chữa không kịp thời, đồng thời lưu lượng vận tải địa bàn tỉnh năm gần tăng nhanh (từ 1112%/năm), có nhiều xe tải trọng lớn xe tải lưu thông, nên nhiều tuyến đường xuống cấp xuất hiện tượng hư hỏng ngày nhiều, đặt biệt mùa mưa, mùa nước lũ (từ tháng đến tháng 10) Nếu khơng có giải pháp kiểm sốt tốt tải trọng xe, lưu hành xe vượt tải trọng thiết kế đường t̉i thọ đường giảm nhanh chóng, đồng nghĩa với chi phí bảo dưỡng đường tăng cao Do việc kiểm sốt tải trọng cần thiết để phục vụ công tác khai thác đường bền vững, đảm bảo tốt an tồn giao thơng, góp phần phục vụ phát triển kinh tế địa phương 1.4 Kết luận chương Chất lượng mặt đường có ảnh hưởng lớn đến hiệu khai thác Dưới tác dụng tải trọng xe chạy, mặt đường xuất ứng suất, biến dạng Các nghiên cứu tải trọng trục, áp suất độ cứng bánh xe ́u tố có ảnh hưởng khơng nhỏ đến tuổi thọ kết cấu mặt đường Tải trọng trục, độ cứng áp suất lốp cao, khả gây hư hỏng mặt đường lớn, lớp bê tơng nhựa phía bề mặt Hệ thống giao thông đường địa bàn tỉnh Trà Vinh, ngồi tún Quốc lộ có lớp mặt bê tông nhựa Trung ương quản lý, tuyến đường tỉnh đường huyện chủ yếu cấu tạo lớp mặt láng nhựa, sau thời gian khai thác nhiều tuyến đường xuống cấp, hư hỏng nghiêm trọng Hiện tượng hư hỏng mặt đường xuất ngày nhiều, với dạng hư hỏng như: hằn lún vệt bánh xe, nứt mặt đường, đẩy trồi nhựa, dồn nhựa gây lượng sóng, ở gà, ngun nhân chủ yếu xe tải trọng gây ra, đặt biệt mùa bất lợi (từ tháng đến tháng 10) Nguyên nhân đầu tư xây dựng chưa theo kịp nhu cầu vận tải, cơng tác bảo trì chưa tốt dẫn đến kết cấu hạ tầng giao thông đường sau đưa vào khai thác nhanh hư hỏng, xuống cấp Để hạn chế hư hỏng phát triển, ảnh hưởng đến chất lượng khai thác an tồn xe chạy, bên cạnh việc thực tốt cơng tác quản lý bảo trì mặt đường cơng trình đường, cần ý kiểm sốt tải trọng xe chạy Đây nhiệm vụ cần thiết để phục vụ công tác khai thác đường bền vững, đảm bảo tốt an tồn giao thơng, góp phần phục vụ phát triển kinh tế địa phương Chương KHẢO SÁT LƯU LƯỢNG XE VÀ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG MẶT ĐƯỜNG TUYẾN ĐT 912 2.1 Giới thiệu tuyến Đường tỉnh 912 Được xây dựng từ năm 2003 đến 2005 với quy mô cấp IV đồng bằng, tốc độ thiết kế 60 km/h Tởng chiều dài tún 17,2 km, có điểm đầu giáp Quốc lộ 54 huyện Tiểu Cần, điểm cuối giáp Quốc lộ 54 huyện Châu Thành Mặt đường cấu tạo gồm xe, chiều rộng mặt đường 6,0m; nền đường rộng 9,0m (Hình 2.2) Tải trọng thiết kế: trục 10 Trên tún có cơng trình cầu bê tơng cốt thép có khở cầu 6,0m, tải trọng thiết kế H18-X60, tải trọng khai thác 18 Tấn 2.2 Kết khảo sát lưu lượng thành phần xe tuyến Kết đếm xe thực theo bước thời gian 30 phút phân loại theo thành phần xe, gồm: xe đạp, xe máy, xe con, xe tải trục xe buýt < 25 chỗ, xe tải trục xe buýt > 25 chỗ, xe kéo mooc Kết cho thấy lưu lượng xe ngày có chênh lệch không đáng kể, ngày nghỉ (thứ 7, ngày 25/5/2019) lưu lượng xe thấp ngày làm việc (khoảng 5÷15%) Thành phần xe đạp xe máy chiếm