NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ LỰA CHỌN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG HỢP LÝ CHO DỰ ÁN ĐƯỜNG ĐÔNG TRƯỜNG SƠN PGS. TS PHẠM HUY KHANG Bộ môn Đường ô tô sân bay Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Đường Đông Trường sơn là một dự án trọng điểm hiện nay của nhà nước, do Bộ Quốc phòng làm chủ đầu tư. Dự án không chỉ có ý nghĩa phát triển kinh tế xã hội mà còn có ý nghĩa quốc phòng và an ninh của Tổ quốc. Do đặc điểm địa lý, đặc điểm về chế độ thủy nhiệt, tình hình vật liệu, điều kiện và yêu cầu về tiến độ thi công. Việc lựa chọn loại mặt đường hợp lý sẽ, mang lại hiệu quả sử dụng cao. Bài báo trình bày một số vấn đề cần lưu ý khi lựa chọn kết cấu mặt đường cho dự án quan trọng này. Summary: Recently, Vietnam Government has paid much attention and concentrated on some major projects. One of them is the investment project for construction works of East Truong Son Route invested by the Ministry of Defence. The project is not only significant for economic development but also brings great contribution for ensuring national security and defence. Due to the typical characteristic of geography, environmental conditions, material availability, requirements of rate of construction progress; it is significant to specify the proper pavements for sections of the Route. This article presents some key points in analyzing and specifying proper pavements for this important project. CT 1 I. GIỚI THIỆU VỀ DỰ ÁN ĐƯỜNG ĐÔNG TRƯỜNG SƠN Dãy Trường Sơn hùng vĩ như bức tường thành nâng đỡ dân tộc ta trong những năm kháng chiến gian khổ giữ gìn đất nước. Trong hòa bình xây dựng kinh tế, dãy Trường sơn lại tiếp tục chứng kiến sự thay đổi từng ngày đem lại cơm ăn, áo mặc cho đồng bào các dân tộc Tây nguyên. Mở đầu sự thay đổi đó là việc xây dựng đường Hồ Chí Minh ở phía tây. Con đường lịch sử đã đi vào huyền thoại năm xưa đã bước sang giai đoạn 2 và trong một tương lai gần sẽ hoàn thành mở ra một trang vĩ đại trong lịch sử phát triển kinh tế của vùng phía Tây Trường sơn. Sự thức tỉnh của dãy Trường Sơn hùng vĩ còn được ghi đậm dấu ấn khi dự án tuyến đường phía đông được thực hiện. đó là dự án đường Đông Trường sơn. Cùng với đường Hồ Chí Minh phía tây, đường QL1 ven biển, Đường Đông Trường sơn sẽ tạo nên hệ thống trục quan trọng về an ninh quốc phòng và hệ thống đường chủ lực phát triển kinh tế của miền Trung đất nước. Tuyến đường Trường Sơn Đông dài hơn 600 km bắt đầu từ thị trấn Thạch mỹ, huyện Nam giang (Quảng nam) nối từ đường Hồ Chí Minh đi qua 7 tỉnh miền Trung và Tây nguyên, bắt đầu từ Quảng nam, qua Quảng ngãi, Gia lai, Bình định, Phú yên điểm cuối cùng là cầu Suối vàng Thành phố Đà lạt. Cấp đường được thiết kế tùy thuộc vào từng đoạn khác nhau gồm 3 cấp chủ yếu. Cấp V, cấp IV và có hai đoạn đường đôi phục vụ cho quốc phòng. Bề rộng nền và mặt đường: Cấp V: nền đường 6.5 m và mặt đường 3.5 m. Cấp IV nền đường 7.5 m và mặt đường 5.5 m. II. ĐẶC ĐIỂM CHẾ ĐỘ THUỶ NHIỆT, VẬT LIỆU TRÊN TUYẾN - Về vị trí: Do tuyến kéo dài dọc theo miền trung suốt từ Đà nẵng đến Đà lạt do vậy chế độ thủy nhiệt cũng sẽ thay đổi ảnh hưởng đến việc lựa chọn kết cấu mặt đường trên tuyến. - Về chế độ thủy nhiệt. Do dãy Trường sơn là dãy núi cao, nơi chắn mưa từ phía biển đông đưa vào và nơi đây sẽ trở thành túi nước của miền nam. Lượng mưa trung bình của khu vực vào tháng 6 có thể lên đến 600 - 700 mm. Độ ẩm đạt 80-85%. Do đặc điểm địa hình núi dốc, lượng mưa thường xuyên tạo thành dòng chảy lớn gây xói mòn nghiêm trọng. Ngoài ra do đặc điểm khí hậu vùng có hai mùa, mùa mưa và mùa khô, do vậy vào mùa mưa kéo dài sẽ là nguyên nhân chủ yếu phá hoại nền-mặt đường. - Về địa chất. Đặc điểm địa chất vùng này là vùng chịu ảnh hưởng của núi lửa.Đất đá hình thành từ biến đổi các hoạt động phun trào của núi lửa. Đất: đặc điểm chung là đất sét có tỷ lệ hạt nhỏ lớn (dạng tro bay). Đây là loại đất có khả năng chịu lực cao, nhưng rất dễ bị phong hoá, đặc biệt là xói mòn bề mặt nếu vận tốc dòng chảy lớn.Khi được lu lèn chặt, đất không bị thấm nước sẽ cho cường độ cao. Đá: Đá chủ yếu hình thành từ nhiệt độ cao (đá hoả thành) và dạng phún xuất. Đặc điểm là đá có cường độ cao, cứng và giòn (R n = 1200 daN/cm 2 ). Rất hiếm đá vôi và các loại đá khác. Trong thi công khi lu lèn rất khó chặt và cần phải bổ sung chất dính kết bề mặt (hình 1). TCT1 Hình 1. Nền đường gần Cầu Suối vàng Dự án hiện đang được thực hiện, tuy nhiên để đảm bảo hiệu quả kinh tế và chất lượng khai thác lâu dài, nhiều vấn đề đã được đặt ra, đặc biệt là việc lựa chọn kết cấu mặt đường hợp lý. Bài báo này trình bày những vấn đề kỹ thuật đặt ra, phân tích giải pháp kết cấu, những kiến nghị về kết cấu mặt đường phù hợp với điều kiện của tuyến đường. III. NGUYÊN TẮC KHI LỰA CHỌN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG • Phải chọn nhiều loại kết cấu khác nhau, căn cứ vào điều kiện tự nhiên, chế độ thủy nhiệt, vật liệu của của từng đoạn tuyến. • Tuyến sẽ trở thành đường vận chuyển du lịch cho tương lai gần, do vậy cần có loại mặt đường bằng phẳng, êm thuận, có đủ độ bamscho xa chạy ở tốc độ cao. • Tuyến có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển kinh tế vùng, do vậy kết cấu mặt đường trước mắt cũng như lâu dài phải đáp ứng được nhu cầu vận chuyển hàng hóa, vật liệu phục vụ xây dựng các khu kinh tế. • Trong các điều kiện thủy nhiệt bất lợi, kết cấu mặt đường phải đáp ứng được điều kiện mưa theo mùa, nền mặt đường bị ngập nước. Thuận lợi nhất cho công tác duy tu bảo dưỡng trong điều kiện tuyến kéo dài, điều kiện khó khăn. IV. YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI MẶT ĐƯỜNG Mặt đường phải đáp ứng các yêu cầu sau: - Phải đủ cường độ trong suốt thời kỳ khai thác tức là phải có cường độ và tuổi thọ thích hợp, cường độ không bị thay đổi nhiều trong điều kiện bất lợi về chế độ thuỷ nhiệt. - Mặt đường phải đủ điều kiện khi khai thác, tức là mặt đường phải bằng phẳng, đủ độ nhám, luôn khô ráo trong mọi điều kiện không bị ứ đọng nước. - Về thi công, mặt đường phải thuận lợi trong những điều kiện thi công đại trà, phù hợp với điều kiện các vùng khác nhau. - Kết cấu mặt đường phải thuận lợi trong kiểm soát chất lượng, phải thuận lợi khi cơ giới hoá đồng bộ và đặc biệt giá