kiện Việt Nam: Khảo sát sử dụng Mô hình HDM-4 kết hợp phương pháp đường dốc 1Optimal Strategies for Maintenance and Rehabilitation of Bituminous Pavements in Vietnam: An Investigation u
Trang 1kiện Việt Nam: Khảo sát sử dụng Mô hình HDM-4 kết hợp phương pháp đường dốc 1
Optimal Strategies for Maintenance and Rehabilitation of Bituminous Pavements in
Vietnam: An Investigation using HDM-4 with Gradient Methods
Đinh Văn Hiệp 1) & Koji Tsunokawa 2)
1)
Bộ môn Đường ôtô & Đường đô thị, Khoa Cầu Đường
Trường Đại học Xây dựng, Hà Nội Email: dinhhiepvan@yahoo.com
2)
Trường Đại học Tổng hợp Saitama, Nhật Bản
Tóm tắt: Bài báo đưa ra một tiếp cận có tính hệ thống để xác định chiến lược tối ưu cho bảo trì và nâng cấp
mặt đường nhựa dựa trên số liệu khảo sát hiện trạng mặt đường và mức độ lưu lượng giao thông thông qua phân tích sử dụng Mô hình Quản lý và Phát triển Đường bộ HDM-4 kết hợp với phương pháp đường dốc
được đề xuất bởi GS Tsunokawa và Đinh Văn Hiệp (2006) Chiến lược tối ưu được định nghĩa là một tập hợp các phương án bảo trì và cải tạo tối ưu tương ứng với hiện trạng mặt đường và lưu lượng giao thông khác nhau, nhằm tối thiểu hoá tổng chi phí nhà quản l ý và chi phí người sử dụng đường quy đổi về giá trị hiện tại hoặc tối đa hoá lợi ích cho xã hội trong thời gian phân tích Các công việc đường gồm các hình thức khác nhau như là xử l ý láng bề mặt, thảm bê tông nhựa và xây dựng lại Số liệu cơ bản sử dụng trong phân tích này được lấy từ điều kiện của Việt Nam và các thông số nhạy cảm nhất của mô hình đã được hiệu chỉnh cho phù hợp với điều kiện địa phương ở mức ứng dụng cơ bản Kết quả tìm được có thể giúp cho các cơ quan
đường bộ áp dụng đúng các công việc xây lắp tại đúng thời điểm thích hợp dựa trên số liệu khảo sát hiện trạng mặt đường và mức độ giao thông; và giúp cho các cơ quan đường bộ thấy được tầm quan trọng của công tác duy tu thường xuyên để bảo trì mạng lưới đường 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 ưu tiên nên dành cho các đường có mức độ lưu lượng giao thông lớn và trung bình khi nguồn ngân sách hạn chế không đủ để thực hiện tất cả công tác bảo trì tối ưu cho toàn mạng lưới Tuy nhiên, kết quả này cần được đánh giá lại cho hợp
l ý hơn khi có đầy đủ số liệu tin cậy và các thông số nhậy cảm của mô hình được hiệu chỉnh phù hợp vào
điều kiện nhất định của khu vực nghiên cứu
1 Tổng quan
Mô hình Quản lý và Phát triển Đường bộ HDM-4 (PIARC, 2001), phát triển dưới sự tài trợ chính của Ngân hàng Thế giới và một số tổ chức quốc tế khác, được ứng dụng rộng rãi tại hơn 100 nước và quốc gia bao gồm cả các nước phát triển như Nhật Bản và Mỹ Mô hình được xem là tiên tiến và hỗ trợ đắc lực trong phân tích
lựa chọn các giải pháp đầu tư và quản l ý đường bộ do các ưu điểm nổi trội sau: (1) kết hợp được chi phí nhà
1
Bài báo được phát triển trên cơ sở nghiên cứu của tác giả có tên“Optimal Maintenance Strategies for Bituminous Pavements: A Case Study in Vietnam using HDM-4 with Gradient Method” đã được đăng trên Tạp chí Quốc tế của Hiệp hội Nghiên cứu Giao thông Đông á, số 6, 2005
