Kỹ sư Mai Triệu Quang: SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CÁC KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG CAO TỐC TRÊN NỀN ĐẤT YẾU MIỀN TÂY QUA MỘT DỰ ÁN CỤ THỂ ĐANG BỊ CHẬM TIẾN ĐỘ DO THIẾU CÁT ĐẮP NỀN

SO SÁNH KINH TẾ KỸ THUẬT CÁC KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG CAO TỐC TRÊN NỀN ĐẤT YẾU MIỀN TÂY QUA MỘT DỰ ÁN CỤ THỂ ĐANG BỊ CHẬM TIẾN ĐỘ DO THIẾU CÁT ĐẮP NỀN : CAO TỐC CHÂU ĐỐC - CẦN THƠ - SÓC TRĂNG

Technical and Economic Comparison of Expressway Pavement Structures on Weak Soil in the Mekong Delta: A Case Study of the Delayed Chau Doc - Can Tho - Soc Trang Expressway Project Due to Sand Shortages

Kỹ sư Mai Triệu Quang 

Công ty Cổ phần Tư vấn và ĐTXD ECC 

www.bk-ecc.com.vn

Hp: 0903511779.  Email: maitrieuquang@gmail.com 

Giới Thiệu

Giao thông là huyết mạch của nền kinh tế, đặc biệt tại các khu vực có điều kiện đất yếu như Miền Tây Việt Nam. Tại Miền Tây Việt Nam, nền đất yếu là thách thức lớn đối với các tuyến cao tốc.Việc lựa chọn kết cấu mặt đường không chỉ tối ưu hóa chi phí ban đầu mà còn ảnh hưởng đến tuổi thọ và chi phí bảo trì trong vòng đời của công trình. Bài viết này sẽ phân tích chi tiết hai phương án kết cấu mặt đường cao tốc, cho một Dự án cụ thể là tuyến Cao tốc Châu Đốc – Cần Thơ – Sóc Trăng, hiện đang bị chậm tiến độ do thiếu cát đắp nền:

Hình 1-Bình đồ các gói thầu Dự án cao tốc Châu Đốc – Cần Thơ – Sóc Trăng

Hai phương án kết cấu mặt đường sẽ được phân tích so sánh trong bài viết này là:

+Phương án đã phê duyệt: Kết cấu mặt đường mềm gồm 3 lớp bê tông nhựa (tổng dày 22 cm), trên các lớp cấp phối đá dăm và cát gia cố xi măng.

+Phương án so sánh: Kết cấu mặt đường cứng dùng mặt đường bê tông xi măng cốt thép liên tục (BTCTL) dày 25cm, có lớp phủ SMA dày 6cm phía trên mặt BTCTL. Lớp móng cấp phối đá dăm GCXM dày 20 cm.

Hình 2-Kết cấu mặt đường mềm đã phê duyệt và kết cấu đề xuất so sánh

A. Tóm tắt về Kết cấu Mặt đường Cao tốc

1. Kết cấu mặt đường mềm trên cao tốc:

Mặt đường mềm trên cao tốc chủ yếu sử dụng bê tông nhựa nóng (Asphalt Concrete - AC) với nhiều lớp kết cấu giúp phân bố tải trọng và đảm bảo độ bền lâu dài.

Lớp mặt: Là lớp chịu tải trực tiếp, thường dùng bê tông nhựa polymer hoặc bê tông nhựa SMA (Stone Matrix Asphalt) để tăng độ bền, chống hằn lún và cải thiện khả năng thoát nước.

Lớp móng trên và móng dưới: Dùng cấp phối đá dăm, vật liệu gia cố nhựa hoặc xi măng nhằm nâng cao khả năng chịu tải và chống biến dạng.

Nền đường: Được xử lý để tăng khả năng chịu lực và ổn định lâu dài.

2. Kết cấu mặt đường cứng trên cao tốc

Mặt đường cứng trên cao tốc chủ yếu sử dụng bê tông xi măng (BTXM), đặc biệt phổ biến trên các tuyến có lưu lượng xe tải lớn và yêu cầu tuổi thọ cao.

2.1. Mặt đường BTXM có khe (Jointed Concrete Pavement - JCP)

Sử dụng các khe nối ở khoảng cách 4-6m để kiểm soát co ngót, có thanh truyền lực (dowel bars) để tăng cường kết nối giữa các tấm bê tông.

Phù hợp với các tuyến cao tốc có lưu lượng cao nhưng yêu cầu bảo trì khe nối thường xuyên.

2.2. Mặt đường BTXM có cốt thép gia cường liên tục (Continuously Reinforced Concrete Pavement - CRCP hay BTCTLT)

Không có khe nối, được gia cường bằng cốt thép chạy dọc suốt chiều dài đường để kiểm soát vết nứt nhỏ.

Ưu điểm: Ít cần bảo trì, tăng tuổi thọ mặt đường, thích hợp cho cao tốc có mật độ xe tải lớn.

