Tài liệu Nghiên cứu đánh giá hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại thành phố hồ chí minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÙI XUÂN CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI BÙI XUÂN CƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐẶC BIỆT MÃ SỐ: 958.02.06 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. Nguyễn Viết Trung PGS.TS. Nguyễn Ngọc Long HÀ NỘI - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Nghiên cứu sinh xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Bùi Xuân Cường ii LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, nghiên cứu, với sự giúp đỡ của quý thầy, cô Trường Đại học Giao thông Vận tải, tôi đã hoàn thành dự thảo luận án Tiến sĩ Kỹ thuật “Nghiên cứu đánh giá hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại Thành phố Hồ Chí Minh”. Với tình cảm chân thành, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng cảm ơn đến Ban Giám hiệu, Phòng đào tạo Sau đại học, Khoa Công trình, Bộ môn Công trình Giao thông thành phố và Công trình thuỷ, Bộ môn Cầu hầm - Trường Đại học Giao thông vận tải, các cán bộ quản lý và toàn thể quý thầy cô tham gia giảng dạy đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận án này. Nghiên cứu sinh đã nhận được những góp ý, trao đổi bổ ích trong quá trình thực hiện luận án từ quý giáo sư, nhà khoa học, chuyên gia trong và ngoài Trường; sự quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về khảo sát thu thập tài liệu của lãnh đạo các cơ quan đơn vị và các đồng nghiệp trong ngành; sự động viên, khích lệ của bạn bè, người thân và gia đình. Nghiên cứu sinh trân trọng cảm ơn những sự giúp đỡ quý báu này. Đặc biệt, nghiên cứu sinh xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cố GS.TS. Nguyễn Viết Trung và PGS.TS Nguyễn Ngọc Long đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi hiệu chỉnh và hoàn thiện luận án./. Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2019 NGHIÊN CỨU SINH Bùi Xuân Cường iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ....................................................................................................... ii DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................. vii DANH MỤC HÌNH ........................................................................................... viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.................................................................... x PHẦN MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN................................................................................. 4 1.1. Tổng quan về điều kiện đặc thù, hiện trạng và quy hoạch các nút giao khác mức tại Thành phố Hồ Chí Minh .................................................................................... 4 1.1.1. Tổng quan về điều kiện tự nhiên ....................................................................... 4 1.1.2. Hiện trạng và quy hoạch các nút giao khác mức tại TP. HCM........................ 6 1.2. Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn giải pháp xây dựng nút giao khác mức ............................................................................................................................. 8 1.2.1. Tổng quan về công nghệ và các giải pháp kết cấu xây dựng nút giao khác mức trên thế giới ........................................................................................................... 8 1.2.2. Tổng quan về công nghệ và giải pháp kết cấu nhịp cầu cho nút giao khác mức ở Việt Nam.......................................................................................................... 10 1.2.3. Tổng quan về xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM ............................. 14 1.3. Tổng quan về công trình nghiên cứu đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao khác mức ở trong và ngoài nước .......................................................... 16 1.3.1. Tổng quan về các phương pháp đánh giá lựa chọn giải pháp xây dựng trên thế giới ......................................................................................................................... 18 1.3.2. Phân tích, đánh giá các công trình khoa học có liên quan ở Việt Nam ......... 19 1.4. Những vấn đề luận án có thể kế thừa và cần giải quyết ...................................... 24 1.5. Mục tiêu của luận án ................................................................................................ 