CHUYÊN MỤC CHÍNH

TẠP CHÍ
CẦU ĐƯỜNG VIỆT NAM

Tòa soạn: Toà nhà 3 tầng - Tổng cục Đường bộ Việt Nam - Ô D20 Tôn Thất Thuyết 
Cầu Giấy - Hà Nội

Tel: 04.3942.6573
Email: cauduong308@gmail.com

TBT: T.S Nguyễn Văn Nhân
PTBT: Ngô Đức Hành

ĐÃ ĐẾN LÚC CẦN CÓ SỐ LIỆU CƠ BẢN CHO THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG Ô TÔ Ở NƯỚC TA

2015/11/23 15:29 - KS. NGUYỄN CHÍNH BÁI

1. Vấn đề đặt ra

 

Khí hậu thay đổi đã ảnh hưởng trực tiếp đến nước ta, nắng nóng mưa gió cực đoan xuất hiện, ảnh hưởng độ bền mặt đường là khó tránh khỏi. Nước ta có nhiều núi cao, nhiều sông suối, do đó đã chia cắt địa hình thành nhiều tiểu vùng khí hậu đăc biệt như: Yên Châu, Con cuông, Hương Khê. Quỳ Đạt, Đông Hà, Đà Lạt v.v... Cả vùng Đồng bằng Nam Bộ và Bắc Bộ khí hậu hoàn toàn khác nhau suốt cả năm.


Trong các quy trình thiết kế nền mặt đường ô-tô của ta cũng đã có xét đến những yếu tố khí hậu này, ví dụ như trong thiết kế áo đường mềm, khi xác định thông số mô đuyn đàn hồi của mạt đường có hệ số Km, hệ số Kt... mà chúng tôi xin đề cập phần cuối bài. Các thông số này chưa dựa trên số liệu cơ bản được nghiên cứu điểu tra ở nước ta, hình như vận dụng số liệu nước ngoài có chọn lọc theo chủ quan và kinh nghiệm của nhóm biên soạn.

 

Thật vậy, hỏi rằng các số liệu này có phải suất xứ từ một nghiên cứu điều tra cơ bản nào ở nước ta không? Và giả thử nếu có số liệu nào đó, số liệu có đủ độ tin cậy không? Vì nó chưa thông qua một nghiên cứu bài bản lâu dài, đặc biệt là số liệu về khí hậu, mà ngay cả số liệu về vật liệu xây dựng nền mặt đường cũng cần dài hơi. Đó là chưa nói đến phải có thiết bị đo chuyên dùng và có kinh phí không nhỏ để tiến hành. Mặt khác cũng phải nói rằng, ngày nay khí hậu đã thay đổi đến mức có thể nhận biết trực quan, thì các số liệu khí hậu và vật liệu có trong quy trình cần được chỉnh lại là đúng. Đó là quy luật tất yếu, Ít có cái gì đúng mãi theo thời gian. Nhưng vấn đề dặt ra là chỉnh thế nào, dựa vào đâu? trong khi chưa có số liệu điều tra cơ bản ở Việt Nam. Nói như vậy để thấy chúng ta còn một khoảng trống số liệu cơ bản về khí hậu và vật liệu có tính đặc thù và khách quan riêng ở nước ta, vì những năm qua có quá nhiều việc KHKT trước mắt cần làm để phục vụ cho xây dựng hạ tầng giao thông phát triển như ngày nay. Nhưng theo thiển ý của chúng tôi, bây giờ đã đến lúc bắt tay vào lấp khoảng trống này nhằm giảm bớt xuất hiện những “hư hỏng bất thường” mặt đường ngoài ý muốn. Tuy nhiên không thể ngồi chờ vài ba năm nữa mới chỉnh lý số liệu quy trình thiết kế cũng như quy trình thi công được, vấn đề cần là ở phương pháp tiếp cận với số liệu nước ngoài cộng với kinh nghiệm nghề làm đường của nhóm biên soạn thì vẫn có thể có một quy trình tiến bộ hơn theo nghĩa tương đối.