tỷ lệ 87%, xe chiếm 4%, xe tải trục xe buýt 25 chỗ chiếm 2,9% xe romooc chiếm 0,1% 2.3 Kết đo mô đun đàn hồi mặt đường cũ 2.3.1 Phương pháp dụng cụ thí nghiệm Phương pháp thí nghiệm: Đo độ võng đàn hồi ép cứng thí nghiệm nén tỉnh theo tiêu chuẩn TCVN 8861-2011 2.3.2 Thời điểm thí nghiệm Để đánh giá ảnh hưởng điều kiện khí hậu đến cường độ mặt đường, điểm thí nghiệm chọn cố định tiến hành thực thí nghiệm hai thời điểm khác nhau: ngày 09/5/2019 trời nắng nóng đặc trưng cho mùa khơ tháng 4-5 ngày 16/8/2019 sau đợt mưa dài ngày, đặc trưng cho mùa mưa (tháng đến tháng 10) 2.3.3 Kết thí nghiệm a Mô đun đàn hồi thời điểm đặc trưng cho mùa khô - Thời điểm đo: Từ 10 đến 16 - Ngày đo: 09/5/2019 Bảng 2.5 Kết đo cường độ mặt đường (Eđh) mùa khô Số đọc đồng hồ Lý trình Km1 + 000 Km2 + 50 Km3 + 00 Km4 + 00 Km6 + 50 Km10 + 00 Km12 + 570 Km16 + 500 Không tải Đặt tải Dỡ tải 367 348 368 384 424 592 254 303 401 409 395 420 484 656 320 354 349 357 340 370 431 603 268 300 Độ lệch vạch 52 52 55 50 53 53 52 54 Độ lún đàn hồi, Lđh (mm) 1.04 1.04 1.10 1.00 1.06 1.06 1.04 1.08 Mođun đàn hồi Eđh (Mpa) 134.9 134.9 127.5 140.3 132.4 132.4 134.9 129.9 Tình trạng mặt đường Tốt Tốt Xấu TB TB TB TB Xấu b Thí nghiệm đánh giá cường độ mặt đường mùa mưa (mùa bất lợi) Bảng 2.6 Kết đo cường độ mặt đường (Eđh) mùa mưa (mùa bất lợi) Lý trình kiểm tra Km1 + 00 Km2 + 50 Km3 + 00 Số đọc đồng hồ Không tải Đặt tải Dỡ tải 140 180 187 210 261 267 152 195 205 Độ lệch vạch 58 66 62 Độ lún đàn hồi Lđh (mm) 1.16 1.32 1.24 Môđun đàn hồi tính tốn Eđh (Mpa) 122.0 107.2 114.1 Tình trạng mặt đường TB Xấu Xấu 10 đường chiếm 3÷5%, (xem Hình 2.18) d Đoạn 4: từ 12+500 ÷ km 17+200, Trên đoạn taluy đường, lề đường bị sạt lỡ, mặt đường bị vỡ, rạn nứt lớn (bề rộng vết nứt ≥ 3mm); xuất gà, nứt vỡ mép mặt đường, với tỉ lệ 1%; 2.3.4 Tổng hợp dạng hư hỏng toàn tuyến nguyên nhân hư hỏng 2.4 Kết luận chương Qua kết khảo sát kết thí nghiệm đo mơ đun đàn hồi mặt đường kết luận sau: - Lưu lượng xe chạy tuyến tăng dần theo thời gian, tỷ lệ thành phần xe tải nhẹ trục, tải nặng trục romooc chiếm 9% thành phần dòng xe Kết đếm xe năm 2018 năm 2019 cho thấy tỷ lệ tăng trưởng khoảng 7÷8% xe con; khoảng 12÷13% xe tải trục xe buýt 25 chỗ khoảng 14÷15% xe romooc - Về trạng mặt Đường tỉnh 912 bị hư hỏng nhiều đoạn xuống cấp, với tình trạng đường từ trung bình đến xấu - Kết thí nghiệm đo cường độ mặt đường (Eđh) thời điểm mùa nắng mùa mưa cho thấy mùa khô chất lượng mặt đường tương đối tốt, môđun đàn hồi tương đương môđun đàn hồi thiết kế (Eđh Etk 130Mpa) Tuy nhiên bị thời tiết bất lợi (mưa liên tục nhiều ngày) mơđun đàn hồi giảm từ 12 ÷ 15 % cao 22% so với mùa nắng Dưới tác dụng tải trọng xe làm kết cấu nền, mặt đường xuống cấp, hư hỏng xảy nhanh chóng, với tượng như: lún, nứt mặt đường, bong tróc vật liệu bề mặt, ổ gà, gây an tồn giao thơng - Do mặt đường nhiều đoạn hư hỏng, xuống cấp nên tốc độ xe chạy thực tế (Vtt=50÷55 km/h) khơng cịn đáp ứng