NGHIÊN cứu GIẢI PHÁP THI CÔNG NÂNG CAO độ NHÁM mặt ĐƯỜNG QUỐC lộ 18 đoạn băc NINH – UÔNG bí

B GIO DC V O TO
TRNG I HC GIAO THễNG VN TI
------- -------

NGUYN TRNG HNG

NGHIÊN CứU, Đề XUấT GIảI PHáP
NÂNG CAO Độ NHáM MặT ĐƯờNG TUYếN ĐƯờNG
QUốC Lộ 18 ĐOạN BắC NINH UÔNG Bí

LUN VN THC S K THUT

H NI, 2015


B GIO DC V O TO
TRNG I HC GIAO THễNG VN TI
------- -------

NGUYN TRNG HNG

NGHIÊN CứU, Đề XUấT GIảI PHáP
NÂNG CAO Độ NHáM MặT ĐƯờNG TUYếN ĐƯờNG
QUốC Lộ 18 ĐOạN BắC NINH UÔNG Bí

Chuyờn ngnh: Xõy dng ng ụ tụ v ng thnh ph
Mó s: 60.58.02.05.01

LUN VN THC S K THUT

Ngi hng dn khoa hc: PGS-TS Ló Vn Chm

H NI, 2015


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này bên cạnh sự nỗ lực của bản thân tác giả,
tác giả còn nhận được sự động viên, giúp đỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình. Cho phép tác giả gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến
các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Giao thông vận tải Hà Nội đã tận tình
dạy bảo trong thời gian học tập tại trường.
Đặc biệt tác giả bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo PGS. TS Lã
Văn Chăm người đã trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ hết sức tận tình và hiệu quả
trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.
Mặc dù có nhiều cố gắng hoàn thiện Luận văn bằng tất cả sự nhiệt tình
và năng lực của mình, tuy nhiên không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn
chế. Tác giả rất mong được sụ đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo, bạn bè
và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Tác giả

Nguyễn Trọng Hưng


MỤC LỤC
LƠ#I CẢM ƠN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC HÌNH
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ NHÁM CỦA MẶT ĐƯỜNG VÀ

ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN ĐIỀU KIỆN XE CHẠY TRÊN ĐƯỜNG
VÀ AN TOÀN GIAO THÔNG. ....................................................................... 4
1.1. Điều kiện xe chạy trên đường, các nhân tố ảnh hưởng đến an toàn xe
chạy. ............................................................................................................... 4
1.1.1. Hệ thống khai thác vận tải ôtô.......................................................... 4
1.1.2. Điều kiện xe chạy trên đường. ......................................................... 5
1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến an toàn xe chạy. ................................. 11
1.2. Độ nhám mặt đường. ............................................................................ 17
1.2.1. Bản chất của độ nhám mặt đường ô tô. .......................................... 19
1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám mặt đường............................. 23
1.3. Ảnh hưởng của độ nhám mặt đường đến an toàn giao thông............... 26
1.3.1. Ảnh hưởng của độ nhám mặt đường đến an toàn giao thông. ....... 26
1.3.2. Yêu cầu của độ nhám mặt đường. .................................................. 26
1.4. Các phương pháp chung xác định độ nhám của mặt đường................. 36
1.4.1. Thí nghiệm đánh giá thuộc tính của cốt liệu. ................................. 36
1.4.2. Các thí nghiệm đánh giá độ nhám mặt đường. .............................. 38
CHƯƠNG 2. ĐỘ NHÁM CỦA MẶT ĐƯỜNG VÀ XÁC ĐỊNH ĐỘ
NHÁM CỦA MẶT ĐƯỜNG TRÊN TUYẾN QUỐC LỘ 18 ĐOẠN BẮC
NINH – UÔNG BÍ. ......................................................................................... 48
2.1. Quy định chung..................................................................................... 48
2.2. Tiến hành thí nghiệm. ........................................................................... 48
2.2.1. Chuẩn bị vật liệu và thiết bị. .......................................................... 48
2.2.2. Tiến hành thí nghiệm...................................................................... 49
2.2.3. Tính toán xử lý kết quả. ................................................................. 50
2.3. Tình trạng mặt đường tuyến Quốc lộ 18 đoạn Bắc Ninh – Uông Bí.... 52
2.3.1. Giới thiệu chung về đoạn tuyến. .................................................... 52


2.3.2. Tình trạng mặt đường của đoạn tuyến. .......................................... 53
2.4. Phân tích, đánh giá thực trạng độ nhám mặt đường tuyến Quốc lộ

18 đoạn Bắc Ninh – Uông Bí....................................................................... 56
2.5. Đo đạc xác định độ nhám bằng phương pháp rắc cát.......................... 57
2.5.1. Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm ......................................................... 57
2.5.2. Tiến hành thí nghiệm...................................................................... 58
2.5.3. Kết quả đo đạc độ nhám tại hiện trường ........................................ 60
2.6. Nhận xét và đánh giá kết quả................................................................ 60
CHƯƠNG 3. MỘT SỐ GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ NHÁM MẶT
ĐƯỜNG ĐẢM BẢO AN TOÀN GIAO THÔNG ......................................... 70
3.1. Một số giải pháp tăng cường độ nhám mặt đường bê tông nhựa. ........ 70
3.1.1. Giải pháp 1: Lớp phủ mỏng bê tông nhựa cấp phối hở dùng
nhựa đặc biệt (Very Thin Ovelay)............................................................ 71
3.1.2. Giải pháp 2: Công nghệ cấy đá (Chipping).................................... 73
3.1.3. Giải pháp 3: Hỗn hợp cấp phối chặt có tỷ lệ hạt thô lớn. .............. 83
3.2. Đánh giá các giải pháp tạo nhám. ......................................................... 84
3.2.1. Thiết kế và tuyển chọn vật liệu. ..................................................... 84
3.2.2. Lựa chọn các giải pháp................................................................... 85
3.3. Kiến nghị và đề xuất về các giải pháp công nghệ tạo nhám sử dụng
ở Việt Nam. .................................................................................................. 86
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 88
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 92
PHỤ LỤC: KẾT QUẢ ĐO ĐỘ NHÁM MẶT ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG
PHÁP RẮC CÁT TUYẾN QL 18 ĐOẠN BẮC NINH – UÔNG BÍ...........94


