Báo cáo khoa học: "LỰA CHỌN GIẢI PHÁP BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA MẶT ĐƯỜNG" pot

CT
2

I. ĐẶT VẤN ĐỀ
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 bộ. Phương pháp lựa chọn có thể từ
đơn giản, chỉ phụ thuộc vào đặc trưng hư hỏng riêng rẽ của mặt đường, đến phức tạp hơn dựa
vào các chỉ tiêu tổng hợp hoặc phối hợp các chỉ tiêu tổng hợp đặc trưng mặt đường, rồi phức tạp
hơn cả là đến phối hợp các yếu tố liên quan như lưu lượng giao thông, điều kiện tự nhiên… để
thỏa mãn hàm mục tiêu của tiến trình tối ưu hóa là có hệ thống mạng lưới đường với các chỉ tiêu
kỹ thuật tốt nhất, hoặc có chi phí bảo dưỡng đường theo thời gian ít nhất hay tổng chi phí cho
đường là tối thiểu…, thậm chí là thỏa mãn việc sử dụng một số vốn nhất định cho bảo dưỡng
đường một cách hiệu quả nhất. Toàn bộ quá trình này có thể thể hiện một cách tổng quát theo sơ
đồ hình 1.
Quyết định một giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường trên thực tế là đưa ra một
phương án mang tính kinh tế - kỹ thuật. Nghĩa là, cần phải đưa ra một giải pháp hợp lý về tính
kỹ thuật và phù hợp với nguồn vốn thông thường là rất hạn hẹp cho bảo dưỡng sửa chữa đường.
Có hai nguyên tắc cơ bản đối với 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 được xác định để tiến
hành vào một thời điểm nhất định hay vào các khoảng thời gian cố định. Nguyên tắc này thường
được áp dụng cho các công việc có liên quan đến điều kiện môi trường, hoặc là đối với một số
đoạn đường có khả năng xuống cấp nhanh mà việc điều tra xác định hư hỏng phục vụ bảo
dưỡng sửa chữa thường tốn phí một cách không cần thiết.
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 HOÀ
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 mãn hàm mục
tiêu lựa chọn về kinh tế kỹ thuật. Bài báo giới thiệu lần lượt các bước tiếp cận lựa chọn giải
pháp bảo dưỡng mặt đường từ đơn giản đến phức tạp đó.
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.



T
CT
2

Thống kê
Đánh giá mặt đường
Dự báo xuống cấp mặt đường
Xác định tình trạng hư hỏng
Lựa chọn giải pháp sửa chữa
Ưu tiên
Giải pháp bảo dưỡng sửa chữa

Đánh giá kinh tế -
kỹ thuật
Đánh giá ở
mức độ dự án
(như là
phương pháp
đo độ võng
bằng FWD)
Đánh giá ở
mức độ mạng
lưới, như là
HDM
Hình 1. Các bước thực hiện lập kế hoạch/chiến lược

bảo dưỡng sửa chữa mặt đường
- Nguyên tắc theo
điều kiện cần đáp ứng:
Đưa ra các điều kiện giới
hạn cho thời điểm và hình
thức thực hiện một loại
hình công việc. Điều kiện
giới hạn có thể được thể
hiện qua chỉ tiêu đặc trưng
mặt đường riêng biệt, như
độ bằng phẳng, độ nhám,
cường độ mặt đường, chiều
sâu vệt lún bánh xe, % diện
tích mặt đường bị nứt…,
hoặc theo chỉ tiêu tổng hợp
như hệ số tình trạng mặt

