Tài liệu đánh giá tình trạng khai thác và lập kế hoạch bảo trì kết cấu mặt đường cho tuyến đường quốc lộ 1c, tỉnh khánh hòa

ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG KHAI THÁC VÀ LẬP KẾ HOẠCH BẢO TRÌ KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG CHO TUYẾN QUỐC LỘ 1C, TỈNH KHÁNH HÒA Học viên: Nguyễn Thanh Sơn, Chuyên ngành: KTXD công trình giao thông. Mã số: 60.58.02.05 Khóa: K33 Nha Trang - Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng. Tóm tắt: Đường quốc lộ 1C dài 17km với chức năng là đường phố chính đô thị, được đầu tư hoàn thiện từ những năm 2000 với chỉ giới đường đỏ chủ yếu là 32m, bề rộng phần xe chạy là 21m (mỗi chiều xe chạy rộng 10,5m), vỉa hè mỗi bên rộng 4,5m, dải phân cách giữa rộng 2m. Để hướng đến mục tiêu đề ra phát triển thành đô thị trực thuộc Trung ương vào năm 2020, những năm qua Bộ GTVT nói chung và tỉnh Khánh Hòa nói riêng rất chú trọng đầu tư cho phát triển giao thông vận tải, đặc biệt là giao thông đường bộ trong đó có tuyến đường Quốc lộ 1C. Tuy nhiên thực tế trong quá trình khai thác, mặt đường đã xảy ra các hư hỏng, ảnh hưởng đến chất lượng khai thác và điều kiện an toàn của người tham gia giao thông. Luận văn trình bày kết quả nghiên cứu phân tích thực trạng quản lý và khai thác tuyến đường Quốc lộ 1C hiện nay, phân tích các bất cập trong công tác tổ chức, quản lý và khai thác, từ đó đề xuất một số giải và kế hoạch bảo trì cho tuyến đường Quốc lộ 1C đảm bảo hiệu quả kinh tế và yêu cầu kỹ thuật. Từ khóa: Quản lý; khai thác; bảo trì; mặt đường; hiệu quả. EVALUATION OF EXPLOITATION STATUS AND PLANNING MAINTENANCE OF THE STRUCTURE OF THE ROAD FOR 1C NATIONAL ROUTINE, KHANH HOA PROVINCE Summary: Highway 1C is 17km long with the function of the main urban street, has been invested and completed since the year 2000 with the main red line of 32m, the width of the vehicle is 21m (each direction is 10.5m wide). , sidewalks on each side are 4.5m wide, median strips are 2m wide. In order to aim at the development of a centrally-run urban center by 2020, in the past years, the Ministry of Transport in general and Khanh Hoa province in particular pay much attention to investment in the development of transport, especially the delivery. Road traffic including National Highway 1C. However, in fact, during the exploitation process, the road surface has serious damage, affecting the quality of exploitation and safety conditions of traffic participants. The dissertation presents the research results analyzing the current status of management and exploitation of National Highway 1C, analyzing inadequacies in the organization, management and exploitation, thus proposing some solutions and Maintenance plan for Highway 1C ensures economic efficiency and technical requirements. Keywords: Management; exploited; maintenance; road surface; effective. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. MỤC LỤC ......................................................................................................................... DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU...................................................................................... DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH........................................................................................ DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................................................................ MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .........................................................................................................1 2. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................................2 3. Phạm vi nghiên cứu .....................................................................................................2 4. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................................2 4.1. Mục tiêu tổng quát ....................................................................................................2 4.2. Mục tiêu cụ thể .........................................................................................................2 5. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................................. 2 6. Bố cục của đề tài ..........................................................................................................2 7. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu ................................................................................2 CHƯƠNG I HỆ THỐNG QUẢN LÝ KHAI THÁC MẶT ĐƯỜNG VÀ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ KHAI THÁC HỆ THỐNG MẶT ĐƯỜNG TRÊN CÁC TUYẾN GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA NÓI CHUNG VÀ TUYẾN QUỐC LỘ 1C NÓI RIÊNG .......................................................................3 1.1. Một số khái niệm về quản lý và khai thác đường .....................................................3 1.1.1. Quản lý tài sản hạ tầng giao thông ........................................................................3 1.1.2. Khai thác đường bộ ............................................................................................... 