 

2. Trở lại vấn đề nghiên cứu điều tra cơ bản số liệu cho thiết kế nền mặt đường ở nước ta

 

2.1. Thứ nhất phải kể đến đề tài: “Nghiên cứu điều tra chế độ thủy nhiệt nền mặt đường ở Việt Nam” do cố GS. Nguyễn Xuân Mẫn đề suất và chủ trì nghiên cứu từ đầu những năm 1960 tại Viên Kỹ Thuật Giao Thông, người viết bài này có may mắn được tham gia trong nhóm nghiên cứu đó. Bây giờ nhớ lại mới thấy cố GS Mẫn là người nhìn xa trông rộng vì ngay đầu những năm 60, khi mà công nghệ xây dựng nền mặt đường còn rất sơ khai, bê tông nhựa chưa có, chủ yếu là mặt đường cấp phối đồi, mặt đường đá dăm láng nhựa, thâm nhập nhựa; làm nền đường đất thì sử dụng đầm tay thủ công. Móng đường dùng đá ba đá hộc. Công tác thiết kế và thi công chủ yếu là “kinh nghiệm thuần túy” (tạm dịch từ Empirique) chưa thành kinh nghiệm trải nghiệm (tạm dịch từ Expérience). Trước thực trạng như vậy, trong nhóm chúng tôi cũng chưa thấy hết ý nghĩa quan trọng của đề tài này. Thấy thế, GS đã luôn nhắc nhở anh em trong nhóm về tầm quan trọng trước mắt cũng như lâu dài sau này của đề tài. GS vạch ra nội dung cụ thể nghiên cứu điều tra và những giải pháp khắc phục trước một số khó khăn phát sinh, ví dụ như khó khăn thiếu dụng cụ đo nhiệt độ và độ ẩm chuyên dùng theo chiều sâu và bề ngang nền mặt đường v.v... Công việc điều tra đo đạc được tiến hành theo mùa trong năm và khi có mưa nắng cực đoan; diện điều tra thì rộng khắp các vùng miền trên cả nước. Do đó khối lượng công tác rất lớn và kinh phí cũng rất lớn. Dưới sự chỉ đạo của GS, chúng tôi chia nhau đến các ty giao thông vận tải để hợp đồng cộng tác trong nghiên cứu điều tra này và được các ty hưởng ứng giúp đỡ nhiệt liệt.

 

Nói như vậy cho thấy, đầu những năm 1960, trong khi dất nước ta còn nhiều khó khăn mà đã có đầu tư ưu tiên cho công việc điều tra nghiên cứu cơ bản này, đủ thấy tầm quan trọng của đề tài và tầm nhìn chiến lược của lãnh đạo Bộ GTVT.

 

Nhưng tiếc rằng đề tài bị gián đoạn vào năm 1964 do hoàn cảnh chiến tranh và một vài ý kiến trái chiều do thiếu tầm nhìn, cho nên ngày nay chúng ta có khoảng trống về “số liệu nội” cho công tác thiết kế cũng như thi công nền mặt đường.

 

2.2. Thứ hai, kể đến đề tài “Nghiên cứu sử dụng vật liệu la-tê-rit”

 

Đây là sản phẩm riêng của các nước nhiệt đới mưa nhiều, được hình thành do quả trình rửa trôi các oxides từ các sườn núi vùng cao để rồi tích tụ ở vùng chũng trung du tạo ra các la- tê-rít khối (ở ta thường gọi là đá ong) hoặc tích tụ thành sườn đồi dưới dạng hạt có kích cỡ khác nhau (thường gọi là sỏi cuội) tùy theo quá trình hàng nghìn năm rửa trôi và bồi tụ.