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Giá trị hệ số lực xiên SFC tối thiểu với các loại đường ................. 27
Bảng 1.2. Giá trị PSV tối thiểu yêu cầu để đảm bảo SFC và N...................... 29
Bảng 1.3. Giá trị H và SRT tối thiểu yêu cầu ................................................. 30
Bảng 1.4. Giá trị hằng số a,b sử dụng để tính Sp ............................................ 33
Bảng 1.5. Sức kháng trượt theo con lắc Anh ................................................. 38

Bảng 1.6. Hiệu chỉnh kết quả SRT về nhiệt độ chuẩn 200C ........................... 44
Bảng 2.1. Tiêu chuẩn quy định về chiều sâu trung bình cấu trúc vĩ mô của
mặt đường đo bằng phương pháp rắc cát...................................... 51
Bảng 2.2. Tổng hợp kết quả thí nghiệm đo độ nhám mặt đường bằng
phương pháp rắc cát ...................................................................... 60
Bảng 3.1. Đường cong cấp phối chất liệu chuẩn ............................................ 72
Bảng 3.2. Đường cong cấp phối cốt liệu yêu cầu ........................................... 72
Bảng 3.3. Kích cỡ danh nghĩa đề nghị sử dụng cho công nghệ chipping....... 75
Bảng 3.4. Giá trị PSV tối thiểu cho các loại điều kiện đường ........................ 76
Bảng 3.5. Các loại độ nhớt của chất dính kết được đề nghị ........................... 77
Bảng 3.6a. Kích cỡ hạt đá và tỷ lệ chất dính kết (lít/m2) ................................ 79
Bảng 3.6b. Kích cỡ hạt đá và tỷ lệ chất dính kết (lít/m2) ................................ 80
Bảng 3.7. Cấp phối chặt dùng cho lớp tạo nhám ............................................ 83


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 a. Dòng thông tin giữa lái xe, xe và đuờng ........................................ 9
Hình 1.1 b. Lái xe, xe và đuờng trong chu trình điều khiển ............................. 9
Hình 1.2. Sơ đồ biểu diễn độ nhám của mặt đường bê tông nhựa .................. 19
Hình 1.3. Phân loại mặt đường theo độ nhám................................................. 22
Hình 1.4. Quan hệ sức kháng trượt của các loại bề mặt đường ô tô ............... 22
Hình 1.5. Biểu đồ quản lý mặt đường. ............................................................ 35
Hình 1.6. Sơ đồ thí nghiệm “bánh đa – rắc cát”. ............................................ 39
Hình 1.7. Nguyên lý đo của thiết bọ MTM..................................................... 40
Hình 1.8 Thiết bị con lắc đo độ nhám của Anh .............................................. 43
Hình 1.9. Sơ đồ thí nghiệm lực trượt xiên góc lệch α .................................... 45
Hình 1.10. Biều đồ quan hệ giữa hệ số lực kháng trượt xiên và góc lệch α... 46
Hình 2.1. Mặt đường bị nứt ngang .................................................................. 54
Hình 2.2. Mặt đường bị nứt mối nối dọc ........................................................ 55
Hình 2.3. Mặt đường bị nứt mai rùa ............................................................... 55

Hình 2.4. Mặt đường bị lún vệt bánh xe ......................................................... 56
Hình 2.5. Bộ dụng cụ thí nghiệm đo nhám ..................................................... 58
Hình 2.6. Đo đường kính mảng cát ................................................................. 59
Hình 2.7. Ghi chép số liệu đo đạc ................................................................... 59
Hình 3.1. Sơ đồ các loại cấy đá (chipping) trên mặt đường cũ....................... 81
Hình 3.2. Các giai đoạn thi công cấy đá (chipping) trên mặt đường mới. ..... 83


1

PHẦN MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài.
Trong những năm gần đây, một vấn đề lớn của chuyên ngành đường ô
tô được các nước trên thế giới quan tâm là an toàn giao thông. Những tai nạn
giao thông đường bộ xảy ra ngoài các nguyên nhân do tổ chức giao thông
chưa tốt, điều kiện địa hình hạn chế thì một nguyên nhân không nhỏ là do tình
trạng mặt đường xấu, bị trơn trượt.
Sức chống trượt của mặt đường là một yếu tố quan trọng để đảm bảo an
toàn cho xe chạy với vận tốc cao, đặc biệt trong điều kiện mặt đường bị ẩm
ướt làm cho độ bám của bánh xe với mặt đường bị suy giảm đáng kể. Nhằm
nâng cao khả năng chống trượt của mặt đường ô tô, các nhà nghiên cứu và
công nghệ đường ô tô trên thế giới đã tiến hành nghiên cứu và đề xuất các giải
pháp cải thiện đồng thời theo 2 hướng:
• Về mặt các nhà thiết kế chế tạo ô tô thì chú ý nâng cao chất lượng hệ
thống hãm xe và hệ thống lái, cải tiến cấu tạo và hình dáng mặt ngoài của lốp
xe nhằm tăng độ bám với mặt đường.
• Các nhà thiết kế, xây dựng và khai thác đường ô tô thì tìm cách làm
cho mặt đường có độ nhám cao, lâu mòn và tương đối ổn định cả trong khi
mặt đường bị ẩm ướt.
Bên cạnh các chỉ tiêu về cường độ, độ bằng phẳng của mặt đường thì

