Tổng hợp các bài báo nghiên cứu về quản lý và phát triển hạ tầng GTVT

TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa
Chiến lợc tối u cho Công tác Bảo trì v cải tạo mặt đờng nhựa trong điều
kiện Việt Nam: Khảo sát sử dụng Mô hình HDM-4 kết hợp phơng pháp đờng dốc1

Optimal Strategies for Maintenance and Rehabilitation of Bituminous Pavements in
Vietnam: An Investigation using HDM-4 with Gradient Methods
Đinh Văn Hiệp1) & Koji Tsunokawa2)
1)

Bộ môn Đờng ôtô & Đờng đô thị, Khoa Cầu Đờng
Trờng Đại học Xây dựng, Hà Nội
Email:

2)

Trờng Đại học Tổng hợp Saitama, Nhật Bản

Tóm tắt: Bài báo đa ra một tiếp cận có tính hệ thống để xác định chiến lợc tối u cho bảo trì và nâng cấp
mặt đờng nhựa dựa trên số liệu khảo sát hiện trạng mặt đờng và mức độ lu lợng giao thông thông qua
phân tích sử dụng Mô hình Quản lý và Phát triển Đờng bộ HDM-4 kết hợp với phơng pháp đờng dốc
đợc đề xuất bởi GS. Tsunokawa và Đinh Văn Hiệp (2006). Chiến lợc tối u đợc định nghĩa là một tập
hợp các phơng án bảo trì và cải tạo tối u tơng ứng với hiện trạng mặt đờng và lu lợng giao thông khác
nhau, nhằm tối thiểu hoá tổng chi phí nhà quản lý và chi phí ngời sử dụng đờng quy đổi về giá trị hiện tại
hoặc tối đa hoá lợi ích cho xã hội trong thời gian phân tích. Các công việc đờng gồm các hình thức khác
nhau nh là xử lý láng bề mặt, thảm bê tông nhựa và xây dựng lại. Số liệu cơ bản sử dụng trong phân tích
này đợc lấy từ điều kiện của Việt Nam và các thông số nhạy cảm nhất của mô hình đã đợc hiệu chỉnh cho
phù hợp với điều kiện địa phơng ở mức ứng dụng cơ bản. Kết quả tìm đợc có thể giúp cho các cơ quan
đờng bộ áp dụng đúng các công việc xây lắp tại đúng thời điểm thích hợp dựa trên số liệu khảo sát hiện
trạng mặt đờng và mức độ giao thông; và giúp cho các cơ quan đờng bộ thấy đợc tầm quan trọng của
công tác duy tu thờng xuyên để bảo trì mạng lới đờng một cách thích hợp nhằm kéo dài tuổi thọ và đem
lại hiệu quả kinh tế cao cho xã hội. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu còn chỉ ra rằng quyền u tiên nên dành cho

các đờng có mức độ lu lợng giao thông lớn và trung bình khi nguồn ngân sách hạn chế không đủ để thực
hiện tất cả công tác bảo trì tối u cho toàn mạng lới. Tuy nhiên, kết quả này cần đợc đánh giá lại cho hợp
lý hơn khi có đầy đủ số liệu tin cậy và các thông số nhậy cảm của mô hình đợc hiệu chỉnh phù hợp vào
điều kiện nhất định của khu vực nghiên cứu.

1. Tổng quan
Mô hình Quản lý và Phát triển Đờng bộ HDM-4 (PIARC, 2001), phát triển dới sự tài trợ chính của Ngân
hàng Thế giới và một số tổ chức quốc tế khác, đợc ứng dụng rộng rãi tại hơn 100 nớc và quốc gia bao gồm
cả các nớc phát triển nh Nhật Bản và Mỹ. Mô hình đợc xem là tiên tiến và hỗ trợ đắc lực trong phân tích
lựa chọn các giải pháp đầu t và quản lý đờng bộ do các u điểm nổi trội sau: (1) kết hợp đợc chi phí nhà
1

Bài báo đợc phát triển trên cơ sở nghiên cứu của tác giả có tênOptimal Maintenance Strategies for Bituminous
Pavements: A Case Study in Vietnam using HDM-4 with Gradient Method đã đợc đăng trên Tạp chí Quốc tế của
Hiệp hội Nghiên cứu Giao thông Đông á, số 6, 2005.

Tp chớ GTVT B GTVT

-1-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

quản lý và chi phí ngời sử dụng đờng trong phân tích chi phí vòng đời dự án, (2) có thể áp dụng rộng rãi
cho các điều kiện đa dạng khác nhau thông qua các hệ số hiệu chỉnh, và (3) có thể đợc sử dụng nh là một
công cụ thích hợp để thiết kế mặt đờng cho các nớc đang phát triển khi mô hình đợc hiệu chỉnh phù hợp
(GS. Tsunokawa và Ul-Islam, 2003). Tại Việt Nam, HDM-4 đã đợc sử dụng trong một số dự án quan trọng,
nh là Dự án tăng cờng năng lực quản lý đờng bộ (HCMP, 2002) và Dự án nâng cấp mạng lới đờng bộ
(RNIP, 2004). Thông qua việc phân tích thí điểm 2000 km mạng lới đờng quốc lộ, dự án HCMP cho thấy
tiềm năng của việc ứng dụng HDM-4 và khả năng kết hợp của nó với các chơng trình hiện có (nh là

