Tình trạng lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa các công trình giao thông (CTGT) trong thời gian gần đây đã trở nên rất phổ biến với mức hư hỏng hết sức nghiêm trọng. Theo báo cáo của bộ GTVT tại Hội thảo “Tiến độ và chất lượng công trình giao thông”do Báo Giao thông tổ chức ngày 15/11/2013, hiện tượng lún vệt bánh xe gần như xảy ra trên tất cả các trục đường chính, những tuyến cao tốc hiện đại mới xây dựng có lượng giao thông lớn như QL1, QL5, xa lộ Đông - Tây, đường vành đai 2 của Hà Nội, QL3 Hà Nội- Thái Nguyên, cao tốc Nội Bài- Lào Cai. Hiện tượng hư hỏng này cũng liên tục xảy ra đối với cả mặt đường trên cầu như cầu Bến Thủy, cầu Thanh Trì, cầu đường Vành đai 3 trên cao… Nó xãy ra kể cả khi công trình được thiết kế và thi công hoặc thi công lại một cách thận trọng, sử dụng vật liệu có cải tiến.

Theo số liệu thống kê từ đầu năm nay trên Quốc lộ 1, đoạn đường từ Thanh Hóa đến Huế có 70km trên tổng số 620km gặp phải tình trạng lún theo vệt bánh xe. Đoạn từ Đà Nẵng đến Khánh Hoà có 90km trên tổng số 953km. Trên một số tuyến đường đèo, các vệt hằn lún chênh so với mặt đường từ 10 - 15cm. Theo số liệu thống kê của Tổng cục Đường bộ, 13 - 15% trong số những đoạn tuyến này được thi công từ cách đây 10 năm, khi xuất hiện lún là đã đưa vào khai thác được 6 năm. Thời điểm lún nhiều nhất là những ngày nắng nóng dữ dội.

Bài viết này đưa ra một số phân tích về nguyên nhân và các giải pháp khắc phục cụ thể đề xuất.

I. Tìm hiểu cơ chế xảy ra lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa

Lún vệt xe là một dạng hư hỏng áo đường phổ biến trên các Quốc lộ chịu xe nặng trên  thế giới cũng như ở Việt Nam trong những năm gần đây. Đây là các dải lún theo vệt bánh xe ở những làn đường xe tải nặng chạy. Nhìn chung với các tuyến đường chịu xe tải nặng thì lún vệt bánh xe sẽ xảy ra khi số lượt xe nặng chạy qua vệt này đạt đến con số nào đó. Trên thế giới, đặc biệt là ở các bang của Hoa kỳ đã có rất nhiều nghiên cứu về hiện tượng này. Chính vì vậy trong các quy trình thiết kế hỗn hợp bê tông nhựa của các nước phát triển đều có chỉ tiêu thí nghiệm lún vệt bánh xe. Ở Việt Nam thí nghiệm lún vệt bánh xe cũng đã bắt đầu được đưa vào quy trình cho bê tông nhựa Polime 22 TCN 319-04 hoặc trong Tiêu chuẩn mới nhất về Bê tông nhựa TCVN 8819:2011.

Hiện tượng hằn lún vệt bánh xe (HLVBX) trên các quốc lộ hiện nay là một loại biến dạng và hư hỏng cơ bản của mặt đường nhựa, đã được giảng dạy cho sinh viên ngành cầu đường trong các trường đại học từ lâu.

Hiện tượng này xuất hiện khi ứng suất cắt do tải trọng thẳng đứng của xe cô gây ra trong tầng mặt đường nhựa, tầng móng hoặc nền đường vượt quá khả năng chống cắt trượt của vật liệu.

Các dạng HLVBX trên các quốc lộ gần đây cho thấy: Hư hỏng chủ yếu phát sinh trong tầng mặt bê tông nhựa.

Bê tông nhựa (BTN) loại vật liệu có tính đàn hồi – chậm – nhớt – dẻo, nên HLVBX ở mặt đường nhựa sẽ phát triển nhanh và mạnh khi: Dòng xe có lưu lượng lớn, tải trọng nặng, tác dụng trong thời gian dài, khi nhiệt độ mặt đường cao.

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, nhu cầu của vận tải đường bộ không ngừng gia tăng. Để đáp ứng nhu cầu trên cần số lượng lớn xe tải nặng và xe đầu kéo tham gia giao thông. Kết quả là số lượng trục xe cũng như tải trọng trục xe thực tế lưu thông trên đường lớn hơn nhiều so với dự tính ban đầu của các đơn vị thiết kế.

