Độ bằng phẳng mặt đường được đo theo hai cách chính: thước thẳng dài 3 m đặt lên mặt đường để đo khe hở lớn nhất bên dưới (phản ánh lồi lõm cục bộ), và chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI tính bằng mét trên kilômét (phản ánh mức xóc mà một chiếc xe cảm nhận khi chạy dọc cả tuyến). Thước 3 m nhanh, rẻ, hợp với kiểm tra từng đoạn trong lúc thi công; IRI đo bằng xe chuyên dụng, cho bức tranh cả con đường và là chỉ tiêu quốc tế dùng để so sánh, lập kế hoạch bảo trì.
Người đi đường không đo độ chặt hay mô-đun, nhưng ai cũng cảm thấy độ bằng phẳng. Một con đường kết cấu tốt mà xóc vẫn bị coi là đường kém, và xóc còn làm hỏng đường nhanh hơn vì bánh xe nảy lên đập xuống tạo tải trọng động. Bài này giải thích hai cách đo, cách đọc con số và vì sao có đường mới làm đã xóc.
Đo bằng thước 3 m: cách làm và cách tính
Thước là một thanh nhôm hoặc thép thẳng, cứng, dài 3 m, kèm một con nêm có vạch chia milimét để đo khe hở. Trình tự nguyên lý:
- Chọn đoạn đo theo sơ đồ, thường dọc theo vệt bánh xe, đặt thước song song với tim đường. Một số chỉ dẫn yêu cầu đo cả theo chiều ngang để kiểm độ dốc ngang và độ lồi.
- Đặt thước nằm trên mặt đường, không ấn, không kê. Đẩy con nêm vào chỗ có khe hở lớn nhất giữa mặt dưới thước và mặt đường, đọc giá trị khe hở.
- Dịch thước theo bước quy định, thường là nối tiếp nhau hoặc chồng một phần, lặp lại cho cả đoạn.
- Phân loại các khe hở đo được theo các ngưỡng milimét mà tiêu chuẩn nghiệm thu quy định, tính tỷ lệ phần trăm số khe hở nằm trong từng ngưỡng.
- So tỷ lệ đó với yêu cầu: lớp mặt bê tông nhựa thường yêu cầu khắt khe hơn lớp móng; đường cấp cao khắt khe hơn đường địa phương.
Thước 3 m bắt được những lỗi cục bộ: chỗ lõm ở mối nối ngang giữa hai ngày rải, gờ ở vệt máy rải dừng chờ xe, chỗ lún nhẹ trên cống ngang. Nhưng nó không bắt được độ lượn sóng dài vài chục mét, loại lượn sóng làm xe dập dềnh ở tốc độ cao. Đó là việc của IRI.
IRI là gì và vì sao tính bằng mét trên kilômét
IRI (International Roughness Index, chỉ số độ gồ ghề quốc tế) ra đời từ một chương trình thử nghiệm quốc tế về đo độ gồ ghề mặt đường ở Brazil đầu những năm 1980, do Ngân hàng Thế giới hỗ trợ và công bố vào giữa thập niên đó. Mục đích là có một thước đo chung, độc lập với loại thiết bị, để các nước so sánh được tình trạng đường của mình.
Ý tưởng của IRI khá trực quan. Người ta mô phỏng một phần tư chiếc xe tiêu chuẩn (một bánh xe, một lò xo, một giảm chấn, một khối thân xe) chạy trên biên dạng dọc của mặt đường ở tốc độ 80 km/h. Khi mặt đường gồ ghề, khối thân xe và bánh xe chuyển động lệch nhau; cộng dồn chuyển động tương đối của hệ treo dọc quãng đường rồi chia cho chiều dài quãng đường, ra con số tính bằng mét trên kilômét (hay milimét trên mét).
Hiểu nôm na: IRI 2 m/km nghĩa là trên mỗi kilômét, hệ treo của chiếc xe mô phỏng co giãn tổng cộng khoảng 2 m. Con số càng nhỏ đường càng êm. Đường cao tốc mới làm tốt thường có IRI thấp; đường nông thôn cấp phối có IRI cao hơn nhiều lần. Ngưỡng nghiệm thu và ngưỡng phải bảo trì của từng cấp đường do tiêu chuẩn và hồ sơ dự án quy định.
