Báo cáo khoa học: "vấn đề đánh giá độ nhám mặt đ-ờng ô tô ở Việt nam pgs. ts trần tuấn hiệp" pps

Tuy nhiên cả hai phương pháp " rắc cát " và con lắc Anh chỉ hạn chế xác định được riêng rẽ độ nhám vĩ mô và vi mô đối với mặt đường cấp cao: bê tông xi măng, bê tông nhựa; còn với các lo

vấn đề đánh giá độ nhám

mặt đường ô tô ở Việt nam

pgs ts trần tuấn hiệp

Đại học GIao thông Vận tải

ths kiều anh mận

Sở GTVT Bμ rịa - Vũng tμu Tóm tắt: Độ nhám mặt đường lμ một yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng giao

thông, an toμn xe chạy ở Việt nam hiện phổ biến một vμi phương pháp đánh giá độ nhám, những phương pháp nμy vẫn tồn tại một số hạn chế nhất định Báo cáo đề cập những nghiên cứu liên quan đến vấn đề nâng cao chất lượng, hiệu quả đánh giá độ nhám mặt đường ô tô

Summary: Roughness (microtexture & macrotexture) of pavemen is a significant factor

influencing on traffic quality, specially, traffic safety Now, in Vietnam there are some manners for measuring surface texture These methods have not been perfect yet This work presents

the researchs involving to increase quality, efficiency of measuring highway surface roughness

1 Đặt vấn đề

1.1 Độ nhám của mặt đường

Độ nhám của mặt đường là một trong những chỉ tiêu quan trọng phản ánh chất lượng khai thác của đường Độ nhám bề mặt của đường bao gồm hai yếu tố: độ nhám vi mô (microtexture)

và độ nhám vĩ mô (macrotexture)

Độ nhám vi mô thể hiện độ thô ráp của bề mặt hạt cốt liệu lộ ra trên mặt đường Độ nhám

vi mô là yếu tố ưu thế trong việc cung cấp khả năng kháng trượt khi xe chạy với tốc độ thấp trên mặt đường ẩm ướt vì nó làm cho lốp xe ấn sâu vào màng nước trên bề mặt ráp của cốt liệu làm cho lực căng bề mặt của nước bị triệt giảm, màng nước bị phân tán và lốp xe duy trì được độ bám với mặt đường

Độ nhám vĩ mô được tạo nên bởi thế nằm, hình dạng, kích cỡ của các hạt cốt liệu lộ ra ở

bề mặt đường Chức năng của độ nhám vĩ mô là tạo ra các khe thoát nước, nó cho phép phân tán nước mặt ở phía trước và xung quanh bánh xe lăn Độ nhám vĩ mô cao bảo đảm cho sức kháng trượt của lốp xe được duy trì cả khi chạy chậm cũng như khi chạy nhanh

1.2 Một số phương pháp xác định độ nhám mặt đường

Để xác định độ nhám mặt đường người ta thường áp dụng các phương pháp:

Phương pháp xác định độ nhám vĩ mô bằng thiết bị lazer HSTM (High - Speed texture meter) do viện nghiên cứu đường bộ Anh sáng chế

Thiết bị đo độ nhám vi mô dạng mini (MTM) điều khiển bằng tay

Thiết bị con lắc Anh, BPT (British Pendumlum Tester) dùng xác định độ nhám vi mô Phương pháp rắc cát để xác định độ nhám vĩ mô

Nhiều nước trên thế giới, phương pháp thông dụng và phổ biến nhất để xác định độ nhám mặt đường là phương pháp rắc cát ở Việt Nam tiêu chuẩn ngành về xác định độ nhám bằng phương pháp rắc cát đã được xây dựng và ban hành

Tuy nhiên cả hai phương pháp " rắc cát " và con lắc Anh chỉ hạn chế xác định được riêng

rẽ độ nhám vĩ mô và vi mô đối với mặt đường cấp cao: bê tông xi măng, bê tông nhựa; còn với các loại mặt đường quá độ: cấp phối, đá dăm (chiếm tỷ lệ lớn) thì không thể xác định

