NGHIÊN CỨU, ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP
XÁC ĐỊNH CƯỜNG ĐỘ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
TẠI KHU VỰC ĐÔNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TS. LÊ VĂN BÁCH
Liên Bộ môn Công trình
Trường Đại học Giao thông Vận tải, Cơ sở 2
NCS. TRẦN THANH TƯỞNG
Trường Cao đẳng Giao thông Vận tải 3
ThS. NGUYỄN LỘC KHA
Ban quản lý Dự án - Thành phố Biên Hòa
Tỉnh Đồng Nai

Tóm tắt: Do hệ thống đường của khu vực Đông Thành phố Hồ Chí Minh có khối lượng
đường rất lớn, mật độ xe cộ lưu thông cao và hoạt động thường xuyên, nên cần thiết phải
nghiên cứu đưa ra mối quan hệ thể hiện sự tương quan giữa các phương pháp đo cường độ
mặt đường hiện nay để phục vụ cho công tác quản lý đường, đáp ứng nhu cầu phát triển kinh
tế khu vực phía Đông Thành phố Hồ Chí Minh.
Summary: Due to road system of the region east of Ho Chi Minh City has the volume of
the large road, density of traffic and work regularly, so the need for research given the
relationship shown correlation between the methods of measuring pavement structure strength
now to serve for the management of roads, needs economic development area East Ho Chi
Minh City.

CT 2
I. GIỚI THIỆU CHUNG
Thành phố Hồ Chí Minh hiện có 19 Quận gồm các Quận 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12,
Phú Nhuận, Tân Bình, Tân Phú, Bình Thạnh, Bình Tân, Thủ Đức, Gò Vấp, và 5 Huyện là Củ
Chi, Hóc Môn, Nhà Bè, Bình Chánh và Cần Giờ. Diện tích tự nhiên 2.095km

ÁO ĐƯỜNG MỀM
Hiện nay, để đánh giá năng lực chịu tải của kết cấu áo đường thường dùng hai phương
pháp chính là: Phương pháp phá hoại mẫu và phương pháp không phá hoại mẫu.
2.1. Phương pháp phá hoại mẫu
CT 2
Theo phương pháp này, người ta tiến hành khoan lấy mẫu trong các lớp kết cấu mặt đường
rồi thông qua các thí nghiệm trong phòng để xác định các thông số tính toán, từ đó dự báo năng
lực chịu tải của kết cấu. Do không thể lấy quá nhiều mẫu trên mặt đường nên các thông số phản
ánh tình trạng mặt đường thông qua các thí nghiệm thường mang tính cục bộ.
2.2. Phương pháp đánh giá không phá hoại mẫu
Đánh giá theo phương pháp không phá hoại mẫu thường được tiến hành bằng cách đo độ
võng trên bề mặt đường để dự tính khả năng chịu tải của kết cấu mặt đường. Phương pháp đo độ
võng thường dùng là: đo bằng tấm ép cứng, bằng cần Benkenmen và bằng thiết bị FWD.
2.2.1 Phương pháp đo độ võng bằng tấm ép cứng
Trong tính toán thiết kế kết cấu áo đường mềm, khả năng chịu lực của vật liệu làm đường
được biểu thị bằng chỉ tiêu mô đun đàn hồi. Đó là chỉ tiêu đặc trưng cho khả năng chống lại biến
dạng đàn hồi do lực tác dụng gây ra. Đối với đất nền đường và mặt đường làm bằng các vật liệu
rời, việc xác định độ lún (biến dạng) đàn hồi phải thực hiện bằng thí nghiệm nén tĩnh qua tấm ép
cứng.
Nội dung công việc là tác dụng một lực lên tấm ép cứng, đo biến dạng đàn hồi do lực đó
gây ra. Lực tác dụng lên tấm ép phải đủ lớn đề tạo được một áp suất tác dụng lên bề mặt tương đương với áp suất của tải trọng xe tính toán gây ra truyền qua các lớp áo đường tác dụng lên nó.
Còn diện tích tấm ép cũng phải tương đương với diện tích truyền áp lực lên bề mặt của lớp
đang xét.
Như vậy, tùy thuộc vào lớp nền đường hay lớp móng đường mà sử dụng tấm ép có đường
kính khác nhau, áp suất khác nhau. Vị trí của lớp càng xa lớp mặt thì đường kính tấm ép càng
lớn và áp lực càng nhỏ.
Mô đun đàn hồi của nền đường hoặc mô đun đàn hồi chung của áo đường được xác định