Các thiết bị đo IRI thường gặp
IRI là một chỉ số tính từ biên dạng mặt đường, nên thiết bị nào đo được biên dạng hoặc phản ứng của xe đều có thể dùng, với độ chính xác khác nhau:
| Loại thiết bị | Nguyên lý | Ưu điểm | Hạn chế |
|---|---|---|---|
| Xe đo biên dạng laser | Cảm biến laser và gia tốc kế gắn trên xe đo biên dạng dọc khi chạy ở tốc độ giao thông | Nhanh, đo được cả tuyến dài, không cản trở giao thông nhiều | Thiết bị đắt, cần hiệu chuẩn và người phân tích |
| Thiết bị đo kiểu phản ứng | Đo chuyển động tương đối giữa thân xe và trục xe | Rẻ hơn, đơn giản | Phụ thuộc xe, phải hiệu chuẩn với biên dạng chuẩn thường xuyên |
| Thiết bị đo biên dạng đi bộ | Thiết bị đẩy tay ghi biên dạng từng bước | Chính xác, dùng làm chuẩn để hiệu chuẩn | Rất chậm, chỉ đo đoạn ngắn |
| Ứng dụng điện thoại đo rung | Gia tốc kế điện thoại đặt trong xe | Rẻ, phù hợp khảo sát sơ bộ mạng đường | Độ chính xác thấp, không dùng để nghiệm thu |
Khi đọc báo cáo IRI, nên xem thiết bị là loại gì, đã hiệu chuẩn thế nào, đo ở tốc độ nào và kết quả báo theo từng đoạn bao nhiêu mét. Báo cáo chỉ có một con số trung bình cho cả tuyến dài nhiều kilômét thường che mất những đoạn xấu nhất.
Vì sao đường mới làm vẫn xóc
Mặt lớp móng không phẳng. Lớp bê tông nhựa phía trên chỉ dày vài centimét, không thể san phẳng một lớp móng gợn sóng. Máy rải có khả năng làm phẳng một phần nhưng không làm phép màu. Kiểm thước 3 m và cao độ trên mặt lớp móng trước khi rải là cách phòng ngừa rẻ nhất.
Máy rải dừng chờ xe. Mỗi lần máy rải dừng lại vì xe chở hỗn hợp tới chậm, lớp vật liệu dưới bàn là nguội đi và để lại một gờ nhỏ khi máy chạy tiếp. Trên tuyến dài, nhiều gờ như vậy cộng lại thành độ xóc đều đặn. Điều phối xe chở hỗn hợp liên tục quan trọng không kém tay nghề người lái máy rải.
Mối nối ngang xử lý kém. Chỗ nối giữa hai ngày rải nếu không cắt vuông mép, không kiểm bằng thước khi rải tiếp, thường thành một bậc nhỏ mà xe nào đi qua cũng cảm thấy.
Hố ga, nắp cống, khe co giãn. Nắp hố ga cao hoặc thấp hơn mặt đường vài centimét là nguồn xóc phổ biến nhất trên đường đô thị. Ở cầu, khe co giãn lắp lệch cao độ hoặc lún đầu cầu tạo cú nhảy. Đây thường là lỗi phối hợp giữa các hạng mục, không phải lỗi của lớp bê tông nhựa.
Lu sai cách. Lu đổi hướng hoặc dừng trên lớp nhựa còn nóng để lại vết lõm; lu rung ở nhiệt độ không phù hợp làm mặt gợn sóng nhỏ.
Độ bằng phẳng trong nghiệm thu và bảo trì
Khi nghiệm thu, nhiều hồ sơ dự án đặt yêu cầu bằng phẳng cho lớp mặt theo cả hai cách: thước 3 m cho từng đoạn và IRI cho cả tuyến. Kết quả không đạt có thể dẫn tới yêu cầu mài, cào bóc cục bộ rồi thảm lại, hoặc giảm trừ giá trị theo hợp đồng. Nên đo IRI càng sớm càng tốt sau khi hoàn thành lớp mặt, vì lúc đó còn dễ sửa và chưa lẫn với hư hỏng do khai thác.
Trong bảo trì, IRI được đo định kỳ trên mạng lưới đường để theo dõi xu hướng xuống cấp. Một đoạn có IRI tăng nhanh là dấu hiệu kết cấu bên dưới đang có vấn đề, thường đi kèm lún vệt bánh xe hoặc nứt. Các cơ quan quản lý đường dùng IRI cùng với số liệu nứt, lún, độ võng để xếp thứ tự ưu tiên sửa chữa, thay vì chờ người dân phản ánh.
IRI cũng có ý nghĩa kinh tế. Đường xóc làm xe tiêu tốn nhiên liệu hơn, mòn lốp, hỏng hệ treo nhanh hơn và hàng hoá dễ hư hại. Các mô hình đánh giá đầu tư đường bộ quốc tế dùng IRI làm biến đầu vào để tính chi phí vận hành xe, từ đó so sánh lợi ích của việc sửa đường sớm hay muộn.
Đường nhỏ, đường nội bộ: kiểm bằng phẳng thế nào cho thực tế
Với đường nội bộ nhà xưởng, đường khu dân cư dài vài trăm mét, đo IRI bằng xe chuyên dụng ít khi cần thiết. Thước 3 m là công cụ đủ dùng và nên được ghi vào hợp đồng: đo ở lớp móng trước khi rải nhựa hoặc đổ bê tông, đo ở lớp mặt sau khi hoàn thành, với ngưỡng khe hở và tỷ lệ yêu cầu theo tiêu chuẩn tương ứng loại đường.
Ngoài thước, có một cách kiểm đơn giản mà hiệu quả: sau trận mưa đầu tiên, đi dọc con đường nhìn các vũng nước đọng. Vũng nước trên mặt đường mới là chỗ lõm hoặc chỗ dốc ngang sai, và cũng là nơi mặt đường sẽ hỏng sớm vì nước đọng làm nhựa bong và thấm xuống móng. Chụp ảnh, đánh dấu vị trí và đề nghị nhà thầu xử lý trong thời gian bảo hành.