Mặt khác kết quả xác định theo các phương pháp này mới chỉ phản ánh cấu trúc bề mặt của mặt đường mà chưa phản ánh được tình trạng mặt đường, cũng như mối quan hệ giữa mặt

đường với lốp xe, loại xe, chất lượng xe, người lái

Mối quan hệ đó được phản ánh qua chỉ tiêu: Độ bám giữa bánh xe với mặt đường

1.3 Độ bám của bánh xe với mặt đường, xác định hệ số bám bằng cự ly h∙m xe

Từ những phân tích trên dẫn tới luận điểm:

Độ bám giữa bánh xe với mặt đường là chỉ tiêu tổng hợp phản ánh chất lượng khai thác của mặt đường

Độ bám (hệ số bám) là một hàm của các yếu tố: độ nhám vĩ mô và độ nhám vi mô của mặt đường; tình trạng mặt đường (khô, ướt, sạch, bẩn) các yếu tố thuộc về phương tiện như người lái; chất lượng xe, loại xe, vận tốc, các thuộc tính của lốp xe

Độ bám được xác định bằng cự ly hãm xe ở Việt Nam phương pháp này hiện vẫn chưa

được áp dụng Chúng tôi đã nghiên cứu tiến hành thử nghiệm hiện trường: xác định độ bám của lốp xe với mặt đường bằng cự ly hãm xe

Sau đây là những kết quả bước đầu của quá trình nghiên cứu

2 Nghiên cứu thực nghiệm xác định độ bám của bánh xe với mặt đường bằng cự ly hãm xe

2.1 Giới thiệu chung

+ Về lý thuyết, hệ số bám (ϕ) của lốp xe với mặt đường được xác định bởi công thức xác

định cự ly hãm xe (S)

( 1)

254

V V

k 12 22

± ϕ

ư

trong đó:

k - hệ số sử dụng phanh,

k = 1,2 đối với xe con;

k = 1,3 ữ 1,4 đối với xe tải và xe buýt;

V1, V2 - vận tốc xe chạy tại điểm đầu và cuối cự ly hãm xe (km/h);

i - độ dốc dọc trên quãng đường hãm xe, i có dấu "+" khi lên dốc và dấu "-" khi xuống dốc

Như vậy muốn xác định được hệ số bám ϕ ta cần xác định cự ly hãm xe S ứng với các tốc

độ khác nhau

+ Địa điểm thực nghiệm: Một số đường của Bà Rịa - Vũng Tàu

+ Quy mô thử nghiệm:

Thực nghiệm được tiến hành với 3 loại mặt đường ở 2 trạng thái khô và ướt

Mặt đường bê tông nhựa: Thử nghiệm trên 3 đoạn đường khác nhau:

- Đường Thùy Vân (BTN mịn, khai thác được 10 năm)

- Đường Nguyễn An Ninh (BTN mịn, mới khai thác)

- Đường ra Đảo Long Sơn (BTN hạt trung, khai thác được 2 năm)

Mặt đường đá dăm láng nhựa:

- Đường 81 Huyện Tân Thành (Đã khai thác 5 năm)

- Đường Hòa Long Thị xã Bà Rịa (Đã khai thác 3 năm)

Mặt đường đá dăm:

Đường Hội Bài - Tóc Tiên, huyện Tân Thành mới khai thác

+ Xe thử nghiệm: Dùng 3 loại xe, Chất lượng xe tốt

NISSAN - PICKUP - Xe tải nhẹ

DAEWOO - Xe 4 chỗ

TOYOTA - CAMRY - Xe 4 chỗ

Lái xe: Dùng 1 lái xe có kinh nghiệm khi thử nghiệm cho tất cả các loại xe và loại

đường khác nhau

+ Tốc độ xe: Tiến hành thử nghiệm với các tốc độ:

V = 30, 40, 50, 60 km/h với mặt đường bê tông nhựa và đá dăm láng nhựa

V = 25, 30, 40, 50 km/h với mặt đường đá dăm

+ Nhóm thử nghiệm do Ths Kiều Anh Mận và các kỹ sư tư vấn Sở GTVT Bà Rịa - Vũng

Tàu thực hiện với sự chỉ đạo của PGS.TS Trần Tuấn Hiệp, Đại học GTVT Thường các thí nghiệm được thực hiện vào 4 ữ 5 h sáng, khi vắng phương tiện và người qua lại

2.2 Thử nghiệm xác định hệ số bám của mặt đường BTN

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trên các tuyến đường: Thùy Vân, Nguyễn An Ninh và đường ra đảo Long Sơn Kết quả thử nghiệm được giới thiệu ở bảng 1

Bảng 1

Tổng hợp kết quả xác định hệ số bám ϕ của các mặt đường Bê tông nhựa

ứng với các xe thử nghiệm khác nhau vμ vận tốc khác nhau

Đường thử nghiệm và tình trạng mặt đừơng

Loại

xe

Tốc

độ

Khô Ướt Khô Ướt Khô Ướt

2.3 Thử nghiệm xác định hệ số bám của mặt đường đá dăm láng nhựa

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trên các tuyếnđường:

Đường 81, huyện Tân Thành; đường Hòa Long, thị xã Bà Rịa Kết quả thử nghiệm được giới thiệu ở bảng 2

Bảng 2

Tổng hợp kết quả xác định hệ số bám ϕ của các mặt đường Đá dăm láng nhựa

ứng với các xe thử nghiệm khác nhau vμ vận tốc khác nhau

Đường thử nghiệm và tình trạng mặt đừơng

Loại xe Tốc

độ

Khô Ướt Khô Ướt

2.4 Thử nghiệm xác định hệ số bám của mặt đường đá dăm

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm trên tuyến đường Hội Bài - Tóc Tiên, huyện Tân

Thành Kết quả thử nghiệm được giới thiệu ở bảng 3

Bảng 3

Tổng hợp kết quả xác định hệ số bám ϕ của mặt đường Đá dăm ứng với các xe

thử nghiệm khác nhau vμ vận tốc khác nhau

Đường thử nghiệm và tình trạng mặt đừơng

Đường Hội Bài - Tóc Tiên, huyện Tân Thành Loại xe Tốc

độ

Khô Ướt

3 Kết luận

Trong công tác quản lý, khai thác đường việc đánh giá độ bám của mặt đường là một vấn

đề có ý nghĩa hết sức to lớn nhằm xác định mức độ an toàn xe chạy và tìm ra những giải pháp

tương ứng về thiết kế, xây dựng đường hợp lý

Để đánh giá khả năng chống trượt của mặt đường, hiện có các phương pháp

thông dụng là phương pháp rắc cát và phương pháp sử dụng con lắc Anh

Phương pháp rắc cát lâu nay đã được ban hành chính thức thông qua tiêu chuẩn ngành,

đây là một phương pháp đơn giản dễ áp dụng, cho phép xác định gián tiếp độ nhám của mặt

đường (độ nhám vĩ mô) thông qua chiều sâu rắc cát Phương pháp này hạn chế chỉ áp dụng

được cho mặt đường cấp cao: bê tông nhựa, bê tông xi măng mà không thể dùng cho đa số mặt

đường phổ biến ở nước ta như láng nhựa, thấm nhập nhựa, cấp phối đá dăm và mặt đường cấp

thấp

Phương pháp con lắc Anh cho phép xác định độ nhám vi mô của mặt đường, phương pháp

này đòi hỏi thiết bị ngoại nhập, hiện chỉ được trang bị ở một vài cơ sở, phòng thí nghiệm và hiện

chưa có tiêu chuẩn ngành Cũng như phương pháp rắc cát, phương pháp con lắc Anh cũng chỉ

áp dụng cho mặt đường cấp cao

Cả hai phương pháp rắc cát và con lắc Anh đều chỉ xác định độ nhám của mặt đường mà chưa cho phép phản ánh mối quan hệ mật thiết của các yếu tố thuộc về đường và về xe đó là

