Tổng quan nghiên cứu

Tỉnh Long An, với hơn 200 km quốc lộ chủ yếu là mặt đường bê tông nhựa, đóng vai trò cửa ngõ kết nối Đồng bằng sông Cửu Long với các vùng kinh tế trọng điểm phía Nam. Lưu lượng xe lưu thông lớn, đặc biệt trên các tuyến quốc lộ 1A và 50, đặt ra yêu cầu cấp thiết về chất lượng mặt đường, trong đó độ nhám mặt đường là yếu tố quyết định an toàn giao thông. Khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm với lượng mưa hàng năm từ 966 đến 1325 mm, mùa mưa chiếm trên 70% tổng lượng mưa, gây ra hiện tượng ngập úng và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng mặt đường. Mặt đường bê tông nhựa lâu năm trên địa bàn thường không đảm bảo độ nhám yêu cầu, đặc biệt khi trời mưa, làm tăng nguy cơ tai nạn giao thông do trơn trượt.

Mục tiêu nghiên cứu tập trung vào đánh giá độ nhám mặt đường trên các tuyến quốc lộ trọng điểm của tỉnh Long An, cụ thể là đoạn qua huyện Bến Lức trên quốc lộ 1A và huyện Cần Giuộc trên quốc lộ 50, đồng thời đề xuất các biện pháp tăng cường độ nhám nhằm nâng cao an toàn giao thông. Phạm vi nghiên cứu bao gồm khảo sát thực tế, đo đạc độ nhám mặt đường bê tông nhựa trên các tuyến quốc lộ này trong điều kiện khí hậu đặc thù của vùng. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc làm cơ sở khoa học cho các cơ quan quản lý giao thông và xây dựng đường bộ trong tỉnh, góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông và nâng cao chất lượng khai thác mặt đường.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính về cấu trúc độ nhám mặt đường: nhám vi mô (microtexture) và nhám vĩ mô (macrotexture). Nhám vi mô là độ xù xì bề mặt cốt liệu với bước sóng nhỏ hơn 0,5 mm, đóng vai trò quan trọng trong việc xua tan hiệu ứng màng nước, giúp duy trì lực bám khi mặt đường ẩm ướt. Nhám vĩ mô là độ chênh cao bề mặt đường so với mặt phẳng chuẩn, với bước sóng từ 0,5 mm trở lên, tạo các kênh thoát nước giúp giảm áp lực nước trước lốp xe khi vận tốc cao. Cả hai loại nhám này phối hợp đảm bảo sức kháng trượt của mặt đường trong các điều kiện vận hành khác nhau.

Ngoài ra, luận văn áp dụng mô hình lực bám bánh xe với mặt đường, trong đó hệ số bám φ phụ thuộc vào độ nhám và tình trạng mặt đường, ảnh hưởng trực tiếp đến cự ly hãm xe và an toàn giao thông. Các khái niệm chính bao gồm: hệ số bám φ, chiều sâu rắc cát trung bình H (mm) làm chỉ tiêu đánh giá độ nhám, và các phương pháp đo độ nhám như phương pháp rắc cát, thiết bị con lắc Anh, và thiết bị MTM.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp phương pháp lý thuyết và thực nghiệm. Nguồn dữ liệu chính là số liệu đo đạc thực tế độ nhám mặt đường trên các đoạn quốc lộ 1A (huyện Bến Lức) và quốc lộ 50 (huyện Cần Giuộc) thuộc tỉnh Long An. Tổng số điểm đo khoảng 30 điểm trên mỗi tuyến, sử dụng phương pháp rắc cát để xác định chiều sâu rắc cát trung bình H, thể hiện độ nhám mặt đường.

Phân tích dữ liệu sử dụng phương pháp thống kê mô tả, so sánh với tiêu chuẩn quy định trong quy trình 22 TCN 278-2001 về yêu cầu độ nhám theo cấp đường và tốc độ vận hành. Thời gian nghiên cứu kéo dài trong năm 2013-2014, phù hợp với điều kiện khí hậu và lưu lượng giao thông thực tế. Kết quả được trình bày qua bảng số liệu và biểu đồ mối quan hệ giữa độ nhám và cự ly hãm xe.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Độ nhám mặt đường hiện tại thấp hơn yêu cầu tiêu chuẩn: Kết quả đo độ nhám trên quốc lộ 1A và 50 cho thấy chiều sâu rắc cát trung bình H dao động từ 0,30 đến 0,42 mm, trong khi quy chuẩn yêu cầu tối thiểu là 0,45 mm đối với tốc độ xe từ 80 đến 120 km/h. Tỷ lệ điểm đo không đạt tiêu chuẩn chiếm khoảng 60%, đặc biệt tại các vị trí có lưu lượng xe nặng cao.