đường, hệ số hư hỏng mặt
đường, hệ số kết cấu…
Nguyên tắc theo điều kiện
cần đáp ứng có thể được tối
ưu hóa trên cơ sở chi phí
sửa chữa bảo dưỡng và tuổi
thọ của mặt đường và hình
thành nên phương pháp
luận tiếp cận lựa chọn giải
pháp bảo dưỡng sửa chữa
mặt đường ưu việt hơn do
xét tổng thể kinh tế - kỹ
thuật đối với mặt đường.
Nguyên tắc theo kế
hoạch được áp dụng tương đối phổ biến ở Việt Nam hiện nay, với việc phân bố vốn và theo đó
là các hình thức bảo dưỡng sửa chữa tương ứng với vốn được phân bổ theo cấp đường và 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 và vấn đề tối ưu hóa được lựa chọn để trình bày sau đây.
2.1. Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường theo các chỉ tiêu hư hỏng mặt đường
riêng rẽ
Nghiên cứu của chuyên gia Ngân hàng Thế giới từ những năm 1960 đã đưa ra bảng khuyến
cáo giải pháp sửa chữa mặt đường nhựa rất đơn giản và dễ sử dụng trên cơ sở lưu lượng giao
thông, điều kiện tự nhiên, loại hình và mức độ hư hỏng. Bảng kết quả này được tổng hợp trên cơ
sở kinh nghiệm về điều kiện cần đáp ứng của mặt đường, đảm bảo có thể kéo dài tuổi thọ khai
thác của mặt đường nhựa (xem bảng 1). Cũng với cách tiếp cận lựa chọn giải pháp bảo dưỡng
sửa chữa mặt đường theo các chỉ tiêu đặc trưng mặt đường riêng biệt, một số biểu đồ được đưa
ra để sử dụng cho mục đích này (xem hình 2).

CT
2

Bảng 1. Lựa chọn giải pháp sửa chữa mặt đường nhựa theo dạng hư hỏng
Loại hình hư
hỏng
Mức độ
hư hỏng
% phát
triển hư
hỏng
Các mức điều kiện
khí hậu và giao
thông
Hư hỏng
% phát
triển hư
hỏng
Hoạt động bảo dưỡng
sửa chữa
Mọi mức
độ
≤ 10 Mọi điều kiện - Láng nhựa cục bộ
Bong bật mặt
đường
> 20 Mọi điều kiện -
Láng nhựa toàn bộ mặt
đường

Chảy nhựa mặt
đường
- - Mọi điều kiện -
Không có hoạt động
sửa chữa
Ổ gà
Mọi mức
độ
- Mọi điều kiện

Vá ổ gà
Vỡ mép lề
Thấp hơn
lề cũ >
150mm
> 20 Mọi điều kiện -

Vá mép mặt đường và
đắp lại lề đường
Mép đường tạo
bậc với lề
> 50 mm > 50 Mọi điều kiện -

Đắp lại lề đường
< 5 Láng bịt vệt nứt Nứt tại vệt
lún bánh xe
> 5 Láng nhựa mặt đường
< 10 Láng bịt vệt nứt
Lượng mưa > 1500
mm/ năm hoặc Lưu

lượng xe > 1000xe/
ngày
Nứt ngoài
vệt lún
bánh xe
> 10
Láng nhựa mặt đường
< 10 Láng bịt vệt nứt Nứt tại vệt
lún bánh xe
> 10 Láng nhựa mặt đường
< 20 Không cần sửa chữa
< 10 mm -
Lượng mưa < 1500
mm/ năm và Lưu
lượng xe <1000xe/
ngày
Nứt ngoài
vệt lún
bánh xe
> 20
Láng nhựa mặt đường
Sửa chữa như trên nếu
tốc độ phát triển vệt
lún chậm
10 - 15
(mm)
> 10 Mọi điều kiện Có vết nứt

Cần điều tra thêm nếu
tốc độ phát triển vệt

lún nhanh
Nứt chỉ liên
quan đến
các vệt lún
cục bộ
-
Vá < 10 Mọi điều kiện
Có các
dạng vết
nứt khác
-
Vá rộng ra ngoài vệt
lún và sửa chữa vết nứt
theo mức độ phát triển
vết nứt như trên
Lún vệt bánh xe
(mặt đường láng
nhựa trên lớp
móng vật liệu
hạt)
> 15 mm
> 10 Mọi điều kiện Có vết nứt - Cần điều tra thêm
< 5 Láng bịt vết nứt
5 - 10 Láng nhựa
Lượng mưa > 1500
mm/ năm hoặc LL
> 1000xe/ ngày
Có vết nứt
> 10 Cần điều tra thêm
< 10 Láng bịt vết nứt

10 - 20 Láng nhựa
< 10 mm -
Lượng mưa < 1500
mm/ năm và Lưu
lượng xe < 1000xe/
ngày
Có vết nứt
> 20 Cần điều tra thêm
Nứt chỉ liên
quan đến
các vệt lún
cục bộ
Vá < 5 Mọi điều kiện
Có các
dạng vết
nứt khác
-
Vá rộng ra ngoài vệt
lún và sửa chữa vết nứt
theo mức độ phát triển
vết nứt như trên
Lún vệt bánh
(mặt đường bê
tông nhựa trên
móng vật liệu
hạt)
> 10 mm
> 5 Mọi điều kiện Có vết nứt Sửa chữa vết nứt theo