Trang 2quản lý và chi phí người sử dụng đường 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 được sử dụng như là một
công cụ thích hợp để thiết kế mặt đường cho các nước đang phát triển khi mô hình được hiệu chỉnh phù hợp (GS Tsunokawa và Ul-Islam, 2003) Tại Việt Nam, HDM-4 đã được sử dụng trong một số dự án quan trọng, như là Dự án tăng cường năng lực quản lý đường bộ (HCMP, 2002) và Dự án nâng cấp mạng lưới đường bộ (RNIP, 2004) Thông qua việc phân tích thí điểm 2000 km mạng lưới đường quốc lộ, dự án HCMP cho thấy tiềm năng của việc ứng dụng HDM-4 và khả năng kết hợp của nó với các chương trình hiện có (như là RosyBASE) trong công tác quản lý và bảo trì mạng lưới đường bộ Việt Nam Trong dự án RNIP, HDM-4 đã
được sử dụng để xây dựng chiến lược dài hạn 10 năm trong việc nâng cấp và bảo trì mạng lưới đường quốc
lộ (bao gồm 15.565 km), xem xét mức độ ưu tiên đầu tư cho từng tuyến đường 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 được quan tâm nhằm phát huy hiệu quả sử dụng của nguồn vốn rất lớn đã được đầu tư vào xây dựng hệ thống mặt đường hiện tại Tuy nhiên, việc đưa ra một tiếp cận hợp l ý và khoa học để xác định chiến lược tối ưu cho công tác bảo trì và cải tạo hệ thống đường ô tô là rất cần thiết giúp cho hệ thống mặt đường
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 l ý và người sử dụng đường) đối với xã hội và hạn chế các vấn đề như là tai nạn giao thông, tắc nghẽn giao thông, và ô nhiễm môi trường
Cũng như các chương trình phân tích lựa chọn hình thức đầu tư khác như là RTIM3 (Cundill, 1993) và HERS (FHWA, 1998), HDM-4 thường phân tích chọn lựa các phương án tốt nhất trong các phương án được người sử dụng khai báo sẵn cho chương trình Thông thường số lượng các phương án có thể khai báo được cho chương trình là vô cùng lớn và không thể khai báo hết được, vì vậy phương án tối ưu thu được chỉ là phương án tốt nhất trong những phương án đã được khai báo ban đầu Để khắc phục hạn chế này, GS Tsunokawa và Đinh Văn Hiệp (2006) đã đưa ra cách tiếp cận mới thông qua việc kết hợp chương trình HDM-4 và lý thuyết đường dốc (gradient methods), để xác định phương án tối ưu mà không cần phải khai báo một khối lượng khổng lồ các phương án cho chương trình Thay vì phải xem xét tất cả các phương án có thể có, phương pháp này chỉ ra hướng tìm kiếm mà theo đó sẽ thu được phương án tối ưu thật sự
Dựa trên cốt lõi của phương pháp đề xuất nói trên, mục đích của nghiên cứu đưa tiếp cận mới có tính hệ thống để xác định chiến lược tối ưu cho công tác bảo trì và nâng cấp mặt đường nhựa dựa trên số liệu khảo sát hiện trạng mặt đường và mức độ lưu lượng giao thông Chiến lược tối ưu ở đây được định nghĩa là một tập hợp các phương án bảo trì và cải tạo tối ưu tương ứng với hiện trạng mặt đường và lưu lượng giao thông khác nhau, nhằm tối thiểu hoá tổng chi phí nhà quản l ý và chi phí người sử dụng đường quy đổi về giá trị hiện tại hoặc tối đa hoá lợi ích cho xã hội trong thời gian phân tích Các công việc đường bao gồm các hình thức khác nhau như là xử l ý láng bề mặt, thảm bê tông nhựa và xây dựng lại Số liệu cơ bản sử dụng