Kỹ sư Mai Triệu Quang: KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LIÊN TỤC (CRCP) VỚI LỚP PHỦ BẰNG SMA (Stone Mastic Asphalt) ÁP DỤNG CHO ĐƯỜNG QUỐC LỘ VÀ CAO TỐC QUA MIỀN TRUNG VÀ MIỀN NAM

Làm gì để góp phần tiêu thụ xi măng và sắt thép thừa ở Việt Nam theo chỉ đạo của Thủ tướng, và kéo dài tuổi thọ mặt đường lên 30-50 năm, thay cho việc bỏ ngoại tệ mạnh đi nhập khẩu khối lượng lớn nhựa đường, trong tình hình các loại đá phù hợp để làm bê tông nhựa đang dần khan hiếm và đắt đỏ ?

KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG CỐT THÉP LIÊN TỤC (CRCP) VỚI LỚP PHỦ BẰNG SMA (Stone Mastic Asphalt) ÁP DỤNG CHO ĐƯỜNG QUỐC LỘ VÀ CAO TỐC QUA MIỀN TRUNG VÀ MIỀN NAM

Tác giả: Mai Triệu Quang, Kỹ sư Cầu đường    Email: maitrieuquang@gmail.com

Công ty Cổ phần Tư vấn và Đầu tư Xây dựng ECC (BK-ECC)

www.bk-ecc.com.vn

Ngày: 23 tháng 3 năm 2025

1. Giới thiệu 

Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực cầu đường, đặc biệt là kết cấu mặt đường trong các Dự án giao thông lớn ở Việt nam, tác giả nhận thấy rằng việc lựa chọn kết cấu mặt đường phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo bền vững và hiệu quả kinh tế cho các tuyến cao tốc ở khu vực miền Trung và Đồng bằng sông Cửu Long, Việt Nam. Báo cáo này đề xuất xem xét áp dụng kết cấu mặt đường bê tông cốt thép liên tục (CRCP) phủ lớp Stone Mastic Asphalt (SMA) dày 6 cm, dựa trên phân tích chi phí vòng đời và kinh nghiệm quốc tế từ Texas, Mỹ, và Autobahn, Đức. Giải pháp này không chỉ đáp ứng được các thách thức địa lý và khí hậu đặc thù của khu vực mà còn mang lại lợi ích kinh tế dài hạn, mặc dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn.

2. Bối cảnh và thách thức ở Đồng bằng sông Cửu Long

Đồng bằng sông Cửu Long, với diện tích hơn 40.500 km², là vùng đồng bằng lớn nhất Việt Nam, nằm ở phía tây nam, nơi sông Mekong đổ ra biển (Mekong Delta - Wikipedia). Khu vực này đối mặt với nhiều thách thức:

Đất yếu: 

Đất chủ yếu là đất phù sa, dễ lún, đặc biệt ở các vùng trũng, gây khó khăn cho xây dựng và duy trì mặt đường, như được nêu trong "Flood Risk and Adaptation in Floodplain Cities - Toward Flood-Resilient Urban Design in the Mekong Delta" (Flood Risk and Adaptation in Floodplain Cities - Toward Flood-Resilient Urban Design in the Mekong Delta).

Khí hậu nhiệt đới: 

Nhiệt độ trung bình 27-28°C, với lượng mưa lớn từ 1000-1300 mm/năm, tập trung từ tháng 5 đến tháng 10, dẫn đến nguy cơ ngập lụt cao (Climate & Weather Averages in Mekong Delta, Vietnam; Extreme rainfall trends over the Mekong Delta under the impacts of climate change | Emerald Insight).

Giao thông nặng: 

Lưu lượng xe tải lớn từ vận chuyển nông sản và công nghiệp đòi hỏi mặt đường phải có khả năng chịu tải cao.

Những điều kiện này đặt ra yêu cầu cao cho kết cấu mặt đường, cần có độ bền cao, khả năng chống lún, và ít cần bảo trì.