T
CT
2

Loại hình hư
hỏng
Mức độ
hư hỏng
% phát
triển hư
hỏng
Các mức điều kiện
khí hậu và giao
thông
Hư hỏng
% phát
triển hư
hỏng
Hoạt động bảo dưỡng
sửa chữa
các mức độ phát triển
hư hỏng như trên nếu
tốc độ phát triển vệt
lún chậm
Cần điều tra thêm nếu
tốc độ phát triển vệt
lún nhanh
< 10 Láng bịt vết nứt Lượng mưa > 1500
mm/ năm hoặc Lưu
lượng xe > 1000xe/

ngày
Có vết nứt
> 10 Láng bịt vết nứt và
láng nhựa
< 20 Láng bịt vết nứt
< 5 mm -
Lượng mưa < 1500
mm/ năm hoặc Lưu
lượng xe > 1000xe/
ngày
Có vết nứt
> 20 Láng bịt vết nứt và
láng nhựa
Sửa chữa vết nứt theo
các mức độ phát triển
hư hỏng như trên nếu
tốc độ phát triển vệt
lún chậm
5 - 10 mm > 10 Mọi điều kiện Có vết nứt -
Cần điều tra thêm nếu
tốc độ phát triển vệt
lún nhanh
Nứt chỉ liên
quan đến
các vệt lún
cục bộ
- Vá < 5 Mọi điều kiện
Có các
dạng vết
nứt khác

Vá rộng ra ngoài vệt
lún và sửa chữa vết nứt
theo mức độ phát triển
vết nứt như trên
Lún vệt bánh
(mặt đường bê
tông nhựa trên
móng vật liệu
hạt)
> 10 mm
> 5 Mọi điều kiện Có vết nứt - Cần điều tra thêm

Hình 2. Biểu đồ lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường theo mức độ hư hỏng


CT
2

2.2. Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường theo các chỉ tiêu đặc trưng mặt đường tổng hợp
Ngoài việc lựa chọn giải pháp bảo dưỡng theo một đặc trưng mặt đường riêng biệt, người
ta có thể sử dụng hệ số tổng hợp, ví dụ như hệ số tình trạng mặt đường được sử dụng tương đối
phổ biến ở nhiều quốc gia, tuy nhiên mỗi nơi hệ số này có thể bao gồm các đặc trưng mặt đường
riêng biệt khác nhau và với tỉ trọng khác nhau giữa chúng để hình thành nên chỉ tiêu tổng hợp.
Tiêu chuẩn bảo dưỡng sửa chữa mặt đường của Trung Quốc sử dụng chỉ tiêu này với giá trị lớn
nhất C = 100 ứng với mặt đường hoàn hảo. Chỉ số tình trạng mặt đường thực tế được xác định
bằng cách lấy giá trị lớn nhất này trừ đi các giá trị tương ứng với các loại hình hư hỏng và mức
độ hư hỏng xuất hiện trên mặt đường:

n m
i j ij

i 1 j 1
PCI C . A(T ;S ,D ).F(t,d)
 
 
 
(1)
Với
PCI – Chỉ số tình trạng mặt đường (Pavement Condition Index);
C = giá trị lớn nhất của chỉ số tình trạng mặt đường (=100), ứng với mặt đường hoàn hảo;
i j ij
A(T ;S ,D )
- Số điểm phải trừ tùy thuộc loại hư hỏng T
i
, mức độ hư hỏng S
j
và mật độ hư
hỏng D
ij
(xem bảng 2);
F(t,d)
- Hệ số bình quân gia quyền khi trên một đoạn đường phát sinh nhiều loại hình hư
hỏng ở mức độ nghiêm trọng. Ví dụ nếu trên một đoạn chỉ có một loại hư hỏng, hệ số = 1; nếu
có hai loại hư hỏng, hệ số = 0.77 – 1.0, nếu có ba loại hư hỏng, hệ số = 0.59 – 0.71 và nếu có 4
loại hư hỏng, hệ số = 0.5 – 0.7.
Các loại hình hư hỏng và mức độ hư hỏng, cùng với số điểm phải khấu trừ vào chỉ số tình
trạng mặt đường đối với mặt đường nhựa được cho trong bảng 3, sau đó chỉ số tình trạng mặt
đường tính toán được sẽ được dùng để lựa chọn hình thức bảo dưỡng mặt đường (xem bảng 4).
Bảng 3. Các hình thức và mức độ hư hỏng và số điểm khấu trừ tương ứng cho mặt đường nhựa
Mật độ hư hỏng (%)
Loại hình hư hỏng