trong phân tích này được lấy từ điều kiện của Việt Nam với các thông số nhạy cảm nhất của mô hình đã được hiệu chỉnh cho phù hợp với điều kiện địa phương ở mức ứng dụng cơ bản Kết quả phân tích có thể giúp các cơ quan đường bộ thực hiện công việc bảo trì và cải tạo được hợp l ý và hiệu quả hơn nhằm kéo dài tuổi thọ và nâng cao khả năng phục vụ của hệ thống đường bộ giúp cho việc giảm được tổng chi phí vận tải đối với xã hội Trong các phần dưới đây, chúng tôi sẽ trình bày phương pháp luận tiếp cận, số liệu sử dụng, kết quả phân tích, và kiến nghị cho công tác quản l ý và bảo trì mạng lưới đường bộ
Trang 32 Phương pháp luận
HDM-4 bao gồm 2 mô hình chính, đó là mô hình dự báo quá trình hư hỏng mặt đường phụ thuộc vào các yếu tố như là tải trọng xe, tác động môi trường, và công tác bảo trì và cải tạo; và mô hình chi phí người sử dụng đường phụ thuộc vào tình trạng mặt đường và giao thông Khi đã có các số liệu cần thiết (như 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 hư hỏng lịch sử của đoạn tuyến, và dự báo chi phí cho công tác xây lắp và chi phí của người sử dụng đường trong thời gian phân tích Lợi ích dòng được tính bằng hiệu tổng chi phí vận tải theo giá trị hiện tại giữa phương án có dự án và phương án cơ bản (không có dự án) Bằng việc kết hợp HDM-4 ở mức độ dự
án với phương pháp đường dốc, phương án đầu tư tối ưu được xác định từ tất cả các phương án có thể có thông qua 2 thủ tục tìm kiếm (đó là tối ưu hoá công việc bảo trì hoặc cải tạo, và tối ưu hoá số lần công việc cần thực hiện trong thời gian phân tích) như trình bày trong nghiên cứu của GS Tsunokawa và Đinh Văn Hiệp (2006) Trong phân tích này, phương pháp sườn dốc nhất được sử dụng, bởi vì quá trình tính toán thủ công đơn giản hơn nhưng kết quả cũng không khác so với dùng phương pháp đường dốc liên hợp - phương pháp có thủ tục tính toán phức tạp hơn
Phân tích sẽ thực hiện khảo sát các phương án đầu tư tối ưu tương ứng với các mức độ giao thông và hiện trạng mặt đường khác nhau theo chu trình vòng lặp thể hiện trên Hình 1 Mức độ giao thông được thể hiện thông qua lưu lượng xe ngày đêm trung bình năm (AADT) và thành phần xe Hiện trạng mặt đường được
đặc trưng bởi chỉ số độ gồ ghề quốc tế (IRI), còn các chỉ số tình trạng mặt đường khác (như là diện tích nứt
nẻ, diện tích bong tróc, số lượng ổ gà, diện tích vỡ mép, và chiều sâu vệt hằn bánh xe trung bình) được biểu thị thông qua chỉ số IRI dựa trên mối tương quan thống kê rút ra từ dữ liệu mạng lưới đường bộ Việt Nam
Trang 4Hình 1 Thuật toán dùng cho khảo sát chiến lược bảo trì/cải tại tối ưu
Đặc tính đoạn đường, điều kiện kinh tế, môi trường,
đặc tính dòng xe,
Vòng lặp mức độ lưu lượng giao thông
Chạy HDM-4 kết hợp với phương pháp sườn dốc nhất để tìm
phương án tối ưu
Thu được phương án tối ưu
Có
Tất cả các hiện trạng mặt đường?
Có
Kết thúc
Bắt đầu
Vòng lặp tình trạng mặt đường ban đầu
Thu được phương án tối ưu tương ứng với hiện trạng mặt đường khác nhau
Thu được phương án tối ưu tương ứng với hiện trạng mặt đường và mức độ giao thông khác nhau
Đầu RA
Đầu vμo
Tất cả các mức độ giao thông?
không không
Thu được chiến lược tối ưu
Trang 53 Dữ liệu đầu vμo
Đoạn đường sử dụng trong phân tích được xác định bởi các đặc tính về hình học đường, điều kiện môi trường, tải trọng xe, tình trạng và kết cấu mặt đường Các tham số này sẽ được trình bày lần lượt trong các phần dưới đây
3.1 Đặc tính đoạn tuyến
Đoạn tuyến có chiều dài 50 km nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới/nửa khô cằn được giả thiết cho nghiên cứu Các yếu tố mặt cắt ngang cơ bản được lấy theo Tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô (TCVN 4054, 1998) cho
đường trục chính 2 làn xe tiêu chuẩn ở vùng đồng bằng, đó là 7 m phần xe chạy, 2.5 m lề đường 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 hướng trung bình, và độ dốc siêu cao trung bình lần lượt 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 lưới đường phủ mặt ở vùng đồng bằng của Dự
án Nâng cấp Mạng lưới Đường bộ (RNIP, 2004)
3.2 Giao thông, thời gian phân tích và tỉ số chiết khấu
Lưu lượng xe ngày đêm trung bình năm (AADT) tại năm 2004 có giá trị 1000, 4000 và 10000 (xe/ng.đ) tương ứng cho mức độ lưu lượng giao thông thấp, trung bình, và cao được xem xét đại diện trong phân tích Thành phần dòng xe của trường hợp lưu lượng giao thông thấp khác với trường hợp lưu lượng trung bình và cao, và thành phần xe máy chiếm tỷ lệ vượt trội trong dòng xe phản ánh tình trạng thực tế của giao thông
đường bộ Việt Nam như 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) được sử dụng trong nghiên cứu này
Bảng 1 Thành phần dòng xe và tỉ lệ tăng xe hàng năm
Loại xe Lưu lượng
giao thông
Thành phần và tỉ lệ tăng xe hàng
máy
Xe con
Tải trung
Bu ýt lớn
Tải nặng
Tổng cộng
Cao &
Trung bình Tỉ lệ tăng xe hàng năm (%) *)
8/4 8/5 6/3 3/3 6/3 -
Thấp
Tỉ lệ tăng xe hàng năm từ năm 2003 đến 2013 / 2013 trở về sau;
3.3 Đặc tính kết cấu mặt đường
Khảo sát thực hiện cho trường hợp mặt đường nhựa trên lớp móng cấp phối đối với các trường hợp lưu lượng 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) được sử dụng cho đường có lưu lượng giao thông cao, còn mặt đường láng nhựa (SBSD) được
sử dụng cho đường có lưu lượng giao thông trung bình và thấp Cường độ nền đất được giả thiết có chỉ số CBR (California Bearing Ratio) là 8 Cường độ mặt đường đặc trưng bởi chỉ số kết cấu (SN) được tính tương ứng với mức độ lưu lượng giao thông theo Quy trình Thiết kế Kết cấu Mặt đường mềm (22TCN-274-01, 2001) như trình bày ở Bảng 2
Trang 6Bảng 2 Lưu lượng xe ngày đêm trung bình hàng năm (AADT) và Chỉ số kết cấu (SN)
Trường hợp xe cộ
SN*)
*)
Chỉ số kết cấu xác định từ ESAL tích luỹ cho 10 năm khai thác quy đổi từ AADT, thành phần dòng xe,
thông cao, trung bình, và thấp như khuyến nghị của 22TCN-274-01
3.4 Điều kiện mặt đường
Tình trạng mặt đường được 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 đường còn được đặc trưng bởi các chỉ tiêu khai thác khác thông qua mối tương quan thống kê với chỉ số IRI như thể hiện tại Bảng 3
Bảng 3 Tương quan hệ thống kê giữa các chỉ tiêu khai thác khác mặt đường và độ gồ ghề IRI Lưu lượng giao thông &
Loại mặt đường
Chỉ tiêu khai thác mặt đường
Tương quan thống kê
Diện tích nứt (%) 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 lượng/km) IRI ≥ 4; 0.74IRI2