Với đường bê tông xi măng, độ bằng phẳng phụ thuộc nhiều vào ván khuôn, cao độ ray dẫn và tay nghề hoàn thiện mặt. Khe co giãn cắt không đúng thời điểm hoặc tấm bê tông bị vênh do nền lún không đều đều làm đường xóc theo nhịp đều đặn ở mỗi khe.
Độ dốc ngang, cao độ và độ bằng phẳng: ba thứ đo cùng nhau
Độ dốc ngang. Mặt đường không phẳng ngang tuyệt đối mà có độ dốc từ tim ra mép (hoặc dốc một phía ở đường cong) để nước mưa thoát nhanh. Mặt đường rất phẳng theo chiều dọc nhưng dốc ngang sai vẫn đọng nước thành vệt dài, và nước đọng là kẻ thù số một của mặt nhựa. Kiểm độ dốc ngang bằng thước có ni-vô hoặc máy thuỷ bình tại các mặt cắt theo sơ đồ.
Cao độ. Cao độ mặt đường so với thiết kế quyết định nước có chảy về đúng hố thu không, mặt đường có khớp với đường ngang, cầu, cống hay không. Lớp mặt cao hơn thiết kế ở một đoạn thường kéo theo chỗ khác bị ép mỏng để vuốt nối, và ngược lại.
Đo ở mọi lớp, không chỉ lớp mặt. Cao độ, độ dốc ngang và thước 3 m nên được kiểm ở mặt nền, mặt từng lớp móng và lớp mặt. Sai số được sửa dễ nhất ở lớp dưới; để dồn lên lớp trên cùng thì chỉ còn cách bù bằng nhựa, tốn kém và làm chiều dày lớp mặt không đều.
Ghi chung một hồ sơ. Ba loại số liệu này nên nằm chung một bảng theo lý trình. Khi một đoạn có khe hở dưới thước lớn, nhìn ngay cột cao độ và độ dốc ngang bên cạnh thường thấy nguyên nhân: lớp móng bị cao một chỗ, hoặc đoạn chuyển siêu cao làm không chuẩn.
Câu hỏi thường gặp
IRI bao nhiêu thì được coi là đường tốt?
Không có một ngưỡng chung cho mọi đường. Đường cao tốc và quốc lộ cấp cao có yêu cầu IRI thấp khi nghiệm thu, đường địa phương chấp nhận con số cao hơn. Ngưỡng cụ thể nằm trong tiêu chuẩn nghiệm thu và hồ sơ dự án. Điều quan trọng là so đúng cấp đường và đúng thời điểm đo.
Có thể tự đo IRI bằng điện thoại không?
Có những ứng dụng dùng gia tốc kế của điện thoại để ước tính độ gồ ghề, hữu ích cho khảo sát sơ bộ hay phát hiện đoạn xấu trên mạng đường rộng. Kết quả phụ thuộc xe, cách gắn máy và tốc độ, nên chỉ mang tính tham khảo, không dùng thay cho thiết bị đã hiệu chuẩn khi nghiệm thu.
Thước 3 m có cần hiệu chuẩn không?
Có. Thước phải thẳng trong dung sai quy định, không cong vênh, và con nêm phải có vạch chia chính xác. Thước nhôm để ngoài nắng, bị va đập hay dùng làm đòn bẩy rất dễ cong. Kiểm thước định kỳ trên một mặt phẳng chuẩn hoặc theo giấy kiểm định của thiết bị.
Vì sao tính IRI ở tốc độ 80 km/h dù đường có thể chạy chậm hơn?
Tốc độ 80 km/h là quy ước của mô hình chiếc xe mô phỏng, giúp các phép đo ở mọi nơi so sánh được với nhau. Đó không phải tốc độ xe đo phải chạy thật; thiết bị đo biên dạng ghi lại hình dạng mặt đường rồi tính IRI bằng mô hình ở tốc độ quy ước.
Đường cũ có IRI cao thì cách sửa thường là gì?
Tuỳ nguyên nhân. Nếu kết cấu còn tốt và chỉ mặt gồ ghề, có thể cào bóc lớp mặt và thảm lại tạo phẳng. Nếu IRI cao đi kèm lún, nứt nặng và độ võng lớn thì phải tăng cường hoặc làm lại kết cấu. Đo võng, khảo sát hư hỏng và khoan mẫu giúp quyết định đúng.
Nắp hố ga lệch cao độ có tính vào độ bằng phẳng khi nghiệm thu không?
Thường có, vì chúng nằm trên mặt đường xe chạy và ảnh hưởng trực tiếp tới độ êm. Nhiều dự án quy định riêng dung sai cao độ nắp hố ga so với mặt đường. Nên kiểm và điều chỉnh nắp trước khi rải lớp mặt cuối cùng thay vì chờ xong rồi đục sửa.