Sở Giao thông công chính Hà nội Tóm tắt: Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường là một trong những bước thực hiện quan trọng để lập kế hoạch/chiến lược bảo dưỡng đường. Có nhiều phương pháp tiếp cận để lựa chọn, từ rất đơn giản chỉ dựa vào đặc trưng hư hỏng riêng rẽ của mặt đường cho đến việc thực hiện một quá trình từ xác định chỉ tiêu tổng hợp các đặc trưng hư hỏng trong mối liên hệ với các yếu tố về lưu lượng giao thông, điều kiện tự nhiên để thỏa...
LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA MẶT ĐƯỜNG TS TRẦN THỊ KIM ĐĂNG Trường Đại học Giao thông Vận tải NCS TRƯƠNG THÁI HỒ Sở Giao thơng cơng Hà nội Tóm tắt: Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường bước thực quan trọng để lập kế hoạch/chiến lược bảo dưỡng đường Có nhiều phương pháp tiếp cận để lựa chọn, từ đơn giản dựa vào đặc trưng hư hỏng riêng rẽ mặt đường việc thực trình từ xác định tiêu tổng hợp đặc trưng hư hỏng mối liên hệ với yếu tố lưu lượng giao thông, điều kiện tự nhiên để thỏa mãn hàm mục tiêu lựa chọn kinh tế kỹ thuật Bài báo giới thiệu bước tiếp cận lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường từ đơn giản đến phức tạp Summary: Selection of pavement defect treatments is one of the major stages of road maintenance planning There are several approaches towards selection of pavement defect treatments; from very simple one based only on a particular pavement performance criteria to a complicated process, including defining complex pavement performance index, combining it to related factors such as traffic and climate and meeting the proposed eco-technical objectives The article introduces these approaching methodologies in order from the simplest CT I ĐẶT VẤN ĐỀ Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường bước thực quan trọng để lập kế hoạch/chiến lược bảo dưỡng đường Phương pháp lựa chọn từ đơn giản, phụ thuộc vào đặc trưng hư hỏng riêng rẽ mặt đường, đến phức tạp dựa vào tiêu tổng hợp phối hợp tiêu tổng hợp đặc trưng mặt đường, phức tạp đến phối hợp yếu tố liên quan lưu lượng giao thông, điều kiện tự nhiên… để thỏa mãn hàm mục tiêu tiến trình tối ưu hóa có hệ thống mạng lưới đường với tiêu kỹ thuật tốt nhất, có chi phí bảo dưỡng đường theo thời gian hay tổng chi phí cho đường tối thiểu…, chí thỏa mãn việc sử dụng số vốn định cho bảo dưỡng đường cách hiệu Toàn q trình thể cách tổng quát theo sơ đồ hình Quyết định giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường thực tế đưa phương án mang tính kinh tế - kỹ thuật Nghĩa là, cần phải đưa giải pháp hợp lý tính kỹ thuật phù hợp với nguồn vốn thông thường hạn hẹp cho bảo dưỡng sửa chữa đường Có hai nguyên tắc phương pháp luận tiếp cận lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa đường bộ: Nguyên tắc theo kế hoạch: Một khối lượng cố định công việc xác định để tiến hành vào thời điểm định hay vào khoảng thời gian cố định Nguyên tắc thường áp dụng cho cơng việc có liên quan đến điều kiện mơi trường, số đoạn đường có khả xuống cấp nhanh mà việc điều tra xác định hư hỏng phục vụ bảo dưỡng sửa chữa thường tốn phí cách khơng cần thiết Ngun tắc theo điều kiện cần đáp ứng: Đưa điều kiện giới hạn cho thời điểm hình thức thực loại hình cơng việc Điều kiện giới hạn thể qua tiêu đặc trưng mặt đường riêng biệt, độ phẳng, độ nhám, cường độ mặt đường, chiều sâu vệt lún bánh xe, % diện tích mặt đường bị nứt…, theo tiêu tổng hợp hệ số tình trạng mặt đường, hệ số hư hỏng mặt đường, hệ số kết cấu… Nguyên tắc theo điều kiện cần đáp ứng tối ưu hóa sở chi phí sửa chữa bảo dưỡng tuổi thọ mặt đường hình thành nên phương pháp luận tiếp cận lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường ưu việt xét tổng thể kinh tế - kỹ thuật mặt đường Thống kê Đánh giá mặt đường Dự báo xuống cấp mặt đường