- 4.28IRI + 5, R2 = 0.46,
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
Thấp & SBSD
Chiều sâu vệt lún bánh xe trung bình (mm)
= 0.46,
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 lượng/km) IRI ≥ 4; 1.15 IRI2
- 7.42 IRI + 10, R2
= 0.95,
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
Trung bình & SBSD
Chiều sâu vệt lún bánh xe trung bình (mm)
= 0.50,
và IRI < 4; 0
Diện tích nứt (%) 0.25IRI2
- 1.06RI + 1.10, R2
= 0.72 Diện tích bong tróc (%) 0.1266IRI2
- 0.4779IRI + 0.45, R2
= 0.73
Số ổ gà (số lượng/km) 0.1148IRI2
- 0.3824IRI + 0.30, R2
= 0.45 Diện tích vỡ cạnh (m2
/km) IRI ≥ 4; 1.25IRI2
- 7.53IRI + 10.50, R2
= 0.38,
và IRI < 4; 0
Cao & HRA
Chiều sâu vệt lún bánh xe trung bình (mm)
4.99Ln(IRI) - 3.42, R2
= 0.63
Chú ý: - Phạm vi của giá trị độ gồ ghề từ 2 đến 10 IRI và các chỉ tiêu khai thác của mặt đường thu thập vào cuối năm 2003
Trang 7Bảng 4 đưa ra đặc tính của đoàn xe phổ biến ở Việt Nam bao gồm các loại xe điển hình, khối lượng vận chuyển trung bình của xe, số bánh xe, tải trọng trục tiêu chuẩn tương đương (ESAL), số km đi được 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 dưỡng xe được ước tính là US$ 2.00/ giờ-công cho tất cả các loại xe, còn các chi phí khác được lấy theo báo cáo của Dự án Giao thông Nông thôn 2 (RTP2, 2002)
Bảng 4 Đặc tính đoàn xe
Mức sử dụng hàng năm
lượng (tấn)
Số bánh xe
ESAL
Chiều dài đi (Km)
Số giờ làm việc (Giờ)
Tuổi thọ trung bình (Năm)
Giá
kinh tế của
xe (US$)
Giá
kinh tế lốp xe (US$)
Nguồn: (RNIP, 2004)
3.6 Phương án bảo trì và cải tạo
Phương 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 thường xuyên thích hợp, ngoại trừ phương án cơ bản chỉ có duy tu thường xuyên Theo kiến nghị của Ul-Islam và GS Tsunokawa (2004), duy tu thường xuyên thích hợp sử dụng trong nghiên
cứu này bao gồm (1) công việc dọn dẹp hệ thống thoát nước 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 lượt 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 như là xây dựng lại với lớp mặt xử l ý 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 thường xuyên và công tác chuẩn bị theo cả giá kinh tế và giá tài chính, còn Bảng 6 đưa 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 được tính toán có kể đến sự tham gia của các lớp bề mặt, lớp móng trên, móng dưới và nền đất hoặc các lớp mặt đường hiện tại phía dưới như theo kiến nghị của Rolt và Parkman (1997)
Đường có lưu lượng giao thông cao chỉ xem xét các công việc bảo trì và cải tạo với lớp thảm BTN, trong khi
đó với đường có lưu lượng 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 đường tương ứng với mức độ lưu lượng xe chạy Phân tích xem xét các công việc xây lắp hỗn tạp khác nhau bao gồm lớp xử l ý láng nhựa 2 lớp, lớp thảm BTN, và xây dựng lại
có lớp mặt xử l ý nhựa 2 lớp hoặc thảm BTN Do vậy, đơn giá cho 1 km đường của công tác xây lắp được sử
Trang 8dụng làm chỉ số chạy trong phân tích sử dụng HDM-4 cùng với phương pháp đường dốc
Bảng 5 Đơn giá của công việc chuẩn bị và duy tu thường xuyên
Đơn giá ($US/ đơn vị)
Giá kinh tế (a) = 0.85*(b)
Giá tài chính (b)
I – Công tác chuẩn bị
2.87 3.38
II - Duy tu thường xuyên
0.47 0.55
2.87 3.38
Nguồn: RNIP (2004)