RosyBASE) trong công tác quản lý và bảo trì mạng lới đờng bộ Việt Nam. Trong dự án RNIP, HDM-4 đã
đợc sử dụng để xây dựng chiến lợc dài hạn 10 năm trong việc nâng cấp và bảo trì mạng lới đờng quốc
lộ (bao gồm 15.565 km), xem xét mức độ u tiên đầu t cho từng tuyến đờng theo các giai đoạn, và lập kế
hoạch phân bổ nguồn vốn hợp lý cho từng giai đoạn trong điều kiện hạn chế về nguồn vốn. Những nỗ lực
này đang rất đợc quan tâm nhằm phát huy hiệu quả sử dụng của nguồn vốn rất lớn đã đợc đầu t vào xây
dựng hệ thống mặt đờng hiện tại. Tuy nhiên, việc đa ra một tiếp cận hợp lý và khoa học để xác định chiến
lợc tối u cho công tác bảo trì và cải tạo hệ thống đờng ô tô là rất cần thiết giúp cho hệ thống mặt đờng
đảm bảo mức độ phục vụ cao hơn và tuổi thọ dài hơn, dẫn đến giảm tổng chi phí giao thông (tổng chi phí
nhà quản lý và ngời sử dụng đờng) đối với xã hội và hạn chế các vấn đề nh là tai nạn giao thông, tắc
nghẽn giao thông, và ô nhiễm môi trờng.
Cũng nh các chơng trình phân tích lựa chọn hình thức đầu t khác nh là RTIM3 (Cundill, 1993) và
HERS (FHWA, 1998), HDM-4 thờng phân tích chọn lựa các phơng án tốt nhất trong các phơng án đợc
ngời sử dụng khai báo sẵn cho chơng trình. Thông thờng số lợng các phơng án có thể khai báo đợc
cho chơng trình là vô cùng lớn và không thể khai báo hết đợc, vì vậy phơng án tối u thu đợc chỉ là
phơng án tốt nhất trong những phơng án đã đợc khai báo ban đầu. Để khắc phục hạn chế này, GS.
Tsunokawa và Đinh Văn Hiệp (2006) đã đa ra cách tiếp cận mới thông qua việc kết hợp chơng trình
HDM-4 và lý thuyết đờng dốc (gradient methods), để xác định phơng án tối u mà không cần phải khai
báo một khối lợng khổng lồ các phơng án cho chơng trình. Thay vì phải xem xét tất cả các phơng án có
thể có, phơng pháp này chỉ ra hớng tìm kiếm mà theo đó sẽ thu đợc phơng án tối u thật sự.
Dựa trên cốt lõi của phơng pháp đề xuất nói trên, mục đích của nghiên cứu đa tiếp cận mới có tính hệ
thống để xác định chiến lợc tối u cho công tác bảo trì và nâng cấp mặt đờng nhựa dựa trên số liệu khảo
sát hiện trạng mặt đờng và mức độ lu lợng giao thông. Chiến lợc tối u ở đây đợc định nghĩa là một
tập hợp các phơng án bảo trì và cải tạo tối u tơng ứng với hiện trạng mặt đờng và lu lợng giao thông
khác nhau, nhằm tối thiểu hoá tổng chi phí nhà quản lý và chi phí ngời sử dụng đờng quy đổi về giá trị
hiện tại hoặc tối đa hoá lợi ích cho xã hội trong thời gian phân tích. Các công việc đờng bao gồm các hình
thức khác nhau nh là xử lý láng bề mặt, thảm bê tông nhựa và xây dựng lại. Số liệu cơ bản sử dụng trong
phân tích này đợc lấy từ điều kiện của Việt Nam với các thông số nhạy cảm nhất của mô hình đã đợc hiệu
chỉnh cho phù hợp với điều kiện địa phơng ở mức ứng dụng cơ bản. Kết quả phân tích có thể giúp các cơ
quan đờng bộ thực hiện công việc bảo trì và cải tạo đợc hợp lý và hiệu quả hơn nhằm kéo dài tuổi thọ và
nâng cao khả năng phục vụ của hệ thống đờng bộ giúp cho việc giảm đợc tổng chi phí vận tải đối với xã

hội. Trong các phần dới đây, chúng tôi sẽ trình bày phơng pháp luận tiếp cận, số liệu sử dụng, kết quả
phân tích, và kiến nghị cho công tác quản lý và bảo trì mạng lới đờng bộ.

Tp chớ GTVT B GTVT

-2-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

2. Phơng pháp luận
HDM-4 bao gồm 2 mô hình chính, đó là mô hình dự báo quá trình h hỏng mặt đờng phụ thuộc vào các
yếu tố nh là tải trọng xe, tác động môi trờng, và công tác bảo trì và cải tạo; và mô hình chi phí ngời sử
dụng đờng phụ thuộc vào tình trạng mặt đờng và giao thông. Khi đã có các số liệu cần thiết (nh là đặc
tính đoạn tuyến, đặc tính đoàn xe, tải trọng xe, đơn giá, ...), mô hình HDM-4 dự báo lợi ích dòng dựa trên
mô phỏng h hỏng lịch sử của đoạn tuyến, và dự báo chi phí cho công tác xây lắp và chi phí của ngời sử
dụng đờng trong thời gian phân tích. Lợi ích dòng đợc tính bằng hiệu tổng chi phí vận tải theo giá trị hiện
tại giữa phơng án có dự án và phơng án cơ bản (không có dự án). Bằng việc kết hợp HDM-4 ở mức độ dự
án với phơng pháp đờng dốc, phơng án đầu t tối u đợc xác định từ tất cả các phơng án có thể có
thông qua 2 thủ tục tìm kiếm (đó là tối u hoá công việc bảo trì hoặc cải tạo, và tối u hoá số lần công việc
cần thực hiện trong thời gian phân tích) nh trình bày trong nghiên cứu của GS. Tsunokawa và Đinh Văn
Hiệp (2006). Trong phân tích này, phơng pháp sờn dốc nhất đợc sử dụng, bởi vì quá trình tính toán thủ
công đơn giản hơn nhng kết quả cũng không khác so với dùng phơng pháp đờng dốc liên hợp - phơng
pháp có thủ tục tính toán phức tạp hơn.
Phân tích sẽ thực hiện khảo sát các phơng án đầu t tối u tơng ứng với các mức độ giao thông và hiện
trạng mặt đờng khác nhau theo chu trình vòng lặp thể hiện trên Hình 1. Mức độ giao thông đợc thể hiện
thông qua lu lợng xe ngày đêm trung bình năm (AADT) và thành phần xe. Hiện trạng mặt đờng đợc
đặc trng bởi chỉ số độ gồ ghề quốc tế (IRI), còn các chỉ số tình trạng mặt đờng khác (nh là diện tích nứt
nẻ, diện tích bong tróc, số lợng ổ gà, diện tích vỡ mép, và chiều sâu vệt hằn bánh xe trung bình) đợc biểu
thị thông qua chỉ số IRI dựa trên mối tơng quan thống kê rút ra từ dữ liệu mạng lới đờng bộ Việt Nam.

