I. Phương Pháp Cơ Học Thực Nghiệm
Phương pháp cơ học thực nghiệm (MEPDG) là một phương pháp tiên tiến được phát triển bởi Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Mỹ (US NAS) và Chương trình Nghiên cứu Chiến lược Đường bộ Mỹ (NCHRP). Phương pháp này kết hợp lý thuyết đàn hồi, dẻo, mỏi, và nhiệt với các mối quan hệ thực nghiệm để thiết kế kết cấu đường. MEPDG khắc phục các nhược điểm của phương pháp thiết kế truyền thống bằng cách xem xét các yếu tố khí hậu, tải trọng, và vật liệu một cách toàn diện. Phương pháp này đã được áp dụng rộng rãi tại Mỹ, Canada, và nhiều quốc gia khác, mang lại hiệu quả cao trong việc nâng cao tuổi thọ và chất lượng kết cấu đường.
1.1. Khả Năng Của MEPDG
MEPDG có khả năng phân tích 17 loại kết cấu đường khác nhau, bao gồm cả kết cấu mới và cải tạo. Phương pháp này sử dụng các thư viện vật liệu phong phú và các thông số đầu vào linh hoạt, cho phép thiết kế kết cấu đường phù hợp với điều kiện địa phương. MEPDG cũng xem xét các trạng thái giới hạn như độ lún, nứt do mỏi, nứt do nhiệt, và độ gồ ghề, giúp đảm bảo chất lượng tổng thể của kết cấu đường.
1.2. Trình Tự Thiết Kế Theo MEPDG
Quá trình thiết kế theo MEPDG là một quá trình thử dần đúng. Người thiết kế phải đưa ra một kết cấu mẫu và kiểm tra các giới hạn hư hỏng. Nếu kết cấu không đạt yêu cầu, người thiết kế sẽ điều chỉnh và tính toán lại. Phương pháp này đòi hỏi sự chính xác cao trong việc xác định các thông số đầu vào như vật liệu, khí hậu, và tải trọng, đảm bảo kết cấu đường đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.
II. Thiết Kế Cải Tạo Áo Đường Mềm
Thiết kế cải tạo áo đường mềm là một quá trình quan trọng nhằm nâng cao tuổi thọ và chất lượng của kết cấu đường hiện có. Tại Đồng Nai, việc cải tạo áo đường mềm được thực hiện thông qua các phương án như thảm bù vênh lớp BTNN và thay thế kết cấu hiện trạng. Các phương án này được áp dụng tùy thuộc vào mức độ hư hỏng của đường, từ hư hỏng nhẹ như bong tróc, rạn nứt đến hư hỏng nghiêm trọng như lún nứt cục bộ.
2.1. Phương Án Thảm Bù Vênh
Phương án thảm bù vênh được áp dụng cho các đoạn đường có hư hỏng nhẹ. Quy trình bao gồm cào bóc lớp bê tông nhựa hiện hữu, tưới nhựa dính bám, và thảm lớp bê tông nhựa mới. Phương án này giúp khắc phục các hư hỏng bề mặt và cải thiện độ bằng phẳng của đường.
2.2. Phương Án Thay Thế Kết Cấu
Đối với các đoạn đường hư hỏng nghiêm trọng, phương án thay thế kết cấu được áp dụng. Quy trình bao gồm đào bỏ lớp vật liệu cũ, lu lèn nền hạ, và thảm các lớp vật liệu mới như sỏi đỏ, đá dăm, và bê tông nhựa. Phương án này đảm bảo kết cấu đường được phục hồi toàn diện và đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật.
III. Ứng Dụng Tại Đồng Nai
Ứng dụng phương pháp cơ học thực nghiệm tại Đồng Nai đã mang lại hiệu quả đáng kể trong việc cải tạo kết cấu áo đường mềm. Các tuyến đường tại Đồng Nai, đặc biệt là tuyến ĐT.769, đã được thiết kế tăng cường theo phương pháp MEPDG. Kết quả cho thấy, kết cấu đường sau cải tạo có tuổi thọ cao hơn và khả năng chịu tải tốt hơn so với phương pháp truyền thống.
3.1. Khảo Sát Hiện Trạng
Quá trình khảo sát hiện trạng bao gồm việc xác định modul đàn hồi tĩnh, đếm xe, và phân tích các hư hỏng mặt đường. Các số liệu thu thập được sử dụng làm đầu vào cho phần mềm MEPDG, giúp thiết kế kết cấu đường phù hợp với điều kiện thực tế.
3.2. Kết Quả Phân Tích
Kết quả phân tích cho thấy, kết cấu đường được thiết kế theo MEPDG đáp ứng các tiêu chuẩn giới hạn về độ lún, nứt, và độ gồ ghề. Phương pháp này cũng giúp giảm chi phí bảo trì và nâng cao hiệu quả khai thác đường.