25 1.6. Nội dung và phương pháp nghiên cứu................................................................... 25 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN HỢP LÝ CÁC GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC .............. 26 2.1. Mô hình toán học của đánh giá các giải pháp xây dựng [45].............................. 26 iv 2.1.1. Mô hình đánh giá lợi ích đa chỉ tiêu (multiple attribute utility theory) [47] .. 29 2.1.2. Mô hình phân tích thứ bậc (Analytical Hierarchy Process, AHP) [47] ......... 31 2.1.2.1. Các bước thực hiện AHP ................................................................... 32 2.1.2.2. Ưu, nhược điểm của AHP .................................................................. 39 2.1.3. Phương pháp phân tích mạng lưới (ANP , Analytic Network Process) ........ 39 2.2. Đề xuất mô hình và lựa chọn phần mềm phân tích đánh giá ............................. 42 2.3. Kết quả nghiên cứu chương .................................................................................... 44 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG TIÊU CHÍ VÀ MÔ HÌNH ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN HỢP LÝ GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ........................................................ 45 3.1. Mô hình đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng các nút giao khác mức45 3.1.1. Đánh giá theo cấp độ 1: Quy hoạch, lựa chọn danh sách đầu tư ................... 45 3.1.2. Đánh giá theo cấp độ 2: Lựa chọn danh mục dự án trọng điểm theo giai đoạn . 45 3.1.3. Đánh giá theo cấp độ 3: Đánh giá chi tiết, lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng 45 3.2. Hệ thống tiêu chí đánh giá ....................................................................................... 47 3.2.1. Cấp 1 – Lựa chọn danh sách dự án đầu tư ...................................................... 50 3.2.1.1. Mức độ nghiêm trọng: đánh giá mức độ nghiêm trọng hiện tại và dự báo tương lai .................................................................................................. 50 3.2.1.2. Sự phù hợp với quy hoạch đô thị Tp. HCM ....................................... 50 3.2.2. Cấp 2: Lựa chọn dự án trọng điểm: ................................................................ 51 3.2.2.1. Tính cấp bách của dự án .................................................................... 51 3.2.2.2. Tính khả thi tài chính ......................................................................... 52 3.2.2.3. Tính đồng bộ ..................................................................................... 53 3.2.3. Cấp 3: Đánh giá chi tiết, lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng ....................... 54 3.2.3.1. Thiết kế kỹ thuật ................................................................................ 54 3.2.3.2. Phương án tài chính ........................................................................... 58 3.2.3.3. Đảm bảo mỹ quan đô thị .................................................................... 60 3.2.4. Cấp 4: Điều chỉnh khi có phát sinh (cấu phần mở rộng của mô hình) .......... 60 3.3. Xử lý số liệu trên nền tảng phần mềm Super Decisions ...................................... 61 3.4. Kết quả thu được từ mô hình .................................................................................. 62 v 3.5. Kết quả nghiên cứu chương .................................................................................... 62 CHƯƠNG 4. ÁP DỤNG ĐÁNH GIÁ LỰA CHỌN HỢP LÝ GIẢI PHÁP XÂY DỰNG NÚT GIAO KHÁC MỨC CHO MỘT SỐ DỰ ÁN ĐÃ ĐẦU TƯ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH .......................................................................... 66 4.1. Giới thiệu các giải pháp thi công của luận án ....................................................... 66 4.1.1. Phương án 1: Dầm chữ I thông thường .......................................................... 66 4.1.2. Phương án 2: Dầm SCP (Steel-Confined Pre-Stressed Beam) ...................... 67 4.1.3. Phương án 3: Dầm thép liên hợp..................................................................... 67 4.1.3.1. Dầm I liên hợp – thép bê tông bản mặt cầu bê tông lắp ghép ............. 67 4.1.3.2. Dầm I liên hợp – thép bê tông kiểu mô đun bản mặt cầu thi công trong nhà máy cùng với dầm chủ, cẩu lắp tại hiện trường: ....................................... 68 4.1.4. Phương án 4: Dầm chữ I chiều cao thấp (cánh rộng) ..................................... 