Tp chớ GTVT B GTVT

-3-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

Bắt đầu

Đầu vo

Đặc tính đoạn đờng, điều kiện kinh tế, môi trờng,
đặc tính dòng xe, ...

Vòng lặp mức độ lu lợng giao thông

Vòng lặp tình trạng mặt đờng ban đầu
Chạy HDM-4 kết hợp với
phơng pháp sờn dốc nhất để tìm
phơng án tối u
không
Thu đợc phơng án tối u

không

Tất cả các hiện trạng
mặt đờng?
Có
Thu đợc phơng án tối u tơng ứng với

hiện trạng mặt đờng khác nhau

Tất cả các mức độ
giao thông?
Có
Thu đợc phơng án tối u tơng ứng với hiện trạng
mặt đờng và mức độ giao thông khác nhau

Thu đợc chiến lợc tối u
Đầu RA

Kết thúc
Hình 1. Thuật toán dùng cho khảo sát chiến lợc bảo trì/cải tại tối u

Tp chớ GTVT B GTVT

-4-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

3. Dữ liệu đầu vo
Đoạn đờng sử dụng trong phân tích đợc xác định bởi các đặc tính về hình học đờng, điều kiện môi
trờng, tải trọng xe, tình trạng và kết cấu mặt đờng. Các tham số này sẽ đợc trình bày lần lợt trong các
phần dới đây.
3.1 Đặc tính đoạn tuyến
Đoạn tuyến có chiều dài 50 km nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới/nửa khô cằn đợc giả thiết cho nghiên cứu.
Các yếu tố mặt cắt ngang cơ bản đợc lấy theo Tiêu chuẩn thiết kế đờng ô tô (TCVN 4054, 1998) cho
đờng trục chính 2 làn xe tiêu chuẩn ở vùng đồng bằng, đó là 7 m phần xe chạy, 2.5 m lề đờng mỗi bên
(2.0 m cho lề gia cố và 0.5 m lề đất). Độ chênh cao lên/xuống trung bình, số lần lên/xuống, góc chuyển

hớng trung bình, và độ dốc siêu cao trung bình lần lợt bằng 5 m/km, 4 lần, 26 độ/km, và 2 %. Trị số này là
giá trị trung bình theo trọng số chiều dài của 12,380 km mạng lới đờng phủ mặt ở vùng đồng bằng của Dự
án Nâng cấp Mạng lới Đờng bộ (RNIP, 2004).
3.2 Giao thông, thời gian phân tích và tỉ số chiết khấu
Lu lợng xe ngày đêm trung bình năm (AADT) tại năm 2004 có giá trị 1000, 4000 và 10000 (xe/ng.đ)
tơng ứng cho mức độ lu lợng giao thông thấp, trung bình, và cao đợc xem xét đại diện trong phân tích.
Thành phần dòng xe của trờng hợp lu lợng giao thông thấp khác với trờng hợp lu lợng trung bình và
cao, và thành phần xe máy chiếm tỷ lệ vợt trội trong dòng xe phản ánh tình trạng thực tế của giao thông
đờng bộ Việt Nam nh trong Bảng 1. Thời gian phân tích là 20 năm bắt đầu từ năm 2004 với tỉ số chiết
khấu là 12% theo đề nghị của Ngân hàng Thế giới (The World Bank, 2003) đợc sử dụng trong nghiên cứu
này.
Bảng 1. Thành phần dòng xe và tỉ lệ tăng xe hàng năm
Loại xe
Lu lợng
giao thông

Thành phần và tỉ lệ tăng xe hàng
năm

Xe
máy

Xe
con

Tải
trung

Buýt
lớn

Cao &
63
13
10
9
Thành phần (%)
Trung bình
8/4
8/5
6/3
3/3
Tỉ lệ tăng xe hàng năm (%) *)
Thấp
63.3
12.5
24.2
Thành phần (%)
8/4
8/5
6/3
Tỉ lệ tăng xe hàng năm (%) *)
Nguồn: (RNIP, 2004); *) Tỉ lệ tăng xe hàng năm từ năm 2003 đến 2013 / 2013 trở về sau;

Tải
nặng
5
6/3
-

Tổng

cộng
100
100
-

3.3 Đặc tính kết cấu mặt đờng
Khảo sát thực hiện cho trờng hợp mặt đờng nhựa trên lớp móng cấp phối đối với các trờng hợp lu lợng
giao thông. Dựa trên dữ liệu thực tế của RNIP (2004) về việc sử dụng vật liệu lớp mặt, hỗn hợp nhựa rải
nóng (HRA) đợc sử dụng cho đờng có lu lợng giao thông cao, còn mặt đờng láng nhựa (SBSD) đợc
sử dụng cho đờng có lu lợng giao thông trung bình và thấp. Cờng độ nền đất đợc giả thiết có chỉ số
CBR (California Bearing Ratio) là 8. Cờng độ mặt đờng đặc trng bởi chỉ số kết cấu (SN) đợc tính tơng
ứng với mức độ lu lợng giao thông theo Quy trình Thiết kế Kết cấu Mặt đờng mềm (22TCN-274-01,
2001) nh trình bày ở Bảng 2.

