Trong hoạt động của ngành GTVT, Bộ trưởng Bộ GTVT Nguyễn Văn Thể đã có những đánh giá, chỉ đạo rất cụ thể và quyết liệt “việc nghiên cứu và
ứng dụng KHCN là yếu tố quan trọng, là tiền đề cho sự phát triển của mọi ngành, mọi lĩnh vực. Thời gian qua việc ứng dụng KHCN trong ngành GTVT đã đạt được kết quả ban đầu, tuy nhiên hiệu quả còn chưa cao và chưa đồng đều đối với các lĩnh vực hoạt động của ngành GTVT, thậm chí một số lĩnh vực còn ứng dụng KHCN cũ, lạc hậu trong sản xuất, xây dựng của ngành GTVT”. (Trích Thông báo số 72/TB-BGTVT ngày 13/ 02/ 2018 về kết luận của Bộ trưởng Bộ GTVT Nguyễn Văn Thể tại cuộc họp về công tác nghiên cứu và ứng dụng KHCN vào thực tiễn của ngành GTVT)
Do đó, trách nhiệm của các đơn vị trong ngành GTVT cần nghiêm túc rà soát để nhận dạng, xác định và xây dựng lộ trình xử lý triệt để những vấn đề tồn tại trong ứng dụng KHCN của ngành GTVT, nhằm tránh tình trạng tụt hậu và để KHCN mới chưa được cập nhật, đưa ngành GTVT ngày càng phát triển. Về tổng quát, những vấn đề tồn tại do ứng dụng KHCN cũ, lạc hậu nằm ở tất cả các khâu, từ công tác quản lý KHCN, tới khâu thực hiện dự án, thể hiện qua các bước lập dự án, thiết kế, thi công, nghiệm thu, giám sát, kiểm định chất lượng công trình và ở cả khâu quản lý bảo trì, khai thác. Trong tổ hợp nhiều vấn đề KHCN cần rà soát lại nêu trên, Bộ GTVT và Hội KHKT Cầu đường Việt Nam đã thống nhất trước hết cần xem xét lĩnh vực xây dựng tiêu chuẩn và cụ thể cần đi sâu là vấn đề thiết kế kết cấu áo đường mềm tại Việt Nam, vốn là vấn đề mà thời gian qua còn khá nhiều vướng mắc và tồn tại, các hư hỏng mặt đường đang thu hút sự quan tâm của ngành GTVT và dư luận xã hội.
Vì vậy, để thực hiện Chương trình phối hợp công tác năm 2017 – 2018 giữa Bộ GTVT và Hội KHKT Cầu đường Việt Nam, được ký kết ngày 16/ 3/ 2017, Bộ GTVT và Hội KHKT Cầu đường Việt Nam thống nhất phối hợp và đồng chủ trì hội thảo “ Bàn về phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm” để trao đổi và tiến tới đề nghị Bộ GTVT lựa chọn và thống nhất một phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm để áp dụng cho các dự án của ngành GTVT trên phạm vi toàn quốc.
Tham gia gửi bài cho hội thảo này, tôi xin nhiệt liệt biểu dương và cảm ơn sự nhiệt tình và trách nhiệm của Hội KHKT Cầu đường Việt Nam, Viện KHCN GTVT, TEDI, Đại học Công nghệ GTVT, Đại học GTVT Hà Nội, Ban QL dự án Thăng Long và TCTy XDCT GT4 – Cty CP đã đại diện cho các cơ quan nghiên cứu KHCN, các trường đại học, cơ quan quản lý dự án và nhà thầu thi công để gửi bài tham luận.
Dựa trên cơ sở các báo cáo và các ý kiến đóng góp tại hội thảo, tôi xin được tóm tắt và tổng hợp các quan điểm và ý kiến của hội thảo khi xem xét, nhìn nhận các vấn đề về phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm hiện hành tại Việt Nam như sau :
1. Về sự cần thiết phải thống nhất phương pháp thiết kế áo đường mềm nằm trong hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật đường bộ.