tốc độ thiết (Vtk = 60km/h) 11 Chương ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP KIỂM SỐT TẢI TRỌNG XE CHẠY PHỤC VỤ CƠNG TÁC KHAI THÁC ĐƯỜNG TỈNH, TỈNH TRÀ VINH 3.1 Giới thiệu Cơng tác kiểm sốt tải trọng xe quản lý khai thác đường địa bàn tỉnh chưa thật thuờng xuyên vào chiều sâu nhằm mục tiêu nâng cao hiệu khai thác bảo vệ tốt kết cấu hạ tầng giao thông đường Trên sở khảo sát lưu lượng xe tại, tình trạng hư hỏng mặt đường cường độ mặt đường cũ vào mùa nắng sau mưa, luận văn phân tích, đánh giá khả đáp ứng lưu lượng xe chạy mặt đường thời điểm nay, từ đề xuất giải pháp kiểm soát tải trọng vào mùa nắng mùa mưa nhằm hạn chế phát triển hư hỏng mặt đường tải trọng xe chạy gây điều kiện khó khăn về nguồn kinh phí sữa chữa, bảo trì nâng cấp mặt đường 3.2 Dự báo lưu lượng giao thông mô đun đàn hồi yêu cầu mặt đường Mục đích: phục vụ cho việc phân tính đánh giá khả đáp ứng lưu lượng xe chạy kết cấu mặt đường hữu, đồng thời có giải pháp kiểm sốt tải trọng xe tuyến trường hợp kết cấu mặt đường không đáp ứng lưu lượng xe chạy 3.2.1 Kết khảo sát lưu lượng xe thời điểm Kết thống kê cho thấy: lưu lượng xe ta có thành phần loại xe sau: Xe tải trục, buýt 25 chỗ, chiếm 37%; Xe Rơmooc chiếm 4% Trường hợp khơng tính xe Rơmc (cấm lưu thơng) thành phần loại xe là: Xe tải trục, buýt 25 chỗ, chiếm 39% 12 3.2.2 Hệ số tăng trưởng xe năm dự báo lưu lượng xe năm 2024 a Xác định hệ số tăng trưởng xe năm, q Hệ số tăng trưởng xe năm xác định dựa tiêu tăng trưởng tỉnh Trà Vinh năm 2018 dự kiến tăng trưởng năm 2019 tài liệu [4] Luận văn chọn q=11% b Lưu lượng xe năm 2024 Lưu lượng xe năm 2024, tương ứng với giai đoạn đầu tư trung hạn năm tiếp theo xác định theo công thức: Nt = No(1+q)t-1 (xe/ngày đêm) Kết tính tốn cụ thể cho thành phần xe dòng xe tuyến: - Xe tải trục xe buýt 25 chỗ: Nt xe3truc= No(1+q)t-1 =274(1+0.11)(5-1) = 415 xe/ngày đêm - Xe rơmooc: Nt xeromoc= No(1+q)t-1 =33(1+0.11)(5-1) = 50 xe/ngày đêm 3.2.3 Xác định số trục xe tiêu chuẩn (trục 100kN) tích luỹ mơ đun đàn hồi u cầu theo lưu lượng xe tính tốn Số lượng trục xe tiêu chuẩn tích luỹ ngày đêm theo chiều xe chạy xác định theo công thức: (trục/ ngày đêm) - Kịch 1: tổng số trục xe tính tốn xác định dựa tải trọng trung bình kết cân tải trọng trực tiếp tuyến; - Kịch 2: tải trọng trục tất loại xe lưu hành tuyến đều kiểm soát theo tải trọng cho phép đường 13 trục tấn; - Kịch 3: cấm hoàn toàn xe romooc, tải trọng trục tất loại xe lưu hành tuyến đều kiểm soát theo tải trọng cho phép đường trục Nhận xét: Trị số môđun đàn hồi yêu cầu cao so với môđun xác định trực tiếp phương pháp kiểm tra thực tế thời tiết khô sau đợt mưa dài ngày, để đảm bảo điều kiện khai thác tuyến giai đoạn từ đến năm 2025, cần có giải pháp kiểm sốt tải trọng, lưu lượng xe chạy tuyến nhằm hạn chế biến dạng, hư hỏng đường 3.3 Phương án kiểm sốt tải trọng trường hợp chưa có kinh phí nâng cấp mặt đường 3.3.1 Cơ sở đề xuất - Quyết định số 1729/QĐ-TCĐBVN ngày 