3 1.1.3. Quản lý đường bộ ..................................................................................................4 1.2. Hệ thống quản lý và khai thác mặt đường ................................................................ 5 1.3. Ảnh hưởng của chất lượng mặt đường đến điều kiện khai thác đường ...................5 1.3.1. Chức năng của mặt đường .....................................................................................5 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác mặt đường và phương pháp xác định ..................................................................................................................................6 1.4. Bảo trì công trình đường bộ và tác động của công tác bảo trì mặt đường đến chất lượng khai thác mặt đường ............................................................................................ 11 1.4.1. Bảo trì công trình đường bộ ................................................................................11 1.4.3. Các lợi ích mang lại nếu làm tốt công tác bảo trì mặt đường có thể kể đến như sau ..................................................................................................................................13 1.5. Các loại hư hỏng mặt đường nhựa và phương pháp đánh giá ................................ 14 1.5.1. Vỡ mép lề đường (cóc gặm) ................................................................................14 1.5.2. Lún, sụp mặt đường ............................................................................................. 14 1.5.3. Bong tróc vật liệu bề mặt.....................................................................................15 1.6. Các giải pháp và kỹ thuật bảo trì mặt đường nhựa:................................................19 1.6.1. Phun sương nhựa lỏng (“Fog seal”) ....................................................................19 1.6.2. Láng nhựa mỏng (“Chip seal”)............................................................................19 1.6.3. Láng vữa nhựa nguội (“Slurry seal”) ..................................................................19 1.6.4. Láng nhựa bằng nhựa đường polyme ..................................................................20 1.6.5. Giải pháp tái sinh nguội bằng máy tái sinh ......................................................... 20 1.6.6. Giải pháp rải thêm một lớp bê tông nhựa nóng mới ...........................................20 1.6.7. Sửa chữa mặt đường BTN bằng vật liệu Carboncor Asphalt .............................. 20 1.7. Các phương pháp đánh giá tình trạng mặt đường ..................................................21 1.7.1. Căn cứ vào mức độ hư hỏng của mặt đường .......................................................21 1.7.2. Đánh giá theo ASTM D6433-07 .........................................................................23 1.7.3. Phương pháp đánh giá dựa trên chỉ số PCR ........................................................ 23 1.8. Thực trạng quản lý và khai thác mặt đường hiện nay nói chung và tuyến đường Quốc lộ 1C, tỉnh Khánh Hòa nói riêng ..........................................................................24 1.8.1. Những tồn tại và hạn chế trong công tác quản lý, khai thác mặt đường .............25 1.8.2. Những nguyên nhân của tồn tại và hạn chế ......................................................... 25 1.9. Thực trạng của tuyến Quốc lộ 1C hiện nay: ........................................................... 25 1.10. Kết luận Chương I: ............................................................................................... 32 Chương 2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG MẶT ĐƯỜNG CỦA TUYẾN ĐƯỜNG QUỐC LỘ 1C, TỈNH KHÁNH HÒA ...................................33 2.1. Giới thiệu ................................................................................................................33 2.2. Nội dung và phương pháp khảo sát ........................................................................33 2.3.1. Độ bằng phẳng (TCVN 8864:2011) ....................................................................35 2.3.3. Độ nhám mặt đường (TCVN 8866:2011) ........................................................... 36 2.3.3. Cường độ mặt đường (TCVN 8867:2011) .......................................................... 39 2.3.4. Đánh giá tình trạng khai thác mặt đường qua kết quả thí nghiệm ......................51 2.4. Đánh giá tình trạng mặt đường tuyến Quốc lộ 1C dựa trên kết quả khảo sát hư hỏng ............................................................................................................................... 52 2.4.1. Kết quả khảo sát tình trạng hư hỏng mặt đường .................................................52 2.6. Kết luận chương 2 ..................................................................................................67 CHƯƠNG III XÂY DỰNG KẾ HOẠCH BẢO TRÌ MẶT ĐƯỜNG NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC CHO TUYẾN QUỐC LỘ 1C.............................................68 3.1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................68 3.2. Phân tích chi phí vòng đời (LCCA)........................................................................69 3.2.1. Khái niệm LCCA .................................................................................................69 3.2.2. Xác định các chi phí của vòng đời dự án ............................................................ 