độ nhám mặt đường là một chỉ tiêu quan trọng của đường ô tô, có ý nghĩa
quyết định đến hiệu quả khai thác, đảm bảo an toàn cho xe chạy với vận tốc
thiết kế ngày càng cao, nhất là trên các đường ô tô cấp cao và đường cao tốc.
Việc xây dựng mặt đường có độ nhám cao cũng được chú trọng một các đặc
biệt ở những đoạn đường dốc, đường quanh co bán kính nhỏ, những đoạn gần
đến nút giao thông, đường trục chính trong đô thị, khu đông dân cư.
Theo điều tra thống kê của một số nước thì có đến 20% số vụ tai nạn
giao thông có nguyên nhân trực tiếp hay gián tiếp là do mặt đường trơn trượt,
độ nhám không đủ, hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường quá thấp.


2

Ở Việt Nam, trong những năm gần đây với nhịp độ phát triển kinh tế xã hội ngày một cao, giao thông vận tải đã và đang là ngành phát triển mạnh
mẽ. Bên cạnh đó cùng sự tăng trưởng không ngừng của các phương tiện giao
thông thì việc quản lý, tổ chức giao thông, bảo dưỡng, sửa chữa các tuyến
đường để đảm bảo các phương tiện tham gia giao thông được an toàn và hạn
chế tai nạn xảy ra trên đường là rất cần thiết.
Tuyến đường Quốc lộ 18 đoạn Bắc Ninh – Uông Bí có điểm đầu tại
Km3+300 trên Quốc lộ 18 thuộc địa giới hành chính Tỉnh Bắc Ninh, điểm
cuối giao Đường 10 tại Km77+000 (lý trình QL.18) thuộc địa phận Thành
phố Uông Bí – tỉnh Quảng Ninh.
Quốc lộ 18 đoạn Bắc Ninh – Uông Bí đã được nâng cấp - mở rộng từ
những năm 1997-2004, do đây là đoạn tuyến nằm trong tuyến huyết mạch kết
nối tỉnh Quảng Ninh với các tỉnh lân cận, tuyến đi qua 4 tỉnh, thành phố: Hà
Nội, Bắc Ninh, Hải Dương và Quảng Ninh. Ngoài các đoạn tuyến đã được
đầu tư nâng cấp mở rộng, phần lớn tuyến hiện nay được xây dựng với quy mô
đường cấp III đồng bằng với 2 làn xe cơ giới và 02 làn xe hỗn hợp có Bmặt
=11-14.0m; Bnền =12- 15.0m. Hiện tại lưu lượng các phương tiện tham gia
giao thông đi qua đoạn tuyến này tăng trưởng rất cao, đặc biệt trong mùa du

lịch, lượng du khách quốc tế và trong nước về vịnh Hạ Long tăng mạnh. Đó là
một trong những nguyên nhân thường gây ra ùn tắc giao thông và nhiều tai
nạn giao thông trên đoạn tuyến này. Để có thể đánh giá được chất lượng phục
vụ của tuyến đường và đưa ra các biện pháp nâng cao an toàn cho xe chạy
cũng như hạn chế tai nạn xảy ra trên đường thì việc đánh giá chất lượng mặt
đường trong đó có đánh giá độ nhám mặt đường là hết sức quan trọng.
Việc nghiên cứu về nhám ở nước ta cho đến nay vẫn chỉ ở giai đoạn
đầu. Chúng ta còn thiếu rất nhiều, từ thiết bị thí nghiệm, thiết bị thi công và cả
thiết bị đánh giá nhám. Một yếu tố nữa là thời tiết khí hậu ở Việt Nam không
giống với các nước ở Châu Âu và Châu Mỹ nơi mà các công nghệ tạo nhám
đã được phát triển. Chính vì vậy, việc áp dụng các công nghệ tạo nhám này


3

vào nước ta cũng cần phải xem xét để sửa đổi cho phù hợp. Việc nghiên cứu
về bản chất độ nhám, lựa chọn giải pháp công nghệ khả thi xây dựng lớp tạo
nhám mặt đường và đề xuất nhập các thiết bị chuyên dùng phù hợp, lựa chọn
các giải pháp đánh giá nhám là một trong những nhiệm vụ quan trọng trong
nghiên cứu độ nhám của nước ta.
Do vậy, học viên đã lựa chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu, đề xuất
giải pháp nâng cao độ nhám mặt đường Quốc lộ 18 đoạn Bắc Ninh – Uông
Bí” nhằm đánh giá độ nhám mặt đường và đề xuất các giải pháp nâng cao
độ nhám mặt đường cho tuyến đường Quốc lộ 18 đoạn Bắc Ninh – Uông
Bí.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài.
- Tìm hiểu về độ nhám của mặt đường, các phương pháp xác định
độ nhám và ảnh hưởng của nó đến điều kiện xe chạy trên đường và an toàn
giao thông.
- Đo đạc, phân tích và đánh giá độ nhám của mặt đường trên tuyến

đường Quốc lộ 18 đoạn Bắc Ninh – Bắc Ninh.
- Đưa ra một số giải pháp nhằm nâng cao độ nhám của mặt đường đảm
bảo an toàn giao thông.
3. Đối tượng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu.
- Đối tượng nghiên cứu: Độ nhám của mặt đường trên tuyến đường
Quốc lộ 18 đoạn Bắc Ninh – Uông Bí.
- Phương pháp nghiên cứu: Lý thuyết kết hợp với thực nghiệm. Trên
cơ sở lý thuyết về độ nhám của mặt đường, phương pháp xác định và ảnh
hưởng của nó đến điều kiện xe chạy và an toàn giao thông, tiến hành đo đạc
xác định độ nhám mặt đường trên tuyến đường Quốc lộ 18 đoạn Bắc – Uông
Bí để đưa ra những nhận xét, đánh giá về mức độ an toàn khi chạy xe và đưa
ra một số giải pháp nhằm nâng cao độ nhám của mặt đường đảm bảo an toàn
giao thông.


