Mặt đường nhựa sáng trong hầm

Mặt ñường nhựa sáng trong hầm
French National Tunnelling Research Center
MẶT ðƯỜNG NHỰA SÁNG TRONG HẦM

Bản tiếng Pháp: Jean-Claude MARTIN – Trung tâm nghiên cứu quốc gia về Hầm
Bản tiếng Việt : TRAN Manh-Huy – Trung tâm nghiên cứu quốc gia về Hầm

Giới thiệu :Thông thường lớp bề mặt của kết cấu áo ñường trong hầm là bê tông nhựa rất tối, tuy
nhiên có thể làm sáng loại mặt ñường này với vật liệu kết dính hoặc/ và các loại vật liệu hạt dời có
màu sáng hơn. Giá thành cung cấp và thi công loại mặt ñường này sẽ cao hơn tuy nhiên ñộ sáng trong
hầm ñược cải thiện và ñiều này cho phép giảm chi phí khai thác do việc tiết kiệm năng lượng dùng cho
các thiết bị chiếu sáng. Công tác nghiên cứu ñược thực hiện nhằm mục dích xác ñịnh tính chất của mặt
ñường sáng trong hầm và ñánh giá mức ñộ tiết kiểm so với các loại mặt ñường bê tông nhựa truyền
thống.
Mặt ñường bê tông, ngày càng ít sử dụng trọng các công trình hầm, sẽ không ñược tiếp cận trong bao
cáo này. Tuy nhiên, theo quan ñiểm mức sáng, nó có tính chất khá gần với một vài loại mặt ñường
sáng. Quá trình ñánh giá mặt ñường sáng có thể áp dụng cho các loại mặt ñường bê tông nhưng cần
phải phân tích trên toàn bộ kết cấu áo ñường (từ lớp móng cho tới lớp mặt).

1. Mục ñích của việc chiếu sáng trong hầm
Mục dích chủ yếu của việc lắp ñặt các hệ thông
chiếu sáng là cho phép người ñiều kiển phương
tiện giao thông có thể nhận thức ñược trong thời
gian cần thiết các chướng ngại vật trên mặt
ñường ñồng thời ñảm bảo một mực tương phản
cần thiết giữa ñộ chói riêng phần (ñộ sáng trên
một ñơn vị diện tích, ñơn vị : candelas/m2) của
chướng ngại vật và mặt ñường. ðộ chói này
phụ thuộc vào hệ thông chiếu sáng ñược lắp ñặt
và cả ñộ sáng của mặt ñường.

2.Vai trò của mặt ñường trong việc chiếu
sáng trong hầm
Mặt ñường có vai trò quan trọng trong tầm nhìn
của ñường. Nó chiếm một phần lớn trong tầm
nhìn của người ñiều kiển phương tiện giao
thông và tạo thành một cái nền chính mà trong
ñó làm nổi bật các chướng ngại vật.
Lớp áo ñường trong kết cấu áo ñường cũng
giống như một chiếc gường sẽ phản chiếu tới
người lái xe một phần ánh sáng mà nó nhận
ñược. Trong quang học, có 2 loại phản chiếu
của ánh sáng :
• Phản xạ
• Tán xạ
Trong thực tế, lớp áo ñường phản chiếu ánh
sáng ñồng thời theo cả 2 phương thức trên : ánh
sáng ñược phản xạ theo mọi hường trong không
gian nhưng với một hướng ưu tiên. ðây gọi là
hiện tượng phản xạ hỗn hợp.
Ủy ban chiếu sáng quốc tế (CIE) ñã trình bày
cách tính toán ñộ sáng .Theo cách ñơn giản, nó
ñược ñặc trưng bới 2 chỉ số :
ðộ chói trung bình Qo, miêu tả ñộ sang của một
bề mặt (nó tăng tỷ lệ vói phần trăm ánh sáng
nhận ñược mà ñược phản xả) ;
Hệ số bóng Si, nó miêu tả khả năng của mặt
ñường phản chiếu ánh sáng trong một hướng ưu
tiên (nó sẽ tăng lên nếu như mặt ñường có xu
hướng phản xạ như một tấm gương).
Hai chỉ số này là ñộc lập ; có thể có bệ mặt rất

bóng (Si lớn) và rất tối (Qo bé), ví dụ như một
bề mặt ñược sơn bóng màu tối, hoặc ngược lại
bề mặt ít bón (Si nhỏ) nhưng lại rất sáng (Qo
lớn) như trong trường hợp của một bề mặt trắng
nhưng ñục.
Trong các dự án chiếu sáng, chúng ta thường
giả thiết là mặt ñường có bề mặt hoàn toàn
khuếch tán. Sử dụng luật Lambert tông quát,
cho phép chuyển từ ñộ chói trung bình của mặt
ñường sang ñộ rọi trung bình mà các thiết bị
chiếu sáng phải cung cấp, ta có thể viết :
E = πc * L