68 4.1.5. Phương án 5: Dầm bản .................................................................................... 69 4.2. Ứng dụng mô hình và phần mềm để đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM ......................................................................... 70 4.2.1. Tính toán trọng số của từng chỉ tiêu................................................................ 71 4.2.2. Xử lý các chỉ tiêu không độc lập với nhau (áp dụng giải pháp ANP model) 74 4.2.3. Tính toán trọng số cho từng phương án .......................................................... 76 4.3. Ứng dụng mô hình đánh giá vào nút giao Hàng Xanh ........................................ 77 4.3.1. Thông tin chung về cầu vượt tại vòng xoay Hàng Xanh................................ 77 4.3.2. Thực trạng giao thông tại nút giao .................................................................. 78 4.3.3. Kết quả tổng hợp thu được sau khi đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dụng theo mô hình và phần mềm ............................................................................... 79 4.3.3.1. Tính toán trọng số cho từng phương án ............................................. 79 4.3.3.2. Xử lý các chỉ tiêu bằng mô hình “Rating model” ............................... 80 4.3.3.3. Tính toán trọng số chung ................................................................... 82 4.3.3.4. Thực hiện phân tích độ nhạy .............................................................. 82 4.4. Ứng dụng mô hình đánh giá vào nút giao Cộng Hòa - Hoàng Hoa Thám ....... 83 4.4.1. Thông tin chung ............................................................................................... 83 4.4.2. Tình trạng giao thông tại nút giao ................................................................... 84 vi 4.4.3. Kết quả tổng hợp thu được sau khi đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dụng theo mô hình và phần mềm ............................................................................... 85 4.4.3.1. Tính toán trọng số cho từng phương án ............................................. 85 4.4.3.2. Xử lý các chỉ tiêu bằng mô hình “Rating model” ............................... 86 4.4.3.3. Tính toán trọng số chung ................................................................... 88 4.4.3.4. Thực hiện phân tích độ nhạy .............................................................. 89 4.5. Ứng dụng mô hình đánh giá vào nút giao Trường Sơn....................................... 90 4.5.1. Thông tin chung ............................................................................................... 90 4.5.2. Thực trạng giao thông tại nút giao .................................................................. 90 4.5.3. Áp dụng vào nút giao Trường Sơn.................................................................. 92 4.5.3.1. Tính toán trọng số cho từng phương án ............................................. 92 4.5.3.2. Xử lý các chỉ tiêu bằng mô hình “Rating model” ............................... 93 4.5.3.3. Tính toán trọng số chung ................................................................... 94 4.5.3.4. Thực hiện phân tích độ nhạy .............................................................. 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 96 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA NGHIÊN CỨU SINH ............................... 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 99 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Thống kê các dạng kết cấu chính đã áp dụng cho các nút giao khác mức ở TP. HCM .............................................................................................................. 14 Bảng 2.1. Thang số dùng để so sánh các tiêu chí được Saaty để xuất ......................... 37 Bảng 2.2. Ưu nhược điểm của AHP ........................................................................... 39 Bảng 3.1. Bảng thống kê đánh giá cảm tính cho hệ thống chỉ tiêu cho các phương án đầu tư tại nút giao Hàng Xanh .............................................................................. 48 Bảng 4.1: Bảng thông số kỹ thuật dầm I cánh rộng .................................................... 69 Bảng 4.2: Bảng thang điểm so sánh mức độ ưu tiên ................................................... 71 Bảng 4.3: Chỉ số nhất quán của một ma trận ngẫu nhiên ............................................ 