4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ NHÁM CỦA MẶT
ĐƯỜNG VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN ĐIỀU KIỆN XE
CHẠY TRÊN ĐƯỜNG VÀ AN TOÀN GIAO THÔNG.
1.1. Điều kiện xe chạy trên đường, các nhân tố ảnh hưởng đến an toàn
xe chạy.
1.1.1. Hệ thống khai thác vận tải ôtô.
Người lái xe

Ô tô

Đường ô tô

Môi trường bên ngoài

Đường ô tô là một bộ phận của hệ thống khai thác vận tải ô tô bao gồm
bản thân con đường nằm trong mối quan hệ “Môi trường bên ngoài – Đường
ô tô – Ô tô – Người lái xe”. Người thiết kế đường ô tô cần nắm vững mối liên
quan giữa các bộ phận nói trên của hệ thống vận tải ô tô, trong đó đặc biệt chú
ý mối quan hệ sau:
+ Mối quan hệ “Ô tô – Đường ô tô”: Là cơ sở đề xuất các yêu cầu của
việc chạy xe ô tô đối với các yếu tố của đường mà ta cần thiết kế. Nghiên cứu
mối quan hệ này sẽ đi tới các quy định cụ thể về tiêu chuẩn kỹ thuật đối với
các yếu tố của đường và các giải pháp thiết kế nhằm đảm bảo điều kiện chạy
xe về mặt động lực của ô tô.
+ Mối quan hệ “Môi trường bên ngoài – Đường ô tô”: Môi trường bên
ngoài được hiểu là các điều kiện tự nhiên (địa hình, địa mạo, địa chất, thủy
văn, khí hậu, ..., sự phân bố dân cư và các công trình nhân tạo khác). Mối


5

quan hệ này có ảnh hưởng quan trọng đến việc xác định vị trí tuyến đường
trên thực địa cũng như việc chọn các biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao tính
ổn định, bền vững của toàn bộ công trình đường (gồm nền đường, mặt đường,
các công trình thoát nước và các công trình phục vụ dọc tuyến).
+ Mối quan hệ “Môi trường bên ngoài – Người lái xe”: Thể hiện ảnh
hưởng của môi trường xung quanh (gồm cả chính bản thân công trình đường)
đến tâm lý người lái xe, do đó ảnh hưởng đến khả năng vận hành và điều
khiển xe chạy của lái xe (ảnh hưởng đến việc lựa chọn tốc độ xe chạy, lựa
chọn các giải pháp xử lý tình huống giao thông trên đường và ảnh hưởng đến
độ tin cậy trong khi điều khiển xe chạy của người lái). Ngày nay, những
nghiên cứu mới nhất về quan hệ này đã chứng tỏ việc thay đổi giải pháp thiết
kế về tổ chức giao thông sẽ có tác động đáng kể đến tâm lý người lái xe nên

ảnh hưởng đến các điều kiện đảm bảo an toàn và tiện lợi cho việc chạy xe.
+ Mối quan hệ “Đường ô tô – Ô tô”: Nói lên ảnh hưởng của chất lượng
đường ô tô đến các chỉ tiêu khai thác vận tải ô tô. Cải thiện chất lượng công
trình đường ô tô là một biện pháp quan trọng để giảm giá thành vận chuyển
bằng ô tô và đảm bảo an toàn giao thông.
1.1.2. Điều kiện xe chạy trên đường.
Trong những nguyên nhân gây ra TNGT, nguyên nhân do điều kiện về
đường sá liên quan đến công tác khảo sát thiết kế, xây dựng phục vụ khai thác
đường. Như vậy đối với những cơ quan tư vấn thiết kế vụ quản lý khai thác
đường hiện nay ngoài việc áp dụng đúng đắn các tiêu chuẩn kỹ thuật để thiết
kế các dự án xây dựng tuyến mới hay cải tạo nâng cấp tuyến cũ thì cần phải
nghiên cứu, phân tích và xem xét kỹ lưỡng các TNGT xảy ra trên các quốc lộ,
tỉnh lộ liên quan đến các điều kiện đường để rút ra những kinh nghiệm, những
nguyên tắc thiết kế trên quan điểm nâng cao an toàn xe chạy. Thiết kế và khai
thác đường bộ trên quan điểm ATGT về mọi phương diện (an toàn cho lái xe,
an toàn cho các phương tiện giao thông, an toàn trong bất kỳ điều kiện thời
tiết khí hậu nào và đặc biệt là an toàn do các điều kiện đường sá được tạo nên