69 3.3. Phát triển hệ thống lập kế hoạch bảo trì mặt đường ...............................................70 3.3.1. Sự cần thiết phát triển hệ thống lập kế hoạch bảo trì mặt đường ........................ 70 3.3.2. Các điều kiện thiết lập cho hệ thống lập kế hoạch bảo trì mặt đường ................71 3.3.3. Mô hình dự báo thay đổi tình trạng mặt đường theo PCI ...................................72 3.4. Đề xuất phương án, lập kế hoạch bảo trì nâng cao hiệu quả khai thác mặt đường Quốc lộ 1C .....................................................................................................................73 3.5.2. Đề xuất các phương án bảo trì mặt đường Quốc lộ 1C .......................................74 3.5.3. Đề xuất các phương án bảo trì và đánh giá hiệu quả kinh tế dựa trên phân tích chi phí vòng đời .............................................................................................................75 3.5. Một số giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý và chất lượng khai thác mặt đường .82 3.5.2. Giải pháp về tổ chức quản lý và bảo trì ............................................................... 85 3.6. Kết luận chương 3 ..................................................................................................89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................90 1. Kết luận......................................................................................................................90 2. Kiến nghị ...................................................................................................................91 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 92 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1. 3 Thời hạn sửa chữa vừa và sửa chữa lớn [8] ..................................................13 Bảng 1. 4 Phân loại đánh giá chất lượng đường bộ.......................................................21 Bảng 1. 5 Đánh giá tình trạng mặt đường theo trị số PCR ............................................24 Bảng 1. 10 Lịch sử sửa chữa bảo trì trên tuyến Quốc lộ 1C trong giai đoạn 2011 – 2018 ...............................................................................................................................26 Bảng 2.4. Kết quả đo độ bằng phẳng.............................................................................35 Bảng 2.5. Tỷ lệ % số khe hở giữa mặt đường và thước dài 3m ....................................36 Bảng 2. 7 Kết quả đo độ nhám đoạn: Km0+000 – Km3+000 .......................................38 Bảng 2. 8 Kết quả đo độ nhám đoạn: Km3+000 – Km5+000 .......................................38 Bảng 2. 9 Kết quả đo độ nhám đoạn: Km11+000 – Km17+000 ...................................39 Bảng 2. 1 Thống kê hư hỏng Đoạn Km 8+500 - Km8+750..........................................52 Bảng 2. 2 Thống kê hư hỏng Đoạn KM11+060 – KM11+350 .....................................54 Bảng 3.1. Phân loại đường theo tiêu chuẩn Việt Nam ..................................................71 Bảng 3.2. Tiêu chuẩn đánh giá hư hỏng mặt đường......................................................72 Bảng 3.3 Quan hệ giữa STI và chi phí bảo trì định kỳ ..................................................73 Bảng 3.4 Thay đổi PCI theo thời gian ...........................................................................76 Bảng 3.5 Thay đổi trị số PCI theo thời gian khai thác (Phương án bảo trì 1) ...............78 Bảng 3.6 Thay đổi trị số PCI theo thời gian khai thác (Phương án bảo trì 2) ...............81 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1. 1 Thiết bị đo độ bằng phẳng IRI bằng công nghệ đầu đo gia tốc gắn tại trục ô tô - Roughomet ................................................................................................................8 Hình 1. 2 Phương pháp rắc cát Hình 1. 3 Phương pháp con lắc Anh ...........................10 Hình 1. 4 Xác định mô đun đàn hồi mặt đường bằng cần đo Benkenman ....................11 Hình 1. 5 Hư hỏng mặt đường do bong tróc bề mặt ......................................................15 Hình 1. 6 Nứt dọc ..........................................................................................................16 Hình 1. 7 Nứt mỏi ..........................................................................................................17 Hình 1. 8 Ổ gà sau khi được vá .....................................................................................18 Hình 1. 9. Láng vữa nhựa nguội ....................................................................................20 Hình 1. 10 Đánh giá tình trạng mặt đường bằng ...........................................................23 Hình 2. 1: Đo cường độ mặt đường ...............................................................................40 Hình 2. 2 Đo cường độ mặt đường ................................................................................41 Hình 2. 3 Bong tróc mặt nhựa tại đoạn KM8+500 - KM8+750 ....................................53 Hình 2. 