72 Bảng 4.4. Bảng thống kê đánh giá cảm tính cho hệ thống chỉ tiêu cho các phương án đầu tư tại nút giao Hoàng Hoa Thám .................................................................... 88 Bảng 4.5. Bảng thống kê đánh giá cảm tính cho hệ thống chỉ tiêu cho các phương án đầu tư tại nút giao Trường Sơn ............................................................................. 93 viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Mức độ ảnh hưởng của việc ra quyết định ở các giai đoạn tới chất lượng và chi phí của công trình [45] .................................................................................... 17 Hình 2.1. Mô hình đánh giá các giải pháp xây dựng [47] ........................................... 28 Hình 2.2: Cây phân cấp AHP ..................................................................................... 33 Hình 2.3. Cấu trúc mô hình ANP ............................................................................... 40 Hình 2.4: Hình thành Siêu ma trận - Supermatrix Formation ..................................... 42 Hình 2.5. Mô hình đánh giá đa tiêu chí theo phương pháp AHP/ANP ....................... 43 Hình 3.1. Mô hình đánh giá lựa chọn hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM ......................................................................................................... 46 Hình 3.2. Hệ thống tiêu chí đánh giá lựa chọn hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM ......................................................................................... 47 Hình 3.3. Mô tả vai trò của nút giao trong hệ thống giao thông được xem xét ........... 51 Hình 3.4. Mô tả tính thông suốt của giao thông theo luồng tuyến .............................. 53 Hình 3.5. Mô tả tác động cộng hưởng của dự án nút giao .......................................... 54 Hình 3.6. Sơ đồ khối đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng bằng phần mềm SuperDecisions ..................................................................................................... 65 Hình 4.1. Chi tiết mối nối BMC và dầm dọc .............................................................. 67 Hình 4.2. Chi tiết mối nối giữa các dải BMC ............................................................. 68 Hình 4.3. Mặt cắt ngang dầm I cánh rộng .................................................................. 69 Hình 4.4.Mặt cắt ngang nhịp cầu bản bán lắp ghép (BBLG) ...................................... 70 Hình 4.5. Cây phân cấp thứ bậc ................................................................................. 70 Hình 4.6. Giao diện so sánh cặp của cụm chỉ tiêu C.3.4 trong Super Decisions v2.8. 73 Hình 4.7. Giao diện so sánh cặp của cụm chỉ tiêu C.3.4 trong Super Decisions v2.8 sau khi đánh giá lại các chỉ tiêu .................................................................................. 73 Hình 4.8. Sự ảnh hưởng của hai tiêu chí C3.2.3.1 và C3.2.3.2 được thể hiện trong Super Decisions v2.8 ............................................................................................ 74 Hình 4.9. Giao diện nhập tên các phương án trong mô hình “Rating model” ............ 75 ix Hình 4.10. Giao diện so sánh cặp đánh giá sự ảnh hưởng của chỉ tiêu C.3.1.2.2 và chỉ tiêu C.3.1.2.6 với nhau.......................................................................................... 75 Hình 4.12. Giao diện nhập tên các phương án trong mô hình “Rating model” ........... 76 Hình 4.13. Giao diện nhập các đánh giá và lựa chọn “Scale” cho từng tiêu chí trong mô hình “Rating model” ....................................................................................... 77 Hình 4.14. Cầu vượt Hàng Xanh nhìn từ trên cao ...................................................... 77 Hình 4.15. Vị trí cầu vượt Hàng Xanh trên bản đồ ..................................................... 77 Hình 4.16. Biểu đồ trọng số của từng chỉ tiêu theo các nhóm được đánh giá theo so sánh cặp................................................................................................................ 80 Hình 4.17. Biểu đồ trọng số của các chỉ tiêu được đánh giá qua mô hình Rating Model của nut giao Hàng Xanh ....................................................................................... 81 Hình 4.18. Kết quả tổng hợp cho 5 phương án thiết kế tại nút giao Hàng Xanh ......... 82 Hình 4.19. Phân tích độ nhạy cho nút giao Hàng Xanh .............................................. 