23/6/2015 Tổng cục Đường Việt Nam về việc ban hành Kế hoạch tăng cường kiểm soát tải trọng phương tiện đường Tổng cục đường Việt Nam; - Kế hoạch số 01/KH-SGTVT-CAT ngày 31/10/2015 Sở Giao thông vận tải Công an tỉnh Trà Vinh về việc phối hợp tuần tra, kiểm sốt xe chở hàng hóa q tải trọng phương tiện vận chuyển hàng hóa tham gia giao thông đường địa bàn tỉnh Trà Vinh - Kết khảo sát, đánh giá tình trạng hư hỏng mặt đường kết đo mô đun đàn hồi tuyến 912 khai thác vào thời điểm mùa nắng sau đợt mưa dài ngày năm 2019 (xem mục 2.2.3, chương 2) - Lưu lượng xe dự báo tình hình tăng trưởng xe năm tiếp theo tuyến ĐT 912; - Lịch sử kế hoạch bảo trì tuyến, cụ thể: thời gian khai thác vừa qua tuyến ĐT 912 có sửa chữa, tu hư hỏng 14 nhỏ chống thấm cục mặt đường vào năm 2016 (đoạn từ Km0+00 đến Km6+250) Dự kiến kế hoạch năm 2020 sữa chữa chống thấm mặt đường đoạn từ Km 6+00 đến Km13+00) 3.3.2 Xác định lưu lượng xe cho phép lưu thông tuyến mùa khô (từ tháng 11 đến tháng 5) - Trị số mơ đun đàn hồi mặt đường sử dụng tính tốn: trị số trung bình đo vào mùa nắng, Eđhmn = 134 Mpa - Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 (Bảng 34), tổng số trục xe tính tốn tiêu chuẩn (trục 100kN) cho phép xe ứng với trị số mô đun đàn hồi mặt đường Eyc= Ettmn= 134Mpa: Ntt= 192 trục/ngày đêm/làn - Tởng số trục xe tính tốn tiêu chuẩn (trục 100kN) đường (2 xe) trung bình ngày đêm tương ứng với trị số mô đun đàn hồi mặt đường Eyc= Ettmn= 134Mpa là: N = Ntt/fL = 192/0,55 = 349 trục/làn/ngày đêm - Lưu lượng xe trung bình ngày đêm cho phép lưu thơng tún loại xe xe thứ i (ký hiệu ni) xác định theo cơng thức: ni = Ni/Ki Trong đó: Ni tởng số trục xe trung bình ngày đêm loại xe thứ i, xác định vào tỷ lệ phần trăm xe thứ i có thành phần dòng xe; Ki - hệ số tải trọng trục tương đương quy đổi về trục tiêu chuẩn loại xe thứ i, xác định theo công thức: + Đối với xe tải trục xe buýt < 25 chỗ: K2trục = C1xC2x(Pi/Ptt)4.4 = 1x6,4x(60/100)4,4+1x1x(90/100)4,4 15 = 0,676+0,629 = 1,305 + Đối với xe tải trục xe buýt < 25 chỗ: K3trục = C1xC2x(Pi/Ptt)4.4 =1x6,4x(60/100)4,4+1x2,2x(90/100)4,4 = 0,676+1,384 = 2,06 + Đối với xe romooc: Kromooc=C1xC2x(Pi/Ptt)4.4=1x6,4x(60/100)4,4+1x2,2x(90/100)4,4+1x 3,4x(90/100)4,4 = 0,676+1,384+2,14= 4,20 Lưu lượng xe trung bình ngày đêm cho phép lưu thông tuyến mùa khô từ tháng 11 đến tháng xác định Bảng 3.9 Bảng 3.9: Lưu lượng xe trung bình ngày đêm (mùa khô) Loại xe Xe tải trục, buýt 25 chỗ Xe Rơmooc Tỷ lệ (%) Tổng số trục/ngày đêm ứng với loại xe (Ni) Hệ số quy đổi về trục tiêu chuẩn, (Ki) Số lượng xe cho phép lưu thông, ni (xe/ngày đêm) 59 206 1,305 158 37 129 2,06 63 14 4,20 * Nhận xét: Cường độ mặt đường thực tế vào mùa khô (Ettmn= 134Mpa) cho phép đáp ứng lưu lượng xe chạy so với thời điểm (năm 2019) 36% xe tải trục xe buýt 25 chỗ 9% xe romooc (xem Hình 3.2) Trong trường hợp mùa mưa thời tiết mưa dài ngày, cường độ mặt đường giảm (Ettmm= 110Mpa), khả đáp ứng lưu lượng giao thông tuyến 