Trong ñó L là ñộ chói của mặt ñường nhìn bởi
người lái xe, và E là ñộ rọi nhận ñược. Và c
ñược gọi là hệ số sáng. ðối với mặt ñường
truyền thống R2 trong phân loại CIE thì hệ số
ñộ sáng của nó là 0,18.
Giả thiết rằng mặt ñường là ñồng nhất theo
chiều dài, cũng như các hệ thống chiếu sáng
(thường ñược lắp ñặt cách ñều), chúng ta coi hệ
Mặt ñường nhựa sáng trong hầm
French National Tunnelling Research Center
số này là không ñổi cho một loại mặt ñường
cho trước. Chúng ta cũng có thể lấy các giá trị
khác nhau cho cùng một mặt ñường nhưng với
hệ thống chiếu sáng khác nhau(ñối xứng hoặc
xen kẽ).

3. Mặt ñường sáng

3.1 ðịnh nghĩa
Mặt ñường sáng loại 1: là loại mặt ñường mà
lớp bề tông nhựa ñược bao bọc bởi một lớp chất
kiết dính tổng hợp với các loại vật liệu hạt rời
có màu trắng. Hệ số sáng nằm trong dải từ 0,24
tới 0,30 và ñôi khi cao hơn tới 0.40.

Mặt ñường sáng loại 2: kết cấu áo ñược bao
gồm một bê tông nhựa ñen truyền thống và các
vật liệu hạt rời. Tuy nhiên mặt ñường này chỉ
ñược làm sáng sau khi lớp mặt của chất kết
dính bị hao mòn bởi tác ñộng của các phương
tiện giao thông sau một thời gian ñưa vào khac
thác hoặc có thể dùng các loại máy mài trong
quá trình thi công. Hệ số ñộ sáng ở trong
khoảng 0,18 và 0,22.

3.3. ðộ bền sáng
Mặt ñường sáng loại 1 :
Dưới tác ñộng của giao thông, loại mặt ñường
này có xu hướng ngày càng trở lên ít sáng hơn.
Tuy nhiên, theo các số liệu ño ñạc thực hiện
trong những năm gần ñây trong một vài hầm có
sử dụng loại mặt ñường này, dường như ñộ
sáng của nó là khá ổn ñịnh dưới sự tác ñộng của
việc lưu thông.
Trong hầm có lưu lượng giao thông lớn, mặt
ñường thường bản do tác ñộng của khí thải và
sự ôi nhiễm là lớn hơn so với ở ngoài ro không
có sự rửa trôi của nước mưa. ðặc biệt, nếu như

các vật liệu hạt rời vẫn còn khá bần thì vật liệu
kết dính sẽ bị ñen ñi khà nhiều. Tuy nhiên,
người tham gia giao thông, với một góc nhìn
khoảng 0,5 và 1,5°, nhìn thấy chủ yếu bề bặt
sáng của vật liệu hạt rời, vật liệu kết ñính gần
như không quan sát ñược. Từ phân tích này mặt
ñường loại này gần như hoàn toàn sáng sủa.
ðộ bền sáng mặt ñường ñược ñảm bảo nếu :
-Kết cấu tổng thể là tương ñối lớn : vật liệu kết
dính bị ñen còn không nhìn thấy
-Giao thông là ñủ lớn ñẻ tẩy sạch các vật liệu
rời.
Số liệu trong bảng sau miêu tả sự biến ñổi của
hệ số sáng trong các công trình khác nhau :

Bảng 1 : Hệ số sáng theo thời gian
Hệ số sáng
Công trình
Năm
1

Năm
2

Năm
3

Năm
4

Hầm chống tuyết nở Bornand 0,38 0,27 - 0,31 0,29 - 0,31 0,29 - 0,31
Hầm Châtelard 0,55 0,29 0,31 - 0,33 -
Hầm chống tuyết nở Pendant 0,50 0,50 0,41 0,36
Hầm las Planas 0,31 - 0,33 - - 0,31 - 0,33
Hầm Cap de Croix (A8) - - - 0,31
Hầm Baume 0,30 - - 0,29 - 0,36

Tóm lại, lớp áo ñường sáng mới sẽ mất dần ñộ
sáng do rác bẩn gây bởi quá trình giao thông
nhưng nó vẫn còn giữ ñược ñộ sáng cao hơn
các loại mặt ñường nhựa khác.
Mặt ñường sáng loại 2 :
Trong hầm, sự biến ñổi của ñộ sáng của loại
mặt ñường này trong trường hợp không ñược
mài tròng quá trình thi công là ngược lại với
loại mặt ñường loại 1. Trong thực tế mặt ñường
ban ñầu sẽ rất tối, sau ñó sẽ dần trở nên sáng ra
khi mà các vật liệu hạt rời nộ ra dưới tác ñộng
của giao thông, và ñặt ñược một ñộ sáng bền.