Ngoài các yếu tố chủ quan về kiểm soát chất lượng bê tông nhựa và nhựa đường, cốt liệu, hiện tượng xe quá tải là một trong các nguyên nhân khách quan làm cho kết cấu mặt đường nhanh chóng hư hỏng mà thường gặp nhất là hiện tượng đùn trồi hay xuất hiện ở vị trí giao lộ và lún vệt bánh xe (LVBX) dọc theo tuyến đường. Bên cạnh đó phải kể đến yếu tố môi trường mà điển hình nhất ở các vùng nhiệt đới như nước ta là yếu tố nhiệt độ. Nhiệt độ đóng góp một phần không nhỏ trong việc đẩy nhanh tiến trình lún trồi mặt đường bê tông nhựa. Đối với các vật liệu tính nhớt như nhựa đường thì tính mẫn cảm với nhiệt luôn là một đặc trưng cơ lý cần được quan tâm khi đưa vào sử dụng.

Lún vệt bánh xe (LVBX) cơ bản được phân ra làm 3 dạng:

- Dạng 1: LVBX trên bề mặt BTN.
- Dạng 2: LVBX trong lớp móng của kết cấu áo đường (Bao gồm các lớp móng đường và nền đường)
- Dạng 3: Vừa LVBX trong BTN vừa LVBX trong lớp móng.

Thường gặp nhất là dạng LVBX trên bề mặt BTN. Các nhà nghiên cứu về BTN đã tìm ra ba cơ chế chủ yếu gây ra LVBX:
 
Cơ chế 1: LVBX do biến dạng trượt xuất hiện khi tải trọng đặt lên lớp BTN lớn hơn sức chịu tải của nó. Khi đó lớp BTN sẽ không ổn định làm xuất hiện các mặt trượt. Lớp BTN ngay dưới vị trí vệt bánh xe trượt ra hai bên làm cho mặt đường bị lõm xuống và trồi lên như hình trên.

Cơ chế 2: LVBX do biến dạng từ biến theo phương đứng. Cơ chế này thường xảy ra khi nhiệt độ lớp BTN tăng và thời gian tác dụng của tải trọng tăng. Khi nhiệt độ tăng làm giảm độ nhớt, giảm độ cứng của bitume và độ cứng của BTN cũng giảm tương ứng. Khi thời gian tác dụng tăng, biến dạng sẽ tăng lên do có nhiều thời gian hơn để tích lũy. Biến dạng từ biến không hồi phục lại hoàn toàn khi dỡ tải gây ra hiện tượng LVBX. Điều này giải thích tại sao hiện lượng lún vệt bánh xe xảy ra ở các vị trí giao lộ trục đường xe nặng, đèo dốc, đường cong, nơi tốc độ giao thông chậm, và xảy ra nhiều vào mùa nắng nóng.

Cơ chế 3: LVBX do đầm nén thứ cấp (post compaction) theo phương đứng. Cơ chế này xảy ra sau khi quá trình lu lèn kết thúc nhưng độ chặt của BTN chưa đạt. Lỗ rỗng trong cốt liệu cao nên khi gặp tải trọng nặng kết hợp với nhiệt độ cao, các cốt liệu sẽ được sắp xếp lại. Quá trình này làm tăng độ chặt, nghĩa là làm giảm thể tích. Kết quả là lớp BTN sẽ bị lún xuống tại vị trí vệt bánh xe. Hiện tượng này chỉ cho độ lún vệt bánh xe khá bé.

II.  Các giải pháp cơ bản để hạn chế hiện tượng hằn lún vệt bánh xe trên mặt đường bê tông nhựa.

Bộ trưởng bộ GTVT đã và đang chỉ đạo rốt ráo vấn đề kiểm soát tải trọng xe trên các quốc lộ, song các Nhà thầu Tư vấn, Nhà thầu Thi công, Nhà thầu Tư vấn Giám sát, Nhà thầu Quản Lý dự án, Chủ đầu tư và các Đơn vị Quản lý khai thác Đường bộ cũng cần phải cùng vào cuộc, giải quyết tốt vấn đề của mình, mới có thể xử lý được triệt để vấn đề HLVBX trên các quốc lộ như hiện nay.

Bức tranh của ngành Giao thông vận tải đường bộ giờ đây đã khác trước rất nhiều. Vì thế, thiết nghĩ, những câu hỏi như: “Tại sao đường trước đây không lún, bây giờ lại lún?”, “Tại sao có đoạn lún, có đoạn không lún?” v.v… phải được các chuyên gia cầu đường, các nhà khoa học, các nhà quản lý đường sá có câu trả lời xác đáng. ngay.