3.3.3 Xác định lưu lượng xe cho phép lưu thông tuyến mùa mưa sau đợt mưa dài ngày - Trị số mô đun đàn hồi mặt đường sử dụng tính tốn trị số 16 trung bình đo sau đợt mưa dài ngày, Eđhmm = 110 Mpa - Theo tiêu chuẩn thiết kế áo đường mềm 22TCN 211-06 (Bảng 34), tổng số trục xe tiêu chuẩn xe tương ứng với Eyc= Ettmn= 110Mpa là: Ntt= 50 trục/ngày đêm/làn - Tổng số trục xe tuyến trung bình ngày đêm tương ứng Eyc= Ettmn= 110Mpa là: N = Ntt/fL = 50/0,55 = 91 trục/ngày đêm - Lưu lượng xe trung bình ngày đêm cho phép lưu thông tuyến tương ứng với loại xe tính tương tự mục 3.3.2.1, thể Bảng 3.10 Bảng 3.10: Lưu lượng xe trung bình ngày đêm (mưa dài ngày) Loại xe Xe tải trục, buýt 25 chỗ Xe Rơmooc Tỷ lệ (%) Tổng số trục/ngày đêm ứng với loại xe (Ni) Hệ số quy đổi về trục tiêu chuẩn, (Ki) Số lượng xe cho phép lưu thông, ni (xe/ngày đêm) 59 54 1,305 41 37 34 2,06 17 4 4,20 Nhận xét: Cường độ mặt đường thực tế vào thời điểm thời tiết mưa dài ngày mùa mưa (Ettmm= 110Mpa) cho phép đáp ứng lưu lượng xe chạy so với thực tế 9% xe tải trục xe buýt 25 chỗ 1% xe romooc Cường độ mặt đường thực tế nhỏ không đảm bảo đáp ứng lưu lượng xe chạy tuyến thời điểm Do để đảm bảo lưu lượng xe lưu thông tuyến trường hợp chưa có kế hoạch vốn để cải tạo nâng cấp mặt đường, cần có biện pháp kiểm sốt tải trọng xe theo khả đáp ứng thực tế mô đun đàn hồi mặt đường 17 3.3.4 Kiểm soát tải trọng theo khả chịu tải kết cấu mặt đường a Trường hợp khống chế tải trọng trục 80kN (xấp xỉ trục tấn): b Trường hợp khống chế tải trọng trục 70kN (xấp xỉ trục tấn): c Trường hợp khống chế tải trọng trục 65kN (xấp xỉ trục 6,5 tấn): d Trường hợp tải trọng trục 60kN (xấp xỉ tấn) 3.3.5 Xác định tải trọng khống chế điều kiện thời tiết mưa dài ngày mùa mưa (Ettmm =110Mpa) Để xác định tải trọng khống chế vào mùa mưa thời tiết mưa dài ngày (tương ứng Ettmm=110Mpa) thời điểm (năm 2019), tiếp tục khai thác năm tiếp theo (năm 2024), luận văn tiến hành xác định Eyc tương ứng với tải trọng trục khống chế thay đổi 55kN, 50kN, 45kN Nhưng để đảm bảo tính thiết thực khống chế tải trọng trục luận văn tiến hành thống kê tải trọng trục đối xe không tải cụ thể: qua tham khảo loại xe tải trọng 02 trục, trục nhà sản xuất (HINO), xe trục lớn có tởng tải trọng 16 tấn, tương ứng dòng xe nhà sản xuất xe tải trọng có tải trọng thân tấn, xe trục dòng xe nhà sản xuất xe tải trọng 16 có tải trọng thân tấn; xe đầu kéo (tham khảo nhãn hiệu Hyundai tải trọng thân 6,5÷9,0 tùy theo dịng xe) rơ móoc (nhãn hiệu DOOUNG tải trọng thân 6,5 ÷ 9,3 tấn), Nhận xét: Qua kết phân tích hạn chế tải trọng làm ảnh hưởng lớn đến hiệu khai thác, cao đạt khoảng 53% so với tải trọng thiết kế xe loại xe có tải trọng thiết kế lớn (trục đơn 10 tấn) tải xe trục loại xe có tải trọng thân lớn hiệu xuất đạt thấp 18 a Trường hợp tính tốn cho năm (2019) Tởng số trục xe tiêu chuẩn (trục 100kN) trung bình ngày đêm năm 2019 tương ứng với tải trọng trục khống chế 55kN, 50kN, 45kN cho Bảng 