bằng thiết bị đo động FWD dùng cho công tác kiểm tra, khảo sát thiết kế tăng cường mặt
đường, xây dựng ngân hàng dữ liệu bảo trì đường ô tô.
CT 2
Các bộ phận chính của thiết bị:
1. Bộ phận tạo xung lực
- Khối tải trọng được đưa lên độ cao qui định, sau đó rơi tự do thẳng đứng theo một thanh
dẫn, đập vào một tấm ép thông qua bộ phận giảm chấn lò xo (hoặc cao su), tạo nên một xung
lực tác dụng lên mặt đường tại vị trí đặt tấm ép.
- Thời gian tác dụng của xung lực lên mặt đường phù hợp với điều kiện tác động thực tế
của tải trọng lên mặt đường. Thông thường, bộ phận giảm chấn được thiết kế có độ cứng phù
hợp để đảm bảo thời gian tác dụng của xung lực vào khoảng 0,02 giây ~ 0,06 giây.
2. Tấm ép
- Tấm ép truyền tác dụng của tải trọng lên mặt đường có dạng hình tròn, đường kính
D=30cm.
- Tấm ép được chế tạo bằng hợp kim, mặt đáy tấm ép có dán một lớp cao su mỏng.
- Giữa tâm của tấm ép có lỗ rỗng để đặt các cảm biến.
3. Các cảm biến đo võng
- Độ võng trên mặt đường dưới tác dụng của xung lực được đo bằng các đầu đo cảm biến. Số lượng đầu đo võng thông thường là 7 đầu đo, tối thiểu là 5 đầu đo.
- Các đầu đo võng được lắp đặt thẳng hàng trên một giá đỡ dọc theo hướng xe đo. Có một
đầu đo đặt tại tâm tấm ép, các đầu đo khác cách tâm một khoảng cách quy định. Thông thường,
khoảng cách giữa các đầu đo là 30cm (khoảng cách giữa các đầu đo đến tâm tấm ép theo thứ tự
là: 30, 60, 90, 120, 150, 180 mm, ).
- Khi tiến hành đo độ võng bằng thiết bị FWD để xác định mô đun đàn hồi của đất nền
đường, vị trí cảm biến đo võng có thể thay đổi tùy theo độ cứng và tổng bề dày của kết cấu áo
đường, nhưng khoảng cách r từ chiếc cảm biến đo võng kề chiếc cảm biến đo võng cuối cùng
đến tâm tấm ép phải thoả mãn điền kiện sau:
r ≥ 0,7a

=
2
3
2
r
P
e
M
E
Daa
(2)
Trong đó: a - Bán kính tấm ép của thiết bị FWD, cm;
CT 2
D - Tổng chiều dày các lớp trong kết cấu áo đường nằm phía trên nền đất, cm;
E
p
- Mô đun đàn hồi hữu hiệu của kết cấu áo đường nằm phía trên nền đất, cm;
M
r:
- Mô đun đàn hồi của lớp đất nền, được tính ngược từ các số liệu đo được
bằng thiết bị FWD, MPa.
- Việc bố trí các cảm biến phải chọn r theo kinh nghiệm (vì chưa có M
r
và E
p
để tính a
e
).
Sau khi đã tính ra M
r

mặt đường ở các vị trí quy định (do các đầu cảm biến đo võng ghi lại) là cơ sở để xác định
cường độ kết cấu mặt đường (hình 1).
Thiết bị FWD được lắp đặt trên một chiếc rơ-moóc và được một xe ô tô tải nhẹ kéo đi trong
quá trình di chuyển và đo đạc. Việc điều khiển quá trình đo và thu thập số liệu được tự động
thông qua phần mềm chuyên dụng. Tại vị trí cần kiểm tra, tấm ép và các đầu đo võng được hạ
xuống tiếp xúc với mặt đường. Hệ thống điều khiển nâng khối tải trọng lên độ cao quy định và
rơi tự do xuống tấm ép gây ra một xung lực xác định tác dụng lên mặt đường. Các đầu cảm biến
đo võng sẽ ghi lại độ võng của mặt đường ở các khoảng cách quy định. Trị số xung lực và độ
võng được ghi lại vào tệp dữ liệu. Sau khi đo xong, tấm ép và các đầu đo võng được nâng lên và
thiết bị được di chuyển đến vị trí kiểm tra tiếp theo.

CT 2

Hình 1. Các bộ phận chính của thiết bị FWD
a) Thiết bị FWD được một ô tô kéo đi khi di chuyển và đo đạc;
b) Bộ phận tạo xung lực: Khối tải trọng + Thanh dẫn + Bộ phận giảm chấn;
c) Tấm ép truyền tải trọng tác dụng xuống mặt đường;
d) Các đầu cảm biến đo độ võng 2.2.3 Phương pháp đo cường độ mặt đường bằng thiết bị cần đo độ võng Benkenman
Độ võng đàn hồi của mặt đường là hàm của các biến phụ thuộc như: loại mặt đường, kết
cấu áo đường, loại hình và trạng thái đất nền đường, lưu lượng xe chạy, thời gian sử dụng mặt
đường, nhiệt độ của mặt đường,… Vì có quá nhiều biến phụ thuộc nên giữa các trị số độ võng
đo được luôn có những sai lệch cho dù có rút ngắn khoảng cách giữa các điểm đo. Bởi vậy, để
đánh giá đúng lực chịu tải của đường, người ta phải phân tuyến thành từng đoạn đặc trưng, tiến
hành xử lý thống kê các kết quả đo võng để đánh giá.
Theo đó, sau khi xác định được độ võng đặc trưng của cả kết cấu áo đường bằng cần đo độ
võng Benkenman, ta tiến hành xác định mô đun đàn hồi chung của cả kết cấu áo đường theo
công thức:

đai 3 của Thành phố, Đại lộ Đông Tây, Vành đai phía Đông, dự án mở rộng Xa lộ Hà Nội,
Đường cao tốc Thành phố Hồ Chí Minh - Dầu Giây, Khu công nghệ cao,…
Để đặc trưng cho vùng này, trong điều kiện thực tế, kiến nghị thí nghiệm đường Hương Lộ
33 gồm Đường Nguyễn Duy Trinh và đường Nguyễn Xiển dài 33km, kéo dài từ Quận 2, đi
vòng quanh Quận 9 và nối vào Quốc lộ 1A tại Ngã 5 Tân Vạn là một trong những đường huyết
mạch của Quận 9 cho phát triển kinh tế của Quận và khu vực. Nhưng hiện nay đoạn đường này
đã được nâng cấp theo hiện trạng là mặt đường bê tông nhựa để kịp thời đáp ứng cho nhu cầu đi
lại, phát triển các cảng dọc sông Đồng Nai.
3.2. Mối tương quan giữa các phương pháp đo cường độ mặt đường
Từ kết quả thí nghiệm, sau khi xử lý số liệu, tiến hành vẽ được biễu đồ quan hệ độ lún đàn hồi giữa các phương pháp như sau:
3.2.1 Giữa hai phương pháp thí nghiệm đo độ võng bằng thiết bị FWD và tấm ép cứng (hình 2)
y = 0.6422x + 0.2127
R
2
= 0.6039
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
Độ lún đàn hồi đo bằng máy FWD ( mm)
Độ lún đàn hồi đo bằng tấm ép (mm
)

R: Độ hiệu chuẩn của phương trình
3.2.3. Giữa hai phương pháp thí nghiệm đo độ võng bằng cần Benkenman và thiết bị FWD (hình 4)
Hình 4. Quan hệ về độ lún đàn hồi giữa hai phương pháp thí nghiệm
đo độ võng bằng cần Benkenman và thiết bị FWD
y: Độ lún đàn hồi đo bằng thiết bị FWD.
x: Độ lún đàn hồi đo bằng cần Benkenman.
R: Độ hiệu chuẩn của phương trình. 3.3. So sánh ưu nhược điểm của các phương pháp đo
Sau khi phân tích hiệu quả kinh tế, so sánh về định mức đơn giá của từng phương pháp đo,
tính thuận tiện, sự hiệu quả trong phương pháp đo cũng như áp dụng kết quả cho tính toán thiết
kế đường, ta có bảng so sánh như sau (bảng 1):
Bảng 1
Phương pháp đo
Đo bằng cần
Benkelman
Đo bằng tấm ép Đo bằng FWD
1. Tính kinh tế
Chi phí thiết bị thấp,
chi phí cho lần thí
nghiệm cao. Giá thí
nghiệm/điểm đo:
191.000đ.

đo
Thí nghiệm chậm
trong cùng một thời
gian.
Thí nghiệm chậm
trong cùng một thời
gian.
Thí nghiệm nhanh
trong cùng một thời
gian.
4. Tính ứng dụng
thực tế

Kết quả thí nghiệm áp
dụng cho tính toán
thiết kế cho bài toán
động, thường để đo
kết quả mặt đường
sau khi hoàn thiện.
Có kết quả ngay.

Kết quả thí nghiệm áp
dụng cho tính toán
thiết kế cho bài toán
tĩnh. Hay thường
dùng, cho tất cả các
loại vật liệu, cơ động,
các công trình trong
quá trình thi công, có
kết quả ngay.

Tài liệu tham khảo

[1]. Bộ Giao thông Vận tải (1999), Tuyển tập tiêu chuẩn thí nghiệm công trình giao thông, Nhà xuất bản
Giao thông Vận tải, Hà Nội.
[2]. Bộ Giao thông Vận tải (1999). Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông đường bộ, Tập 11, Nhà xuất
bản Giao thông Vận tải, Hà Nội.
[3]. Bộ Giao thông Vận tải (2007). Áo đường mềm - Yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế - 22TCN 211-06, NXB
Giao thông vận tải, Hà Nội.
[4]. Bộ Giao thông Vận tải (2006). Đường ô tô – Tiêu chuẩn thiết kế TCVN 4054 – 2005, NXB Giao
thông Vận tải, Hà Nội.
[5]. Vũ Đình Hiền (2005), Bảo dưỡng sửa chữa đường ô tô, NXB Giao thông Vận tải, Hà Nội
♦

CT 2