Hình 3-Kết cấu mặt đường bê tông cốt thép liên tục ở Mỹ

Mặt đường bê tông có cốt thép liên tục (BTCTLT) đã được giới thiệu ở Hoa Kỳ gần 100 năm trước khi Cục Đường bộ Công cộng của Hoa Kỳ (nay là Cơ quan Quốc gia Quản lý Đường cao tốc Liên bang) xây dựng một đoạn thử nghiệm BTCTLT trên Đại lộ Columbia ở Arlington, Virginia. Kể từ đó, kết cấu BTCTLT đã được xây dựng ở nhiều tiểu bang tại Hoa Kỳ và ở một số quốc gia khác. Khi kinh nghiệm trong thiết kế và xây dựng BTCTLT ngày càng tăng, nhiều bài học được học từ kinh nghiệm thực tế và nghiên cứu đã góp phần vào việc phát triển các phương pháp tốt nhất cho thiết kế và thi công CRCP trong suốt vòng đời của nó.

Ngày nay, BTCTLT được thiết kế và xây dựng như một lựa chọn cho các con đường cần khả năng phục vụ rất lâu dài, với ghi nhận về độ bằng phẳng ban đầu sẽ được duy trì trong hàng thập kỷ và việc duy tu bảo dưỡng trong thời gian đó sẽ được giảm thiểu. 

Mặt đường bê tông xi măng được gia cường liên tục Continuously Reinforced Concrete Pavement (BTCTLT) là một loại bề mặt đường bê tông được gia cường bằng các thanh cốt thép chạy liên tục suốt chiều dài của nó. Khác với các loại đường BTXM truyền thống, BTCTLT loại bỏ nhu cầu về các khe ngang (ngoại trừ ở mép cầu và các công trình khác) và giữ cho các khe nứt nhỏ không phát triển. Điều này cung cấp được độ êm thuận tốt khi chạy xe, và giảm thiểu các chi phí liên quan đến bảo dưỡng suốt vòng đời phục vụ.

Triết lý thiết kế BTCTLT khá khác biệt so với các phương pháp thông thường. Thay vì giữ cho mặt đường bê tông xi măng không bị nứt bằng mọi cách, BTCTLT chấp nhận việc hình thành các khe nứt hẹp được kiểm soát. Cốt thép gia cố liên tục giữ cho các khe nứt không phát triển, ngăn việc các khe nứt này mở rộng hoặc sâu thêm. Kết quả là, các con đường BTCTLT có thể kéo dài tuổi thọ phục vụ từ 50 đến 60 năm mà không cần chi phí duy tu hoặc sửa chữa đáng kể nào.

Mặc dù chi phí đầu tư ban đầu của BTCTLT có thể cao hơn so với mặt đường mềm hoặc mặt đường bê tông xi măng có khe truyền thống, nhưng các lợi ích dài hạn của nó bao gồm giảm tiêu thụ nhiên liệu, tăng độ bền và tiết kiệm chi phí tổng thể của cả vòng đời phục vụ so với các loại bề mặt đường khác. Phương pháp tiến bộ này đã được sử dụng rộng rãi và hiệu quả ở các quốc gia phát triển, đặc biệt là tại Hoa Kỳ và Châu Âu:

• Hoa Kỳ lần đầu tiên sử dụng lớp mặt đường bê tông này vào năm 1921. Một số thử nghiệm đường đã được tiến hành trong những năm 1940 và 1950. Bang Texas của Mỹ cũng là nơi tiên phong ứng dụng khá rộng rãi loại mặt đường BTCTLT này cho hệ thống Freeways của toàn bang. Hiện nay tất cả các bang ở Mỹ đã bắt đầu sử dụng BTCTLT. Hiện nay, đã có hơn 50.000 km làn đường cao tốc được xây dựng bằng mặt đường BTCTLT 

• Bỉ xây dựng phần mặt đường BTCTLT đầu tiên của nước này vào năm 1950. Quốc gia này đã sử dụng rộng rãi loại lớp mặt đường bê tông này từ năm 1970. Nhiều dự án đã được tiến hành từ đó để đạt được thiết kế hiện tại. Đáng chú ý là quốc gia này không chỉ sử dụng mặt đường BTCTLT trên các xa lộ mà còn trên các con đường quốc gia và đường nông thôn của mình. Các thành viên của Tour Québec năm 2001 tại Bỉ đã có cơ hội chứng kiến trực tiếp năng lực của quốc gia này trong lĩnh vực mặt đường bê tông xi măng.

• Pháp đã sử dụng mặt đường BTCTLT từ năm 1983 và đến nay, nước này có hơn 600 km làn đường, cũng như một số dự án tái thiết đang được tiến hành.

•Ở Đức thì mặt đường BTCTLT cũng đã và đang được sử dụng rộng rãi trên tuyến cao tốc Autobahn nổi tiếng thế giới với nhiều đoạn không hạn chế tốc độ.

Hình 4-Kết cấu mặt đường bê tông cốt thép liên tục ở Đức

Kết luận

-Mặt đường mềm thích hợp cho cao tốc có chi phí đầu tư thấp, nhưng cần bảo trì thường xuyên.

-Mặt đường BTXM, đặc biệt là BTCTLT, có tuổi thọ cao, phù hợp với cao tốc có lưu lượng lớn, điển hình như Autobahn và Texas Interstate.

Việc lựa chọn kết cấu mặt đường phụ thuộc vào chế độ thủy nhiệt, điều kiện khí hậu, mật độ giao thông, và ngân sách đầu tư, thông qua các so sánh cho cả vòng đời dự án.