3.23, Bảng 3.24, Bảng 3.25 Nhận xét: Kết tính tốn cho thấy trường hợp tải trọng trục khống chế 50kN môđun đàn hồi yêu cầu mặt đường đáp ứng lưu lượng xe thời điểm điều kiện thời tiết mùa mưa mưa dài ngày b Trường hợp tính tốn cho năm sau (năm 2024) Tởng số trục xe tiêu chuẩn (trục 100kN) trung bình ngày đêm năm 2024 tương ứng với tải trọng trục khống chế 50kN, 45kN cho Bảng 3.25 Bảng 3.26 Nhận xét: Trong trường hợp mặt đường chưa cải tạo nâng cấp, để đáp ứng lưu lượng xe năm tiếp theo điều kiện thời tiết mùa mưa mưa dài ngày, tải trọng trục xe đường cần khống chế không vượt 45kN 3.3.6 Giải pháp cần thực để kiểm soát tải trọng - Thiết lập hệ thống theo dõi lưu lượng xe kiểm soát tải trọng xe đặt vị trí giao với trục giao thơng tún - Bở sung đầy đủ biển báo hạn chế tải trọng (tùy theo thời điểm phải có lắp đặt cho phù hợp) vị trí giao với tuyến đường giao thơng - Phối hợp qùn địa phương tun trùn nâng cao ý thức người dân chấp hành quy định giới hạn tải trọng 3.4 Phương án thiết kế cải tạo, gia cường thêm lớp phủ mặt đường Thực gia cường thêm lớp phủ BTN để Ech = Eyc= 184Mpa thời điểm năm 2024 tương ứng với tởng số trục xe tính tốn Ntt = 699 trục/làn.ngđ 19 - Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy xe thời hạn thiết kế trục Trong đó: q = 11% tỉ lệ tăng xe năm t = thời hạn khai thác đường - Đề xuất phương án cấu tạo kết cấu mặt đường tăng cường gồm 03 lớp Bảng 3.24 Vật liệu Chiều dày Module đàn hồi (MPa) Ru (cm) 60oC 30oC 15oC (MPa) BTNC 12,5 h3= 300 350 1600 2.8 BTNC 19 h2 = 300 420 1800 2.4 CPĐD loại I h1 =17 275 275 275 Bảng 3.28: Lựa chọn lớp vật liệu kết cấu mặt đường tăng cường Kết kiểm tra kết cấu thiết kế dự kiến đạt điều kiện (3.9) 22TCN211-06 hai lớp bê tơng nhựa 3.5 Kế hoạch bảo trì nâng cao hiệu khai thác tuyến 3.5.1 Giải pháp bảo trì, sửa chữa thường xuyên giai đoạn ngắn hạn Bảo trì đường nhằm trì tiêu chuẩn kỹ thuật đường khai thác, đảm bảo điều kiện xe chạy êm thuận đảm bảo an toàn giao thơng, đóng vai trị quan trọng phát triển kinh tế xã hội Đồng thời, để kéo dài tuổi thọ khai thác cơng trình đường với lực thiết kế cần phải bảo dưỡng, sửa chữa hoạt động bảo trì Qua kết khảo đánh giá loại hư hỏng nguyên nhân hư hỏng Đường tỉnh 912, đề xuất phương án bảo trì, sửa chữa thường xuyên dạng hư hỏng kết cấu mặt đường tỉnh 912 sau: 20 a Đối với hư hỏng nứt mặt đường b Sửa chữa lún lõm mặt đường c Sửa chữa mặt đường bị mài mịn, bong tróc d Sửa chữa lắp vá ổ gà vét vỡ mép mặt đường e Sửa chữa lún vệt bánh xe * Sửa chữa lún vệt bánh xe dạng lún kết cấu * Sửa chữa lún vết bánh xe dạng đẩy trồi 3.5.2 Giải pháp dài hạn Theo kết kiểm tra thực tế mô đun đàn hồi lớp kết cấu áo đường tỉnh 912 lưu lượng xe đủ khả cho phép khai thác với tải trọng trục 65kN vào mua nắng 50kN vào mùa mưa, theo quy định Theo thông tư 46/2015/TT-BGTVT Bộ Giao thông vận tải quy định, quy tải trọng trục xe đuợc phép lưu hành đường với tải trọng trục đơn đến 10 (100kN), nếu kiểm sốt tải