Xác định tình trạng hư hỏng Lựa chọn giải pháp sửa chữa Đánh giá mức độ dự án (như phương pháp đo độ võng FWD) Ưu tiên Đánh giá mức độ mạng lưới, HDM Giải pháp bảo dưỡng sửa chữa Đánh giá kinh tế kỹ thuật Hình Các bước thực lập kế hoạch/chiến lược bảo dưỡng sửa chữa mặt đường Nguyên tắc theo kế hoạch áp dụng tương đối phổ biến Việt Nam nay, với việc phân bố vốn theo hình thức bảo dưỡng sửa chữa tương ứng với vốn phân bổ theo cấp đường phân vùng địa hình II LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA MẶT ĐƯỜNG THEO ĐIỀU KIỆN CẦN ĐÁP ỨNG Một số phương pháp lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường theo điều kiện cần đáp ứng vấn đề tối ưu hóa lựa chọn để trình bày sau 2.1 Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường theo tiêu hư hỏng mặt đường riêng rẽ Nghiên cứu chuyên gia Ngân hàng Thế giới từ năm 1960 đưa bảng khuyến cáo giải pháp sửa chữa mặt đường nhựa đơn giản dễ sử dụng sở lưu lượng giao thơng, điều kiện tự nhiên, loại hình mức độ hư hỏng Bảng kết tổng hợp sở kinh nghiệm điều kiện cần đáp ứng mặt đường, đảm bảo kéo dài tuổi thọ khai thác mặt đường nhựa (xem bảng 1) Cũng với cách tiếp cận lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường theo tiêu đặc trưng mặt đường riêng biệt, số biểu đồ đưa để sử dụng cho mục đích (xem hình 2) TCT2 Bảng Lựa chọn giải pháp sửa chữa mặt đường nhựa theo dạng hư hỏng % phát triển hư hỏng Các mức điều kiện khí hậu giao thông ≤ 10 Mọi điều kiện - > 20 Mọi điều kiện - - - Mọi điều kiện - Mọi mức độ Thấp lề cũ > 150mm > 50 mm - Mọi điều kiện > 20 Mọi điều kiện - Vá mép mặt đường đắp lại lề đường > 50 Mọi điều kiện - Đắp lại lề đường < 10 mm - Lượng mưa > 1500 mm/ năm Lưu lượng xe > 1000xe/ ngày Loại hình hư hỏng Bong bật mặt đường Chảy nhựa mặt đường Ổ gà Vỡ mép lề Mép đường tạo bậc với lề Mức độ hư hỏng Mọi mức độ Lượng mưa < 1500 mm/ năm Lưu lượng xe 10 Mọi điều kiện > 15 mm < 10 Mọi điều kiện < 10 mm > 10 mm > 10 - 5 Mọi điều kiện Lượng mưa > 1500 mm/ năm LL > 1000xe/ ngày Lượng mưa < 1500 mm/ năm Lưu lượng xe < 1000xe/ ngày Mọi điều kiện Mọi điều kiện Hư hỏng % phát triển hư hỏng Láng nhựa cục Láng nhựa tồn mặt đường Khơng có hoạt động sửa chữa Vá ổ gà Nứt vệt lún bánh xe Nứt vệt lún bánh xe Nứt vệt lún bánh xe Nứt vệt lún bánh xe Có vết nứt 5 < 10 > 10 < 10 > 10 < 20 > 20 Có vết nứt Nứt liên quan đến vệt lún cục Có dạng vết nứt khác Có vết nứt Láng bịt vệt nứt Láng nhựa mặt đường Láng bịt vệt nứt Láng nhựa mặt đường Láng bịt vệt nứt Láng nhựa mặt đường Không cần sửa chữa Láng nhựa mặt đường Sửa chữa tốc độ phát triển vệt lún chậm Cần điều tra thêm tốc độ phát triển vệt lún nhanh Vá Nứt liên quan đến vệt lún cục Có dạng vết nứt khác Có vết nứt Có vết nứt Hoạt động bảo dưỡng sửa chữa - 10 < 10 10 - 20 > 20 Vá rộng vệt lún sửa chữa vết nứt theo mức độ phát triển vết nứt Cần điều tra thêm Láng bịt vết nứt Láng nhựa Cần điều tra thêm Láng bịt vết nứt Láng nhựa Cần điều tra thêm - Vá - Vá rộng vệt lún sửa chữa vết nứt theo mức độ phát triển vết nứt Sửa chữa vết nứt theo Loại hình hư hỏng Lún vệt bánh (mặt đường bê tơng nhựa móng vật liệu hạt) Mức độ hư hỏng % phát triển hư hỏng Các mức điều kiện khí hậu giao thơng - 10 mm > 10 Lượng mưa > 1500 mm/ năm Lưu lượng xe > 1000xe/ ngày Lượng mưa < 1500 mm/ năm Lưu lượng xe > 1000xe/ ngày Mọi điều kiện > 10 mm 5 Mọi điều kiện Hư hỏng % phát triển hư hỏng Hoạt động bảo dưỡng sửa chữa mức độ phát triển hư hỏng tốc độ phát triển vệt lún chậm Cần điều tra thêm tốc độ phát triển vệt lún nhanh Láng bịt vết nứt Láng bịt vết nứt láng nhựa Có vết nứt < 10 > 10 Có vết nứt < 20 > 20 Láng bịt vết nứt Láng bịt vết nứt láng nhựa Có vết nứt - Nứt liên quan đến vệt lún cục Có dạng vết nứt khác - Sửa chữa vết nứt theo mức độ phát triển hư hỏng tốc độ phát triển vệt lún