83 Hình 4.20. Cầu vượt Cộng Hòa – Hoàng Hoa Thám .................................................. 84 Hình 4.21. Vị trí cầu vượt trên bản đồ........................................................................ 84 Hình 4.22. Hình ảnh minh họa biểu đồ thể hiện trọng số của từng chỉ tiêu theo các nhóm cụ thể được đánh giá qua việc so sánh từng cặp chỉ tiêu ............................. 86 Hình 4.23. Hình ảnh minh họa biểu đồ thế hiện trọng số của từng chỉ tiêu đánh giá qua Rating Model........................................................................................................ 87 Hình 4.24. Kết quả tổng hợp ...................................................................................... 88 Hình 4.25. Phân tích độ nhạy cho nút giao Hoàng Hoa Thám .................................... 89 Hình 4.26. Cầu vượt nút giao Trường Sơn ................................................................ 90 Hình 4.27. Vị trí cầu vượt trên bản đồ....................................................................... 90 Hình 4.28. Hình minh họa biểu đồ trọng số từng chỉ tiêu được đánh giá theo nhóm cụ thể theo từng cặp .................................................................................................. 92 Hình 4.30. Kết quả tổng hợp ...................................................................................... 94 Hình 4.31. Phân tích độ nhạy cho nút giao Trường Sơn ............................................. 95 x DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AHP ANP BMC BT BTTT BTCT BTCT DUL CKD DUL HPC N S.C.P TP. HCM UST XM Phương pháp phân tích thứ bậc (Analytic Hierarchy Process) Phương pháp phân tích mạng lưới (Analytic Network Process) Bản mặt cầu Bê tông Bê tông thông thường Bê tông cốt thép Bê tông cốt thép dự ứng lực Chất kết dính Dự ứng lực Bê tông chất lượng cao Nước Dầm bê tông vỏ thép Thành phố Hồ Chí Minh Ứng suất trước Xi măng 1 PHẦN MỞ ĐẦU Bằng việc nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc (gọi tắt là AHP-Analytic Hierarchy Process) kết hợp phương pháp phân tích mạng lưới tiên tiến (gọi tắt là ANP-Analytic Network Process) và các phương pháp khác trong lĩnh vực đầu tư xây dựng công trình; Luận án đã đề xuất mô hình đánh giá với hệ thống tiêu chí được lượng hoá để đánh giá lựa chọn phương án xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM theo ba cấp độ: 1) Đánh giá quy hoạch, lựa chọn danh sách dự án đầu tư; 2) Đánh giá lựa chọn danh mục dự án trọng điểm theo giai đoạn; 3) Đánh giá lựa chọn giải pháp xây dựng nút giao khác mức. 1. Tính cấp thiết của đề tài TP. HCM đã trải qua hơn 300 năm hình thành-phát triển và là trung tâm đầu tàu về kinh tế, thương mại, khoa học – công nghệ, giáo dục của cả nước. Hiện nay, với hơn 10 triệu dân, mật độ dân cư đông đúc, hệ thống giao thông thường xuyên ùn tắc, chưa đáp ứng được như cầu phát triển, còn tồn tại nhiều vấn đề về quy hoạch, đầu tư xây dựng, tổ chức giao thông nói chung và đặc biệt là tại các nút giao thông trọng yếu trong đô thị. Do vậy, nhu cầu về đầu tư xây dựng các nút giao thông khác mức là rất lớn, tuy nhiên việc xây dựng phải đáp ứng các yêu cầu về thời gian thi công nhanh, ít cản trở giao thông, đảm bảo các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật, mỹ quan cũng như thuận tiện trong quá trình khai thác, bảo dưỡng, sửa chữa công trình sau này. Tuy nhiên, hiện nay việc phân tích, đánh giá lựa chọn phương án đầu tư xây dựng còn mang định tính và chủ quan, chưa áp dụng các phương pháp tiên tiến trong đánh giá, nên nhiều quyết định đầu tư chưa thật sự hợp lý và hiệu quả trong đầu tư xây dựng ở Việt Nam nói chung và ở TP. HCM nói riêng. Một trong những xu hướng hiện nay trên thế giới là nghiên cứu áp dụng phương pháp phân tích thứ bậc (AHP) kết hợp phương pháp phân tích mạng lưới tiên tiến (ANP) và các phương pháp khác để xây dựng các mô hình đánh giá phương án, trong đó các tiêu chí được lượng hoá và số hóa bằng phần mềm chuyên dụng. Do đó, việc áp dụng phương pháp này vào hệ thống giao thông Việt Nam 2 đang là vấn đề thời sự được các nhà khoa học quan tâm. Đó chính là lý do mà nghiên cứu sinh chọn đề tài này để nghiên cứu. Tên đề tài luận án “Nghiên cứu đánh giá hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM”. 2. Mục đích nghiên cứu của luận án Nghiên cứu xây dựng hệ thống tiêu chí và mô hình đánh giá các giải pháp xây dựng nút giao thông khác mức phù hợp với quy hoạch; giai đoạn đầu tư và điệu kiện đặc thù của TP. HCM. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Tiêu chí đánh giá, lựa chọn phương án đầu tư xây dựng. Phạm vi nghiên cứu: Hệ thống tiêu chí, mô hình, quy trình đánh giá giải pháp kết cấu nhịp cho xây dựng nút giao thông khác mức ở cấp độ 3 (Đánh giá lựa chọn giải pháp xây dựng nút giao khác mức) trên địa bàn TP. HCM 4. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu lý thuyết như: phân tích và tổng hợp lý thuyết; phương pháp sơ đồ và phương pháp thống kê toán học; Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Sử dụng kết hợp các phương pháp điều tra, phương pháp chuyên gia, phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm. 5. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và những đóng góp mới của luận án Ý nghĩa khoa học của luận án: Luận án có ý nghĩa khoa học tốt trong việc đánh giá được tính hợp lý của các giải pháp công nghệ, đã xây dựng và đề xuất được mô hình đánh giá các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM theo bộ chỉ tiêu được lượng hoá, từ đó có thể đưa ra quyết định lựa chọn theo tiêu chí và mô hình đánh giá trên. Ý nghĩa thực tiễn của luận án: Mô hình đánh giá theo bộ chỉ tiêu được lượng hoá trong luận án có ý nghĩa thực tiễn cao vì có thể sử dụng ngay và kịp thời để đánh giá một số dự án mới xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM cũng như những dự án cụ thể đã được xây dựng nhằm xem xét tính hợp lý của chúng. 3 Những đóng góp mới của luận án như sau: + Hệ thống hóa cơ sở lý luận có liên quan, đặc biệt nền tảng lý thuyết về đánh giá đa chỉ tiêu ứng dụng trong các nghiên cứu về quản lý và kỹ thuật công trình. + Các lý thuyết về quản lý và kỹ thuật đã được đúc kết nhằm xây dựng mô hình lý thuyết đa cấp độ phục vụ đánh giá các giải pháp xây dựng nút giao thông khác mức phù hợp với quy hoạch; giai đoạn đầu tư và điệu kiện đặc thù của TP. HCM. Trong đó đáng chú ý là bộ chỉ tiêu được lượng hoá cũng như tính hệ thống có tính chặt chẽ và đồng bộ cao giữa các cấp độ đánh giá gồm: (1) Đánh giá quy hoạch, lựa chọn danh sách dự án đầu tư; (2) Đánh giá lựa chọn danh mục dự án trọng điểm theo giai đoạn và (3) Đánh giá chi tiết giải pháp, công nghệ của phương án thiết kế cho xây dựng nút giao khác mức. + Không chỉ dừng lại ở mô hình lý thuyết, luận án đã thành công trong việc phát triển một mô hình số (digital). Mô hình này được xây dựng trên nền tảng lý thuyết ANP và AHP cho phép ứng dụng đánh giá các dự án trên thực tế. Nền tảng của mô hình này được xây dựng trên phần mềm mở Super Decisions. Kết quả ứng dụng của mô hình trong một số nút giao điển hình của TP. HCM bước đầu cho thấy tính khả thi cao. + Kết quả nghiên cứu của luận án có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo trong công tác đánh giá phương án xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM và tại các đô thị khác có điều kiện tương tự. 6. Bố cục của luận án Bao gồm phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận và kiến nghị như sau: Chương 1: Tổng quan. Chương 2: Nghiên cứu cơ sở lý luận đánh giá lựa chọn hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức. Chương 3: Xây dựng hệ thống tiêu chí và mô hình đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại Thành phố Hồ Chí Minh. Chương 4: Áp dụng đánh giá lựa chọn hợp lý giải pháp xây dựng nút giao khác mức cho một số dự án đã đầu tư tại Thành phố Hồ Chí Minh. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 1.1. Tổng quan về điều kiện đặc thù, hiện trạng và quy hoạch các nút giao khác mức tại Thành phố Hồ Chí Minh TP. HCM có tọa độ 10°10' – 10°38' Bắc và 106°22' – 106°54' Đông, phía bắc giáp tỉnh Bình Dương, Tây Bắc giáp tỉnh Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp tỉnh Đồng Nai, Đông Nam giáp tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, Tây và Tây Nam giáp tỉnh Long An và Tiền Giang. Nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ, TP. HCM ngày nay bao gồm 19 quận và 5 huyện, tổng diện tích 2.095,06 km². Dân số chính thức (vào 1/4/2009) thành phố là 7.162.864 người (chiếm 8,34% dân số Việt Nam), mật độ trung bình 3.419 người/km²; đến năm 2019 thì dân số thành phố đạt 8.993.082 người, nếu tính những người cư trú không đăng ký thì dân số thực tế năm 2018 của thành phố này gần 14 triệu người. Giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam, TP. HCM chiếm 21,3% tổng sản phẩm (GDP) và 29,38% tổng thu ngân sách của cả nước. Nhờ điều kiện tự nhiên thuận lợi, TP. HCM trở thành một đầu mối giao thông quan trọng của Việt Nam và Đông Nam Á, bao gồm cả đường bộ, đường sắt, đường thủy và đường không [1], [2]. Tuy vậy, TP. HCM đang phải đối diện với những vấn đề của một đô thị lớn có dân số tăng quá nhanh. Trong nội đô thành phố, đường bộ trở nên quá tải, thường xuyên ùn tắc. Hệ thống giao thông công cộng kém hiệu quả. Môi trường thành phố cũng đang bị ô nhiễm do phương tiện giao thông, các công trường xây dựng và công nghiệp sản xuất [1]. 