Bảng 6 Giá trị SNP và đơn giá của công việc bảo trì và cải tạo
DBST
25
DBST
25
Đơn giá
(US$/m2
)
Đơn giá
(US$/m2
)
Thấp Đơn giá
(US$/m2
)
Chú ý: 1) SN không kể đến sự tham gia của các lớp hiện có phía dưới 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 cường độ của lớp DBST và các lớp thảm BTN lần lượt 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 được hiệu chỉnh tuỳ theo điều kiện riêng của từng nước hoặc vùng áp dụng mô hình, bởi vì có sự khác biệt rõ rệt về đặc tính giao thông, kinh tế, điều kiện môi trường giữa các vùng xây dựng mô hình (đó là Kenya, các nước vùng Caribbean, ấn Độ, và Brazil) và vùng ứng dụng mô hình Trong nghiên cứu này, việc hiệu chỉnh được 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 hưởng đến công việc bảo trì và xuống cấp đường, đó là hệ số môi trường/độ gồ ghề, hệ số nứt ban đầu, và hệ số phát triển vết
Trang 94 Kết quả phân tích
Số lần chạy HDM-4 cần thiết để thu được phương án tối ưu vào khoảng 30 cho mỗi điều kiện mặt đường và mức độ giao thông khi sử dụng phương pháp sườn dốc nhất như 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 (tương ứng với 27 đoạn đại diện), có xấp xỉ 810 (30 x 3 x 9) trường hợp chạy HDM-4 để xác định chiến lược bảo trì và cải tạo tối ưu Bảng 7 đưa
ra kết quả của công việc này, bao gồm các phương án tối ưu và lợi ích quy đổi hiện tại lớn nhất thu được tương ứng với phương án tối ưu 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 tương ứng với các mức độ giao thông và hiện trạng mặt đường khác nhau
được thống kê trong Bảng 8 Từ Hình 2 đến Hình 4 thể hiện diễn tiến điều kiện mặt đường dự báo thông qua
độ gồ ghề trong thời gian phân tích tương ứng với các mức độ giao thông và hiện trạng mặt đường 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 được trình bày như sau
1) Công việc xây dựng lại (bằng việc xới lại mặt đường hư hỏng và thay thế lớp móng mới và lớp mặt mới) mang lại hiệu quả cao cho trường hợp mặt đường hư hỏng nặng đối với tất cả các mức độ giao thông Xây dựng lại sử dụng lớp mặt DBST nên được dùng cho mặt đường có mức độ lưu lượng giao thông trung bình và thấp với độ gồ ghề lần lượt tương ứng là 7 và 8 IRI, trong khi đó xây dựng lại với lớp mặt BTN 50 mm được khuyến nghị cho đường có lưu lượng giao thông cao và có độ gồ ghề trên 8 IRI Công việc xây dựng lại với lớp mặt DBST cũng được khuyên dùng cho mặt đường có lưu lượng giao thông thấp vào nhưng năm sau đó khi độ gồ ghề tăng lên đến 8 IRI
2) Lớp thảm BTN dầy 60 và 70 mm được kiến nghị cho đường có lưu lượng giao thông cao và mặt
đường ở tình trạng xấu có giá trị độ gồ ghề từ 6 đến 8 IRI, trong khi đó lớp phủ 50 mm được sử dụng cho đường có lưu lượng giao thông trung bình và cao với giá trị độ gồ ghề tương ứng lần lượt là 5 và
6 IRI
3) Lớp thảm mỏng BTN 30 mm thích hợp cho đường có giao thông cao và trung bình khi độ gồ ghề có giá trị 4 IRI, và lớp thảm BTN 40 mm được áp dụng cho đường có lưu lượng giao thông trung bình
và độ gồ ghề là 5 IRI
4) Công tác duy tu thường xuyên đem lại hiệu quả cho đường có lưu lượng giao thông cao và trung bình trong điều kiện mặt đường tốt (IRI ≤ 3), trong khi đó đối với đường có lưu lượng giao thông thấp thì duy tu thường xuyên thích hợp cho cả khi mặt đường có tình trạng tương đối xấu (IRI ≤ 7) 5) Lớp thảm mỏng BTN 30 mm cùng với công tác duy tu thường xuyên đem lại hiệu quả cao cho