B. Điều kiện địa chất và thủy văn miền Tây Việt Nam và ảnh hưởng đến kết cấu mặt đường

Khu vực Đồng bằng sông Cửu Long (miền Tây) nổi tiếng với nền địa chất đất yếu, tầng đất mềm dày, chứa nhiều bùn sét và nước lỗ rỗng. Nền đất ở đây có tính nén lún rất lớn, giống như một “miếng bọt biển” – khi chịu tải trọng, nước lỗ rỗng rút ra chậm làm đất lún dần theo thời gian. Do đó, khi thi công đường trên nền đất yếu, thường phải áp dụng biện pháp xử lý nền như đóng bấc thấm và đắp tải trước và chờ hàng 10-12 tháng cho đất cố kết ổn định trước khi làm các lớp mặt đường. Nếu không xử lý triệt để nền đất yếu, mặt đường sẽ biến dạng, lún nứt sớm. 

Với điều kiện địa chất như vậy, việc lựa chọn kết cấu mặt đường cứng cáp và phân phối tải tốt là rất quan trọng. Mặt đường bê tông nhựa (kết cấu mềm) phụ thuộc nhiều vào độ ổn định của nền đất và tầng móng; khi nền đất yếu, bê tông nhựa dễ bị lún vệt bánh, nứt nẻ do lớp bê tông nhựa mềm không đủ khả năng “bắc cầu” qua chỗ nền đất yếu cục bộ. Ngược lại, mặt đường bê tông xi măng cốt thép liên tục (BTCTL) thuộc loại kết cấu mặt đường cứng với tấm bê tông cường độ cao và cốt thép liên tục bên trong, có độ cứng lớn giúp phân tán tải trọng bánh xe trên diện rộng. Nhờ đó, BTCTL có khả năng giảm thiểu biến dạng cục bộ do nền đất yếu gây ra, ít nhạy cảm hơn với chỗ nền đất mềm không đồng đều so với mặt đường bê tông nhựa. Tất nhiên, dù chọn loại mặt đường nào thì nền đất miền Tây vẫn cần được xử lý phù hợp; tuy nhiên, mặt đường bê tông cốt thép liên tục sẽ đảm bảo ổn định lâu dài hơn trên nền đất yếu đã xử lý, nhờ độ cứng và khả năng khống chế nứt của kết cấu có cốt thép. Điều này đặc biệt quan trọng ở miền Tây – nơi nền đất yếu sẽ tồn tại suốt vòng đời khai thác của con đường và luôn đe dọa kết cấu mặt đường.

Với quy trình thiết kế đường cao tốc hiện tại ở Việt Nam, khi kẻ đường đỏ, các kỹ sư TVTK phải tuân thủ yêu cầu cao độ vai đường phải cao hơn mực nước lũ theo tần suất thiết kế H1% ( 100 năm xảy ra 1 lần) là 50cm. Yêu cầu này được hiểu là để kết cấu mặt đường mềm có thể làm việc ổn định với tuổi thọ dự kiến. Tuy nhiên việc này dẫn đến việc phải đắp các con đê cao trên khu vực đồng bằng trũng thấp, làm tăng khối lượng cát đắp cũng như gia tăng hiện tượng lứn và phải bù lún hoặc thực hiện công tác xử lý lún rất tốn kém. Nếu lựa chọn kết cấu mặt đường bê tông cốt thép liên tục trên lớp móng đá dăm gia cố, là kết cấu rất bền vững trong điều kiện ngập nước, thì hoàn toàn có thể hạ được cao độ thiết kế của đa phần tuyến xuống 50cm, trừ các đoạn không chế bởi cầu có thông thuyền hoặc các cầu vượt qua đường ngang phải đảm bảo tĩnh không, sẽ đem lại một lượng tiết kiệm lớn cho tài nguyên cát đắp cũng như chi phí xử lý lún. Với chiều dài các tuyến cao tốc đến vài chục KM ở miền Tây, việc hạ được 50cm khi kẻ đường đỏ sẽ giảm được nhu cầu cát đắp rất lớn, góp phần đẩy nhanh tiến độ thi công, giảm được chi phí xử lý lún nền đường đắp cao. Nếu kết hợp thêm một cách hợp lý kết cấu cầu dạng bản bê tông cốt thép trên cọc BTCT ly tâm ở các đoạn đắp cao đầu cầu vượt sông hoặc vượt đường ngang, vẫn có thể đảm bảo điều kiện thủy văn trên toàn tuyến phù hợp với việc giảm cao độ hợp lý này. 

Hình 5-Minh họa về cao độ thiết kế đường và lợi ích khi có thể giảm cao độ

C. So sánh chi phí đầu tư ban đầu giữa mặt đường bê tông nhựa và bê tông cốt thép liên tục (BTCTLT)

Xét về chi phí xây dựng ban đầu, mặt đường bê tông nhựa thường có lợi thế về giá thành. Ở Việt Nam, đa số các tuyến đường hiện nay dùng bê tông nhựa phần lớn vì suất đầu tư ban đầu thấp hơn so với làm bê tông xi măng. Thông thường, chi phí thi công mặt đường bê tông xi măng (đặc biệt loại có cốt thép liên tục) có thể cao hơn khoảng 10-20% so với bê tông nhựa, do giá thành xi măng và thép cũng như yêu cầu kỹ thuật thi công cao hơn. Chẳng hạn, theo kinh nghiệm quốc tế, mặt đường bê tông xi măng có thể đắt hơn khoảng 15% lúc xây dựng ban đầu, so với mặt đường bê tông nhựa, nhưng về lâu dài lại tiết kiệm chi phí đáng kể. Mặc dù mức chênh lệch cụ thể còn tùy thuộc giá vật liệu từng thời kỳ, rõ ràng bê tông nhựa có chi phí ban đầu thấp hơn nên dễ được lựa chọn khi ngân sách hạn hẹp.