chậm Cần điều tra thêm tốc độ phát triển vệt lún nhanh Vá Có vết nứt - Vá rộng vệt lún sửa chữa vết nứt theo mức độ phát triển vết nứt Cần điều tra thêm Hình Biểu đồ lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường theo mức độ hư hỏng TCT2 2.2 Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường theo tiêu đặc trưng mặt đường tổng hợp Ngoài việc lựa chọn giải pháp bảo dưỡng theo đặc trưng mặt đường riêng biệt, người ta sử dụng hệ số tổng hợp, ví dụ hệ số tình trạng mặt đường sử dụng tương đối phổ biến nhiều quốc gia, nhiên nơi hệ số bao gồm đặc trưng mặt đường riêng biệt khác với tỉ trọng khác chúng để hình thành nên tiêu tổng hợp Tiêu chuẩn bảo dưỡng sửa chữa mặt đường Trung Quốc sử dụng tiêu với giá trị lớn C = 100 ứng với mặt đường hoàn hảo Chỉ số tình trạng mặt đường thực tế xác định cách lấy giá trị lớn trừ giá trị tương ứng với loại hình hư hỏng mức độ hư hỏng xuất mặt đường: n m PCI C A(Ti ;S j , Dij ).F(t,d) i 1 (1) j1 Với PCI – Chỉ số tình trạng mặt đường (Pavement Condition Index); C = giá trị lớn số tình trạng mặt đường (=100), ứng với mặt đường hoàn hảo; A(Ti ;S j , Dij ) - Số điểm phải trừ tùy thuộc loại hư hỏng T i, mức độ hư hỏng Sj mật độ hư hỏng Dij (xem bảng 2); F(t,d) - Hệ số bình quân gia quyền đoạn đường phát sinh nhiều loại hình hư hỏng mức độ nghiêm trọng Ví dụ đoạn có loại hư hỏng, hệ số = 1; có hai loại hư hỏng, hệ số = 0.77 – 1.0, có ba loại hư hỏng, hệ số = 0.59 – 0.71 có loại hư hỏng, hệ số = 0.5 – 0.7 CT Các loại hình hư hỏng mức độ hư hỏng, với số điểm phải khấu trừ vào số tình trạng mặt đường mặt đường nhựa cho bảng 3, sau số tình trạng mặt đường tính tốn dùng để lựa chọn hình thức bảo dưỡng mặt đường (xem bảng 4) Bảng Các hình thức mức độ hư hỏng số điểm khấu trừ tương ứng cho mặt đường nhựa Loại hình hư hỏng Mức độ hư hỏng Mật độ hư hỏng (%) 0.1 10 50 100 Nứt rạn mai rùa Nhẹ Vừa Nặng 10 12 12 14 17 18 22 28 30 35 45 50 55 70 60 75 10 Nứt lưới lớn Nhẹ Nặng 8 12 16 20 25 35 32 62 40 68 Lún vệt bánh Nhẹ Nặng 10 10 20 20 30 45 60 60 80 Lún lõm Nhẹ Nặng 10 12 20 27 33 40 65 75 75 100 Ổ gà Nhẹ Nặng 10 12 17 25 30 42 52 67 77 80 100 Chảy nhựa Không phân mức 10 12 20 30 Bảng Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường Phân loại tình trạng mặt đường Rất tốt Tốt Khá Trung bình Kém Rất Chỉ số PCI 100 - 91 90 - 81 80 - 71 70 - 51 50 - 31 ≤ 31 Biện pháp bảo dưỡng Không cần Bảo dưỡng thường xuyên Sửa chữa nhỏ Sửa chữa nhỏ - vừa Sửa chữa vừa – lớn Sửa chữa lớn – cải tạo Ngoài việc sử dụng tiêu tổng hợp PCI, giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường cịn lựa chọn sở phối hợp hai hay nhiều tiêu tổng hợp Ví dụ, có hai tiêu tổng hợp đặc trưng mặt đường số tình trạng kết cấu (CIstruct ) số tình trạng bề mặt (CIsurf), xác định theo đặc trưng mặt đường: CIStruct = [A/5], có giá trị lớn CIsurf = [(C+R)/15], có với giá trị lớn với: A - chiều sâu vệt lún trung bình (mm); V - diện tích xuất vết nứt (%); R - diện tích xuất bong bật/ bong tróc mặt đường (%) Giải pháp sửa chữa mặt đường xác định sở ma trận kết hợp số CIstruct số CIsurf Bảng Xác định giải pháp sửa chữa mặt đường theo CIstruct CIsurf CIsurf Láng mặt Láng mặt Tăng cường XD lại Láng mặt Tăng cường Tăng cường XD lại CIStruct Láng mặt Tăng cường Tăng cường XD lại Láng mặt Tăng cường Tăng cường XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại Đối với tuyến đường có lưu lượng giao thông lớn, giải pháp xác định từ ma trận phối hợp với giải pháp sửa chữa xác định theo tiêu độ ghồ ghề mặt đường để xét đến chi phí vận doanh chi phí đóng vai trị quan trọng tổng chi phí đường Bảng Xác định giải pháp bảo dưỡng sửa chữa theo độ ghồ ghề mặt đường cho tuyến đường có lưu lượng xe lớn Độ ghồ ghề IRI (m/km) Giải pháp > 10 Xây dựng lại kết cấu mặt đường - 10 Tăng cường mặt đường