Mức độ
hư hỏng
0.1 1 5 10 50 100
Nứt rạn mai rùa Nhẹ
Vừa
Nặng
8
10
12
12
14
17
18
22
28
30
35
45
50
55
70
60
75
10
Nứt lưới lớn Nhẹ
Nặng
5
8
8
12

16
20
25
35
32
62
40
68
Lún vệt bánh Nhẹ
Nặng
1
3
5
10
10
20
20
30
45
60
60
80
Lún lõm Nhẹ
Nặng
2
4
10
12
20
27

33
40
65
75
75
100
Ổ gà Nhẹ
Nặng
1
10
12
17
25
30
42
52
67
77
80
100
Chảy nhựa
Không
phân mức
1 5 10 12 20 30


T
CT
2

Bảng 4. Lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường
Phân loại tình
trạng mặt đường
Rất tốt Tốt Khá Trung bình Kém Rất kém
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 một chỉ tiêu tổng hợp như PCI, giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt
đường còn có thể lựa chọn trên cơ sở phối hợp hai hay nhiều chỉ tiêu tổng hợp. Ví dụ, có hai chỉ
tiêu tổng hợp về đặc trưng mặt đường là chỉ số tình trạng kết cấu (CI
struct
) và chỉ số tình trạng bề
mặt (CI
surf
), được xác định theo đặc trưng cơ bản của mặt đường:
CI
Struct

= [A/5], có giá trị lớn nhất là bằng 5
CI
surf
= [(C+R)/15], có với giá trị lớn nhất là bằng 5
với: A - chiều sâu vệt lún trung bình (mm); V - diện tích xuất hiện vết nứt (%); R - diện
tích xuất hiện bong bật/ bong tróc mặt đường (%).
Giải pháp sửa chữa mặt đường được xác định trên cơ sở ma trận kết hợp chỉ số CI
struct
và
chỉ số CI
surf
.
Bảng 5. Xác định giải pháp sửa chữa mặt đường theo CI
struct
và CI
surf

CI
Struct

CI
surf

0 1 2 3 4 5
0 - - - - - XD lại
1 - - - - - XD lại
2 Láng mặt Láng mặt Láng mặt Láng mặt XD lại XD lại
3 Láng mặt Tăng cường

Tăng cường Tăng cường XD lại XD lại

4 Tăng cường Tăng cường

Tăng cường Tăng cường XD lại XD lại
5 XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại XD lại
Đối với các tuyến đường có lưu lượng giao thông lớn, giải pháp xác định từ ma trận trên
được phối hợp với giải pháp sửa chữa xác định được theo chỉ tiêu độ ghồ ghề mặt đường để xét
đến chi phí vận doanh là chi phí đóng vai trò quan trọng trong tổng chi phí của đường.
Bảng 6. Xác định giải pháp bảo dưỡng sửa chữa

theo độ ghồ ghề của 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
4 - 10 Tăng cường mặt đường
< 4 Không cần giải pháp sửa chữa
2.3. Tối ưu hóa trong lựa chọn giải pháp bảo dưỡng mặt đường
Tiếp cận tối ưu hóa là vấn đề đặt ra khi cần lựa chọn giữa các giải pháp khả thi được đề
xuất. Tối ưu có thể thực hiện theo các hàm mục tiêu: chất lượng của mạng lưới đường là tốt nhất
hoặc chi phí bảo dưỡng đường theo thời gian là nhỏ nhất hay phức tạp hơn là chi phí toàn bộ
cho đường (với chi phí khai thác chiếm tỉ trọng lớn). Tối ưu hóa lựa chọn giải pháp bảo dưỡng
đường có lợi và thường được sử dụng ở mức độ mạng lưới và trong điều kiện nguồn vốn cho
bảo dưỡng đường hạn hẹp. Cơ sở của quá trình tối ưu hóa là xác lập ưu tiên để phối hợp tốt nhất