 

Đối với vật la-tê-rít ở nước ta khá phong phú, hình như hầu hết các sườn đồi vùng trung du miền Bắc đều có, với thành phần hạt sỏi cuội khác nhau, tạo thanh một cấp phối tương đối chặt hoặc chỉ cần xử lý chút ít sẽ trở thành phần cấp phối đạt yêu cầu, Các chỉ số vật liệu khác khác cũng tương đối tốt, vi dụ tỷ số các oxydes a-xít so với các oxides kiềm, tỷ lệ các hạt sỏi cuội rỗng hoặc bị phong hóa mạnh cũng ở mức độ cho phép đối với lĩnh vực làm móng mặt đường bê tông nhựa bằng la-tê-rít gia cố xi măng trong kết cấu “áo đường nửa cứng” mà hiện nay một số nước gọi là “mặt đường Com-pô-gít” (Composite Pavement). Kết cấu mặt đường composite đang được mệnh danh là kết cấu của mặt đường tương lai trong việc chống hằn lún vệt xe.

 

Vấn đề cần là bổ sung hoàn chỉnh số liệu mô-duyn đàn hồi của vật liệu có các hàm lượng sỏi cuội và kích cỡ khác nhau có hoặc không gia cố xi măng nhằm có số liệu đầu vào “nội” cho thiết kế và thi công móng của mặt đường composite

 

2.3. Tìm hiểu cụ thể về hệ số Km và hệ số Kt đang được áp dụng để xác định mô đuyn đàn hồi mặt đường bằng cần Benkelman ở Việt Nam hiện nay (TCVN 8867:2011)

 

2.3.1. Về hệ số Km là hệ số điều chỉnh trị số lún đàn hồi đo thành độ lún tính toán theo mùa bất lợi nhất, tức là làm cho nền mặt đường có độ ẩm bất lợi nhất của từng tỉnh của VN. Trong đó có :

 

- Bảng D-1 tại phụ lục D bắt buộc áp dụng : Xác định thời gian (mùa) bất lợi nhất trong năm. Ví dụ:

 

+ Hà Nội bảng ghi từ tháng 6 đến tháng 9

 

+ Hà Giang - - tháng 6 đến tháng 9

 

+ Lâm Đồng - - tháng 6 đến tháng 10

 

+ Hoàng Sa (Đảo) tháng 7 đến tháng 11

 

+ Phú Quốc (Đảo) tháng 6 đến tháng 11

 

Cứ theo cảm tính cũng thấy có nhiều điều bất cập, tỷ như:

 

- Phân chia vùng khí hậu theo góc độ đường sá mà chia theo “tỉnh” là bất cập, vì như chúng ta đã biết các tỉnh miền Trung như Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình v.v... thì vùng miền phía Tây khác với khí hậu phía Đông sát biển. Đó là chưa kể có tiểu vùng khí hậu đặc biệt phía tây như Con Cuông, Hương Khê v.v...

 

- Theo bảng D-1 thì mùa bất lợi ở đảo Hoàng Sa và đảo Phú Quốc gần như nhau, ở Phú Quốc mùa bất lợi đến sớm hơn đảo Hoàng Sa một tháng, mặt khác số liệu điều tra ở đảo Hoàng Sa được điều tra trong mấy năm và từ năm nào đến năm nào? Đó là một bất cập nữa.

 

- Nếu chỉ dựa theo số liệu khí hậu của Cơ quan khí tượng thì hoàn toàn chưa đủ vì với khí hậu mưa nắng, nhiệt độ ấy ảnh hưởng cụ thể tới độ ẩm và nhiệt độ của nền mặt đường thế nào thì phải có “nghiên cứu điều tra chế độ thủy nhiệt” của nền mặt đường đã xây dựng tại đó mới có thể phân vùng khí hậu theo lĩnh vực ổn định công trình đường sá. Đó là công việc chúng tôi đã giới thiệu trong đề tài NC chế độ thủy nhiệt nền mặt đường nêu trên. Đây lại là một bất cập lớn nữa (theo thiển ý của chúng tôi).