Tp chớ GTVT B GTVT

-5-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

Bảng 2. Lu lợng xe ngày đêm trung bình hàng năm (AADT) và Chỉ số kết cấu (SN)
Trờng hợp xe cộ
Thấp
Trung bình
Cao
AADT (xe/ng.đ)
1000
4000
10000

2.60
3.38
3.80
SN*)
*)
Chỉ số kết cấu xác định từ ESAL tích luỹ cho 10 năm khai thác quy đổi từ AADT, thành phần dòng xe,
và hệ số ESAL (Bảng 4). Các tham số điển hình dùng trong tính toán là: CBR = 8; MR = 1500xCBR;
R=85 %; So = 0.35; pi = 4.5 PSI; pt bằng 2.5, 2.25, và 2.0 PSI tơng ứng với mức độ lu lợng giao
thông cao, trung bình, và thấp nh khuyến nghị của 22TCN-274-01.
3.4 Điều kiện mặt đờng
Tình trạng mặt đờng đợc thể hiện thông qua giá trị độ gồ ghề và chia thành 4 cấp theo mức độ của giá trị
IRI đó là tốt (IRI < 4), trung bình (4 IRI < 6), xấu (6 IRI < 8), và rất xấu (IRI 8) (HDM-4, 2003).
Ngoài ra, tình trạng mặt đờng còn đợc đặc trng bởi các chỉ tiêu khai thác khác thông qua mối tơng quan
thống kê với chỉ số IRI nh thể hiện tại Bảng 3.
Bảng 3. Tơng quan hệ thống kê giữa các chỉ tiêu khai thác khác mặt đờng và độ gồ ghề IRI
Lu lợng giao thông &
Loại mặt đờng

Chỉ tiêu khai thác
mặt đờng
Diện tích nứt (%)

Tơng quan thống kê

IRI 3; 0.31IRI2 - 1.56IRI + 1.85, R2 = 0.65,
và IRI < 3; 0
Diện tích bong tróc (%)
0.13IRI2 - 0.54IRI + 0.57; R2 = 0.64
Số ổ gà (số lợng/km)
IRI 4; 0.74IRI2 - 4.28IRI + 5, R2 = 0.46,

Thấp & SBSD
và IRI < 4; 0
Diện tích vỡ mép (m2/km) IRI 3; 1.48IRI2 - 8.96IRI + 13.56, R2 = 0.65,
và IRI < 3; 0
Chiều sâu vệt lún bánh xe IRI 3; 8.37Ln(IRI) - 8.64, R2 = 0.46,
trung bình (mm)
và IRI < 3; 0
Diện tích nứt (%)
0.61IRI2 - 2.96IRI + 3.50, R2 = 0.74
Diện tích bong tróc (%)
IRI 3; 0.67IRI2 - 4.54IRI + 7.55, R2 = 0.71,
và IRI < 3; 0
Số ổ gà (số lợng/km)
IRI 4; 1.15 IRI2 - 7.42 IRI + 10, R2 = 0.95,
Trung bình & SBSD
và IRI < 4; 0
Diện tích vỡ mép (m2/km) IRI 4; 2.06IRI2 - 14.22IRI + 24.10, R2 = 0.75,
và IRI < 4; 0
Chiều sâu vệt lún bánh xe IRI 4; 13.92Ln(IRI) - 16.05, R2 = 0.50,
trung bình (mm)
và IRI < 4; 0
Diện tích nứt (%)
0.25IRI2 - 1.06RI + 1.10, R2 = 0.72
Cao & HRA
Diện tích bong tróc (%)
0.1266IRI2 - 0.4779IRI + 0.45, R2 = 0.73
Số ổ gà (số lợng/km)
0.1148IRI2 - 0.3824IRI + 0.30, R2 = 0.45
2
Diện tích vỡ cạnh (m /km) IRI 4; 1.25IRI2 - 7.53IRI + 10.50, R2 = 0.38,

và IRI < 4; 0
Chiều sâu vệt lún bánh xe 4.99Ln(IRI) - 3.42, R2 = 0.63
trung bình (mm)
Chú ý: - Phạm vi của giá trị độ gồ ghề từ 2 đến 10 IRI và các chỉ tiêu khai thác của mặt đờng thu thập vào
cuối năm 2003.

Tp chớ GTVT B GTVT

-6-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

3.5 Chi phí vận doanh
Bảng 4 đa ra đặc tính của đoàn xe phổ biến ở Việt Nam bao gồm các loại xe điển hình, khối lợng vận
chuyển trung bình của xe, số bánh xe, tải trọng trục tiêu chuẩn tơng đơng (ESAL), số km đi đợc trung
bình một năm, tổng số giờ trung bình thực hiện 1 hành trình đi-về, tuổi thọ phục vụ trung bình của xe, giá
kinh tế của xe mới, và chi phí kinh tế cho một lần thay lốp. Chi phí lao động bảo dỡng xe đợc ớc tính là
US$ 2.00/ giờ-công cho tất cả các loại xe, còn các chi phí khác đợc lấy theo báo cáo của Dự án Giao thông
Nông thôn 2 (RTP2, 2002).
Bảng 4. Đặc tính đoàn xe
Loại xe

Khối
lợng
(tấn)

Xe máy
0.1
Xe con

1.4
Tải trung
7.5
Tải nặng
13.0
11.5
Buýt lớn
Nguồn: (RNIP, 2004)

Số
bánh xe

ESAL

2
4
6
10
6

0.00
0.00
0.50
3.27
0.89

Mức sử dụng
hàng năm
Chiều
Số giờ

dài đi
làm việc
(Km)
(Giờ)
8000
12000
40000
50000
60000

320
400
1600
1670
1500

Tuổi thọ
trung
bình
(Năm)

Giá
kinh tế
của
xe
(US$)

Giá
kinh tế
lốp xe

(US$)