  2. Ảnh hưởng của lưu lượng và thành phần xe: Đo đạc cho thấy đoạn tuyến có lưu lượng xe tải chiếm trên 40% có độ nhám giảm trung bình 15% so với đoạn có lưu lượng xe nhẹ hơn. Điều này phản ánh tác động bào mòn mặt đường do xe nặng, làm giảm độ nhám vi mô và vĩ mô.

  3. Mối quan hệ giữa độ nhám và cự ly hãm xe: Phân tích biểu đồ cho thấy khi hệ số bám φ giảm từ 0,7 xuống 0,5, cự ly hãm xe tăng trung bình 35% ở vận tốc 60 km/h, làm tăng nguy cơ tai nạn do không kịp dừng xe trong tình huống khẩn cấp.

  4. Hiệu quả các phương pháp đo: Phương pháp rắc cát cho kết quả ổn định, dễ thực hiện tại hiện trường, tuy nhiên năng suất thấp và phụ thuộc vào thao tác người đo. Thiết bị con lắc Anh và MTM cung cấp dữ liệu bổ sung về sức kháng trượt và chiều sâu cấu trúc bề mặt, giúp đánh giá toàn diện hơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến độ nhám mặt đường không đạt yêu cầu là do quá trình khai thác lâu dài với lưu lượng xe lớn, đặc biệt xe tải nặng, kết hợp với điều kiện khí hậu ẩm ướt gây hư hại bề mặt bê tông nhựa. So với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, kết quả này tương đồng với thực trạng các tuyến đường quốc lộ lâu năm tại vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, nơi độ nhám giảm nhanh do mài mòn và hiện tượng hydroplaning.

Việc đo đạc và phân tích cho thấy cần thiết phải áp dụng các biện pháp kỹ thuật nhằm tăng cường độ nhám, đặc biệt là cải tiến cấp phối bê tông nhựa, sử dụng vật liệu cốt liệu có chỉ số mài bóng PSV cao và nhựa đường polime cải tiến để tăng độ bền nhám vi mô và vĩ mô. Các biểu đồ mối quan hệ vận tốc - cự ly hãm xe minh họa rõ ràng tác động của độ nhám đến an toàn giao thông, làm cơ sở cho đề xuất kỹ thuật.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng công nghệ lớp phủ tạo nhám Novachip và VTO: Sử dụng lớp phủ có độ rỗng dư lớn, hàm lượng cốt liệu thô cao, giúp tăng độ nhám vĩ mô và vi mô, phù hợp với điều kiện khí hậu và lưu lượng xe tại Long An. Thời gian triển khai dự kiến 1-2 năm, do Sở Giao thông vận tải chủ trì phối hợp với các nhà thầu thi công.

  2. Sử dụng hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối chặt với tỷ lệ cốt thô lớn và nhựa đường polime cải tiến: Giúp tăng độ bền nhám lâu dài, giảm hiện tượng trơn trượt khi trời mưa. Khuyến nghị áp dụng trong các dự án nâng cấp mặt đường quốc lộ 1A và 50 trong vòng 3 năm tới.

  3. Tăng cường công tác duy tu bảo dưỡng định kỳ: Bao gồm rắc cát bổ sung, làm sạch mặt đường và kiểm tra độ nhám định kỳ ít nhất 6 tháng/lần để phát hiện sớm các đoạn mặt đường giảm độ nhám, kịp thời xử lý. Chủ thể thực hiện là các đơn vị quản lý đường bộ tỉnh.

  4. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ thuật cho cán bộ quản lý và thi công: Tập huấn về kỹ thuật thi công lớp phủ tạo nhám, sử dụng vật liệu mới và phương pháp đo độ nhám hiện đại nhằm đảm bảo chất lượng công trình. Thời gian thực hiện trong 1 năm, do Trường Đại học Giao thông Vận tải phối hợp với Sở Giao thông vận tải tổ chức.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cơ quan quản lý giao thông và xây dựng đường bộ tỉnh Long An: Sử dụng kết quả nghiên cứu để lập kế hoạch duy tu, nâng cấp mặt đường, đảm bảo an toàn giao thông và nâng cao chất lượng hạ tầng giao thông.