1.1.1. Tổng quan về điều kiện tự nhiên Khí hậu: Nằm trong vùng khí hậu ẩm và khô nhiệt đới (nhiệt đới xavan), có 2 mùa trong năm: mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11. Theo số liệu thống kế trong vòng 30 năm trở lại đây: nhiệt độ không khí từ 13-41oC, trung bình 27oC; số ngày mưa trung bình năm là 155,6, lượng mưa 5 bình quân năm là 1.931mm, độ ẩm trung bình khoảng 75,7% và số giờ nắng trung bình năm 2.486 giờ [1], [2]. Thủy văn: nằm ở vùng hạ lưu hệ thống sông Ðồng Nai - Sài Gòn, TP. HCM có mạng lưới sông ngòi kênh rạch rất đa dạng như sông Nhà Bè, Rạch Chiếc, Láng The, Bàu Nông, rạch Tra, Bến Cát, An Hạ, Tham Lương, Cầu Bông, Nhiêu LộcThị Nghè, Bến Nghé, Lò Gốm, Kênh Tẻ, Tàu Hũ, Kênh Ðôi... Hầu hết các sông rạch TP. HCM đều chịu ảnh hưởng dao động triều bán nhật của biển Ðông. Mỗi ngày, nước lên xuống hai lần, theo đó thủy triều thâm nhập sâu vào các kênh rạch trong thành phố, gây nên thâm nhập mặn kênh rạch nguồn nước ngầm làm ăn mòn cacbonic nhẹ và ăn mòn axít đến kết cấu nền móng công trình [1], [2]. Mực nước triều bình quân cao nhất là 1,10m. Tháng có mực nước cao nhất là tháng 10-11, thấp nhất là các tháng 6-7. Về mùa khô, lưu lượng của nguồn các sông nhỏ, độ mặn 4% có thể xâm nhập trên sông Sài Gòn đến quá Lái Thiêu, có năm đến đến tận Thủ Dầu Một và trên sông Ðồng Nai đến Long Ðại [1], [2]. Địa hình: địa hình thành phố thấp dần từ Bắc xuống Nam và từ Tây sang Đông. Vùng cao nằm ở phía bắc - Đông Bắc và một phần Tây Bắc, trung bình 10 đến 25 mét. Xen kẽ có một số gò đồi, cao nhất lên tới 32 mét như đồi Long Bình ở quận 9. Ngược lại, vùng trũng nằm ở phía Nam - Tây Nam và Ðông Nam thành phố, có độ cao trung bình trên dưới 1 mét, nơi thấp nhất 0,5 mét. Các khu vực trung tâm, một phần các quận Thủ Đức, quận 2, toàn bộ huyện Hóc Môn và quận 12 có độ cao trung bình, khoảng 5 tới 10 mét [1], [2]. Địa chất công trình: Được chia thành 3 tầng cấu trúc sau [3]: - Tầng cấu trúc trên: Là lớp phủ trên cùng của tầng cấu trúc phủ Cenozoi có bề dày không lớn (<40m). Gồm ba tập trầm tích Holocen dưới -giữa, Holocen giữa trên và Holocen trên. Có thời gian thành tạo trẻ nhất nên mức độ cố kết của đất là kém nhất, không thích hợp làm nền tự nhiên cho các loại công trình. Cần áp dụng những giải pháp xử lý, gia cố móng thích hợp, tốn kém. - Tầng cấu trúc giữa được cấu thành bởi các thành tạo trầm tích Pleistocen, 6 Pliocen, và Miocen muộn, phát triển rộng và sâu trên diện tích nghiên cứu. Các trầm tích có thời gian thành tạo lâu, mức độ cố kết tốt, thích hợp làm nền cho các công trình. - Tầng cấu trúc dưới được cấu tạo nên bởi các thành hệ lục nguyên carbonat tuổi Jura sớm, các thành hệ trầm tích lục nguyên phun trào Jura muộn – Creta và thành hệ granitoit kiềm vôi tuổi Creta muộn. Tầng cấu trúc dưới chỉ có ý nghĩa làm vật liệu xây dựng như sét gạch ngói, phụ gia xi măng từ các sản phẩm phong hóa của chúng và đá xây dựng. Địa chất thủy văn: Các thành tạo chứa nước gần mặt đất có ảnh hưởng trực tiếp đến công trình xây dựng gồm các thành tạo rất nghèo nước Holocen, tầng chứa nước Pleistocen trên và tầng chứa nước Pleistocen giữa-trên [3]. - Các thành tạo rất nghèo nước Holocen: Nước có chất lượng xấu có tính ăn mòn axit và sunfat. - Tầng chứa lỗ hổng Pleistocen trên: Mực nước dưới đất của tầng thay đổi từ 1 đến hơn 10m cách mặt đất. Nước có tính ăn mòn rửa lũa và ăn mòn cacbonic nhẹ và ăn mòn axít (khu vực nước mặn). - Tầng chứa lỗ hổng trong các trầm tích Pleistocen giữa - trên: Chỉ có ảnh hưởng trực tiếp đến nền móng công trình ở những khu vực lộ ra trên bề mặt (Đông Củ Chi, Thủ Đức…). Nước dưới đất có tính ăn mòn rửa lũa, acid, carbonic, rất ít bị ăn mòn sulfat... 