3. Giới thiệu về CRCP và SMA

CRCP (Continuously Reinforced Concrete Pavement): Là loại mặt đường bê tông cứng với cốt thép dọc liên tục, không có khe co giãn ngang, cho phép nứt tự nhiên nhưng được kiểm soát bởi cốt thép. Thiết kế này giúp phân bố tải đều, tăng tuổi thọ lên 30-50 năm, như được mô tả trong "Continuously Reinforced Concrete Pavement – Pavement Interactive" (Continuously Reinforced Concrete Pavement – Pavement Interactive).

SMA (Stone Mastic Asphalt): Là lớp bê tông nhựa đá dăm dày 6 cm với hàm lượng nhựa đường cao (6-7%), cải thiện độ chống trượt, giảm tiếng ồn, và chịu nhiệt tốt, phù hợp với khí hậu nhiệt đới (Tropical Climate - an overview | ScienceDirect Topics).

Kết hợp CRCP với SMA tạo ra mặt đường bền vững, có khả năng chịu tải cao, và ít cần bảo trì, lý tưởng cho các tuyến cao tốc.

4. Kinh nghiệm quốc tế

4.1. Texas, Mỹ

Texas bắt đầu sử dụng CRCP từ năm 1951 và hiện là bang có nhiều dặm làn đường CRCP nhất ở Mỹ. Theo báo cáo "CRCP IN TEXAS: FIVE DECADES OF EXPERIENCE" (CRCP IN TEXAS: FIVE DECADES OF EXPERIENCE), CRCP đạt tuổi thọ 30-50 năm, ít cần bảo trì, phù hợp với giao thông nặng và điều kiện thời tiết khắc nghiệt.

4.2. Autobahn, Đức

Đức đã thử nghiệm CRCP với lớp asphalt mỏng trên tuyến A94 từ năm 2011, như được ghi nhận trong "Continuously reinforced concrete pavement with asphalt top layer or surface texture from diamond grinding" (Continuously reinforced concrete pavement with asphalt top layer or surface texture from diamond grinding). Kết quả ban đầu cho thấy tuổi thọ tiềm năng 50 năm, chất lượng chạy êm hơn, và ít bảo trì so với các loại mặt đường khác.

5. Phân tích chi phí vòng đời

Để đánh giá hiệu quả kinh tế, tác giả thực hiện phân tích chi phí vòng đời trong 30 năm, tính đến trượt giá 5% mỗi năm và lãi suất chiết khấu 5%.

5.1. Chi phí đầu tư ban đầu

-Mặt đường truyền thống: 1.000.000 VND/m²

-CRCP với SMA: 1.600.000 VND/m²

5.2. Lịch trình bảo trì

Mặt đường truyền thống:

Mỗi 5 năm: bảo trì nhỏ 300.000 VND/m², nhưng không thực hiện nếu năm đó có trung tu hoặc đại tu.

Mỗi 10 năm: trung tu 600.000 VND/m².

Mỗi 15 năm: đại tu 1.000.000 VND/m².

Trong các năm có trung tu hoặc đại tu, không có bảo trì nhỏ.

CRCP với SMA:

Mỗi 15 năm: thay lớp SMA 500.000 VND/m².

Dựa trên lịch trình, các năm cụ thể:

Mặt đường truyền thống:

Năm 0: Đầu tư ban đầu.

Năm 5: Bảo trì nhỏ (300.000 VND/m², vì không có trung tu hoặc đại tu).

Năm 10: Trung tu (600.000 VND/m², không có bảo trì nhỏ).

Năm 15: Đại tu (1.000.000 VND/m², không có bảo trì nhỏ).

Năm 20: Trung tu (600.000 VND/m², không có bảo trì nhỏ).

Năm 25: Bảo trì nhỏ (300.000 VND/m², vì không có trung tu hoặc đại tu).

Năm 30: Trung tu + Đại tu (600.000 + 1.000.000 = 1.600.000 VND/m², không có bảo trì nhỏ).

CRCP với SMA:

Năm 0: Đầu tư ban đầu.

Năm 15: Thay SMA (500.000 VND/m²).

Năm 30: Thay SMA (500.000 VND/m²).