Ở các nước phát triển, các Nhà thầu xây lắp đã đạt đến trình độ chuyên nghiệp, có những đầu tư nghiên cứu độc lập để hướng tới phát triển bền vững, đã có những giải pháp triệt để cho vấn đề HLVBX từ thế kỷ trước.

Ở nước ta, hầu hết các Nhà thầu xây lắp chưa đầu tư đúng mức về trình độ kỹ thuật cho các kỹ sư làm bê tông nhựa. Khi đã cô gắng thi công theo đúng thiết kế, đúng tiêu chuẩn mà đường vẫn hư hỏng không rõ nguyên nhân, việc này đã gây nên sự bế tắt, bất lực.

Với những lý thuyết tính toán, thiết kế đã được trang bị, cùng với những trải nghiệm tích lũy được trong quá trình thi công, giám sát, quản lý và khai thác đường trên nhiều tuyến đường quốc lộ, đường đô thị, mặt cầu có sử dụng tầng mặt bê tông nhựa, chúng tôi cho rằng: Để giải quyết triệt để vấn đề HLVBX, cần phải tập trung vào 05 nhóm giải pháp sau đây:

(1) Nhóm giải pháp về thiết kế kết cấu nền-áo đường có tầng mặt bê tông nhựa.

(2) Nhóm giải pháp về thiết kế lựa chọn thành phần hỗn hợp bê tông nhựa

(3) Nhóm giải pháp về chế tạo và kiểm soát chất lượng hỗn hợp bê tông nhựa

(4) Nhóm giải pháp về kỹ thuật, công nghệ thi công; kỹ thuật giám sát, kiểm tra trong quá trình thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông nhựa

(5) Nhóm giải pháp kiểm soát tải trọng và tốc độ và lưu lượng xe trong quá trình khai thác, sử dụng mặt đường bê tông nhựa.

Dưới sự chỉ đạo quyết liệt của Bộ trưởng GTVT, công tác kiểm soát tải trọng xe hiện đã được triển khai và đã đạt được những kết quả nhất định, sẽ dần giải quyết được vấn đề (5) như nêu trên.

Ngày 26 tháng 03 năm 2014, Bộ đã có văn bản số Quyết định số 858/QĐ-BGTVT về việc ban hành “Hướng dẫn áp dụng hệ thống các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành nhằm tăng cường quản lý chất lượng thiết kế và thi công mặt đường bê tông nhựa nóng đối với các tuyến đường ô tô có quy mô giao thông lớn”.

Bản Hướng dẫn này đã định hướng cho các Nhà thầu Tư vấn thiết kế, Tư vấn Giám sát và Nhà thầu xây lắp giải quyết được khá nhiều vấn đề nêu ở (2) và (4), một số vấn đề nêu ở (1) và (3). Nhiều Nhà thầu Tư vấn và xây lắp, Nhà đầu tư BOT trên QL1A đã nhanh chóng điều chỉnh thiết kế kết cấu, thiết kế vật liệu và kỹ thuật thi công theo bản Hướng dẫn, tuy nhiên, hiện tượng HLVBX vẫn xảy ra khá nhanh trên các đoạn đường thử nghiệm, đặc biệt là ở dự án mở rộng QL1A, qua khu vực miền Trung.

Theo chúng tôi, tiêu chuẩn thiết kế kết cấu mặt đường mềm hiện hành 22TCN 211-06 và Quyết định 858/QĐ-BGTVT vẫn chưa giải quyết hết được các vấn đề ở nhóm giải pháp (1):

- Chưa phân loại các đoạn đường bê tông nhựa có điều kiện khai thác đặc biệt: Tải trọng nặng, tốc độ chậm, nhiệt độ cao, lưu lượng lớn để có các yêu cầu đặc biệt tới cường độ và độ ổn định của bê tông nhựa. Đảm bảo bê tông nhựa có đủ khả năng chịu cắt trượt, hạn chế được việc HLVBX;

- Chưa đưa ra được cường độ yêu cầu của bê tông nhựa khi chịu cắt trượt ở nhiệt độ cao.

- Chưa giải quyết cụ thể bài toán kiểm toán khả năng chịu cắt của mặt đường bê tông nhựa dưới tác dụng của tải trọng có áp lực thẳng đứng lớn khi nhiệt độ mặt đường bê tông nhựa cao.