Tuy nhiên, cần nhìn vào bối cảnh cụ thể ở miền Tây Việt Nam. Do đi qua khu vực có nền đất yếu, chi phí làm đường ở đây vốn đã cao hơn bình thường. Thống kê cho thấy suất đầu tư các tuyến cao tốc miền Tây lên tới 9,3–9,7 triệu USD/km, cao hơn khoảng 1,28–1,33 lần mức trung bình quốc gia, chủ yếu do tốn kém xử lý nền móng đất yếu. Nghĩa là, dù làm mặt bê tông nhựa hay mặt đường bê tông xi măng, chi phí ở miền Tây đều cao hơn vùng đất tốt. Trong bối cảnh đó, chênh lệch chi phí giữa hai phương án có thể không quá lớn so với tổng mức đầu tư toàn dự án. 

Hơn nữa, giá nhựa đường phụ thuộc vào dầu mỏ nhập khẩu, có thể biến động tăng cao. Thực tế, khi giá dầu tăng đột biến, chi phí làm đường nhựa có thể tăng đến mức tiệm cận chi phí làm đường bê tông. Ngược lại, xi măng và thép là nguồn trong nước, giá cả ổn định hơn và ít biến động theo thị trường thế giới. Do đó, xét về dài hạn, việc đầu tư ban đầu vào mặt đường bê tông cốt thép liên tục tuy cao hơn nhưng không phải là rào cản quá lớn khi đặt trong bối cảnh miền Tây: nền đất đã phải xử lý tốn kém, và rủi ro biến động giá nhựa đường có thể thu hẹp khoảng cách chi phí. Điều quan trọng là Chủ đầu tư cần nhìn nhận bài toán chi phí trên quan điểm cả vòng đời dự án chứ không chỉ chi phí ban đầu. Một khoản đầu tư lớn hơn ban đầu để làm mặt đường bê tông cốt thép có thể xem như “bỏ tiền mua sự bền vững”, đổi lại sẽ giảm rất nhiều chi phí sửa chữa về sau. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ phân tích rõ về chi phí bảo trì và hiệu quả kinh tế lâu dài để thấy rằng mặt đường bê tông cốt thép liên tục là lựa chọn kinh tế hơn trong vòng đời.

D. So sánh chi phí bảo trì và tổng chi phí vòng đời (LCCA)

Mặc dù mặt đường bê tông nhựa rẻ hơn khi xét chi phí đầu tư ban đầu, nhưng chi phí duy tu bảo dưỡng trong quá trình khai thác của nó lại cao hơn đáng kể so với bê tông cốt thép. Lý do là kết cấu bê tông nhựa có tuổi thọ ngắn hơn và cần bảo trì thường xuyên hơn. Trung bình, một tuyến đường bê tông nhựa sau khoảng 5-10 năm sử dụng sẽ cần thảm tăng cường hoặc trải lại lớp nhựa mặt do xuất hiện hằn lún, nứt nẻ. Tuổi thọ thiết kế thường chỉ khoảng 10-15 năm, thậm chí nhiều tuyến đường xuống cấp sau chưa đầy 7-10 năm nếu chịu tải nặng và khí hậu khắc nghiệt (Quốc lộ 1A các đoạn đi qua miền Trung là một ví dụ). Trong khi đó, mặt đường bê tông xi măng (đặc biệt loại có cốt thép liên tục) có thể khai thác 25-30 năm gần như không cần đại tu lớn. Thống kê cho thấy mặt đường bê tông có thể kéo dài tuổi thọ đến 25 năm so với khoảng 10-15 năm của mặt đường bê tông nhựa, và nếu bảo dưỡng tốt, cả hai loại đều có thể đạt 30-40 năm, nhưng điểm khác biệt là mặt bê tông cần ít lần sửa chữa hơn hẳn.

Năm 1999, khi tác giả bài viết này tham gia TVGS dự án cải tạo 400 Km Quốc lộ 1A từ Quảng Ngãi đến Nha Trang, sử dụng vốn vay ADB ( Dự án ADB 3). Nhà thầu TVTK và Giám sát Thi công là Wilbur Smith Associates (Hoa kỳ), trong Gói thầu ADB3-1 có thực hiện một đoạn đường bê tông xi măng loại có khe ở Quảng Ngãi ( đường Bà Triệu bây giờ ). Lý do áp dụng mặt đường bê tông xi măng cho đoạn này vì đây là tuyến đường kết hợp làm đê Sông Trà Khúc, cần kết cấu mặt đường ổn định nước. Cho đến nay sau gần 25 năm phục vụ mặt đường cơ bản vẫn tốt với rất ít chi phí duy tu thường xuyên, trong khi các đoạn đường bê tông nhựa khác cũng cùng Dự án này, và các Dự án BOT sau này hư hỏng tan nát, đã phải sửa đi sửa lại rất nhiều lần, đặc biệt vào các mùa mưa hàng năm.