Hầu hết các báo cáo khoa học và các đại biểu tham dự hội thảo đều đồng tình với kiến nghị của Hội KHKT Cầu đường Việt Nam, Viện KHCN GTVT, TEDI và Đại học GTVT Hà Nội khi cho rằng cần phải lựa chọn thống nhất một phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm cho hệ thống đường bộ ở Việt Nam thay vì kéo dài sự tồn tại 2 phương pháp thiết kế mặt đường theo 2 hệ nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm khác nhau, dựa vào bản chất tính toán khác nhau và kết quả thiết kế không như nhau nhưng lại vẫn đang song hành cùng tồn tại kể từ năm 2001 đến nay (đã 17 năm).
Về chi tiết, Trường Đại học GTVT Hà Nội đề xuất lựa chọn theo định hướng như đã làm ở Nhật Bản và Ấn độ, thực chất cũng là quá trình chuyển đổi từ AASHTO. Riêng Viện KHCN GTVT bảo lưu ý kiến nên duy trì 2 phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm theo 22TCN 211-06 và 22TCN 274-01 thêm một thời gian nữa, để có thêm thời gian chuẩn bị để tiến thẳng theo phương pháp cơ học – thực nghiệm. Tuy nhiên, sự chờ đợi quá trình này sẽ là không khả thi, bởi vì Phương pháp cơ học – thực nghiệm đòi hỏi được xây dựng từ AASHTO và nhu cầu theo dõi, xây dựng ngân hàng dữ liệu cần thực hiện hàng chục năm về chế độ nhiệt của mặt đường để có thể đánh giá sát hơn về tác động của môi trường đối với sự làm việc của mặt đường.
2. Về nhận xét, đánh giá đối với tiêu chuẩn 22TCN 211-06
Bên cạnh những ưu điểm của phương pháp tính theo 22TCN 211-06, Hội KHKT Cầu đường Việt Nam và Viện KHCN GTVT đều thống nhất rằng : Phương pháp tính theo 22TCN 211-06 là đơn giản, quen thuộc đối với sinh viên và kỹ sư từ hơn chục năm nay, dễ làm, không đòi hỏi thiết bị, không phải làm thí nghiệm mà chỉ cần tra bảng để có được số liệu tính toán. Và về mặt lý luận, nghe có vẻ như là một phương pháp lý thuyết chặt chẽ với việc kiểm toán theo 3 trạng thái giới hạn làm việc của mặt đường.
Tuy nhiên, ngoài những tồn tại do TEDI đã chỉ ra như:
- Tính toán đổi trục và lưu lượng xe thiết kế không còn phù hợp, cần thay đổi.
- Chưa xét đến biến dạng dẻo phát sinh trong lớp BTN.
- Việc tính đổi lớp không phù hợp.
- Các trị số tra bảng nêu trong Phụ lục áp dụng cho tất cả các loại mặt đường BTN sử dụng các loại nhựa khác nhau, cốt liệu khác nhau nhưng tra bảng lấy cùng 1 trị số E như nhau là không phù hợp; Không có phương pháp thí nghiệm để kiểm chứng việc tra bảng trị số E là đúng hay sai?
- Thiết kế hỗn hợp BTN theo phương pháp Marshall không phù hợp với mặt đường BTN chịu lưu lượng xe cao.
• Viện KHCN GTVT cũng nhận thấy tiêu chuẩn này có nhiều hạn chế như :
- Môi trường không đàn hồi nhưng lại giả thuyết làm việc trong trạng thái đàn hồi
- Chưa đề cập đến biến dạng không phục hồi
- Kiểm toán cường độ kéo uốn chưa phù hợp điều kiện Việt Nam.
- Chưa đề cập nứt phản ảnh.
- Chưa xét đến E ngắn hạn, E dài hạn và E cho các loại BTN khác nhau.