đường có lưu lượng giao thông trung bình và cao khi độ gồ ghề dưới 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 lượng
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 đường có lưu lượng giao thông cao lớn hơn nhiều so với đường có lưu lượng giao thông trung bình, do ảnh hưởng của tải trọng trục xe tác dụng tích luỹ đối với sự xuống cấp của mặt đường
Trang 10Sử dụng DBST kết hợp với duy tu thường xuyên nên dùng trước khi mặt đường xuống cấp quá xấu (IRI ≥ 8) đối với đường có lưu lượng giao thông thấp Kết quả cũng chỉ ra rằng DBST không cải thiện điều kiện độ gồ ghề, nhưng có hiệu quả trong việc trì hoãn quá trình xuống cấp như thể hiện trong Bảng 7 vì NB/km đạt giá trị dương so với trường hợp cơ bản (chỉ có duy tu thường xuyên) 6) Hình 5 cho thấy lợi ích quy đổi hiện tại lớn nhất thu được trong thời gian phân tích 20 năm của
đường có lưu lượng giao thông cao và trung bình cao hơn so với đường có lưu lượng giao thông thấp,
đặc biệt khi tình trạng mặt đường xấu và rất xấu Bởi vì, đối với đường có lưu lượng giao thông thấp thì lượng xe bu ýt lớn và xe tải nặng chiếm tỉ lệ ít so với xe 2 bánh và xe con, nên chi phí vận doanh tiết kiệm được do việc cải thiện đường là rất nhỏ, dẫn đến việc thu được lợi ích thấp trong thời gian phân tích Kết quả kiến nghị rằng quyền ưu tiên nên dành cho đường có mức độ lưu lượng giao thông cao và trung bình nếu nguồn ngân sách có sẵn không đủ để đáp ứng cho việc bảo trì tối ưu toàn mạng lưới đường
Bảng 7 Các phương án bảo trì/cải tạo tối ưu trong thời gian phân tích tương ứng với các điều
kiện khác nhau của hiện trạng mặt đường và mức độ giao thông
Hiện trạng
mặt đường
Mức độ giao thông & Loại mặt đường hiện tại
Tình
trạng
IRI Lưu lượng xe thấp &
Mặt đường láng nhựa 1 lớp (N0 = 1000 xe/ng.đ)
Lưu lượng xe trung bình & Mặt
đường láng nhựa 1 lớp (N0 = 4000 xe/ng.đ)
Lưu lượng xe cao & Mặt đường BTN (N0 = 10000 xe/ng.đ)
2 [2016; DBST] [2012; Ovl-30] [2015, 2021; Ovl-30, Ovl-30] Tốt
3 [2016; DBST] [2012; Ovl-30] [2008, 2016; Ovl-30, Ovl-30]
DBST, DBST]
[2004, 2016;
Ovl-30, Ovl-30]
[2004, 2011, 2018; Ovl-30, Ovl-30, Ovl-30] Trung
bình 5 [2009; Re-DBST] [2004, 2014;
Ovl-40, Ovl-30]
[2004, 2013, 2019; Ovl-50, Ovl-30, Ovl-30]
6 [2009; Re-DBST] [2004, 2014;
Ovl-50, Ovl-30]
[2004, 2013, 2019; Ovl-60, Ovl-30, Ovl-30] Xấu
7 [2007; Re-DBST] [2004, 2012;
Re-DBST, Ovl-30]
[2004, 2014, 2020; Ovl-70, Ovl-30, Ovl-30]
8 [2004; Re-DBST] [2004, 2012;
Re-DBST, Ovl-30]
[2004, 2013, 2019; Ovl-70, Ovl-30, Ovl-30]
9 [2004; Re-DBST] [2004, 2012;
Re-DBST, Ovl-30]
[2004, 2014, 2021; Re-50, Ovl-30, Ovl-30]
Rất
xấu
10 [2004; Re-DBST] [2004, 2012;
Re-DBST, Ovl-30]
[2004, 2014, 2021; Re-50, Ovl-30, Ovl-30]
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 k ý hiện của lớp thảm BTN có chiều dày lần lượt 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 được trong thời gian phân tích của phương án bảo trì/cải tạo tối ưu,
đây là lợi ích tiết kiệm được do giảm tổng chi phí giao thông so với phương án cơ bản.