độ bám của lốp xe với mặt đường

Trên cơ sở phân tích, đánh giá như vậy, nhóm nghiên cứu đã tiến hành thực nghiệm hiện trường xác định độ bám của lốp xe với mặt đường thông qua đo cự ly hãm xe thực tế trên đường thông dụng gồm: 4 đường Bê tông nhựa khác nhau, 2 đường đá dăm láng nhựa và 1 đường đá dăm trong điều kiện tình trạng khô và ướt, với 3 loại xe khác nhau (NISSAN - PICKUP, DAEWOO và TOYOTA - CAMRY) Mỗi đường thử nghiệm đều cho xe chạy với các loại vận tốc khác nhau từ 30, 40, 50 và 60 km/h (riêng đường dá dăm chỉ thử nghiệm đến tốc độ 25, 30, 40

và 50 km/h), mỗi vận tốc cho xe chạy từ 4 đến 7 lần để chuẩn xác cự ly hãm xe Tổng số lần thí nghiệm trên 700 lượt cho các xe loại xe chạy trên tất cả các loại đường

Nhóm nghiên cứu đồng thời cũng đã tiến hành thực nghiệm xác định độ nhám mặt đường bằng phương pháp rắc cát trên các đường bê tông nhựa tại vị trí thí nghiệm đo cự ly hãm xe, kết quả thực nghiệm bằng cả hai phương pháp đã cho phép kết luận rằng:

+ Đối với các loại mặt đường bê tông nhựa hạt trung hoặc hạt mịn đã cuối thời gian sử dụng thì kết quả đo độ nhám mặt đường bằng phương pháp rắc cát và đo độ bám mặt đường bằng cự

ly hãm xe là phù hợp

+ Riêng với mặt đường bê tông nhựa mịn đang trong thời gian đầu khai thác sử dụng, nhất

là đối với các đường mới đưa vào sử dụng thì phương pháp xác định độ bám mặt đường bằng cự

ly hãm xe phù hợp với điều kiện an toàn xe chạy thực tế Trong khi đó kết quả đo độ nhám theo chiều sâu rắc cát lại quá bé (H = 0,329) hoàn toàn trái ngược với điều kiện thực tế chạy xe; cần tiếp tục nghiên cứu để điều chỉnh tiêu chuẩn thí nghiệm "rắc cát" cho phù hợp

Qua kết quả thực nghiệm, kiến nghị tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện phương pháp đánh giá

điều kiện an toàn chạy xe thông qua độ bám của bánh xe với mặt đường được xác định bằng cự

ly hãm xe Cũng cần lưu ý rằng: hiện nay các xe hiện đại có hiệu suất sử dụng phanh khá cao, vậy nên hệ số sử dụng phanh trong công thức xác định cự ly hãm xe nên cân nhắc với giá trị từ 1,1 đến 1,2 đối với loại xe cụ thể dùng thử nghiệm để kết quả thử nghiệm sát thực hơn; đồng thời nghiên cứu để có thể mở rộng kết quả nhằm xác định độ bám của lốp xe với mặt đường trong trường hợp tốc độ cao (từ 70 đến 120 km/h)

Tài liệu tham khảo

[1] AASHTO T268 - 91, Side Force Friction on paved surface using Mu - Meter

[2] ASTM E303 - 83, Standard method for Mesuring surface frictional properties Using the British Pendulum Tester

[3] A STM E445/445M - 88, Standard test method for Stopping Distance on paved surface using a passengser vehicle equipped with Full - Scale Tires

[4] Kiều Anh Mận Nghiên cứu mối qua hệ giữa lực bám với một số yếu tố thuộc về đường và về xe Xác

định độ bám của mặt đường bằng cự ly hãm xe - Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật, Đại học GTVT,

2001

[5] Bộ GTVT, 22TCN 65 - 84, Tiêu chuẩn thí nghiệm độ nhám mặt đường bằng phương pháp rắc cátĂ