6

bởi các đồ án thiết kế có chất lượng tốt nhất) đã được rất nhiều nước trên thế
giới nghiên cứu và đề ra các tiêu chuẩn an toàn để đánh giá cho các đồ án
thiết kế đường bộ. Quan điểm thiết kế này cần được nghiên cứu, đánh giá và
đưa vào quy trình thiết kế ở nước ta. Những mô hình sử dụng theo quan điểm
an toàn giao thông:
1.1.2.1 Lý thuyết động lực học chạy xe (mô hình xe - đường).
Lý thuyết không gian cổ điển của Newton trong khoa học tự nhiên là
không gian liên tục, đều đặn và vô hướng.Trong thiết kế đường không gian
khách quan, toán - lý này được biểu diễn trong hệ toạ độ cong, ví dụ không

gian Gauss- Krỹger và định hướng theo mặt nước biển. Trong không gian này
các tính toán và hình vẽ được thể hiện trên ba mặt phẳng: mặt bằng, mặt đứng
(diễn biến của mặt cắt dọc) và mặt cắt ngang.
Trong mô hình “đường - xe chạy” người ta không kể đến người lái xe
và từng mặt cắt của đường riêng rẽ, xem tia nhìn bất động hướng tới cuối
đường, khi thấy có dấu hiệu chướng ngại vật đầu tiên trên đường là sử dụng
phanh gấp. Những tai nạn xảy ra trên các con đường xây dựng theo quy phạm
ấy đã nhắc nhở chúng ta phải phát triển mô hình chuyển động theo mọi khía
cạnh để mô phỏng thực chất quá trình xe chạy, từ đó đưa ra các tiêu chuẩn
cho một con đường an toàn .
Mô hình xe - đường chỉ phù hợp với các đường có tốc độ thấp (V ≤
50km/h) theo quan điểm thiết kế hình học đường hiện đại.
1.1.2.2. Lý thuyết thiết kế theo nguyện vọng của người tham gia giao thông
(mô hình Xe - Đường - Người lái - Môi trường chạy xe).
Như tất cả các ngành khoa học tự nhiên khác, ba nhân tố không gian,
thời gian, mối quan hệ nhân quả được dùng để tính toán, bố trí cấu tạo các
yếu tố hình học khi thiết kế đường ôtô. Nhưng khác với các nhà khoa học kỹ
thuật khác, các mô hình không gian và mối quan hệ nhân quả đối với người
kỹ sư đường cần phải được mở rộng ra.


7

1.1.2.2.1. Không gian chạy xe.
Với tư cách người kỹ thuật khi nói đến không gian chạy xe ta nghĩ ngay
đến không gian vật lý có thể đo được bằng ba toạ độ. Nếu thêm vào nhân tố
thời gian chúng ta xác định được trong không gian ấy những điểm chuyển
động một cách rõ ràng. Tất cả các nhà nghiên cứu đều đạt được cùng một trị
số đo khi nghiên cứu một không gian chạy xe ngắn và cùng rút ra một số kết
quả tính toán. Không gian vật lý vì vậy không phụ thuộc vào người nghiên

cứu, còn được gọi là không gian toán học hay không gian khách quan. Nếu
ngược lại chúng ta với tư cách người lái xe mở mắt nhìn không gian ba chiều
xung quanh ta với đầy đủ màu sắc của nó, với cảnh vật đa dạng có đủ hình
dáng, vị trí thì mỗi người quan sát sẽ mô tả một khác. Không gian chạy xe đến
với chúng ta một cách tự giác và luôn luôn biến đổi như vậy người ta gọi là
không gian chủ quan .
Lý thuyết không gian tâm sinh lý dùng cho người lái xe là một bán
không gian giới hạn bởi đường chân trời, được hợp thành do các không gian
thành phần không liên tục (ví dụ không gian của một đại lộ), bị gãy ở tầm mắt
của người lái xe và có xu hướng là hướng nhìn của lái xe. Để có được những
phản ứng chắc chắn an toàn, người lái xe về nguyên tắc phải có được tâm lý
nhìn thấy rõ ràng chính xác .
1.1.2.2.2. Con người, xe và đường là một hệ thống điều khiển.
Hình 1.1 trình bày quá trình chạy xe dưới hình thức một hệ thống điều
khiển. Nội dung của hình 1.1 mô tả như sau :
Thông qua các cơ quan thần kinh, người lái xe (Lái xe), với tư cách nhà
đạo diễn tiếp nhận các thông tin từ môi trường xung quanh anh ta. Ở đây mắt
(quang học) có ý nghĩa quan trọng nhất, sau đó đến cảm giác do ma sát của
bàn tay trên vô lăng và áp lực lên cơ thể (sự gò bó bức bối) tai nghe (âm
thanh) và các vận động tự thân của con người thông qua các cơ và các cơ
quan thư giãn (tự cân bằng). Sự nhận biết thực tế không chỉ là riêng nhìn thấy
như khi nhìn một biển báo, hay chỉ chờ cảm giác như khi một vật xô mạnh


8

vào bánh xe mà là cả một sự nhận biết tổng hợp có sự tham gia của cả bốn
nhân tố nói trên như khi ta chạy xe qua một đường cong tròn chẳng hạn .
Phần lớn sự nhận biết là không tự giác. Bộ phận này chịu tác động của
các phản xạ tự phát trong hoạt động của mắt và hoạt động điều chỉnh đặc trưng.

Chỉ một ít thông tin về môi trường bên ngoài vượt quá ngưỡng tự giác và người
lái xe từ chối. Sự tự giác của người lái xe không có khả năng nhận biết vô hạn,
giống như con nhện trong mạng, chỉ hoạt động ở chỗ nào xuất hiện những tin
tỏ ra quan trọng nhất. Sự tự giác đó chỉ bằng 10x17=170 bit (đơn vị bằng tiếng
Anh thể hiện một thông tin đơn vị : có – không hoặc vào – ra).
Xe trên hình vẽ được thể hiện đơn giản hoá bằng khối (Xe). Để dễ hiểu
hơn mối liên hệ này đã tách hệ thống điều khiển ra khỏi xe. Như vậy hoạt
động lái xe được tách thành góc xoay vô lăng và lực lái xe, giống như tách lực
ly tâm tác động lên người và sự giao động của họ. Sự điều khiển theo chiều
dọc cũng được tách tương tự như vậy .
Nếu người tham gia giao thông không nhận được đầy đủ các thông tin
về đường cần thiết cho phương thức chạy xe của mình thông qua diễn biến
quang học của đường thì con đường được thiết kế chính xác theo các tính toán
động lực học chạy xe trở nên rất nguy hiểm. Các thông tin về cấu tạo tuyến
đường sẽ đến quá chậm vào thời điểm chạy xe, nếu như người lái xe đó nhìn
mà đánh giá sai lệch tình huống đang xảy ra. Như vậy thoả mãn động lực học
chạy xe là cần thiết nhưng không đủ cho việc chạy xe an toàn, bởi vì phương
thức chạy xe thực tế được lựa chọn ban đầu tại mặt cắt ngang tương ứng
thường khác với phương thức chạy xe tính toán. Điều kiện cần và đủ ở đây là
tuyến đường thiết kế sao cho người lái xe nhìn và đánh giá được phải chọn
phương thức chạy xe như thế nào cho đúng với phương thức chạy xe của con
đường được thiết kế theo động lực học chạy xe.