CT
2

các giải pháp bảo dưỡng cho các đoạn tuyến thỏa mãn hàm mục tiêu chọn lựa. Hay nói cách
khác, quá trình tối ưu hóa thực chất là xác lập và thực hiện các ưu tiên. Trong xác lập ưu tiên, có
xét đến nhiều yếu tố cùng với yếu tố hư hỏng của mặt đường. Có nhiều cách xác lập ưu tiên tùy
thuộc vào điều kiện khai thác đường thực tế của từng vùng. Một ví dụ về xác lập ưu tiên dựa

trên tỉ trọng của hệ số hư hỏng với các yếu tố ảnh hưởng của điều kiện giao thông và điều kiện
tự nhiên, khí hậu theo phương trình hệ số ưu tiên như sau:
Y = 5.4 - 0.0263 (X1) - 0.0132 (X2) - 0.4 log (X3) + 0.749 (X4) + 1.66 (X5) (2)
với: Y - hệ số ưu tiên có giá trị bằng 1 ứng với điều kiện rất kém và giá trị bằng 10 ứng với điều
kiện rất tốt (giá trị nhỏ chỉ ra rằng mặt đường cần được ưu tiên hơn để sửa chữa); X1 - lượng
mưa (5 - 10 inches/ năm); X2 - điều kiện băng tuyết (0 - 60 chu kỳ/ năm); X3 - điều kiện giao
thông (100 - 100,000 xe/ ngày đêm); X4 - PSI (4.0-2.0); X5 - hệ số hư hỏng (+1.0 đến - 1.0).
III. ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU VỀ PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN GIẢI PHÁP
TRONG LẬP KẾ HOẠCH/CHIẾN LƯỢC BẢO DƯỠNG ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
Phương pháp luận tiếp cận để lựa chọn giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường đối với
mạng lưới đường nội đô Hà Nội trong chương trình nghiên cứu dự kiến là phương pháp kinh
nghiệm để thỏa mãn điều kiện cần đáp ứng, xét đến ưu tiên thỏa mãn tối đa có thể vể kỹ thuật
(điều kiện cần đáp ứng về kỹ thuật) của mặt đường trên cơ sở nguồn vốn có thể dành cho bảo
dưỡng mặt đường. Chương trình nghiên cứu bao gồm việc điều tra, thu thập các số liệu liên
quan đến bảo dưỡng sửa chữa mặt đường nội đô Hà Nội trong 10 năm gần đây cho các tuyến
đường lựa chọn với các nội dung:
- Vốn và chi phí sử dụng cho bảo dưỡng sửa chữa mặt đường.
- Tình trạng mặt đường phổ biến/dạng hư hỏng chính của mặt đường.
- Giải pháp và công nghệ sửa chữa.
- Tuổi thọ trung bình của các giải pháp sửa chữa.
- Phỏng vấn kinh nghiệm của các chuyên gia quản lý đường của Sở GTCC
Các tuyến đường lựa chọn theo tiêu chí điển hình:
- cho tuyến có xe buýt trong nội đô (điển hình về điều kiện giao thông)
- đối với điều kiện thủy nhiệt nền – mặt đường (điển hình về điều kiện tự nhiên)
- cho kết cấu mặt đường hiện có (bao gồm thiết kế kết cấu ban đầu và các lớp tăng
cường).
Kết quả của chương trình nghiên cứu sẽ được sử dụng để thiết lập phương pháp lựa chọn
giải pháp bảo dưỡng sửa chữa mặt đường để áp dụng cho đường đô thị của Việt Nam. Đây cũng
sẽ là định hướng nghiên cứu để góp phần hoàn thiện tiêu chuẩn bảo dưỡng sửa chữa đường bộ
của Việt Nam và cũng là đóng góp cho phát triển hoàn thiện tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt

đường, phần thiết kế tăng cường mặt đường.
Tài liệu tham khảo
[1]. Road Maintenance Management - Concepts and Systems - Richard Robinson, Uno Danielson, Martin Snaith -
Macmillan Press on the WWW.
[2]. Approach of Design and Survey for AWP2 & AWP3 - BCEOM Consultant’s Report, Network Preservation
Program, Network Improvement & Preservation Project - Vietnam.
[3]. Road Maintenance Management for District Engineers - Oversees Road Note 1-TRL-Uited Kingdom.
[4]. Đánh giá chất lượng khai thác đường bộ (báo cáo nghiên cứu) - Dương Học Hải, 2006.
[5]. Tiêu chuẩn ngành GTVT, 22 TCN 306-03 - Tiêu chuẩn kỹ thuật bảo dưỡng thường xuyên đường bộ, 2003 