thành phải phù hợp, tức là cố gắng sử dụng vật liệu địa phương. - Giá thành phải hợp lý - tức là phải tận dụng vật liệu địa phương. V. CÁC PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG CT 1 a. Kết cấu móng đá dăm theo nguyên lý mác ca đam, trên láng nhựa hoặc thâm nhập nhựa (hình 2) Đây là loại mặt đường đã được sử dụng trong thời gian dài, hiện tại đang chiếm tỷ trọng 45% các loại đường giao thông. Chủ yếu dùng cho các đường cấp cao A2. Ưu điểm: + Là loại mặt đường có thiết bị thi công đơn giản + Tận dụng vật liệu địa phương - giá thành hạ. Nhược điểm: + Tuổi thọ không cao thường từ 6-9 năm trong điều kiện thi công tốt và đường có vận tốc xe không lớn. Với các đường cấp cao, vận tốc xe lớn tuổi thọ giảm đi rất nhiều (tuổi thọ chung thường bằng 1/2 cấp phối đá dăm). + Yêu cầu chặt chẽ về vật liệu và thi công. + Không thích hợp với cơ giới hoá. + Khó kiểm soát chất lượng. + Chất lượng không đồng đều. Nguyên lý hình thành cường độ: -Do lực chèn móc và ma sát tiếp xúc giữa các viên đá (nguyên lý Mác ca đam). -Bột đá hình thành trong quá trình lu lèn tạo thành chất dính kết. Nguyên lý cần có 2 điều kiện: - Đá chèn đá: các viên đá phải chèn móc với nhau, tiếp xúc chặt với nhau bằng các mặt phẳng tiếp xúc: TCT1 Kết cấu dùng bằng CPĐD láng nhựa là loại mặt đường đang được dùng nhiều hiện nay. Đặc biệt là các dự án bằng nguồn vốn vay nước ngoài. Hình 2. Kết cấu móng đá dăm tiêu chuẩn Để đạt được yêu cầu đó đá phải có cường độ cao để tiếp xúc bề mặt chặt, nhưng nếu quá cao (>1200 daN/cm 2 ) thì khó tiếp xúc chặt mà dễ trượt lên nhau khi có tải trọng động. -Bột đá phải hình thành để tạo thành dính kết.Muốn có điều đó đá phải không quá cứng mới hình thành được bột đá. Việc láng nhựa lên trên chỉ có tác dụng tạo phẳng và bảo vệ, không có ý nghĩa chịu lực. Muốn láng nhựa tốt cần có hai điều kiện: - Lớp móng phải bằng phẳng và vững chắc. - Có độ dính bám tốt với nhựa. Mặt đường sẽ hỏng khi mà các liên kết tiếp xúc bị phá huỷ.Sự phá huỷ xảy ra khi tiếp xúc không tốt (không bền vững) giữa các mặt đá. Và đặc biệt loại mặt đường này không chịu được tải trọng động.Khi tải trọng động các liên kết tiếp xúc sẽ bị phá vỡ, đấy là lý do tại sao với đường cấp cao, người ta không dùng loại mặt đường này. Nhận xét: Với điều kiện tự nhiên, vật liệu trên tuyến của dự án Đường Đông Trường sơn thì loại kết cấu này là không phù hợp. Lý do cơ bản là cường độ quá cao, R n =1300 daN/cm 2 . Chỉ tiêu LA khá thấp LA = (18 - 20)%. Chứng tỏ đá khá cứng không thể có tiép xúc bền và tốt, dễ bị dịch chuyển khi có tải trọng động. b - Loại mặt đường móng bằng cấp phối đá dăm, trên sẽ phủ nhựa theo hình thức láng mặt hoặc thâm nhập nhẹ (hình 3) Ưu điểm: Cường độ và tuổi thọ tương đối cao, có thể chịu được xe chạy với vận tốc cao. Độ bằng phẳng khá tốt, có thể cơ giới hóa trong quá trình thi công. Nhược điểm cơ bản của loại kết cấu này là cần có trang thiết bị tương đối đồng bộ trong các khâu, sản xuất vật liệu vật liệu, rải và lu lèn. Loại mặt đường này không thích hợp với điều kiện chế độ thủy nhiệt bất lợi. H a) b ) Hình 3. Kết cấu dùng CPĐD Một nhược điểm nữa cũng cần