9

Hình 1.1 a. Dòng thông tin giữa lái xe, xe và đuờng

Hình 1.1 b. Lái xe, xe và đuờng trong chu trình điều khiển

10

1.1.2.2.3. Mối quan hệ nhân quả
Các mối liên quan của kết quả có thể được giải thích theo hai dạng
khác nhau về cơ bản. Mối quan hệ nhân quả xuất phát từ một chuỗi tương
ứng của nguyên nhân và kết quả. Thuyết mục đích, ngược lại giải thích mối
quan hệ xuất phát từ khuynh hướng của mục đích. Có thể tìm thấy mối quan
hệ nhân quả trong các tính toán và các quy định kinh điển về động lực học
chạy xe của quy phạm thiết kế. Những cân nhắc tính toán vạch tuyến đảm
bảo yêu cầu quang học được sắp xếp theo thuyết mục đích. Theo đó một
chuyến đi bằng ôtô là một hành vi hai mục đích: mục đích thứ nhất là đến
nơi đã định, mục đích thứ hai là an toàn nhờ không gian trống tức thời trên
đường. Ở mục đích thứ hai, công tác bài trí con đường giúp cho người lái xe
những hỗ trợ cần thiết. Trong lĩnh vực này, chỉ hạn chế ở các mối quan hệ
giữa sự tác động của người lái xe lên phương tiện và thông tin ngược lại của
xe và đường đến anh ta, như khái niệm nguyên nhân của thời gian trước đây
không còn đủ nữa. Để giải thích mối tương quan của hệ thống người lái xe xe - đường (hành động theo phương thức nào trong rất nhiều phương thức có
thể đạt tới sự cân bằng) cần phải bỏ qua một loạt các mối quan hệ nhân quả
đang sử dụng. Có thể giải thích điều đó bằng một chu trình điều khiển có
nhiều khâu (nhiều thành phần). Trong hệ thống ấy, diễn biến của phản ứng
có thể nghiên cứu riêng rẽ theo thuyết nhân quả, đồng thời cả hệ thống hoạt
động theo thuyết mục đích. Bằng cách quan niệm như vậy chúng ta loại bỏ
được mâu thuẫn dường như tồn tại giữa thuyết nhân quả và thuyết mục đích
khi nghiên cứu về mối quan hệ người lái xe - xe - đường. Những suy nghĩ
trước đây về tác dụng lực giữa xe và đường có thể đơn giản hoá theo thuyết
nhân quả. Vấn đề có ý nghĩa quan trọng hơn là vấn đề nghiên cứu dòng
thông tin giữa người lái xe, xe, đường, nó đòi hỏi người kỹ sư thiết kế phải
mở rộng tầm suy nghĩ.

11

1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng đến an toàn xe chạy.
1.1.3.1. Tai nạn giao thông của các nước trên thế giới và tại Việt Nam.
Tai nạn giao thông của các nước trên thế giới:
Trong các nước thuộc khối liên minh Châu Âu (EU), kể từ năm 2001 đưa
ra một quyết sách là số người chết khi tham gia giao thông đến năm 2010 sẽ
giảm một nửa. Để thực hiện mục tiêu này, Ủy ban An toàn giao thông Châu Âu
đã xuất bản “cuốn sách trắng” về chính sách giao thông của Châu Âu đến năm
2010 “White paper: European transport policy for 2010”. Cùng với các chương
trình hành động về An toàn giao thông (2001÷ 2010) là một loạt các giải pháp
An toàn giao thông đã được đề xuất và áp dụng như: tăng cường kiểm tra giao
thông trên đường, triển khai ứng dụng các kỹ thuật khoa học công nghệ hiện đại
về An toàn giao thông, cải thiện cơ sở hạ tầng giao thông và tiến hành các biện
pháp để nâng cao nhận thức của người tham gia giao thông.
Bảng phía dưới chỉ ra rằng, từ năm 2000 đến 2006, chín quốc gia Châu
Âu (Luxemburg, Portugal, France, Denmark, Switzerland, Netherlands,
Germany, Latvia và Norway) đã giảm được từ 29% ÷ 53% con số người chết
bởi tai nạn giao thông. Điều đó chứng tỏ 9 quốc gia này đang đi đúng hướng
theo mục tiêu quyết sách đề ra.

Trong khi đó các quốc gia còn lại có con số người chết giảm không
đáng kể, đặc biệt 7 nước (Azerbaijan, Georgia, Lithuania, Ukraine, Russia,
Hungary và Bulgaria) số người chết từ năm 2000 đến năm 2006 tăng lên (xem
bảng phía dưới).