8
10
12
12
12

926
14530
28850
49300
52800

18
42
105
145
145

3.6 Phơng án bảo trì và cải tạo
Phơng án bảo trì và cải tạo xem xét trong nghiên cứu này bao gồm các công việc duy tu định kỳ và cải tạo
kết hợp với công tác duy tu thờng xuyên thích hợp, ngoại trừ phơng án cơ bản chỉ có duy tu thờng xuyên.
Theo kiến nghị của Ul-Islam và GS. Tsunokawa (2004), duy tu thờng xuyên thích hợp sử dụng trong nghiên
cứu này bao gồm (1) công việc dọn dẹp hệ thống thoát nớc hàng năm, (2) vá ổ gà khi số ổ gà chuẩn quy đổi
đạt 2 hố/km, và (3) láng vết nứt khi vết nứt ngang do nhiệt và vết nứt kết cấu lần lợt đạt 10% và 5%. Công
việc duy tu định kỳ bao gồm láng nhựa 2 lớp (DBST) dầy 25 mm, bê tông nhựa (BTN) có chiều dầy từ 30
đến 70 mm. Công việc cải tạo bao gồm các công việc nh là xây dựng lại với lớp mặt xử lý láng nhựa 2 lớp,
hoặc với lớp mặt BTN có chiều dầy từ 50 đến 70 mm. Bảng 5 liệt kê đơn giá của công tác duy tu thờng
xuyên và công tác chuẩn bị theo cả giá kinh tế và giá tài chính, còn Bảng 6 đa ra chỉ số kết cấu điều chỉnh

(SNP) và đơn giá của công tác duy tu định kỳ và công việc cải tạo theo cả giá kinh tế và giá tài chính dùng
trong nghiên cứu này. Giá trị SNP đợc tính toán có kể đến sự tham gia của các lớp bề mặt, lớp móng trên,
móng dới và nền đất hoặc các lớp mặt đờng hiện tại phía dới nh theo kiến nghị của Rolt và Parkman
(1997)
Đờng có lu lợng giao thông cao chỉ xem xét các công việc bảo trì và cải tạo với lớp thảm BTN, trong khi
đó với đờng có lu lợng giao thông trung bình và thấp thì xem xét tất cả các công việc bảo trì và cải tạo,
do thực tế sử dụng loại vật liệu lớp mặt đờng tơng ứng với mức độ lu lợng xe chạy. Phân tích xem xét
các công việc xây lắp hỗn tạp khác nhau bao gồm lớp xử lý láng nhựa 2 lớp, lớp thảm BTN, và xây dựng lại
có lớp mặt xử lý nhựa 2 lớp hoặc thảm BTN. Do vậy, đơn giá cho 1 km đờng của công tác xây lắp đợc sử

Tp chớ GTVT B GTVT

-7-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

dụng làm chỉ số chạy trong phân tích sử dụng HDM-4 cùng với phơng pháp đờng dốc.
Bảng 5. Đơn giá của công việc chuẩn bị và duy tu thờng xuyên
Đơn giá ($US/ đơn vị)
Unit

Các hoạt động bảo trì
I Công tác chuẩn bị
Vá đờng
Sửa chữa mép đờng trải mặt
II - Duy tu thờng xuyên
Dọn dẹp hệ thống thoát nớc
Láng vết nứt
Vá ổ gà

Nguồn: RNIP (2004)

Giá kinh tế
(a) = 0.85*(b)

Giá tài chính
(b)

m2
m2

2.87
6.28

3.38
7.39

Km dài
m2
m2

1921
0.47
2.87

2260
0.55
3.38

Thấp

Trung bình

Cao

Lu lợng
giao thông

Bảng 6 Giá trị SNP và đơn giá của công việc bảo trì và cải tạo
Công việc bảo trì
Lớp phủ BTN (mm)

DBST
25
(mm)

30

40

50

60

70

DBST
25
(mm)

-

0.35
4.15
5.76

0.47
4.27
6.95

0.59
4.39
8.13

0.71
4.51
9.30

0.83
4.63
10.46

0.2
3.58

0.35
3.73

0.47
3.85

0.59
3.97

0.71
4.09

Đơn giá
(US$/m2)

1.88

5.76

6.95

8.13

SN
SNP
Đơn giá
(US$/m2)

0.2
2.80
1.88

0.35
2.95
5.76

0.47
3.07
6.95

0.59
3.19
8.13

Hạng mục

SN
SNP
Đơn giá
(US$/m2)
SN
SNP

Xây dựng lại
BTN (mm)
50

60

70

-

3.80
4.85

14.90

3.92
4.97
15.33

4.04
5.09
15.76

0.83
4.21

3.38
4.43

3.38
4.43

3.50
4.55

3.62
4.67

9.30

10.46

9.53

13.25

13.69

14.12

0.71
3.31
9.30

0.83
3.43
10.46

2.60
3.65
7.33

2.60
3.65
12.19

2.72
3.77
12.64

2.84
3.89
13.08

Chú ý: 1) SN không kể đến sự tham gia của các lớp hiện có phía dới hoặc của nền đất, trong khi đó SNP kể
đến sự tham gia đồng thời của các lớp này. Để tính toán các giá trị SN và SNP, hệ số cờng độ của
lớp DBST và các lớp thảm BTN lần lợt là 0.2 và 0.3 (Watanatada và cộng sự, 1987).
2) Đơn giá kinh tế lấy theo RNIP (2004) và tính bằng 85% của đơn giá tài chính.
3.7 Hiệu chỉnh mô hình
Mô hình HDM-4 nên đợc hiệu chỉnh tuỳ theo điều kiện riêng của từng nớc hoặc vùng áp dụng mô hình,
bởi vì có sự khác biệt rõ rệt về đặc tính giao thông, kinh tế, điều kiện môi trờng giữa các vùng xây dựng mô
hình (đó là Kenya, các nớc vùng Caribbean, ấn Độ, và Brazil) và vùng ứng dụng mô hình. Trong nghiên
cứu này, việc hiệu chỉnh đợc thực hiện ở mức độ I cho việc ứng dụng cơ bản (Bennett và Paterson, 2002).
Theo điều kiện khí hậu nhiệt đới/nửa khô cằn, 3 nhân tố nhạy cảm nhất của mô hình ảnh hởng đến công
việc bảo trì và xuống cấp đờng, đó là hệ số môi trờng/độ gồ ghề, hệ số nứt ban đầu, và hệ số phát triển vết

Tp chớ GTVT B GTVT

-8-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

nứt đợc hiệu chỉnh lần lợt là 0.78, 1.10, và 0.90.