- Chỉ dẫn thiết kế cấu tạo chưa đáp ứng.
- Việc xác định lưu lượng xe chưa thật phù hợp.
• Hội KHKT Cầu đường Việt Nam cũng đóng góp thêm các ý kiến định lượng những tồn tại của 22TCN 211-06, đó là :
- Tính toán thiết kế chiều dày các lớp kết cấu bằng sử dụng trực tiếp trị số E vật liệu của các lớp là không phù hợp bản chất vật lý, do đó không ổn.
- Nhiệt độ tính toán kéo uốn lấy theo các nước Đông Âu có tuyết là không phù hợp với điều kiện n=khí hậu và nhiệt độ mặt đường ở Việt Nam.
- Triết lý thiết kế cấu tạo không phù hợp, về bản chất chịu lực và biến dạng, không rõ ràng ranh giới giữa tầng vật liệu có khả năng chịu kéo uốn và tầng vật liệu chỉ thuần túy có khả năng chịu ứng suất nén.
- Tiêu chuẩn được biên dịch chủ yếu dựa vào bản gốc ODN của LB Nga nhưng hầu như các thí nghiệm phục vụ thiết kế lại sử dụng theo tiêu chuẩn AASHTO, ASTM của Mỹ. Như vậy là rất có vấn đề.
• TCty XDCT GT4 đã chứng minh bằng thực tế thi công qua các dự án:
- Dự án Nam Bến Thủy bị hư hỏng ngay sau khi thi công, lỗi do chủ quan (do thi công, vật liệu, …) và do yếu tố khách quan (chất lượng thiết kế)
- Dự án tuyến tránh Vinh nhiều đoạn đã xử lý thảm lại cả 2 lớp BTN nhưng vẫn hư hỏng hỏng hoàn toàn (Vì nền và móng CPĐD kém ổn định
- Lớp mặt đường BTN được tra bảng lấy trị số như nhau với mọi dự án và chế độ xe chạy, là bất hợp lý.
3. Về nhận xét, đánh giá đối với tiêu chuẩn 22TCN 274-01 (theo AASHTO 1993)
Bên cạnh những ưu điểm của phương pháp thiết kế kết cấu áo đường mềm theo phương pháp thực nghiệm của AASHTO, bản thân AASHTO 1993 cũng đã tự đánh giá có 4 điểm hạn chế; Viện KHCN GTVT và Hội KHKT Cầu đường Việt Nam cũng chỉ rõ một số hạn chế.
Theo Viện KHCN GTVT, các thiếu sót của 22TCN 274-01 ở chỗ:
- Một trong những hạn chế cơ bản nhất của tiêu chuẩn 22TCN 274:2001 cũng chính là hạn chế của tiêu chuẩn gốc AASHTO đó chính là sử dụng kết quả từ những điều kiện hạn chế của "thử nghiệm AASHTO" để từ đó rút ra các quan hệ thực nghiệm dùng trong tính toán cho các điều kiện khác (tải trọng, khí hậu, kết cấu và vật liệu ..).
- Khái niệm về hệ số mức độ phục vụ chưa quen thuộc, các giới hạn về hệ số mức độ phục vụ đầu (pi) và mức độ phục vụ cuối (pt) cần được qui định phân biệt rõ hơn cho các loại đường của Việt Nam.
- Trị số độ tin cậy khá rộng, dẫn đến việc khó khăn cho Tư vấn, các nhà quản lý có cơ sở để lựa chọn độ tin cậy cho phù hợp.
Tuy nhiên, cái khó khăn cơ bản nhất là các kỹ sư Việt Nam hiểu chưa hết và chưa cặn kẽ về AASHTO, dùng chưa quen và chưa chuẩn bị kịp các loại thiết bị thí nghiệm hiện trường để phục vụ cho công tác khảo sát thiết kế mặt đường.