12

Hơn thế nữa, không phải tất cả các phương tiện giao thông đều đạt
được tiêu chí đề ra. Đặc biệt là con số tai nạn liên quan đến xe máy có sự dao
động lên xuống theo thời gian rất khó nhận biết. Theo kết quả nghiên cứu tại
CHLB Đức diễn biến tai nạn chết người liên quan đến xe máy từ năm 1995
đến nay dao động tăng lên và giảm xuống (đặc biệt cao nhất trong năm 1999).
Trong khi đó, theo thống kê tai nạn từ năm 1950 đến nay của Hà Lan, diễn
biễn tai nạn thường xuyên dao động và đạt giá trị cao nhất trong các năm
1960, 1980 và 1995.

Sự phát triển theo thời gian của tai

Sự phát triển thời gian của tai nạn tại Hà

nạn tại CHLB Đức từ năm 1995

Lan từ năm 1950 đến năm 2000

đến năm 2006
(Chỉ số index năm 1995= 100; Thời điểm này có 51,716 tai nạn xe máy và
336,374 tai nạn ô tô)
Tuy nhiên có sự khác biệt trong cấu trúc tai nạn của người bị chấn
thương và người chết khi tham gia giao thông trong quá trình xảy ra xung đột.


13

Sự khác biệt này bị chi phí nhiều bởi các giải pháp an toàn giao thông và sự
hiểu biết của người tham gia giao thông. Do đó trong quá trình tăng lên của
phương tiện giao thông và sự phát triển của mạng lưới đường thì con số tai
nạn chết người hàng năm khi tham gia giao thông, tại những quốc gia có giải

pháp an toàn giao thông tốt sẽ có khả năng giảm xuống. Đối với các nước
nằm ngoài tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế của Châu Âu “non-European
Organization for Economic Co-operation and Development (OECD)” đã có
những giải pháp an toàn giao thông tích cực để giảm hoặc hạn chế tối đa sự
gia tăng của tai nạn chết người (xem bảng phía dưới).

- Tai nạn giao thông tại Việt Nam:
Từ số liệu thống kê tai nạn của Ủy ban An toàn giao thông quốc gia,
diễn biến của tai nạn giao thông theo thời gian từ năm 1990 đến 2009 được
thể hiện thông qua 2 hình vẽ phía dưới. Số người chết và người bị chấn
thương liên quan đến tai nạn giao thông từ năm 1990 đến 2002 có khuynh
hướng gia tăng tương tự như sự phát triển của các vụ tai nạn giao thông.
Trong thời kỳ này số lượng người chấn thương tăng 6.2 lần (từ 4,956 đến
30,999 người chấn thương) và con số người chết tăng 5.8 lần (từ 2,268 đến
13,186 người chết). Thời kỳ tiếp theo giữa năm 2002 và 2005, số vụ tai nạn
và người bị chấn thương hàng năm giảm mạnh khoảng 47% (từ 27,993 đến
14,711 vụ tai nạn) và 61.2% (từ 30,999 đến 12,013 chấn thương). Điều này
thể hiện những kết quả tích cực trong chính sách an toàn giao thông, các giải
pháp cũng như các chương trình hành động được thực thi trong suốt thời gian
từ năm 2000 đến 2005.


14

Trong 5 năm gần đây (từ năm 2005 đến năm 2009), con số tai nạn và
người chết hàng năm giảm nhẹ hơn trước. Tuy nhiên có sự dao động lên
xuống trong xu hướng phát triển của số lượng người chết vì tai nạn giao
thông kể từ năm 2002 đến nay. Con số tử vong hàng năm giảm nhẹ khoảng

15

16% (từ 13,186 người chết trong năm 2002 đến 11,094 người chết trong
năm 2009). Điều này thể hiện sự khác biệt trong cấu trúc tai nạn của người
chết và người bị chấn thương. Thêm vào đó, các giải pháp được đề xuất
chưa phát huy đầy đủ hiệu quả để ngăn cản tai nạn chết người. Vì lý do đó,
cần có các giải pháp nâng cao chất lượng mặt đường, đẩy mạnh các giải
pháp cưỡng chế, giám sát và quản lý tốc độ. Xây dựng hệ thống kiểm định
chất lượng cho tuyến đường.
1.1.3.2. An toàn giao thông và rủi ro tai nạn.
An toàn giao thông trên đường ô tô đó là một hệ thống "Đường - Xe cộ
- Người lái” dưới sự tác động của quá trình xây dựng đường, luật lệ giao
thông, điều kiện thời tiết và mức độ an toàn của các phương tiện giao thông.
Một con đường trong quá trình khai thác sử dụng, cùng với hệ thống trang
thiết bị giao thông tương ứng sẽ luôn tồn tại hai thành phần:
+ Thành phần thứ nhất là: Rủi ro tai nạn cơ bản (còn gọi là: rủi ro
không có có khả năng tránh)
+ Thành phần thứ hai là: Tiềm năng an toàn (được gọi là: mật độ chi
phí tai nạn có khả năng tránh được).
Tỉ lệ giữa hai thành phần này phản ánh mức độ “Giao thông – không –
an toàn” trên mạng lưới đường.