4 Vết nứt mai rùa, mức độ vừa tại đoạn KM8+500 - KM8+750 .....................54 Hình 2. 5 Vá ổ gà tại lý trình KM11+060 – KM11+350 ..............................................58 Hình 2. 6 Nứt mặt nhựa tại đoạn KM11+060 – KM11+350 .........................................59 Hình 2. 7 Nứt mai rùa tại đoạn KM11+060 – KM11+350 ...........................................59 Hình 2. 8 Đo tốc độ xe chạy ..........................................................................................65 Hình 2. 9 Xe 16 chỗ ngồi 79B – 026.90 tại Km8+750 lúc 10h35 .................................65 Hình 2. 10 Xe 79C – 111.51 tại Km8+750 lúc 10h32...................................................66 Hình 2. 11 Xe tải 79C 127.21 tại Km8+750 lúc 10h28.................................................66 Hình 3.1. Thay đổi tình trạng mặt đường theo thời gian ...............................................68 Hình 3.1. Kết quả tính toán cường độ áo đường sau khi thảm tăng cường 8cm BTN ..75 Hình 3. 2 Biểu đồ thay đổi PCI theo thời gian ..............................................................76 Hình 3. 3 Kết quả tính toán cường độ áo đường thảm phủ 4cm ...................................77 Hình 3. 4 Biểu đồ thay đổi chỉ số PCI theo phương án bảo trì 1 ..................................79 Hình 3. 5 Kết quả tính toán cường độ áo đường thảm phủ 7cm ...................................80 Hình 3. 6 Kết quả tính toán cường độ áo đường thảm phủ 7cm ...................................80 Hình 3. 7 Biểu đồ thay đổi chỉ số PCI theo kế hoạch bảo trì 2 (vẽ lại cẩn thận, rõ hơn) .......................................................................................................................................82 Hình 3. 8 Chu trình bảo trì đường bộ ............................................................................86 Hình 3. 9 Cấu trúc cơ sở dữ liệu tài sản đường bộ ........................................................86 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT BTN : Bê tông nhựa BTXM ĐBVN : Bê tông xi măng : Đường bộ Việt Nam GTVT : Giao thông vận tải GTNT : Giao thông nông thôn QLDA UBND : Quản lý dự án : Ủy ban nhân dân 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cơ sở hạ tầng đóng một vai trò rất quan trọng cho sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Sự phát triển cơ sở hạ tầng giúp nâng cao mức sống của xã hội thông qua việc mang lại những sản phẩm, dịch vụ công cộng tốt hơn. Đồng thời, cơ sở hạ tầng góp phần quan trọng cho sự tăng trưởng kinh tế, giữ vững an ninh quốc phòng, củng cố vị trí cạnh tranh của mỗi quốc gia trên thị trường quốc tế. Vì vậy, tất cả các quốc gia đều có nhu cầu đầu tư để phát triển và nâng cấp hệ thống cơ sở hạ tầng của nước mình. Mạng lưới đường bộ trên địa bàn tỉnh Khánh Hòa có tổng chiều dài khoảng 4342,75 km được phân bố tương đối hợp lý; trong đó, hệ thống quốc lộ dài 289,41km chiếm 6,66%, đường tỉnh dài 492,23km chiếm khoảng 11,33%. Đường huyện, đường xã có tổng chiều dài các tuyến đường khoảng 3.560,45km trong đó đường do huyện quản lý (bao gồm cả đường đô thị) là 988,9km và đường do xã quản lý là 2571,55km. Hiện nay tất cả các xã đều đã có đường ôtô vào trung tâm xã, chất lượng đường xã cũng đã được cải thiện nhờ thực hiện Chương trình xây dựng nông thôn mới. Đối với hệ thống đường Quốc lộ, Sở Giao thông vận tải Khánh Hòa được ủy thác quản lý 2 tuyến quốc lộ là đường Quốc lộ 1C và Quốc lộ 27B. Đường quốc lộ 1C dài 17km có điểm đầu tại nút giao với quốc lộ 1 tại Km1445+000 xã Vĩnh Lương, thành phố Nha Trang, điểm cuối giao với Nút giao thông giữa quốc lộ 1 với tuyến tránh Diên Khánh, huyện Diên Khánh. Đường Quốc lộ 1 với chức năng là đường phố chính đô thị, được đầu tư hoàn thiện từ những năm 2000 với chỉ giới đường đỏ chủ yếu là 32m, bề rộng phần xe chạy là 21m (mỗi chiều xe chạy rộng 10,5m), vỉa hè mỗi bên rộng 4,5m, dải phân cách giữa rộng 2m. Đường Quốc lộ 1C là trục đường huyết mạch kết nối thành phố Nha Trang với khu vực phía Tây và phía Bắc thành phố nên lưu lượng và mật độ giao thông rất lớn đặc biệt là các loại phương tiện tải trong nặng ra vào thành phố Nha Trang để vận chuyên hàng hóa xuống Cảng và vận chuyển vật liệu san lấp phục vụ xây dựng đô thị hóa. Trong quá trình khai thác sử dụng, kết cấu mặt đường đã xuất hiện rất nhiều hư hỏng với hình dạng đặc điểm khác nhau, làm mặt đường bị xuống cấp. Bằng nguồn vốn hàng năm của Tổng cục đường bộ Việt Nam với hơn 5 tỷ đồng, Sở GTVT đã thực hiện duy tu, sửa chữa tuyến đường trên để đảm bảo giao thông an toàn và thuận lợi. Trong tài sản của đường bộ, kết cấu mặt đường là bộ phận có tuổi thọ ngắn nhất nhưng việc đầu tư và sửa chữa chiếm nhiều kinh phí nhất. Vì vậy, việc chọn đề tài luận văn “Đánh giá tình trạng khai thác và lập kế hoạch bảo trì kết cấu mặt đường cho 2 tuyến đường Quốc lộ 1C tỉnh Khánh Hòa” là cần thiết, tạo tiền đề cho việc bảo trì, sửa chữa các tuyến đường trên đem lại hiệu quả tối đa về kinh tế - kỹ thuật. 2. Đối tượng nghiên cứu Đường Quốc lộ 1C thuộc địa bàn thành phố Nha Trang và huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa. 3. Phạm vi nghiên cứu Kết cấu mặt đường tuyến đường Quốc lộ 1C thuộc địa bàn thành phố Nha Trang và huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa (mặt đường Bê tông nhựa). 