5.3. So sánh chi phí danh nghĩa trong 30 năm

Hình 3-4-5 dưới đây là bảng so sánh chi phí danh nghĩa, tính cả trượt giá 5%

Phân tích cho thấy, mặc dù chi phí đầu tư ban đầu của CRCP với SMA cao hơn (1.600.000 so với 1.000.000 VND/m²), tổng chi phí danh nghĩa trong 30 năm chỉ bằng khoảng 28% so với mặt đường truyền thống (4.800.435 so với 17.167.056 VND/m²). Hơn nữa, NPV của CRCP chỉ bằng khoảng 60% so với mặt đường truyền thống (1.956.200 so với 3.280.317 VND/m²), cho thấy lợi ích kinh tế rõ rệt trong dài hạn.

6. Lợi ích và thách thức 

Phân tích chi phí cả vòng đời cho thấy:

Tổng chi phí danh nghĩa trong 30 năm: CRCP với SMA là 4.800.435 VND/m², chỉ bằng khoảng 34% so với 13.962.137 VND/m² của mặt đường truyền thống.

NPV: CRCP với SMA là 1.956.194 VND/m², bằng khoảng 71% so với 2.769.340 VND/m² của mặt đường truyền thống.

Một chi tiết bất ngờ: chi phí bảo trì định kỳ của mặt đường truyền thống, đặc biệt vào năm 30, tăng vọt lên 6,9 triệu VND/m² do trượt giá, trong khi CRCP chỉ tốn 2,16 triệu VND/m², phản ánh sự tiết kiệm lớn nhờ ít bảo trì hơn.

Lợi ích:

+Tuổi thọ dài (30-50 năm), giảm tần suất và chi phí bảo trì.

+Khả năng chịu tải cao, phù hợp với giao thông nặng.

+Chống lún tốt trên nền đất yếu nhờ phân bố tải đều xuống dưới.

+Lớp SMA cải thiện độ chống trượt, giảm tiếng ồn, và chịu nhiệt tốt.

Thách thức:

+Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn mặt đường mềm truyền thống.

+Yêu cầu kỹ thuật thi công cao, thiết bị hiện đại, cần đào tạo nhân lực.

7. Kết luận và khuyến nghị 

Dựa trên phân tích chi tiết, kết cấu CRCP với lớp SMA 6 cm là giải pháp tối ưu cho các tuyến cao tốc ở Đồng bằng sông Cửu Long. Mặc dù chi phí ban đầu cao hơn, lợi ích dài hạn về tuổi thọ và giảm chi phí bảo trì là rất đáng kể. Tác giả khuyến nghị lên các cơ quan quản lý các việc sau:

-Thực hiện ngay các dự án thí điểm để đánh giá hiệu quả thực tế.

-Đào tạo nhân lực về kỹ thuật thi công CRCP.

-Biên soạn Tiêu chuẩn Thiết kế và Thi công mặt đường Bê tông cốt thép liên tục.

-Thiết kế hệ thống nền gia cố đất phù hợp với điều kiện địa phương.

-Hợp tác với các chuyên gia quốc tế để học hỏi kinh nghiệm và công nghệ tiên tiến.

Với những biện pháp trên, chúng ta có thể đảm bảo rằng các tuyến cao tốc ở Miền Trung và Đồng bằng sông Cửu Long sẽ có kết cấu mặt đường bền vững, an toàn và kinh tế trong dài hạn.

Tài liệu tham khảo

1. CRCP IN TEXAS: FIVE DECADES OF EXPERIENCE detailed report on CRCP performance

2. Continuously reinforced concrete pavement with asphalt top layer or surface texture from diamond grinding German trial results

3. Flood Risk and Adaptation in Floodplain Cities - Toward Flood-Resilient Urban Design in the Mekong Delta flood adaptation strategies

4. Mekong Delta - Wikipedia comprehensive overview of the region

Tropical Climate - an overview | ScienceDirect Topics climate characteristics

5. Continuously Reinforced Concrete Pavement – Pavement Interactive technical specifications

6. Climate & Weather Averages in Mekong Delta, Vietnam rainfall and temperature data

7. Extreme rainfall trends over the Mekong Delta under the impacts of climate change | Emerald Insight climate impact analysis