3.3. Công tác sửa chữa
Mặt ñường sáng loại 1 :
Theo quan ñiểm chung, việc sửa chữa các loại
mặt ñường bê tông nhựa dải nóng không phải là
rất tốt ñặc biệt ở khu vực diện tích mặt nhỏ.
Những khó khăn này còn lớn hơn ở các loại mặt
ñường loại 1. Trong thực tế, chúng ta không thể
làm cho mặt ñường phần sửa chữa và mặt
ñường cũ có mầu giống hệt nhau. Tuy nhiên sự
Mặt ñường nhựa sáng trong hầm

French National Tunnelling Research Center
biến ñổi mầu sắc theo thời gian quan sát sẽ có
thể giải quyết vấn ñề này. Có thể nhận thấy là
sau một khoảng thời gian khoảng 2 năm, vùng
sửa chửa sẽ có mầu gần với màu cửa lớp áo
ñường cũ.

Mặt ñường sáng loại 2
Cũng tương tự như mặt ñường sáng loại 1, vùng
sửa chữa là hoàn toàn có thể quan sát bằng mắt.
Sự khác nhau sẽ dần biến mắt trong một vài
tháng dưới tác ñộng mài mòn của các phương
tiên giao thông.

4. ðánh giá ưu ñiểm mặt ñường sáng

ðể có thể nhận ñược một mức sáng nhất ñịnh
trong hầm, mặt ñường sáng cần có một mức ñộ
chiếu sáng ít hơn so với các mặt ñường truyền
thống có màu tối. ðiều này dẫn tới việc lắp ñặt
các hệ thống chiếu sáng có công suất nhỏ hơn
hoặc ít thiết bị chiếu sáng hơn. Do vậy việc tiêu
thụ ñiện năng sẽ nhỏ hơn. Cuối cùng chi phí lắp
ñặt các thiết bị chiếu sáng và chi phí khai thác
sẽ giảm ñi.

Một nhóm các chuyên gia ở Phòng thí nghiệm
Cầu ðường và Trung tâm quốc gia về Hầm của
Pháp cùng với 2 nhà sản xuất các thiết bị chiếu
sáng cho hầm ñã thực hiễn những tính toán ñể

có thể so sánh giá cung cấp và lắp ñặt nhiều loại
mặt ñường khác nhau trong hầm và những thiết
bị chiếu sáng lắp ñặt trong hầm Tuvre và giá cả
bảo dưỡng trong thời kì 20 năm (vòng ñời của
các thiết bị chiếu sáng)
Sau ñó, ñối với mỗi giải pháp, giá ñầu tư (cung
cấp và lắp ñặt thiết bị chiếu sáng và mặt ñường)
và giá thành khai thác (tiêu thụ và bảo dưỡng)
trong 20 năm, ñược tính toán. Tổng chỉ phí
nhận ñược cho phép so sánh giữa các giải pháp
khác nhau.

5. Kết quả

Dựa trên kết cả của việc so sánh với mặt ñường
truyền thống (vật liệu hạt rời và chất kết dính có
màu tối, mặt ñường loải R2 trong phần loại của
CIE), các kết luận sau ñược ghi nhận :

- Về chi phí lắp ñặt : mặt ñường sáng là ñắt hơn
so với các mặt ñường truyền thống với tỷ lệ từ 1
ñến 4 lần với loại 1 và gấp ñôi với loại 2. Chi
phí lắp ñặt chung (cả mặt ñường và thiết bị
chiêu sáng) cũng ñắt hơn loại mặt ñường truyền
thống (trừ trường hợp mặt ñường sáng loại 2
với hệ thống chiếu sáng ñối xứng).
- Về chi phí khai thác : mặt ñường sáng loại 1
có ưu ñiểm vượt trội với các hệ thống chiếu
sáng khác nhau (ñối xứng hoặc xen kẽ) trong
khi mặt ñường sáng loại 2 chỉ nên áp dụng với

hệ thông chiếu sáng ñối xứng.

Nếu chúng ta tính toán theo quan ñiểm dòng
tiền (chi phí ñầu tư và chí phí khai thác trong 20
năm), mặt ñường sáng thể hiện những ưu ñiểm
vượt trội và chiều dài của hầm có ảnh hưởng
lớn tới chí phi. Nói chung mặt ñường sáng loại
2 với hệ thống chiếu sáng ñối xứng nên sử dụng
cho ñường hầm có chiều dài không vượt quá
3000m. ðối với mặt ñường sáng loại 1 thi nên
sử dụng cho các hầm có chiều dài dưới 1200m
với hệ thống chiếu sáng xen kẽ và nhỏ hơn
3000 với hệ thông chiếu sáng ñối xứng.

Cuối cùng cũng phải nhấn mạnh rằng các loại
mặt ñường sáng sẽ làm cho người ñiều kiển
giao thông có tầm nhìn tốt hơn và làm tằng tính
tiện nghi trong hầm. Vì vậy trong trường hợp
giá thành của mặt ñường sáng và truyền thống
là gần tương ñương thì yếu tố này cần ñưa vào
ñể phân tích các phương án.