  2. Các nhà thầu thi công và tư vấn thiết kế công trình giao thông: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật đề xuất trong thi công lớp phủ tạo nhám, lựa chọn vật liệu phù hợp nhằm tăng độ bền và độ nhám mặt đường.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành xây dựng công trình giao thông: Tham khảo phương pháp đo đạc, phân tích độ nhám mặt đường và các mô hình lực bám bánh xe, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Cơ quan quản lý an toàn giao thông: Dựa trên mối quan hệ giữa độ nhám và cự ly hãm xe để xây dựng các biện pháp giảm thiểu tai nạn giao thông, đặc biệt trong điều kiện mặt đường ẩm ướt.

Câu hỏi thường gặp

  1. Độ nhám mặt đường ảnh hưởng thế nào đến an toàn giao thông?
    Độ nhám quyết định lực bám giữa bánh xe và mặt đường, ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hãm phanh và kiểm soát xe. Mặt đường có độ nhám thấp làm tăng cự ly hãm xe, dễ gây trượt và tai nạn, đặc biệt khi trời mưa.

  2. Phương pháp rắc cát đo độ nhám có ưu điểm gì?
    Phương pháp này đơn giản, thiết bị không phức tạp, dễ thực hiện tại hiện trường và cho kết quả chiều sâu rắc cát trung bình H phản ánh độ nhám mặt đường. Tuy nhiên, năng suất thấp và kết quả phụ thuộc vào thao tác người đo.

  3. Tại sao cần sử dụng nhựa đường polime cải tiến trong lớp mặt tạo nhám?
    Nhựa đường polime cải tiến có khả năng ổn định nhiệt cao, giảm hiện tượng chảy nhựa vào mùa nóng, giúp duy trì độ nhám lâu dài và tăng độ bền của lớp mặt đường dưới tác động của tải trọng và thời tiết.

  4. Làm thế nào để tăng độ nhám vĩ mô của mặt đường bê tông nhựa?
    Tăng độ nhám vĩ mô bằng cách sử dụng cốt liệu có hình khối, góc cạnh rõ ràng, tăng tỷ lệ hạt thô nổi lên bề mặt, thiết kế cấp phối có độ rỗng dư lớn và sử dụng công nghệ lớp phủ tạo nhám như Novachip hoặc công nghệ cấy đá.

  5. Ảnh hưởng của lưu lượng xe tải đến độ nhám mặt đường như thế nào?
    Lưu lượng xe tải lớn làm tăng tác động bào mòn mặt đường, giảm độ nhám vi mô và vĩ mô, dẫn đến giảm hệ số bám và tăng nguy cơ trơn trượt, đặc biệt trên các đoạn đường có mật độ xe tải cao.

Kết luận

  • Độ nhám mặt đường trên các tuyến quốc lộ trọng điểm tỉnh Long An hiện chưa đạt tiêu chuẩn, ảnh hưởng đến an toàn giao thông, đặc biệt trong điều kiện mưa ẩm.
  • Lưu lượng xe tải nặng và điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm là nguyên nhân chính làm giảm độ nhám mặt đường.
  • Mối quan hệ giữa độ nhám và cự ly hãm xe cho thấy tầm quan trọng của việc duy trì độ nhám để giảm thiểu tai nạn giao thông.
  • Các giải pháp kỹ thuật như sử dụng lớp phủ tạo nhám Novachip, hỗn hợp bê tông nhựa cấp phối chặt và nhựa đường polime cải tiến được đề xuất nhằm tăng cường độ nhám.
  • Tiếp tục nghiên cứu, đo đạc định kỳ và nâng cao năng lực kỹ thuật cho cán bộ quản lý là bước đi cần thiết trong giai đoạn 2024-2026 để đảm bảo chất lượng mặt đường và an toàn giao thông.

Hành động tiếp theo: Các cơ quan quản lý và nhà thầu cần phối hợp triển khai các giải pháp kỹ thuật đề xuất, đồng thời tổ chức đào tạo nâng cao năng lực thi công và kiểm tra chất lượng mặt đường định kỳ. Để biết thêm chi tiết và hỗ trợ kỹ thuật, liên hệ với Trường Đại học Giao thông Vận tải hoặc Sở Giao thông vận tải tỉnh Long An.