trọng trục gây khó khăn cho phương tiện lưu thông, giảm hiệu khai thác đường làm hạn chế lớn đến việc phát triển kinh tế địa phương (phương tiện phải hạ tải làm chi phí vận tải tăng lên) Do cần đề chiến lược cải tạo nâng cấp, mở rộng mặt đường để tăng khả phục vụ phát triển kinh tế địa phương Theo kết thống kê lưu lượng xe thực tế ngày 23, 24 25 tháng thực quy đổi về xe tiêu chuẩn /ngày đêm, kết tính quy đởi về xe tiêu chuẩn thể bảng 3.25, với hệ số quy đổi từ loại xe xe theo bảng 2, TCVN 4054-2005 Quy đổi từ loại xe xe thời điểm năm 2019 3951 xcqđ/ngày đêm * Dự báo lưu lượng xe năm 2024 với hệ số tăng trưởng xe năm q=11%, ta có: N2024= N2019*(1+q)t-1 =3951*(1+0.11)(5-1) = 5997 xcqđ/ngày đêm 21 Nhận xét: với kết tính quy đởi loại xe về xe kết dự báo lưu lượng xe đến năm 2024, theo Bảng 3, TCVN 40542005 với lưu lượng xe quy đổi > 3000 xe đến 5000 xe, cấp thiết kế đường cấp III Vì cần xem xét nâng cấp, mở rộng đường tỉnh 912 đạt đường cấp III đồng vào năm 2024 3.5 Kết luận chương Chương trình bày kết tính tốn quy đổi tải trọng xe đường về tải trọng trục tính tốn làm sở xác định mơ đun đàn hồi yêu cầu mặt đường Kết tính tốn cho thấy mơđun đàn hồi u cầu mặt đường ứng với lưu lượng xe thời điểm cao so với kết đo trực tiếp thời điểm trời nắng sau đợt mưa dài ngày Bằng phương pháp phân tích ngược, luận văn xác định tải trọng trục cần kiểm soát tuyến trường hợp kết cấu mặt đường cũ chưa thể nâng cấp cải tạo nhằm đảm bảo đáp ứng lưu lượng xe tuyến điều kiện thời tiết không mưa sau đợt mưa kéo dài; với giải pháp cần thực đồng thời để kiểm soát tải trọng xe tún Luận văn tính tốn nâng cấp kết cấu mặt đường trường hợp địa phương có nguồn kinh phí để đảm bảo đáp ứng điều kiện xe chạy năm tới (năm 2024) Để thực tốt cơng tác kiểm sốt tải trọng cần phải tăng cường kiểm tra toàn tuyến trạm kiểm tra lưu động Đồng thời tăng cường công tác tuyên truyền giáo dục ý thức cho doanh nghiệp lái xe khu vực 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Hiện địa bàn tỉnh Trà Vinh hệ thống kết cấu hạ tầng giao thông đường chất lượng hạn chế, không đồng bộ, chưa đáp ứng yêu cầu vận tải ngày tăng, nên dạng hư hỏng xe tải trọng gây ngày nhiều hằn lún vệt bánh xe, lún lõm, nứt vỡ mặt đường, Đối với đường tỉnh ĐT 912, đến thời điểm kết cấu mặt đường hết hạn tuổi thọ thiết kế, nhiên theo kế hoạch vốn đến năm 2025 bố trí kinh phí thực sửa chữa cải tạo, tăng cường mặt đường Mặt khác, địa bàn tỉnh chưa có giải pháp kiểm sốt tải trọng xe phù hợp cho thời điểm nên tác dụng xe tải trọng làm kết cấu nền, mặt đường xuống cấp, hư hỏng xảy nhanh chóng, gây an tồn giao thơng - Kết khảo sát lưu lượng xe qua kết thí nghiệm đo cường độ mặt đường (Eđh) thời điểm thời tiết nắng sau đợt mưa kéo dài cho thấy cường độ mặt đường khơng cịn đáp ứng lưu lượng xe tại, cụ thể đáp ứng 52,18% xe tải trục, buýt 25 chỗ 45,45% xe Rơ móc Vào thời điểm thời tiết bất lợi sau đợt mưa dài ngày, cường độ mặt đường, đặc trưng môđun