Trong khi đó, phương pháp thiết kế theo AASHTO, tuy là phương pháp thực nghiệm nhưng được đánh giá là phương pháp thiết kế có cơ sở khoa học tin cậy và phù hợp đối với kết cấu vật rắn biến dạng và môi trường rời của kết cấu áo đường mềm. Nó đã được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và trở thành phương pháp thông dụng, nguồn tài liệu tham khảo phong phú nhất. Vì vậy, việc ứng dụng Phương pháp thiết kế mặt đường theo AASHTO là phù hợp, cần thiết và cần làm ngay. Cũng có những ý kiến của các chuyên gia trong ngành muốn chuyển thẳng làm theo Superpave không nhất thiết qua AASHTO, trong nhứng năm từ 2014 đến nay TW Hội KHKT Cầu đường Việt Nam cũng đã có nhiều văn bản kiến nghị Bộ GTVT cho chuyển giao phương pháp Superpave nhưng không thành, lỡ đi một cơ hội đáng tiếc, làm chậm lại quá trình tiếp cận cái mới, tiên tiến hơn của ngành GTVT.
4. Kết luận và kiến nghị
- Hội thảo nhất trí định hướng phát triển Phương pháp thiết kế mặt đường trong điều kiện Việt Nam cần phải dựa vào các tiêu chí như sau:
- Phải phù hợp với thông lệ quốc tế, phù hợp với các dự án của WB, ADB, JICA, EDCF và của các nước trong khu vực và tận dụng được kho tàng kiến thức hiện đại và công nghệ tiên tiến được cập nhật liên tục của AASHTO.
- Phải phân tích, lựa chọn phương pháp thiết kế theo định hướng AASHTO mà Bộ GTVT đã quyết định chuyển đổi từ năm 1996 và nhắc lại tại Thông báo số 532/ TB-BGTVT ngày 09/ 9/ 2016 của Bộ trưởng Bộ GTVT. Theo đó, các phương pháp của Nhật, của Malaysia, là những tiêu chuẩn thiết kế được dựa vào nền tảng AASHTO để phát triển lên (Thái Lan, Singapo đã theo phương pháp Superpave). Đảm bảo thu thập, xây dựng ngân hàng dữ liệu phù hợp với Phương pháp thiết kế theo AASHTO, từ đó định hướng tới xây dựng Phương pháp cơ học – thực nghiệm khác.
• Từ đó, Hội thảo xin đề xuất và kiến nghị với Bộ GTVT những việc cần làm ngay như sau:
1. Cần có biện pháp tích cực và hiệu quả để khẩn trương xử lý các tồn tại của dự thảo TCCS xxx: 2013 – Thiết kế kết cấu áo đường mềm theo hệ số kết cấu SN (phù hợp với Chỉ dẫn AASHTO 1993), để sớm ban hành trong năm 2019 áp dụng cho các dự án đầu tư xây dựng mới và sửa chữa mặt đường của ngành GTVT.Trong lúc đó cân nhắc kỹ càng, thận trọng có nên ban hành TCCS được chuyển đổi từ 22TCN 211-06 hay không vì các tồn tại của tiêu chuẩn này. Đồng thời, có kế hoạch sớm dừng áp dụng 22TCN 211-06 trên phạm vi toàn quốc tại tất cả các dự án XD mới và sửa chữa trong thời gian sớm nhất của năm 2018 có thể.
2. Tăng cường tổ chức đào tạo và phổ biến kiến thức liên quan đến AASHTO về phương pháp thiết kế, khuyến khích các chuyên gia, nhà khoa học thực hiện các đề tài nghiên cứu KHCN cấp Bộ theo hướng hoàn thiện các chỉ dẫn của AASHTO để áp dụng phù hợp cho điều kiện Việt Nam.
3. Thành lập nhóm đề tài nghiên cứu ứng dụng Phương pháp cơ học – thực nghiệm phát triển từ AASHTO cho tương lai phát triển ngành đường bộ nước ta trong vòng 15-20 năm tới.