4. Mục tiêu nghiên cứu 4.1. Mục tiêu tổng quát - Nghiên cứu thực trạng quản lý, khai thác mặt đường tuyến Quốc lộ 1C nhằm lập kế hoạch bảo trì mặt đường đảm bảo các yếu tố về kinh tế - kỹ thuật. - Nâng cao hiệu quả khai thác và tối ưu nguồn kinh phí bảo trì mặt đường. 4.2. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu lý thuyết về khai thác đường, quản lý khai thác mặt đường. - Khảo sát tình trạng hư hỏng mặt đường. - Phân tích nguyên nhân và đánh giá tình trạng khai thác dựa trên các chỉ số đánh giá điều kiện mặt đường đang được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới (PCI, PCR,..). - Đề xuất các phương án cải tạo, sửa chữa và lập kế hoạch bảo trì dựa trên lịch sử xây dựng, khai thác và tối ưu nguồn kinh phí bảo trì. 5. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết. - Phương pháp điều tra, khảo sát; - Phương pháp phân tích, tổng hợp. 6. Bố cục của đề tài Ngoài phần Mở đầu; Kết luận, kiến nghị, luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Các vấn đề liên quan đến quản lý, khai thác mặt đường Chương 2: Thực trạng, kết quả khảo sát và đánh giá tình trạng mặt đường Quốc lộ 1C qua địa bàn tỉnh Khánh Hòa. Chương 3: Một số giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý và chất lượng khai thác mặt đường 7. Tổng quan về tài liệu nghiên cứu Tài liệu nghiên cứu của tác giả sử dụng trong luận văn bao gồm các giáo trình, sách tham khảo, bài giảng, tiêu chuẩn và đề tài đã được nghiên cứu của một số tác giả trong và ngoài nước có liên quan đến công tác quản lý, khai thác và bảo trì mặt đường ô tô. 3 CHƯƠNG I HỆ THỐNG QUẢN LÝ KHAI THÁC MẶT ĐƯỜNG VÀ THỰC TRẠNG CÔNG TÁC QUẢN LÝ KHAI THÁC HỆ THỐNG MẶT ĐƯỜNG TRÊN CÁC TUYẾN GIAO THÔNG TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH KHÁNH HÒA NÓI CHUNG VÀ TUYẾN QUỐC LỘ 1C NÓI RIÊNG 1.1. Một số khái niệm về quản lý và khai thác đường 1.1.1. Quản lý tài sản hạ tầng giao thông Để làm rõ khái niệm quản lý mặt đường, trước hết chúng ta cần tìm hiểu các khái niệm liên quan đến quản lý, quản lý tài sản và quản lý tài sản hạ tầng giao thông. a. Quản lý: “Quản lý “ là sự tác động có tổ chức, có hướng đích của chủ thể quản lý lên đối tượng và khách thể quản lý nhằm sử dụng có hiệu quả nhất nguồn lực, các thời cơ của tổ chức để đạt mục tiêu đề ra trong môi trường luôn biến động, nhằm biến đổi nó từ trạng thái này sang trang thái khác, theo nguyên lý phá vỡ hệ thống cũ để tạo lập hệ thống mới và điều khiển hệ thống.. b. Quản lý tài sản: Theo [18], quản lý tài sản (Asset Management) là sự tác động có tổ chức, nhằm đảm bảo duy trì những gì chúng ta sở hữu với chi phí theo cách hiệu quả nhất theo một tiêu chuẩn mà chúng ta cảm thấy có thể chấp nhận. c. Quản lý tài sản giao thông: Với các khái niệm nêu trên, có thể hiểu rằng để quản lý tài sản hạ tầng giao thông là sự tác động có tổ chức, nhằm đảm bảo duy trì những tài sản mà chúng ta đang sở hữu với chi phí theo cách hiệu quả nhất theo một tiêu chuẩn mà chúng ta cảm thấy có thể chấp nhận. Để đạt được mục tiêu này, đòi hỏi công tác quản lý cần phải xây dựng một kế hoạch, chiến lược quản lý khai thác các tài sản kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ trong suốt vòng đời của nó một cách có hệ thống, dựa trên nguồn lực và mục tiêu đã được xác định, đảm bảo đáp ứng mong đợi của người sử dụng (thể hiện qua mức độ phục vụ, LOS), đồng thời đảm bảo nguồn lực tài chính trong tương lai. Như vậy, công tác quản lý khai thác hệ thống hạ tầng giao thông không chỉ là hoạt động mang tính kỹ thuật (bảo trì, sữa chữa nâng cấp), mà còn là hoạt động đầu tư kinh doanh thông qua việc xác định chiến lược bảo trì, sữa chữa để mang lại hiệu quả. 1.1.2. Khai thác đường bộ Để làm rõ khái niệm khai thác đường bộ, trước hết chúng ta cần tìm hiểu khái niệm về "khai thác". Cho đến nay, có nhiều khái niệm về khai thác, tùy thuộc vào quan 4 điểm và mục đích nghiên cứu, lĩnh vực nghiên cứu mà có những cách hiểu về khai thác khác nhau [12]. - Theo [12] Khai thác là “sử dụng” dự án đã được đầu tư hay nói khác đi khai thác là giai đoạn tiếp theo của giai đoạn hoàn công thực hiện dự án đó là vận hành dự án. Quá trình vận hành dự án là quá trình bảo trì và thu lời (thu lợi ích) dự án. Như vậy, khai thác nằm trong chuỗi hoạt động của đầu tư dự án, đó là sự tiếp tục của quá trình đầu tư, là giai đoạn cuối cùng của dự án. Khai thác cũng là một hình thức bỏ vốn để thu lại lợi ích, nhưng bỏ vốn ở giai đoạn vận hành dự án. - Khai thác đường bộ: là sử dụng các tài sản hạ tầng đường bộ được Nhà nước, nhà đầu tư bỏ vốn đầu tư nhằm thu được các lợi ích khác nhau. Trong đó, tài sản hạ tầng đường bộ gồm: Công trình đường bộ, bến xe, bãi đỗ xe, nhà hạt quản lý đường bộ, trạm nghỉ và các công trình khác phục vụ giao thông và hành lang an toàn đường bộ. Nâng cao hiệu quả là một chỉ tiêu phản ánh mức độ thu lại kết quả nhằm đạt được một mục đích nào đó tương ứng với một nguồn lực phải bỏ ra trong quá trình thực hiện một hoạt động nhất định. 1.1.3. Quản lý đường bộ “Quản lý “ là sự tác động có tổ chức, có hướng đích của chủ thể quản lý lên đối tượng và khách thể quản lý nhằm sử dụng có hiệu quả nhất nguồn lực, các thời cơ của tổ chức để đạt mục tiêu đề