Hình 6-Kết cấu mặt đường bê tông xi măng có khe trên Quốc lộ 1A qua Quảng Ngãi (2000-2025)

Chi phí bảo trì mặt dường bê tông nhựa gồm vá ổ gà, trám nứt, sửa chữa hằn lún vệt bánh xe… hàng năm, và định kỳ khoảng 7-10 năm phải thảm lại lớp nhựa mới (overlay) trên toàn tuyến. Mỗi lần như vậy tốn kém không kém gì xây mới một phần đáng kể mặt đường. Cộng dồn trong 30 năm, tổng chi phí bảo trì của mặt đường bê tông nhựa có thể bằng hoặc vượt chi phí xây dựng ban đầu. Ngược lại, đối với mặt bê tông xi măng cốt thép liên tục, do kết cấu rất bền vững, chi phí bảo trì chủ yếu chỉ là sửa chữa cục bộ các vết nứt nhỏ hoặc khe nối (nếu có), chiếm tỷ lệ không đáng kể. Thậm chí nhiều đoạn đường bê tông có thể 20-30 năm không cần sửa chữa lớn nào. Điều này dẫn đến tổng chi phí vòng đời (LCC) của phương án bê tông xi măng thấp hơn đáng kể so với bê tông nhựa. 

Một phân tích ở Mỹ cho thấy dù chi phí xây dựng bê tông cao hơn ~15%, nhưng chi phí vòng đời của mặt đường bê tông xi măng thấp hơn khoảng 37% so với mặt đường bê tông nhựa. Lý do là giá nhựa đường và chi phí sửa chữa tăng nhanh theo thời gian, trong khi bê tông xi măng duy trì tốt hơn. Thậm chí nghiên cứu của MIT dự báo giá nhựa đường có xu hướng tăng gần gấp đôi trong vòng 50 năm tới (do tài nguyên dầu mỏ cạn dần), còn giá bê tông có thể giảm khoảng 20% nhờ công nghệ hiệu quả hơn. Dù là con số dự báo, nhưng nó phản ánh thực tế rằng bê tông nhựa sẽ ngày càng đắt đỏ để duy trì, còn bê tông xi măng sẽ ngày càng kinh tế hơn theo thời gian.

Hình 7-Bảng tính so sánh chi phí đầu tư ban đầu và chi phí cả vòng đời của hai kết cấu

Nếu tính trên vòng đời 20-30 năm, một tuyến đường bê tông nhựa ở nền đất yếu có thể phải sửa chữa nhiều lần, tổng chi phí dễ dàng đội lên hàng nghìn tỷ đồng. Ngược lại, nếu ngay từ đầu làm mặt bê tông cốt thép liên tục, chúng ta gần như tránh được các chi phí sửa chữa lớn trong giai đoạn đầu; mặt đường ổn định suốt vài chục năm sẽ tiết kiệm ngân sách bảo trì rất lớn. Không chỉ tiết kiệm tiền, việc giảm tần suất sửa đường còn tránh làm gián đoạn giao thông và giảm thiệt hại kinh tế gián tiếp do ùn tắc, tai nạn trong quá trình sửa chữa. Rõ ràng, xét trên tổng chi phí vòng đời, đầu tư mặt đường bê tông cốt thép liên tục đem lại hiệu quả kinh tế vượt trội so với phương án bê tông nhựa.

E. Lợi ích kỹ thuật của mặt đường bê tông cốt thép liên tục

Bên cạnh bài toán kinh tế, lợi ích kỹ thuật của mặt đường bê tông cốt thép liên tục (BTCTLT) so với bê tông nhựa trong điều kiện miền Tây cũng rất thuyết phục:

-Tuổi thọ và độ bền vượt trội: Như đã phân tích, mặt đường bê tông xi măng có tuổi thọ thiết kế dài hơn hẳn. Một con đường bê tông cốt thép tốt có thể sử dụng 30-40 năm, gấp đôi so với tuổi thọ 15-20 năm của đường nhựa. Kết cấu cốt thép liên tục bên trong tấm bê tông giúp khống chế các vết nứt vi mô, không cho phát triển thành nứt rộng hay ổ gà. Các vết nứt nhỏ trong mặt đường BTCTLT được cốt thép giữ kín, tự phân tán và khóa lại nhờ cốt thép và cốt liệu bên trong, nhờ đó bề mặt đường vẫn bằng phẳng và không cần cắt khe co giãn như bê tông xi măng thông thường. Tính liên tục này giúp loại bỏ các mối nối yếu – vốn là điểm dễ hỏng trên mặt đường bê tông xi măng có khe nối. Do không có khe nối, hiện tượng bump (xóc) ở khe nối cũng được loại trừ, mang lại độ êm thuận cao suốt chiều dài tuyến.