1.1.2. Hiện trạng và quy hoạch các nút giao khác mức tại TP. HCM Mạng lưới giao thông đường bộ TP. HCM bao gồm các trục đường do Trung ương quản lý và các trục đường do Thành phố quản lý. Tổng chiều dài đường các cấp hạng khoảng 3.526km. Cảng biển Sài Gòn là cảng lớn nhất vùng với 100 ngàn m2 kho và 325 ngàn m2 bãi chứa hàng (trong đó bãi chứa container rộng 25 ngàn m2), có thể tiếp nhận tàu có trọng tải từ 15.000-20.000 tấn. Sân bay quốc tế Tân Sơn Nhất thuộc TP. HCM là sân bay lớn nhất của cả nước [2]. Hiện nay, đô thị TP. HCM có mật độ giao thông cao, nhiều tuyến đường nội đô quá tải. Đất dành cho giao thông rất thấp lại phân bố không đều trên địa bàn 7 toàn thành phố. Ở các quận thuộc vùng nội thành cũ Sài Gòn-Chợ Lớn như quận 1, quận 3, quận 5 diện tích đất dành cho giao thông trên diện tích đất đô thị đạt khoảng 17,4-21,4% song cũng chỉ đạt 0,31km/1000 dân do mật độ dân số quá cao. Ở các quận nội thành khác như quận 4, quận 6, quận 8, quận 10, quận 11, quận Bình Thạnh, quận Phú Nhuận, quận Tân Bình diện tích đất dành cho giao thông trên diện tích đất đô thị đạt khoảng 5,2-15,0% và 0,24 km/1000 dân. Ở các quận mới như quận 2, quận 7, quận 9, quận 12 và các huyện ngoại thành diện tích đất dành cho giao thông còn thấp hơn nữa, chỉ chiếm khoảng 0,2-3,1%, 0,84 km/1000 dân). Toàn thành phố có trên 1.350 nút giao cắt trong đó có khoảng 120 nút quan trọng thuộc 75 đường phố chính và các trục giao thông đối ngoại nhưng đa số là giao cắt đồng mức; năng lực thông qua của các nút thấp. Gần đây, để giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông, Tp. HCM đã cho xây dựng cầu vượt nhẹ tại một số điểm nóng giao thông, đây là loại kết cấu thép (trụ, móng cọc) hoặc thép liên hợp BTCT (dầm thép liên hợp bản mặt cầu BTCT) thi công nhanh hơn các dạng kết cấu truyền thống. Điều này chứng tỏ, rút ngắn thời gian thi công tại công trường đang là yêu cầu cấp bách đặt ra khi xây dựng công trình giao thông nội thành. Bên cạnh đó, theo Quy hoạch chung đến năm 2030, TP. HCM sẽ xây dựng mới và nâng cấp 06 tuyến đường cao tốc, 08 tuyến metro, 03 tuyến đường sắt nhẹ, 05 tuyến đường trên cao; cải tạo, xây dựng mới 102 nút giao thông khác mức; nâng cấp cải tạo 03 tuyến quốc lộ hướng tâm… [4] Vì thế trong thời gian tới, khối lượng xây dựng công trình cầu tại Thành phố là rất lớn. Việc xây dựng công trình cầu (xây mới cũng như thay thế hoặc cải tạo) trong nội thành sẽ gặp nhiều khó khăn do điều kiện diện tích mặt bằng thi công chật hẹp, gây gián đoạn giao thông, yêu cầu nghiêm ngặt về tác động môi trường,... Trong khi đó các công nghệ xây dựng cầu thông thường hiện nay thường diễn ra với trình tự công nghệ chung đó là gồm thi công tại chỗ kết cấu móng và lắp dựng kết cấu hỗ trợ bên trên, tiếp theo là vị trí cốt thép, đổ bê tông, bảo dưỡng bê tông…, tất cả thường xảy ra một cách tuần tự, tập trung nhân lực, thiết bị với khối lượng lớn trong một thời gian dài, dẫn đến ùn tắc và xác xuất gây tai nạn giao thông rất cao 8 đồng thời phụ thuộc hoàn toàn vào thời tiết. Nghiên cứu đánh giá hợp lý các giải pháp xây dựng nút giao khác mức tại TP. HCM. 1.2. Tổng quan về các công trình nghiên cứu lựa chọn giải pháp xây dựng nút giao khác mức 1.2.1. Tổng quan về công nghệ và các giải pháp kết cấu xây dựng nút giao khác mức trên thế giới Triết lý thiết kế - thi công và hướng nghiên cứu phát triển của công nghệ này là chế tạo sẵn các bộ phận cầu có kích thước thanh mảnh, nhẹ, bền... dễ vận chuyển và lắp ghép nhanh tại công trường; hoặc kết cấu nhịp cầu lắp sẵn hoàn toàn tại nơi khác ngoài công trường, sau đó chở cả nhịp bằng xe đặc chủng mô-đun (SPMTs) rồi lắp vào vị trí nhịp đã xây dựng mố trụ cầu [5], [6], [7]. Cấu kiện chế tạo sẵn không phải là một khái niệm mới trong xây dựng cầu. Tuy nhiên để thi công công trình cầu tại công trường thì giải pháp kết cấu chủ đạo và phổ biến là sử dụng các cấu kiện chế tạo sẵn một cách sáng tạo như kết cấu nhịp, bản mặt cầu, thân mố, trụ cầu, móng cầu,... (bằng BTCT, thép,...) và các chi tiết và vật liệu nối ghép các cấu kiện chế tạo sẵn. Dựa theo đặc điểm của các bộ phận kết cấu cầu và phương pháp vận chuyểnlắp đặt kết cấu, công nghê thi công nhanh được chia làm sáu nhóm giải pháp như: 1) Giải pháp thi công nhanh kết cấu phần trên; 2) Giải pháp vận chuyển-lắp đặt nhanh kết cấu nhịp; 3) Giải pháp thi công nhanh bản mặt cầu; 4) Giải pháp thi công nhanh kết cấu mố, trụ; 5) Giải pháp thi công nhanh kết cấu móng; 6) Giải pháp thi công nhanh đường đầu cầu. Công nghệ thi công sử dụng các cấu kiện, kết cấu lắp ghép đã trở nên phổ biến ở Mỹ và Châu Âu trong hơn 20 năm qua. Đến những năm gần đây, nhiều quốc gia đang nghiên cứu, xem xét áp dụng công nghệ thi công nhằm giải quyết các vấn đề xây dựng cầu trong các đô thị. Cục quản lý cao tốc liên bang Mỹ đã tiến hành đánh giá tổng kết việc áp dụng kết cấu và công nghệ thi công nhanh hơn 20 năm qua ở Mỹ, trong đánh giá đã nêu khái niệm thi công nhanh không phải là một