ra trong môi trường luôn biến động, nhằm biến đổi nó từ trạng thái này sang trang thái khác, theo nguyên lý phá vỡ hệ thống cũ để tạo lập hệ thống mới và điều khiển hệ thống.. - Quản lý tài sản (Asset Management) là sự tác động có tổ chức, nhằm đảm bảo duy trì những gì chúng ta sở hữu với chi phí theo cách hiệu quả nhất theo một tiêu chuẩn mà chúng ta cảm thấy có thể chấp nhận. - Quản lý tài sản hạ tầng kỹ thuật (Infrastructure Asset Management): là xây dựng kế hoạch quản lý các tài sản hạ tầng kỹ thuật như cầu, đường, hệ thống cấp, thoát nước; hệ thống xử lý nước thải, thông tin liên lạc,.... nhằm cung cấp các dịch vụ sao cho có thể đáp ứng được các mong đợi cho người sử dụng, đồng thời đảm bảo tính bền vững về tài chính trong tương lai. - Tài sản kết cấu hạ tầng giao thông đường bộ (sau đây gọi tắt là tài sản hạ tầng đường bộ) gồm: Công trình đường bộ, bến xe, bãi đỗ xe, nhà hạt quản lý đường bộ, trạm dừng nghỉ và các công trình khác phục vụ giao thông và hành lang an toàn đường bộ. - Quản lý tài sản giao thông: theo chương trình hợp tác nghiên cứu đường bộ Hoa Kỳ [NCHRP Report 632, An Asset-Management Framework for the Interstate Highway System], là chiến lược và quá trình có hệ thống bao gồm vận hành, bảo trì, 5 nâng cấp và mở rộng tài sản vật chất một cách có hiệu quả trong suốt vòng đời của chúng. Thông qua các hoạt động mang tính chất kinh doanh và kỹ thuật trong việc phân bổ và sử dụng nguồn lực, nhằm mục đích đưa ra quyết định tốt hơn dựa trên thông tin về chất lượng và các mục tiêu đã được xác định rõ. [19]. 1.2. Hệ thống quản lý và khai thác mặt đường Chất lượng khai thác mặt đường tốt được hiểu là sự tác động của các chủ thể đến quá trình vận hành khai thác công trình thông qua việc ban hành, tổ chức thực hiện các quy trình, quy phạm về kỹ thuật duy tu, bảo dưỡng sửa chữa, về tiêu chuẩn vật liệu, đơn giá dự toán, về tổ chức giao thông, bảo vệ công trình giao thông và thực hiện các nhiệm vụ trong nội hoạt động vận hành khai thác công trình. Khai thác mặt đường, đảm bảo chất lượng và hiệu quả khai thác thực chất là thực thi nghiệp vụ quản lý mặt đường liên quan đến kiểm tra theo dõi tình trạng mặt đường, phân loại đánh giá công trình, quản lý hồ sơ công trình, đếm xe, đảm bảo giao thông, an toàn giao thông, đảm bảo tài chính,... nhằm mục tiêu duy trì chất lượng mặt đường, đảm bảo tốc độ xe chạy, khả năng thông xe và điều kiện an toàn cho người tham gia giao thông. Để đạt được yêu cầu về chất lượng và hiệu quả khai thác, cần có sự tham gia phối hợp của các Cơ quan quản lý đường bộ, Chủ quản lý và Đơn vị quản lý, khai thác và bảo dưỡng đường. Cơ quan quản lý đường bộ bao gồm: Tổng cục đường bộ Việt Nam bao gồm cả các Cục Quản lý đường bộ trực thuộc, Sở GTVT các Tỉnh, Thành phố trực thuộc Trung ương, UBND cấp huyện, xã (khoản 3 Điều 3 Luật giao thông đường bộ). - Đối với hệ thống quốc lộ: Tổng cục Đường bộ Việt Nam tổ chức thực hiện quản lý, bảo trì; lưu trữ và quản lý khai thác hồ sơ hoàn công công trình đường bộ xây dựng mới, nâng cấp, cải tạo và tổng hợp báo cáo Bộ GTVT. - Đối với hệ thống đường địa phương: hệ thống đường tỉnh (ĐT), đường đô thị do UBND cấp tỉnh tổ chức thực hiện quản lý, bảo trì thông qua cơ quan chuyên môn là Sở GTVT; hệ thống đường huyện (ĐH), đường xã (ĐX) do UBND cấp tỉnh quy định cụ thể về quản lý, bảo trì phù hợp với điều kiện địa phương; Sở GTVT hướng dẫn, kiểm tra và có trách nhiệm tổng hợp, báo cáo định kỳ hoặc đột xuất về Tổng cục đường bộ Việt Nam và Bộ GTVT. 1.3. Ảnh hưởng của chất lượng mặt đường đến điều kiện khai thác đường 1.3.1. Chức năng của mặt đường Mặt đường là bộ phận chịu tác dụng trực tiếp của tải trọng xe chạy và của các yếu tố khí hậu và thời tiết. Để đáp ứng yêu cầu đi lại của các phương tiện tham gia giao thông và đảm bảo an toàn, nâng cao hiệu quả khai thác thì mặt đường cần đảm bảo các yêu cầu sau: 6 - Đủ cường độ và ổn định cường độ dưới tác dụng của tải trọng và các yếu tố khí hậu thời tiết; - Đủ độ bằng phẳng để xe đi lại được êm thuận và không bị đọng nước. Để đảm bảo đạt các yêu cầu trên, ngoài việc mặt đường phải được xây dựng trên nền đường đã được đầm chặt và ổn định, vật liệu dùng làm mặt đường phải đủ độ cứng, chịu được tác dụng của nước và sự thay đổi nhiệt độ, trong quá trình khai thác cần lưu ý làm tốt công tác quản lý, bảo trì. Khác với tính chất nhất thời của hoạt động đầu tư, xây dựng, mua sắm và các hoạt động khác nhằm phát triển hệ thống, hoạt động khai thác mặt đường hiện có mang tính chất thường xuyên liên tục hơn nhằm duy trì kỹ thuật, đảm bảo khả năng thông qua của tuyến đường, công trình thiết kế, kiểm soát chặt chẽ an toàn giao thông, đảm bảo cho giao lưu kinh tế thuận lợi, an toàn và hiệu quả. Mục đích nâng cao chất lượng khai thác mặt đường nhằm đảm bảo cho các hoạt động vận chuyển hàng hóa, hành khách cũng như sự đi lại của người dân được an toàn, thuận lợi và hiệu quả nhất. 