-Khả năng chịu tải trọng nặng tốt hơn: Bê tông cốt thép có cường độ cao và module đàn hồi lớn, giúp phân bố tải trọng trục xe lên nền đường một cách rộng hơn, giảm áp lực cục bộ. Dưới tải trọng xe tải nặng hoặc xe quá tải, mặt đường nhựa thường xuyên bị hằn lún, tạo rãnh sâu nguy hiểm. Trong khi đó, mặt đường bê tông gần như không bị lún vệt bánh xe, kể cả dưới mật độ xe tải nặng cao. Đây là lý do các đường cao tốc, quốc lộ chịu tải trọng lớn trên thế giới thường ưu tiên mặt bê tông xi măng – ví dụ nhiều đường liên bang ở Mỹ sử dụng bê tông xi măng để chịu được lượng xe tải khổng lồ. Với miền Tây, nơi tuyến cao tốc tương lai sẽ chịu nhiều xe container chở hàng nông sản, thủy sản… đi cảng, khả năng chống biến dạng dưới tải trọng nặng của bê tông cốt thép là một ưu thế lớn. Mặt bê tông không bị lún sẽ duy trì độ bằng phẳng, giảm hao mòn xe cộ và tăng an toàn giao thông.

-Thích ứng với điều kiện môi trường khắc nghiệt (mưa nhiều, ngập lụt, nhiệt độ cao): Miền Tây có khí hậu nhiệt đới ẩm, mưa nhiều và thường xuyên xảy ra ngập lụt trong mùa mưa. Mặt đường bê tông nhựa khi ngập nước lâu ngày dễ bị tổn hại nghiêm trọng: nước có thể thấm vào làm bóc tách liên kết nhựa – cốt liệu, khiến mặt đường nhanh chóng xuống cấp, ổ gà xuất hiện dày đặc. Ngược lại, bê tông xi măng là vật liệu không thấm nước, hầu như không bị ảnh hưởng bởi ngâm nước kéo dài. Kết cấu bê tông cốt thép vững chắc có thể chịu được tình huống ngập lụt mà ít hư hại hơn nhiều so với mặt nhựa. Điều này đặc biệt quan trọng ở vùng thường xuyên ngập sâu 0,5-1m mỗi mùa lũ như Đồng Tháp Mười hay Tứ giác Long Xuyên. Bên cạnh đó, nhiệt độ cao quanh năm (nhiều ngày nắng nóng >35°C) cũng ảnh hưởng đến mặt đường: bê tông nhựa khi nóng lên trở nên mềm, chảy nhựa và trồi lún, nhất là dưới bánh xe dừng lâu. Trong khi đó, bê tông xi măng có độ bền nhiệt cao, gần như không bị biến dạng ở nhiệt độ môi trường (vì nhiệt độ hóa mềm của xi măng rất cao). Nhờ vậy, mặt bê tông giữ được độ ổn định hình học trong mọi điều kiện thời tiết miền Tây, từ nắng nóng đến mưa ngập. Ngoài ra, mặt bê tông màu sáng giúp phản xạ nhiệt nhiều hơn, giảm hiệu ứng đảo nhiệt trên mặt đường và giúp người lái xe ban đêm nhìn rõ đường hơn dưới ánh đèn (tăng an toàn).

-Giảm thiểu rủi ro hư hỏng đột ngột: Mặt đường bê tông nhựa có thể bị hư hỏng nhanh chóng khi có sự cố tràn hóa chất, xăng dầu (nhựa bị phân hủy bởi dung môi dầu). Trong bối cảnh miền Tây vận chuyển nhiều xăng dầu bằng xe bồn, nguy cơ sự cố tràn trên đường là có. Mặt bê tông cốt thép có ưu thế là không bị ảnh hưởng bởi xăng dầu hay hóa chất đổ ra, nên tăng tính an toàn và bền vững cho kết cấu đường. Hơn nữa, không bị lún nứt đột ngột, mặt bê tông cốt thép giảm nhu cầu sửa chữa khẩn cấp, tránh gián đoạn giao thông bất ngờ.

Tổng hợp các yếu tố trên, có thể thấy mặt đường bê tông cốt thép liên tục vượt trội về mặt kỹ thuật: bền hơn, chịu tải tốt hơn và thích nghi tốt với điều kiện môi trường khắc nghiệt ở miền Tây. Đối với một dự án hạ tầng trọng điểm, các ưu điểm kỹ thuật này đảm bảo chất lượng công trình lâu dài, giảm rủi ro xuống cấp, mang lại sự yên tâm cho Chủ đầu tư và người sử dụng.

F. Ảnh hưởng đến kinh tế vĩ mô và sử dụng tài nguyên trong nước

Lựa chọn kết cấu mặt đường không chỉ tác động đến dự án cụ thể mà còn liên quan đến bài toán kinh tế vĩ mô và chiến lược sử dụng tài nguyên của quốc gia. Trong trường hợp này, việc ưu tiên mặt đường bê tông cốt thép liên tục cho miền Tây sẽ mang lại nhiều lợi ích vĩ mô quan trọng:

-Giảm phụ thuộc vào tài nguyên cát, đá đang khan hiếm: Hiện nay, Việt Nam đang thiếu trầm trọng cát và đá xây dựng cho các dự án đường bộ, đặc biệt tại miền Tây. Nguồn cát san lấp cho nền đường cao tốc ở ĐBSCL chỉ đáp ứng khoảng 25% nhu cầu vào cuối 2023, khiến hàng loạt dự án bị đình trệ. Bộ GTVT ước tính các tuyến cao tốc đang xây ở miền Tây cần tới 54,5 triệu m³ cát đắp nền – một con số khổng lồ trong khi trữ lượng cát sông đang cạn kiệt. Việc thiếu cát, đá buộc các nhà thầu phải nhập khẩu cát từ Campuchia với giá cao để kịp tiến độ. Tình trạng khan hiếm này không chỉ đội chi phí (cát ngày càng đắt) mà còn gây ra hệ lụy môi trường nghiêm trọng do sạt lở bờ sông khi khai thác cát quá mức. Trong bối cảnh đó, sử dụng mặt đường bê tông xi măng sẽ giảm nhu cầu cát, đá so với phương án mặt nhựa. Mặc dù bê tông cũng cần cốt liệu (cát, đá) để trộn, nhưng khối lượng cát đá cần cho lớp bê tông xi măng mỏng (~20-25 cm) nhỏ hơn nhiều so với tổng khối lượng vật liệu phải dùng cho kết cấu áo đường mềm (bao gồm nhiều lớp móng dày bằng cát gia cố xi măng, đá, base, subbase, và nhiều lớp nhựa). Hơn nữa, nếu áp dụng thêm các giải pháp đồng bộ như cầu cạn hoặc gia cố nền bằng trụ xi măng đất, có thể giảm đáng kể lượng cát đắp nền cần khai thác. Như vậy, lựa chọn mặt đường bê tông cốt thép liên tục hàm ý chúng ta đang chuyển một phần nhu cầu từ cát, đá thiên nhiên (đang thiếu) sang vật liệu xi măng, thép nhân tạo (dồi dào) – điều này rất có lợi về mặt cân bằng tài nguyên.

Tận dụng dư thừa công suất xi măng, thép trong nước: Việt Nam hiện nay dư thừa công suất sản xuất xi măng và thép. Theo Hiệp hội Xi măng Việt Nam, nhu cầu trong nước năm 2023 chỉ khoảng 80% công suất sản xuất xi măng, nghĩa là hàng triệu tấn xi măng đang dư thừa phải xuất khẩu giá rẻ. Ngành xi măng đang đối mặt một năm ảm đạm do thị trường bất động sản chững lại. Tương tự, ngành thép xây dựng cũng đang cung vượt cầu; sản lượng thép trong nước lớn nhưng tiêu thụ chậm, thậm chí các nhà sản xuất phải cạnh tranh với thép giá rẻ nhập khẩu do nguồn cung dư thừa từ Trung Quốc khiến giá thép giảm mạnh. Trong bối cảnh đó, một chương trình làm đường bê tông xi măng quy mô lớn sẽ kích thích nhu cầu tiêu thụ nội địa cho cả xi măng và thép. Thay vì nhập khẩu nhựa đường (và phải chi ngoại tệ mạnh cho việc nhập khẩu này), chúng ta dùng xi măng và thép sản xuất trong nước – đồng tiền ở lại trong nước, tạo công ăn việc làm cho lao động ngành vật liệu và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế nội địa. Đây chính là cách tối ưu hóa sử dụng nguồn lực sẵn có trong nước. Bài học từ Malaysia: Chính phủ nước này từng quy định 30% chiều dài tuyến cao tốc Bắc-Nam phải dùng mặt đường bê tông xi măng nhằm hỗ trợ ngành xi măng trong nước. Kết quả là họ vừa xây dựng được đường bền hơn, vừa giải quyết đầu ra cho xi măng nội địa. Việt Nam cũng có thể áp dụng tư duy tương tự – lấy việc phát triển hạ tầng giao thông để “kéo” ngành xi măng, thép cùng phát triển, giảm tình trạng dư thừa hiện tại.

-Lợi ích môi trường và phát triển bền vững: Việc chuyển sang dùng bê tông xi măng còn góp phần bảo vệ môi trường. Như đã đề cập, nó giúp giảm áp lực khai thác cát sông, từ đó hạn chế sụt lở, bảo vệ hệ sinh thái sông Mekong. Đồng thời, xi măng sản xuất trong nước tận dụng tài nguyên đá vôi sẵn có, trong khi nhựa đường phải chế biến từ dầu mỏ – một tài nguyên hóa thạch hữu hạn, việc sử dụng nhiều nhựa cũng đồng nghĩa phát thải carbon nhiều hơn. Bê tông xi măng có độ bền cao, giảm chu kỳ trùng tu, do đó gián tiếp giảm chất thải xây dựng (ít phế thải nhựa, phế thải bê tông do sửa chữa liên tục). Ngoài ra, việc ít phải đóng đường sửa chữa cũng giảm ô nhiễm không khí do kẹt xe, giảm hao phí nhiên liệu của xe cộ. Có thể nói, xét trên quan điểm phát triển bền vững, mặt đường bê tông cốt thép liên tục thân thiện môi trường hơn nhờ tuổi thọ cao và giảm nhu cầu khai thác tài nguyên thô.