Đương nhiên chúng ta không cầu toàn, nhưng cần thấy việc xác định Km theo cách trên là còn có khoảng trống lớn. Khi có điều kiện thì lấp dần khoảng trống này, nếu không lấp được toàn bộ khoảng trống thì cũng nên lấp ở những vùng miền quan trọng đang và sẽ phát triển mạnh đường sá. Ví dụ ở TP. Hà Nội và TP. Hồ Chí Minh, người thiết kế hoặc thi công cần nắm vững chế độ thủy nhiệt nền mặt đường ở đó; mới có thế xây dựng mặt đường ổn định lâu dài, không bị biến dạng bất thường.

 

-Bảng D-2 tại phụ lục D bắt buộc áp dụng, xác định cụ thể hệ số Km Tại bảng này chỉ phân thành 3 miền: Miền Bắc, Miền Trung, Miền Nam và Tây Nguyên. Về kết cấu mặt đường thì phân biệt 2 loại mặt đường: Mặt dường chưa bị nứt rạn và loại mặt đường đã có nứt rạn: Đối với các tỉnh Miền Bắc, khi mặt đường chưa bị nứt rạn, vào mùa Xuân Km= 1,00 , vào mùa Hè-Thu Km=1,00 , vào mùa Đông Km= 1,14 Như vậy đối với mặt đường không nứt rạn thì mùa đông kém ổn định hơn các mùa khác. Tại sao vậy trong khi mưa mùa Xuân và mùa Đông ở miền Bắc là tương đối giống nhau, vậy thì do nhiệt ư? Nhiệt độ không khí mùa Đông ở miền Bắc thông thường trung bình khoảng 14-17o kết cấu mặt đường thì ấm hơn, theo chúng tôi đo được, tuy chưa thành hệ thống là vào khoảng 18-20o Với nhiệt độ này thiết nghĩ khó lý giải Km=1,14. Do đó theo thiển ý chúng tôi ở miền Bắc không nên phân chia thành mùa Xuân và Đông mà nên gộp chung thành mùa Đông - Xuân.

 

Thử phân tích thêm Km đối với mặt đường đã bị rạn nứt

 

Bảng D-2 cho mùa Xuân có hệ số Km=1,10 còn mùa Hè Thu thì Km= 1,00. Theo thiển ý chúng tôi, người biên soạn có hàm ý là mùa Xuân mưa phùn, nước mưa có thời gian thấm sâu vào mặt đường đã nứt, do đó nguy hiểm hơn mưa của mùa Hè Thu. Chúng tôi cho rằng lập luận như vậy còn phiến diện chưa đủ cơ sở vì việc nước mưa thấm qua mặt đường còn tùy thuộc vẽ độ mở rộng kẽ nứt, hai là điều kiện thoát nước mặt đường. Nếu mưa rào về mùa Hè tạo thành màng nước chảy trên mặt đường thì chúng thấm xuống mặt đường nhiêu hơn về mưa mùa Xuân. Tuy nhiên, trên chỉ là 2 cách lập luận, vấn đề là cần có số liệu điều tra đo độ ẩm của 2 mùa mới là số liệu “nội”.

 

Còn đối với miền Nam và Tây Nguyên cũng nên tách ra vì chế độ mưa 2 vùng này khác nhau. Mặt khác cũng không nên chia theo mùa Xuân, Hè Thu Đông, vì thực ra ở Miền Nam chỉ nên phân thành mùa mưa và mùa khô; còn nhiệt độ thì gra-điêng thay đổi không lớn. 2.3.2. Về hệ số Kt

 

Kt là hệ số điều chỉnh trị số độ lún đàn hồi đo thành trị số tính toán theo nhiệt độ. Công thức và toán đồ điều chỉnh hoàn toàn theo nước ngoài và đây cũng là khoảng trống như hệ số Km phân tích trên.

 

Ở đây chúng tôi không nhắc lại nữa. Xin cảm ơn bạn đọc và mong được làm ý kiến tham khảo.



GỬI Ý KIẾN


VIDEO CLIP
Xem thêm >>
THƯ VIỆN HÌNH ẢNH