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng khai thác mặt đường và phương pháp xác định Chất lượng khai thác mặt đường là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả khai thác đường như tốc độ xe chạy, tiêu hao nhiên liệu, hao mòn săm lốp, bảo trì phương tiện,.. Chất lượng khai thác mặt đường được đánh giá thông qua tình trạng hư hỏng mặt đường và các chỉ tiêu về độ bằng phẳng, độ nhám, cường độ. 1.3.2.1. Độ bằng phẳng Độ bằng phẳng là chỉ tiêu có ảnh hưởng lớn đến điều kiện xe chạy, yếu tố quan trọng nhất trong phân tích, đánh giá ảnh hưởng của chất lượng mặt đường tới chi phí khai thác. Độ bằng phẳng mặt đường được đánh giá bằng phương pháp thước 3m hoặc thiết bị đo chỉ số mức độ ghồ ghề quốc tế IRI. Tuỳ thuộc vào thiết bị hiện có, việc xác định độ bằng phẳng mặt đường theo IRI, sẽ sử dụng một trong hai phương pháp: đo gián tiếp hoặc đo trực tiếp. - Phương pháp đo gián tiếp: là phương pháp đo không đưa ra trực tiếp giá trị IRI của toàn bộ tuyến đường thí nghiệm mà phải gián tiếp xác định IRI thông qua phương trình thực nghiệm được thiết lập trên cơ sở quan hệ giữa giá trị độ xóc và giá trị IRI đo được trên các đoạn đường ngắn chọn trước gọi là các đoạn định chuẩn. - Phương pháp đo gián tiếp phải sử dụng kết hợp 2 loại thiết bị: Thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng và thiết bị đo xóc kiểu phản ứng. 7  Thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng: dùng để xác định IRI trên các đoạn định chuẩn. Các thiết bị thuộc loại này có thể là Dipstick, TRL Profile Beam, Walking Profilometer... hoặc các loại thiết bị khác có tính năng tương tự. (a) Dipstick (b) Walking Profile G3 Một số thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng  Thiết bị đo xóc kiểu phản ứng dùng để xác định độ bằng phẳng mặt đường trên toàn tuyến thông qua giá trị độ xóc. Trên cơ sở số liệu mặt cắt dọc đường cụ thể đã đo, giá trị IRI sẽ được tự động tính toán và hiển thị thông qua phần mềm chuyên dụng kèm theo thiết bị đo. Kết quả đo được thể hiện qua trị số độ xóc cộng dồn trên các khoảng chiều dài không đổi định truớc (thông thường từ 100m đến 1000m) và được lưu trữ trên băng giấy hay các tệp tin trên máy tính xách tay kèm theo. Tuỳ thuộc vào loại thiết bị mà kết quả đo được thể hiện qua đơn vị sau: m/km, mm/km, mm/m hoặc số/km. Các thiết bị loại này có thể là Mays Ride Meter, Bump Integrator Unit... hoặc các loại khác có tính năng tương tự. - Phương pháp đo trực tiếp: là phương pháp đo đưa ra trực tiếp giá trị IRI của toàn bộ tuyến đường thí nghiệm. Do tốc độ đo nhanh và cơ động nên phương pháp này thích hợp với việc đo độ bẳng phẳng theo IRI trên đường cấp cao. Chất lượng độ bằng phẳng mặt đường suy giảm theo thời gian kể từ lúc đưa đường ô tô vào khai thác. Trong công tác quản lý khai thác đường, cần có kế hoạch kiểm tra chất lượng độ bằng phẳng IRI hàng năm nhằm phục vụ cho công tác dự báo mức độ suy giảm độ bằng phẳng mặt đường và lập kế hoạch duy tu sửa chữa mặt đường. 8 Hình 1. 1 Thiết bị đo độ bằng phẳng IRI bằng công nghệ đầu đo gia tốc gắn tại trục ô tô - Roughomet Phân cấp chất lượng độ bằng phẳng theo IRI của đường đang khai thác như bảng 1.1 [9]. Bảng 1. 1 Phân loại tình trạng mặt đường theo chỉ số IRI Tình trạng mặt đường Loại mặt đường Cấp đường Cấp cao A1: Bê tông nhựa chặt, bê tông nhựa rỗng, bê tông xi măng đổ tại chỗ Tốt Trung bình Kém Rất kém Đường cao tốc, đường ô tô cấp 60 IRI<3 3≤IRI<5 5≤IRI<7 7≤IRI<9 Đường ô tô cấp 40 và cấp 20 IRI<4 4≤IRI<6 6≤IRI<7 8≤IRI<10 Đường ô tô cấp 60 IRI<4 4≤IRI<6 6≤IRI<8 8≤IRI<10 Đường ô tô cấp 40 và cấp 20 IRI<5 5≤IRI<7 7≤IRI<9 9≤IRI<11 Cấp thấp B1: đá dăm nước có lớp bảo vệ rời rạc, đá gia cố CKDVC có láng nhựa Đường ô tô cấp 40 và cấp 20 IRI<6 6≤IRI<9 9≤IRI<12 12≤IRI<15 Cấp thấp B2: đất gia cố chất liên kết vô cơ hoặc hữu cơ, có lớp hao mòn và bảo vệ Đường ô tô cấp 40 và 20 IRI<8 8≤IRI<12 12≤IRI<16 16≤IRI<20 Cấp cao A2: BTN rải nguội; thấm nhập nhựa, đá dăm, cấp phối láng nhựa 1.3.2.2. Độ nhám Độ nhám mặt đường (hay độ dính bám giữa bánh xe với mặt đường) là chỉ tiêu dùng để đánh giá khả năng chống trơn trượt của mặt đường. Độ nhám là tiêu chí quan trọng ảnh hưởng đến mức độ trơn trượt mặt đường, ảnh hưởng đến mức độ an toàn xe 9 chạy (nhất là khi trời mưa phải phanh nhanh khi xe chạy tốc độ cao. Độ nhám không phụ thuộc chung vào kết cấu nền mặt đường mà chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc vi mô và vĩ mô của lớp vật liệu rải mặt trên cùng (tiếp xúc với bánh xe) cũng như phụ thuộc vào tình trạng khô ẩm hoặc sạch của bề mặt đường. Nếu mặt đường chỉ đảm bảo độ bằng phẳng nhưng không đảm bảo độ nhám đạt yêu cầu thì đường không đảm bảo điều kiện an toàn xe chạy, hiệu quả khai thác đường giảm. Trong trường hợp này, cần tiến hành sửa chữa làm lại lớp phủ tạo nhám. Độ nhám bề mặt của mặt đường được tạo nên bởi hỗn hợp đá, nhựa được lu lèn, bao gồm hai thành phần chính: nhám vĩ mô và nhám vi mô. - Nhám vĩ mô (nhám thô): được định nghĩa là độ chênh cao giữa bề mặt mặt đường so với mặt phẳng chuẩn với các kích thước đặc trưng của bước sóng và biên độ thấp nhất từ 0,5 mm cho đến mức mà độ chênh cao đó không ảnh hưởng đến sự tác động giữa lốp xe và mặt đường. Hay nói cách khác, nhám vĩ mô là độ nhám của toàn bộ bề mặt mặt đường và được hình thành bởi hình dáng, kích thước của các hạt cốt liệu lộ ra trên bề mặt đường. Vai trò của nhám vĩ mô là tạo ra các kênh thoát nước. Bằng cách làm giảm áp lực nước ở trước và xung quanh lốp xe, nhám vĩ mô cho phép một diện tích lớn của lốp xe vẫn duy trì sự tiếp xúc ma sát với bề mặt mặt đường. Điều này cho phép nhám vĩ mô phát huy tác dụng kháng trượt. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vĩ mô, bao gồm: (1) diện tích phần cốt liệu thô nổi lên mặt đường. Trong hỗn hợp bê tông nhựa thì cốt liệu lớn nhất nhô lên bề mặt đường là nơi mà lốp xe tiếp xúc nhiều nhất; (2) Hàm lượng nhựa trong hỗn hợp và hệ số đầm nén; (3) Tính chịu mài mòn của cốt liệu; (4) Hình dạng và độ góc cạnh của cốt liệu thô. - Nhám vi mô (nhám mịn): được định nghĩa là độ chênh cao giữa bề mặt mặt đường so với mặt phẳng chuẩn với các kích thước đặc trưng của bước sóng và biên độ nhỏ hơn 0,5 mm. Nói cách khác, độ nhám vi mô là độ nhám, độ xù xì bề mặt đường của hạt cốt liệu lộ ra trên mặt đường và thường khó nhìn thấy. Yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám vi mô là độ bền và đặc tính kháng mài bóng của đá. Độ bền của nhám vi mô chủ yếu phụ thuộc vào hàm lượng thạch anh và silic. Hàm lượng này càng cao thì độ bền của nhám vi mô càng lớn. Sức kháng mài bóng của đá được đánh giá bằng thí nghiệm mài bóng thông qua chỉ số mài bóng PSV (British Polish Stone Value Test, ASTM D3319). Vật liệu đá có chỉ số PSV cao chứng tỏ có sức kháng mài bóng tốt. Có nhiều phương pháp để xác định độ nhám mặt đường, bao gồm phương pháp đo trực tiếp hệ số bám , hoặc phương pháp gián tiếp. Tại Việt Nam, phổ biến hiện 10 nay là phương pháp rắc cát (TCVN 8866:2011) hoặc phương pháp dùng con lắc Anh (Hình 1.2 và Hình 1.3). Hình 1. 2 Phương pháp rắc cát Hình 1. 3 Phương pháp con lắc Anh Để tăng cường độ nhám của mặt đường ô tô, có thể áp dụng một số giải pháp như sau: - Sử dụng lớp phủ mỏng bê tông nhựa cấp phối hở dùng nhựa đặc biệt - Dùng biện pháp cấy đá (Chipping). - Sử dụng hỗn hợp cấp phối chặt có tỉ lệ cốt liệu thô lớn. - Biện pháp láng nhựa 1 hoặc nhiều lớp. - Biện pháp dùng hỗn hợp cát thô. 1.3.2.3. Cường độ mặt đường Để đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu áo đường thường dùng hai nhóm phương pháp: Phương pháp phá hoại mẫu và phương pháp không phá hoại mẫu.  Phương pháp phá hoại mẫu: tiến hành khoan lấy mẫu trong các lớp kết cấu mặt đường rồi thông qua các thí nghiệm trong phòng để xác định các thông số tính toán, từ đó dự báo năng lực chịu tải của kết cấu.  Phương pháp đánh giá không phá hoại mẫu: thường được tiến hành bằng cách đo độ võng trên bề mặt đường để dự tính khả năng chịu tải của kết cấu mặt đường. Phương pháp đo độ võng thường dùng là đo bằng tấm ép cứng, bằng cần Benkenman (Hình 1.4) và bằng thiết bị FWD. 11 Hình 1. 4 Xác định mô đun đàn hồi mặt đường bằng cần đo Benkenman - Biện pháp nâng cao cường độ mặt đường: sử dụng vật liệu có độ đặc chắt và cường độ cao; nâng cao chất lượng nền đường; thiết kế chiều dày kết cấu hợp lý; kiểm soát tải trọng các phương tiện tham giaa giao thông và giải quyết tốt khâu thoát nước bề mặt, tránh tình trạng đọng nước bề mặt. 1.4. Bảo trì công trình đường bộ và tác động của công tác bảo trì mặt đường đến chất lượng khai thác mặt đường 1.4.1. Bảo trì công trình đường bộ Công tác bảo trì đóng vai trò rất quan trọng trong việc duy trì chất lượng khai thác đường bộ nói chung và mặt đường nói riêng. Thông tư số 52/2013/TT-BGTVT (Thông tư số 37/2018/TT-BGTVT), bảo trì công trình đường bộ là tập hợp các công việc nhằm bảo đảm và duy trì sự làm việc bình thường, an toàn của công trình theo quy định của thiết kế trong suốt quá trình khai thác, sử dụng. Công tác quản lý bảo trì công trình bao gồm các công tác được tổng hợp theo sơ đồ như sau: 12 Bảo trì công trình Bảo trì phòng ngừa Kiểm tra, giám sát Bảo trì sữa chữa Bảo dưỡng Sửa chữa nhỏ Sửa chữa định kỳ Sửa chữa vừa Sửa chữa đột xuất Sửa chữa lớn 1.4.2. Bảo trì mặt đường Bảo trì, nâng cao chất lượng mặt đường thực chất là việc tổ chức việc duy tu, sửa chữa khắc phục kịp thời các hư hỏng của mặt đường và lớp mặt nhằm duy trì, khôi phục hoặc năng cao chất lượng mặt đường, đáp ứng yêu cầu khai thác. Đối tượng của hoạt động này là kết cấu mặt đường, lớp mặt đường xe chạy, vỉa hè, hệ thống thoát nước, giải phân cách và hệ thống cọc tiêu, biển báo. Công tác bảo trì mặt đường bao gồm: bảo dưỡng thường xuyên, sửa chữa định kỳ và sửa chữa đột xuất. - Bảo dưỡng thường xuyên là công việc hàng ngày hoặc theo định kỳ hàng tuần hoặc hàng tháng hoặc hàng quý, nhằm theo dõi tình trạng đường bộ, đưa ra giải pháp ngăn chặn hư hỏng, sửa chữa kịp thời những hư hỏng nhỏ ảnh hưởng đến chất lượng đường bộ, duy trì tình trạng làm việc bình thường của đường bộ để bảo đảm giao thông an toàn, thông suốt. Công tác bảo dưỡng thường xuyên mặt đường bao gồm các công tác vệ sinh mặt đường, sữa chữa các khe nứt, vá ổ gà, xử lý các hiện tượng bong bật cục bộ mặt đường trong quá trình khai thác,.. - Công tác sửa chữa định kỳ là công tác sửa chữa hư hỏng đường bộ theo thời hạn quy định, kết hợp khắc phục một số khuyết tật của đường bộ xuất hiện trong quá trình khai thác, nhằm khôi phục tình trạng kỹ thuật ban đầu và cải thiện điều kiện khai thác của đường bộ (nếu cần thiết). Bao gồm sửa chữa vừa và sửa chữa lớn, giữa hai kỳ sửa chữa lớn có ít nhất một lần sửa chữa vừa. Đối với mặt đường ô tô, công tác sữa chữa định kỳ bao gồm việc làm lại lớp mặt hoặc lớp hao mòn nhằm tăng cường độ bằng phẳng, độ nhám, hoặc trong trường hợp mặt đường đầu tư phân kỳ theo nhiều giai đoạn.