đàn hồi giảm từ 12 đến 15%, cao 22% so với cường độ thời tiết nắng nóng - Kết kiểm tra cường độ mặt đường thời điểm trời nắng sau đợt mưa dài ngày cho thấy cường độ kết cấu nền mặt đường không đáp ứng lưu lượng tải trọng khai thác đường Giai đoạn từ đến năm tiếp theo (năm 2024) nếu chưa có kế hoạch cải tạo nâng cấp mặt đường, cần có biện pháp khống chế kiểm soát tải trọng, lưu lượng xe chạy mùa nắng (từ tháng 11 23 năm trước đến tháng năm sau) mùa mưa (từ tháng đến tháng 10), cụ thể sau: + Trong thời điểm mùa nắng (mùa khô), với Eđhmn =134Mpa cần phải kiểm soát tải trọng trục tối đa 65kN (khoảng 6,5 tấn) cho giai đoạn trước mắt (năm 2019) tối đa 60kN năm tiếp theo (năm 2024) + Trong thời điểm mùa mưa (mùa bất lợi), với Eđhmn =110Mpa cần phải kiểm soát tải trọng trục tối đa 50kN cho giai đoạn trước mắt (năm 2019) tối đa 45kN năm tiếp theo (năm 2024) Việc kiểm soát tải trọng trục 45kN năm 204 làm cho hiệu khai thác đường giảm đáng kể, hệ số lợi dụng tải trọng xe đường đạt từ 0,44 đến 0,52 - Cùng với phương án kiểm soát khống chế tải trọng, luận văn đề xuất phương án cải tạo nâng cấp mặt đường cũ trường hợp có kế hoạch vốn để đảm bảo nâng cao hiệu khai thác đường, đáp ứng lưu lượng tải trọng xe tuyến giai đoạn năm tiếp theo Kết cấu mặt đường gia cường gồm lớp: BTNC 12,5 dày 4cm; BTNC 19 dày cm lớp móng cấp phối đá dăm có chiều dày 17cm - Luận văn xây dựng kế hoạch bảo trì, nâng cấp mặt đường theo giai đoạn: ngắn hạn dài hạn nhằm đảm bảo đạt yêu cầu sau: + Thực việc sửa chữa thường xuyên, kịp thời, kỹ thuật hư hỏng để đảm bảo trì tình trạng kỹ thuật mặt đường + Lập kế hoạch bố trí kinh phí thực gia cường thêm lớp phủ BTN để tăng cường nhằm đáp ứng tốt nhu cầu phát triển kinh tế địa phương 24 Kiến nghị - Kết cấu áo đường mềm nhạy cảm với thời tiết, mùa mưa (mùa bất lợi) kiến nghị thực tốt cần có biện pháp kiểm sốt tải trọng phù hợp cho thời điểm mùa nắng (từ tháng 11 năm trước đến tháng năm sau) mùa mưa (từ tháng đến tháng 10) để đảm bảo chất lượng khai thác đường - Lập chiến lược tu, sửa chữa tốt tuyến đường tỉnh đường huyện sửa chữa tốt hư hõng nhỏ, đề chiến lược cải tạo nâng cấp chất lượng kết cấu mặt đường, nhằm để phát huy tốt khả phục vụ phát triển kinh tế từ tuyến đường địa bàn tỉnh nay, đồng thời đảm bảo tuổi thọ tuyến đường ... pháp kiểm soát tải trọng xe chạy phục vụ công tác khai thác đường tỉnh, tỉnh trà vinh 3 Chương ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG XE CHẠY ĐẾN ĐIỀU KIỆN KHAI THÁC ĐƯỜNG VÀ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ KHAI THÁC... thực trạng công tác quản lý, khai thác đường thực trạng kiểm soát tải trọng xe chạy - Đề xuất giải pháp kiểm soát tải trọng khai thác phù hợp với điều kiện khai thác kết cấu nền mặt đường Nội... thác an toàn xe chạy, bên cạnh việc thực tốt cơng tác quản lý bảo trì mặt đường cơng trình đường, cần ý kiểm soát tải trọng xe chạy Đây nhiệm vụ cần thiết để phục vụ công tác khai thác đường bền