Vì các lý do này, nên đa số các đoạn đường quốc lộ làm mới hoặc cải tạo không bị HLVBX, mà chỉ tập trung ở một vài đoạn ngắn, có tổng chiều dài HLVBX dưới 10% so với tổng chiều dài tuyến đường.

Với trách nhiệm của một Tổ chức Nghiên cứu khoa học chuyên sâu về Kỹ thuật Mặt đường, với đội ngũ chuyên gia vừa nghiên cứu khoa học và tham gia các hoạt động tư vấn, tham vấn, giám sát, thi công cầu đường trong Trường đại học và các dự án đường bộ lớn của đất nước, chúng tôi xin đóng góp một số ý kiến để Bộ trưởng và các cơ quan tham mưu xem xét:

(1). Những nét mới trong Hướng dẫn kèm theo Quyết định số 858/QĐ-BGTVT về căn bản là rất thiết thực, phản ánh đúng những vấn đề nổi cộm, cần giải quyết để tăng tính bền vững cho kết cấu áo đường mềm cấp cao, đặc biệt là kết cấu áo đường sử dụng tầng mặt bê tông nhựa trên các đường cao tốc, đường trục ô tô cấp cao, và các tuyến đường có xe nặng chạy với lưu lượng và tải trọng lớn trong thực tiễn xây dựng và khai thác đường hiện nay. Dự thảo đã nêu ra hầu hết các vấn đề và hướng giải quyết về mặt tổng thể để nâng cao tính ổn định, bền vững cho kết cấu nền-áo đường từ nền, đến móng và mặt đường; từ việc lựa chọn vật liệu đầu vào, đến các giải pháp cấu tạo, thi công, thí nghiệm và kiểm tra chất lượng vật liệu nền và áo đường.

(2) Việc khuyến cáo chỉ nên sử dụng BTNC12.5 cho lớp mặt trên như ở điều điều 2.3.2.2 của Hướng dẫn chưa hẳn đã là một khuyến cáo chính xác. Các số liệu thí nghiệm trong phòng cho thấy: BTNC12.5 có độ ổn định Marshall cũng như độ ổn định còn lại sau khi ngâm mẫu 24h ở 60oC đều thấp hơn BTNC19. Nếu cho rằng: Sử dụng BTNC19 có độ nhám và độ bằng phẳng thấp hơn BTNC12.5 thì đó là một nhận định chưa hợp lý. Và nếu cho rằng: BTNC19 có độ rỗng cao hơn BTNC Dmax12.5 thì đây cũng là một nhận định chưa phù hợp nữa. Kích cỡ hạt lớn nhất của BTNC không quyết định trực tiếp đến độ nhám, độ bằng phẳng, độ rỗng của nó. Thậm chí, để khắc phục hiện tượng lún vệt bánh xe (LVBX) còn nên sử dụng BTNC Dmax19 làm lớp mặt trên của mặt đường BTN, đặc biệt là đối với đường cao tốc – mặt đường có lớp nhám cao tiếp xúc trực tiếp với bánh xe hoạt tải chứ không phải BTN lớp mặt trên.

(3) Hàm lượng đá dăm trong BTN có ảnh hưởng lớn đến cường độ, độ ổn định nhiệt và độ nhám của BTN. Cần thiết phải bổ sung cách phân loại BTN theo hàm lượng đá dăm vào tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8819:2011 như cách phân loại đã đề cập trong tiêu chuẩn ngành 22TCN 249:1998 trước đây, để thống nhất lại khái niệm “bê tông nhựa nhiều đá dăm” như Dự thảo đã nêu.

(4) Độ nhám của tầng mặt BTN trong các đường trục cấp cao và đường cao tốc có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn giao thông và chi phí vận chuyển. Các kết quả nghiên cứu của chúng tôi cho thấy: có thể đánh giá được độ nhám của BTN ngay trong quá trình lựa chọn thành phần hỗn hợp BTN. Chỉ dẫn thiết kế thành phần BTN nóng theo phương pháp Marshall TCVN 8820:2011 hiện nay hoàn toàn chưa đề cập đến vấn đề này, cần phải được bổ sung.

(5) Việc quy định tầng mặt BTN có chiều dày tối thiểu bằng chiều dày lớp mặt trên có gia cố xi măng (GCXM) như ở điều 2.4.2.2 của Hướng dẫn là một quy định cần phải cân nhắc

Xem thêm tại đây Download ECC