4. Kết quả phân tích
Số lần chạy HDM-4 cần thiết để thu đợc phơng án tối u vào khoảng 30 cho mỗi điều kiện mặt đờng và
mức độ giao thông khi sử dụng phơng pháp sờn dốc nhất nh theo đề xuất của Tsunokawa và Đinh Văn
Hiệp (2006). Vì vậy, với 3 giá trị AADT và 9 giá trị độ gồ ghề ban đầu (tơng ứng với 27 đoạn đại diện), có
xấp xỉ 810 (30 x 3 x 9) trờng hợp chạy HDM-4 để xác định chiến lợc bảo trì và cải tạo tối u. Bảng 7 đa
ra kết quả của công việc này, bao gồm các phơng án tối u và lợi ích quy đổi hiện tại lớn nhất thu đợc
tơng ứng với phơng án tối u trong thời gian phân tích 20 năm. Công việc bảo trì và cải tạo thích hợp cho
năm đầu tiên của thời kỳ phân tích tơng ứng với các mức độ giao thông và hiện trạng mặt đờng khác nhau

đợc thống kê trong Bảng 8. Từ Hình 2 đến Hình 4 thể hiện diễn tiến điều kiện mặt đờng dự báo thông qua
độ gồ ghề trong thời gian phân tích tơng ứng với các mức độ giao thông và hiện trạng mặt đờng khác nhau.
Kết quả của phân tích liên quan đến công việc bảo trì và cải tạo thực hiện vào năm đầu tiên trong thời gian
phân tích đợc trình bày nh sau.
1) Công việc xây dựng lại (bằng việc xới lại mặt đờng h hỏng và thay thế lớp móng mới và lớp mặt
mới) mang lại hiệu quả cao cho trờng hợp mặt đờng h hỏng nặng đối với tất cả các mức độ giao
thông. Xây dựng lại sử dụng lớp mặt DBST nên đợc dùng cho mặt đờng có mức độ lu lợng giao
thông trung bình và thấp với độ gồ ghề lần lợt tơng ứng là 7 và 8 IRI, trong khi đó xây dựng lại
với lớp mặt BTN 50 mm đợc khuyến nghị cho đờng có lu lợng giao thông cao và có độ gồ ghề
trên 8 IRI. Công việc xây dựng lại với lớp mặt DBST cũng đợc khuyên dùng cho mặt đờng có lu
lợng giao thông thấp vào nhng năm sau đó khi độ gồ ghề tăng lên đến 8 IRI.
2) Lớp thảm BTN dầy 60 và 70 mm đợc kiến nghị cho đờng có lu lợng giao thông cao và mặt
đờng ở tình trạng xấu có giá trị độ gồ ghề từ 6 đến 8 IRI, trong khi đó lớp phủ 50 mm đợc sử dụng
cho đờng có lu lợng giao thông trung bình và cao với giá trị độ gồ ghề tơng ứng lần lợt là 5 và
6 IRI.
3) Lớp thảm mỏng BTN 30 mm thích hợp cho đờng có giao thông cao và trung bình khi độ gồ ghề có
giá trị 4 IRI, và lớp thảm BTN 40 mm đợc áp dụng cho đờng có lu lợng giao thông trung bình
và độ gồ ghề là 5 IRI.
4) Công tác duy tu thờng xuyên đem lại hiệu quả cho đờng có lu lợng giao thông cao và trung
bình trong điều kiện mặt đờng tốt (IRI 3), trong khi đó đối với đờng có lu lợng giao thông
thấp thì duy tu thờng xuyên thích hợp cho cả khi mặt đờng có tình trạng tơng đối xấu (IRI 7).
5) Lớp thảm mỏng BTN 30 mm cùng với công tác duy tu thờng xuyên đem lại hiệu quả cao cho
đờng có lu lợng giao thông trung bình và cao khi độ gồ ghề dới 4 IRI trong suốt thời gian khai
thác 20 năm, điều này là do thành phần nổi trội của xe máy (63% trên tổng số các loại xe) và lợng
xe tải nặng chiếm rất ít (chỉ 5% trên tổng số các loại xe). Ngoài ra, tần suất thực hiện lớp thảm BTN
30 mm cho đờng có lu lợng giao thông cao lớn hơn nhiều so với đờng có lu lợng giao thông
trung bình, do ảnh hởng của tải trọng trục xe tác dụng tích luỹ đối với sự xuống cấp của mặt đờng.

Tp chớ GTVT B GTVT

-9-


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

Sử dụng DBST kết hợp với duy tu thờng xuyên nên dùng trớc khi mặt đờng xuống cấp quá xấu
(IRI 8) đối với đờng có lu lợng giao thông thấp. Kết quả cũng chỉ ra rằng DBST không cải
thiện điều kiện độ gồ ghề, nhng có hiệu quả trong việc trì hoãn quá trình xuống cấp nh thể hiện
trong Bảng 7 vì NB/km đạt giá trị dơng so với trờng hợp cơ bản (chỉ có duy tu thờng xuyên).
6) Hình 5 cho thấy lợi ích quy đổi hiện tại lớn nhất thu đợc trong thời gian phân tích 20 năm của
đờng có lu lợng giao thông cao và trung bình cao hơn so với đờng có lu lợng giao thông thấp,
đặc biệt khi tình trạng mặt đờng xấu và rất xấu. Bởi vì, đối với đờng có lu lợng giao thông thấp
thì lợng xe buýt lớn và xe tải nặng chiếm tỉ lệ ít so với xe 2 bánh và xe con, nên chi phí vận doanh
tiết kiệm đợc do việc cải thiện đờng là rất nhỏ, dẫn đến việc thu đợc lợi ích thấp trong thời gian
phân tích. Kết quả kiến nghị rằng quyền u tiên nên dành cho đờng có mức độ lu lợng giao
thông cao và trung bình nếu nguồn ngân sách có sẵn không đủ để đáp ứng cho việc bảo trì tối u
toàn mạng lới đờng.