nói đến là giá thành tương đối cao. Phạm vi ứng dụng: Loại mặt đường này thuộc loại cấp cao A2, có thể dùng cho các đường QL, các đường liên tỉnh, liên huyện. Nhận xét: Với đường Đông Trường Sơn, hoàn toàn có thể dùng loại kết cấu này vì vật liệu khu vực tuyến hoàn toàn có thể sản xuất được CPĐD theo yêu cầu. Khó khăn chính là cần trang thiết bị đồng bộ nhằm thi công đạt yêu cầu theo quy trình. c - Loại mặt đường dùng móng bằng CPĐD và mặt phủ BTN (hình 4) CT 1 Đây là loại mặt đường cao cấp. BTN C P §D L1 CP§D L2 Hình 4. Kết cấu mặt đường dùng móng CPĐD và BTN Loại kết cấu này êm thuận, có độ bền cao. Nhược điểm cơ bản là giá thành cao, thiết bị đồng bộ. d - Loại mặt đường BTXM (hình 5) Đây là loại mặt đường cấp cao A1: Tuổi thọ cao: khoảng 30 năm Dễ cơ giới hoá, chất lượng đảm bảo Phù hợp với địa hình dốc, chế độ thuỷ nhiệt bất lợi. Phù hợp với tình hình vật liệu của Đông Trường sơn. Nhược điểm cơ bản của loại mặt đường này là giá thành cao, thi công phức tạp. GiÊ y dÇ u BTXM Hình 5. Loại mặt đường BTXM VI. KIẾN NGHỊ Do sự đầu tư và mục đích đầu tư của tuyến đường đều ở quy mô lớn, hệ thống đường Đông Trường sơn gắn liền với hệ thống đường QL1 và đường Hồ Chí Minh do vậy không thể dùng loại mặt đường cấp cao A2. Xét điều kiện chế độ thủy nhiệt của vùng, điều kiện đầu tư, thời gian thực hiện dự án v.v Tác giả kiến nghị nên dùng 2 loại kết cấu mặt đường sau: - Loại mặt đường móng bằng CPĐD và mặt đường bằng BTN với khuyến cáo: TCT1 Nên dùng loại BTN hạt trung, nhưng chiều dày lớp BTN nên dùng 7 cm. Có lớp tạo bám để chống trượt. -Loại mặt đường bằng BTXM trên các đoạn thường xuyên bị ngập nước, các đoạn dốc lớn, hoặc các đoạn có chế độ thủy nhiệt bất lợi. Khuyến cáo: Nên dùng bê tông mác 300 và dùng thiết bị thi công vừa và nhỏ để thực hiện. VII. KẾT LUẬN Dự án Đường Đông Trường Sơn đang được thực hiện. Tuy nhiên những vấn đề về mặt đường đang trở thành mối quan tâm hàng đầu của Bộ Quốc phong và Ban quản lý dự án 46. Những đoạn đã thực hiện theo kết cấu mặt của dự án đã duyệt đều đã thể hiện những bất cấp không thể chấp nhận. Hiện dự án đang tìm cách thay thế, lựa chọn những loại mặt đường mới phù hợp hơn. Bài báo đã trình bày những cơ sở khoa học và thực tiễn, hy vọng bài báo sẽ góp phần nâng cao hiểu biết về một số loại mặt đường có thể ứng dụng trong dự án này. Tài liệu tham khảo [1]. Hồ sơ dự án đường Đông Trường Sơn (Ban 46) - Bộ Quốc phòng. [2]. Các tiêu chuẩn: 22TCN -2001; 22TCN06-77. [3]. Các tài liệu liên quan khác ♦ . NHỮNG VẤN ĐỀ VỀ LỰA CHỌN KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG HỢP LÝ CHO DỰ ÁN ĐƯỜNG ĐÔNG TRƯỜNG SƠN PGS. TS PHẠM HUY KHANG Bộ môn Đường ô tô sân bay Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông. việc lựa chọn kết cấu mặt đường hợp lý. Bài báo này trình bày những vấn đề kỹ thuật đặt ra, phân tích giải pháp kết cấu, những kiến nghị về kết cấu mặt đường phù hợp với điều kiện của tuyến đường. . hiện. VII. KẾT LUẬN Dự án Đường Đông Trường Sơn đang được thực hiện. Tuy nhiên những vấn đề về mặt đường đang trở thành mối quan tâm hàng đầu của Bộ Quốc phong và Ban quản lý dự án 46. Những