16

- Tai nạn giao thông là một biến cố, trong biến cố đó có sự sai khác
giữa quá trình chạy xe và thực tiễn thực hiện quá trình này. Sự sai khác này
thông thường là sự vượt quá một giới hạn cho phép hoặc không tuân thủ
luật lệ giao thông. Do vậy kết quả trực tiếp của tai nạn sẽ là mức độ thiệt
hại trong quá trình xung đột và mức độ chấn thương liên quan đến người

tham gia giao thông.
- Rủi ro tai nạn liên quan đến các tình huống nguy hiểm và các tình
huống này thường có kết quả bất lợi, thế nhưng không phải là không tránh
được. Con số rủi ro (R) được xác định thông qua mức độ thiệt hại (SH) và xác
suất xuất hiện biến cố thiệt hại (p).
Do vậy: R = SH. p
Trong đó:

R = Con số rủi ro

SH = Mức độ thiệt hại
p = Xác suất xuất hiện biến cố thiệt hại
Cuộc sống và sức khỏe của những người tham gia giao thông đang bị
đe dọa bởi những phương tiện giao thông tiềm ẩn những rủi ro tai nạn cao.
Trong quá trình phân tích tai nạn giao thông xuất hiện 3 yếu tố cơ bản tác
động qua lại với nhau đó là: Người điều khiển xa – Phương tiện giao thông –
Điều kiện đường xá.
Theo kết quả nghiên cứu của cơ quan giao thông đường bộ Úc (NSW,
1996) và tư vấn CONSIA (Đan Mạch), yếu tố về người lái chiếm vai trò quan
trọng nhất (chiếm 95% trong tổng số các vụ tai nạn giao thông đường bộ).
Tiếp theo là yếu tố liên quan đến cơ sở hạ tầng giao thông chiếm 28%. Yếu tố
liên quan đến phương tiện xe cộ chiếm 8%.


17

Nguồn: GDV- Berlin, 2007.

Nguồn: Cơ quan Giao thông đường bộ,
NSW, Úc, 1996.

1.2. Độ nhám mặt đường.
Trong những năm gần đây, một vấn đề lớn của chuyên ngành đường
ôtô được các chuyên gia trên thế giới cũng như trong nước quan tâm, đó là
vấn đề an toàn giao thông. Những tai nạn giao thông đường bộ xảy ra ngoài
các nguyên nhân do tổ chức giao thông chưa tốt, do ý thức của người tham gia
giao thông chưa cao, do điều kiện địa hình hạn chế, … thì một nguyên nhân
không nhỏ là do tình trạng mặt đường xấu, bị trơn trượt. Sức chống trượt của
mặt đường là một yếu tố quan trọng để đảm bảo an toàn cho xe chạy với tốc
độ cao, đặc biệt trong điều kiện mặt đường bị ẩm ướt làm cho độ bám của
bánh xe với mặt đường bị suy giảm đáng kể. Nhằm nâng cao khả năng chống
trượt của mặt đường ô tô, các nhà thiết kế, xây dựng và khai thác đường ôtô
luôn tìm cách làm cho mặt đường có độ nhám cao, lâu mòn và tương đối ổn
định cả trong khi mặt đường bị ẩm ướt.
Việc xây dựng mặt đường có độ nhám cao cũng được chú trọng một
cách đặc biệt ở những đoạn đường dốc, đường quanh co có bán kính nhỏ,
những đoạn gần đến nút giao thông, đường trục chính đô thị, khu đông dân
cư. Theo thống kê của một số nước trên thế giới thì có đến 20% số vụ tai nạn
giao thông có nguyên nhân trực tiếp hay gián tiếp là do mặt đường trơn trượt,
không đủ độ nhám, hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường quá thấp.
Trên thế giới, nhất là ở các nước như Anh, Mỹ, Pháp, Nga,… do hệ
thống đường cao tốc đã được xây dựng và phát triển từ những năm 1950 nên


18

đã có nhiều tổ chức, cơ quan chú trọng nghiên cứu về độ nhám của mặt đường
bê tông nhựa.
Các kết quả nghiên cứu về độ nhám của mặt đường được phản ảnh trên
các lĩnh vực:

Nghiên cứu bản chất, cấu trúc của độ nhám mặt đường, các nhân tố ảnh
hưởng đến độ nhám, hệ thống thí nghiệm đánh giá các ảnh hưởng.
Nghiên cứu công nghệ xây dựng lớp phủ mặt đường có độ nhám cao.
Nghiên cứu các giải pháp và thiết bị đánh giá khả năng nhám của
mặt đường.
Còn ở Việt Nam, trong những năm gần đây, đất nước ta với nhịp độ
tăng trưởng kinh tế - xã hội ngày một cao. Giao thông vận tải là một trong các
ngành đã và đang phát triển mạnh mẽ. Nhiều dự án lớn về xây dựng mới và
nâng cấp một số đường trở thành đường cấp cao như đường Bắc Thăng Long
- Nội Bài, Láng - Hòa Lạc, QL5, QL1A, QL18, QL14, QL51, đường Hồ Chí
Minh, đường QL3 mới đoạn Hà Nội – Thái Nguyên… Một thực tế đặt ra cho
các con đường cấp cao đã và sẽ xây dựng ở Việt Nam là làm sao có thể đạt
được tốc độ chạy xe cao phù hợp với thiết kế (90 – 100 km/h) mà vẫn đảm
bảo an toàn giao thông. Chính vì mục tiêu đó mà việc nghiên cứu về lý thuyết
cũng như công nghệ xây dựng lớp phủ mặt đường có độ nhám cao là một vấn
đề thời sự của chuyên ngành đường ôtô nước ta ở hiện tại và tương lai.
Mặc dù vậy, các nghiên cứu về độ nhám ở nước ta cho đến nay vẫn chỉ
ở giai đoạn đầu. Chúng ta còn thiếu rất nhiều, từ thiết bị thí nghiệm, thiết bị
thi công và cả thiết bị đánh giá. Lĩnh vực độ nhám của mặt đường ôtô ở Việt
Nam là một vấn đề còn mới mẻ, chưa được nghiên cứu đầy đủ. Cần thiết phải
có những nghiên cứu sâu và đồng bộ về các mặt như: thiết bị thí nghiệm,
nghiên cứu áp dụng các công nghệ tiên tiến trên thế giới có tính hiệu quả cao,
đề xuất phương pháp đánh giá,…