Bảng 7. Các phơng án bảo trì/cải tạo tối u trong thời gian phân tích tơng ứng với các điều
kiện khác nhau của hiện trạng mặt đờng và mức độ giao thông

Hiện

trạng

Mức độ giao thông & Loại mặt đờng hiện tại

mặt đờng

IRI

Lu lợng xe thấp &
Mặt đờng láng nhựa 1 lớp
(N0 = 1000 xe/ng.đ)

Lu lợng xe trung bình & Mặt
đờng láng nhựa 1 lớp
(N0 = 4000 xe/ng.đ)

Lu lợng xe cao &
Mặt đờng BTN
(N0 = 10000 xe/ng.đ)

2
3
4

[2012; Ovl-30]
[2012; Ovl-30]
[2004, 2016;
Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2014;
Ovl-40, Ovl-30]
[2004, 2014;
Ovl-50, Ovl-30]
[2004, 2012;
Re-DBST, Ovl-30]
[2004, 2012;
Re-DBST, Ovl-30]
[2004, 2012;

Re-DBST, Ovl-30]
[2004, 2012;
Re-DBST, Ovl-30]

[2015, 2021; Ovl-30, Ovl-30]
[2008, 2016; Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2011, 2018;
Ovl-30, Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2013, 2019;
Ovl-50, Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2013, 2019;
Ovl-60, Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2014, 2020;
Ovl-70, Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2013, 2019;
Ovl-70, Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2014, 2021;
Re-50, Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2014, 2021;
Re-50, Ovl-30, Ovl-30]

Tình
trạng

Trung
bình

5

[2016; DBST]

[2016; DBST]
[2010, 2020;
DBST, DBST]
[2009; Re-DBST]

Xấu

6

[2009; Re-DBST]

7

[2007; Re-DBST]

8

[2004; Re-DBST]

9

[2004; Re-DBST]

10

[2004; Re-DBST]

Tốt

Rất

xấu

Chú ý:
(1) k số lần các công việc bảo trì/cải tạo thực hiện trong thời gian phân tích
(2) Ovl-30, Ovl-40, Ovl-50, Ovl-60, và Ovl-70 là ký hiện của lớp thảm BTN có chiều dày lần lợt là 30, 40, 50, 60, và
70 mm; Re-DBST và Re-50 ký hiệu cho công việc xây dựng lại với lớp mặt là DBST dầy 25 mm và BTN dầy 50 mm.
(3) NB là lợi ích quy đổi hiện tại lớn nhất thu đợc trong thời gian phân tích của phơng án bảo trì/cải tạo tối u,
đây là lợi ích tiết kiệm đợc do giảm tổng chi phí giao thông so với phơng án cơ bản.

Tp chớ GTVT B GTVT

- 10 -


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa
Bảng 8. Công việc bảo trì/cải tạo mặt đờng thích hợp tơng ứng với các điều kiện khác nhau
về hiện trạng mặt đờng và mức độ giao thông
Hiện trạng
Mức độ giao thông & Loại mặt đờng hiện tại
mặt đờng
Lu lợng xe cao &
Lu lợng xe thấp &
Lu lợng xe trung bình &
Tình
IRI
Mặt đờng láng nhựa 1 lớp
Mặt đờng BTN
Mặt đờng láng nhựa 1 lớp
trạng
(N0 = 4000 xe/ng.đ)

(N0 = 10000 xe/ng.đ)
(N0 = 1000 xe/ng.đ)

Tốt

2

Duy tu thờng xuyên

3
Trung
bình

4
5

Thảm BTN 40 mm

Thảm BTN 50 mm

Xấu

6

Thảm BTN 50 mm

Thảm BTN 60 mm

Thảm BTN 30 mm

7
Rất

8

xấu

9

Thảm BTN 70 mm
Xây dựng lại với lớp mặt xử lý nhựa 2 lớp (DBST)

Xây dựng lại
với lớp mặt BTN 50mm

10
11
10

Độ ghồ ghề quốc tế (IRI) .

9

IRI hiện trạng = 2

IRI hiện trạng = 3

IRI hiện trạng = 4

IRI hiện trạng = 5

IRI hiện trạng = 6

IRI hiện trạng = 7

IRI hiện trạng = 8

IRI hiện trạng = 9

IRI hiện trạng = 10

8
7
6
5
4
3
2

Thời gian (năm)

Hình 3. Diễn tiến dự báo của độ gồ ghề khi áp dụng các phơng án tối u
(Trờng hợp lu lợng xe cao, N0 = 10 000 xe/ng.đ)

Tp chớ GTVT B GTVT

- 11 -

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

1


TS. §inh V¨n HiÖp & GS.TS. Koji Tsunokawa

11
10

§é ghå ghÒ quèc tÕ (IRI) .

9

IRI hiÖn tr¹ng = 2

IRI hiÖn tr¹ng = 3

IRI hiÖn tr¹ng = 4

IRI hiÖn tr¹ng = 5

IRI hiÖn tr¹ng = 6

IRI hiÖn tr¹ng = 7

IRI hiÖn tr¹ng = 8

IRI hiÖn tr¹ng = 9

IRI hiÖn tr¹ng = 10

8
7
6
5
4
3
2

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

1

Thêi gian (n¨m)

H×nh 4. DiÔn tiÕn dù b¸o cña ®é gå ghÒ khi ¸p dông c¸c ph−¬ng ¸n tèi −u
(Tr−êng hîp l−u l−îng xe trung b×nh, N0 = 4 000 xe/ng.®)
11
IRI hiÖn tr¹ng = 2
IRI hiÖn tr¹ng = 5
IRI hiÖn tr¹ng = 8

10

§é ghå ghÒ quèc tÕ (IRI) .

9

IRI hiÖn tr¹ng = 3
IRI hiÖn tr¹ng = 6
IRI hiÖn tr¹ng = 9

IRI hiÖn tr¹ng = 4
IRI hiÖn tr¹ng = 7
IRI hiÖn tr¹ng = 10

8
7
6
5
4
3
2

Thêi gian (n¨m)

H×nh 5. DiÔn tiÕn dù b¸o cña ®é gå ghÒ khi ¸p dông c¸c ph−¬ng ¸n tèi −u
(Tr−êng hîp l−u l−îng xe thÊp, N0 = 1 000 xe/ng.®)

Tạp chí GTVT – Bộ GTVT

- 12 -

2023

2022

2021

2020

2019

2018

2017

2016

2015

2014

2013

2012

2011

2010

2009

2008

2007

2006

2005

2004

1


Tổng lợi ích quy đổi hiện tại ($US triệu/km) .

TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

3
Lu lợng cao

2.5

Lu lợng trung bình
Lu lợng thấp

2
1.5
1
0.5
0
2

3

4

5

6

7

8

9

10

Hiện trạng mặt đờng - Độ gồ ghề quốc tế (IRI)

Hình 5. Lợi ích quy đổi hiện tại lớn nhất trong thời gian phân tích 20 năm
ứng với phơng án tối u

5. Kết luận
Bài báo đã đa ra một tiếp cận có hệ thống nhằm xác định chiến lợc bảo trì và cải tạo tối u dựa
trên số liệu khảo sát hiện trạng mặt đờng và mức độ lu lợng giao thông bằng việc sử dụng
HDM-4 kết hợp với phơng pháp sờn dốc nhất. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng hình thức xây
dựng lại thích hợp đối với mặt đờng h hỏng nặng, trong khi đó các công việc bảo trì thích hợp tùy
theo mức độ lu lợng giao thông và hiện trạng mặt đờng. Bên cạnh đó, thảm mỏng BTN 30 mm
kết hợp với công tác duy tu thờng xuyên đem lại hiệu quả cao trong việc duy trì mặt đờng có lu
lợng giao thông cao và trung bình khi mặt đờng ở tình trạng tốt (IRI 3), còn phơng án xử lý
láng nhựa 2 lớp (DBST) kết hợp với duy tu thờng xuyên cho thấy thích hợp cho mặt đờng có lu
lợng giao thông thấp với điều kiện mặt đờng ở tình trạng tốt cho đến tơng đối xấu (IRI 7).
Vậy kết quả tìm đợc có thể trợ giúp cơ quan đờng bộ trong việc lựa chọn công việc bảo trì thích
hợp và hiệu quả hơn dựa trên công tác khảo sát hiện trạng đờng. Công tác duy tu thờng xuyên
cần đợc chú trọng bảo trì mạng lới đờng thích hợp. Bên cạnh đó, kết quả tìm đợc chỉ ra rằng
u tiên nên đợc dành cho đờng có mức độ giao thông cao và trung bình, nếu nguồn ngân sách
không đủ để cung cấp cho toàn mạng lới. Tuy nhiên, nếu dữ liệu đợc cập nhật chi tiết và các
tham số nhạy cảm đợc hiệu chỉnh thích hợp vào điều kiện cụ thể của vùng nghiên cứu, khi đó kết
quả cần đợc đánh giá lại cho chính xác hơn và mở rộng cho các loại mặt đờng khác nhau ở các
điều kiện địa hình khác nhau.

Tp chớ GTVT B GTVT

- 13 -


TS. Đinh Văn Hiệp & GS.TS. Koji Tsunokawa

Tài liệu tham khảo
22TCN-274-01 (2001). Quy trình Thiết kế Kết cấu Mặt đờng mềm. Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam.
Bennett, C.R. và W.D.O. Paterson (2002). A Guide to Calibration and Adaptation. Volume V, HDM-4
Manual. World Road Association, ISOHDM, PIARC, Paris, France.

Cundill, M. (1993). The Road Transport Investment Model (RTIM3). Transport Research Laboratory,
Crowthorrne, UK.
FHWA (1998). Highway Economic Requirements System (HERS). Federal Highway Administration,
United States Department of Transportation.
HMCP (2002). Dự án Tăng cờng Năng lực Quản lý Đờng bộ. Bản báo cáo cuối cùng, Cục Đờng bộ
Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam.
PIARC (2003) Highway Development and Management Model, Version 1.3. World Road Association,
ISOHDM, PIARC, Paris, France.
RNIP (2004). Dự án nâng cấp mạng lới đờng quốc lộ Kế hoạch chiến lợc 10 năm. Bản báo cáo cuối
cùng, Cục Đờng bộ Việt Nam, Bộ Giao thông Vận tải Việt Nam.
Rolt, J. và C.C. Parkman (1997). Characterisation of Pavement Strength in HDM-III and Changes
Adopted for HDM-4. TRL Project Report PR/ORC/587/97, Transport Research Laboratory, Crowthorne,
UK.
RTP2 (2002). Dự án Giao thông Nông thôn 2. Báo cáo Nghiên cứu Thực địa. Bộ Giao thông Vận tải Việt
Nam.
TCVN 4054 (1998). Tiêu chuẩn Thiết kế Đờng ô tô - Yêu cầu Thiết kế. Bộ Giao thông Vận tải Việt
Nam.
The World Bank (2003). Project Appraisal Document for Road Network Improvement Project in
Vietnam. Report No. 27368-VN, The World Bank, Washington, D.C.
Tsunokawa, K. và R. Ul-Islam (2003). Optimal Pavement Design and Maintenance Strategy for Developing
Countries: An Analysis Using HDM-4. International Journal of Pavement Engineering, Vol. 4,
pp.193-208.
Tsunokawa K., Đinh Văn Hiệp, và R. Ul-Islam (2006). True Optimization of Pavement Maintenance
Options: Application of Gradient Methods to HDM-4, A What-If Model, Journal of Computer-Aided
Civil and Infrastructure Engineering (CACIE), USA, Tập 21, trang 193-204.
Ul-Islam, R. và K. Tsunokawa (2004). Identification of Appropriate Routine Maintenance Works for Main
Roads and Local Roads using HDM-4. Proc. of the 6th International Conference on Managing
Pavements (ICMP-6), Brisbane, Queensland, Australia.
Watanatada T., C.G. Harral, W.D.O. Paterson, A.M. Dhareshwar, A. Bhandari, và K. Tsunokawa (1987) The
Highway Design and Maintenance Standards Model, Volume 1: Description of the HDM-III Model.

World Bank Publications, Washington, D.C.

Tp chớ GTVT B GTVT

- 14 -