Từ góc nhìn kinh tế vĩ mô, sự lựa chọn vật liệu trong một dự án hạ tầng lớn như cao tốc miền Tây có ảnh hưởng lan tỏa rất lớn. Sử dụng mặt đường bê tông cốt thép không chỉ mang lại lợi ích cho dự án, mà còn phù hợp với chiến lược quốc gia: hạn chế phụ thuộc vào tài nguyên khan hiếm, phát huy thế mạnh sản xuất trong nước, và hướng tới phát triển hạ tầng bền vững. Đây chính là hướng đi mà Chính phủ và các chuyên gia khuyến nghị trong bối cảnh hiện nay.

G. Kết luận và đề xuất 

Trên cơ sở những phân tích trên, với tư cách một chuyên gia lâu năm về kết cấu mặt đường, chúng tôi kiến nghị Chủ đầu tư xem xét áp dụng mặt đường bê tông cốt thép liên tục (BTCTLT) cho các dự án đường bộ cao tốc tại miền Tây. Có thể tóm tắt các luận cứ thuyết phục như sau:

-Phù hợp với nền đất yếu miền Tây: Kết cấu bê tông cốt thép liên tục có độ cứng và ổn định cao, chịu được điều kiện nền đất yếu tốt hơn, giảm nguy cơ lún, nứt và hư hỏng sớm trên đất nền mềm yếu. Điều này đảm bảo chất lượng công trình lâu dài, tránh lặp lại những vấn đề đã gặp với mặt đường bê tông nhựa trên nền đất yếu.

-Hiệu quả kinh tế dài hạn: Mặc dù chi phí ban đầu nhỉnh hơn, nhưng chi phí bảo trì rất thấp và tuổi thọ dài gấp đôi giúp bê tông cốt thép tiết kiệm tổng chi phí vòng đời đáng kể so với bê tông nhựa. Xét trong 20-30 năm, đây là phương án kinh tế hơn hẳn.

-Nâng cao hiệu năng kỹ thuật và an toàn: Mặt đường bê tông cốt thép liên tục bền vững trước tải trọng nặng, khí hậu mưa ngập và nóng ẩm của miền Tây. Đường sẽ ít bị hằn lún, ổ gà, ngập nước không hư hại, duy trì mặt phẳng êm thuận, nhờ đó an toàn và thông suốt cho giao thông trong mọi điều kiện. Tuổi thọ cao cũng đồng nghĩa công trình đáp ứng phục vụ lâu dài, tương xứng với vốn đầu tư bỏ ra.

-Lợi ích vĩ mô và sử dụng vật liệu trong nước: Lựa chọn bê tông cốt thép thể hiện tầm nhìn chiến lược, tận dụng dư thừa xi măng, thép trong nước và giảm khai thác cát, đá tự nhiên. Việc này vừa hỗ trợ ngành sản xuất nội địa, vừa bảo vệ môi trường và tài nguyên cho các thế hệ sau. Đầu tư vào bê tông xi măng là đầu tư vào nền kinh tế trong nước, giảm phụ thuộc vào nhập khẩu nhựa đường.

Từ những phân tích toàn diện về địa chất, kỹ thuật, kinh tế ở trên, chúng tôi tin rằng mặt đường bê tông cốt thép liên tục là lựa chọn tối ưu cho dự án đường bộ miền Tây. Để triển khai hiệu quả, Chủ đầu tư có thể bắt đầu bằng các đoạn thí điểm sử dụng BTCTLT trên tuyến chính, đánh giá hiệu quả so với đoạn dùng bê tông nhựa. Đồng thời, kiến nghị các cơ quan quản lý hỗ trợ về mặt tiêu chuẩn kỹ thuật, định mức và ưu đãi nếu có để khuyến khích sử dụng kết cấu mới. Kinh nghiệm từ Malaysia và các nước cho thấy sự mạnh dạn đổi mới sẽ mang lại thành công đột phá – đường bê tông xi măng cốt thép liên tục có thể phục vụ êm thuận hàng vài chục năm, đem lại giá trị lâu dài vượt trội cho Chủ đầu tư và xã hội.

Kết luận: 

Trong bối cảnh đặc thù của miền Tây Việt Nam, việc chuyển đổi sang mặt đường bê tông cốt thép liên tục không chỉ khả thi mà còn hết sức cần thiết. Đây là giải pháp hài hòa giữa yêu cầu kỹ thuật và bài toán kinh tế tổng thể, giúp công trình đường bộ của chúng ta bền vững trước thách thức địa chất, hiệu quả về chi phí suốt vòng đời và phát huy tối đa nguồn lực trong nước. Với những lợi ích tổng thể đó, chúng tôi khuyến nghị mạnh mẽ Chủ đầu tư lựa chọn mặt đường bê tông cốt thép liên tục cho dự án, coi đây là hướng đầu tư thông minh và chiến lược để đảm bảo thành công cho dự án hạ tầng trọng điểm tại miền Tây.Chủ đầu tư quyết định hôm nay chính là đặt nền móng cho một tuyến đường trường tồn cho tương lai, phục vụ sự phát triển bền vững của vùng Đồng bằng sông Cửu Long và đóng góp tích cực vào nền kinh tế đất nước. Các phân tích và số liệu trên đã cho thấy rõ ràng: đầu tư vào mặt đường bê tông cốt thép liên tục là đầu tư xứng đáng và mang lại lợi ích vượt trội về mọi mặt. Chúng tôi sẵn sàng hỗ trợ thêm về kỹ thuật và kinh nghiệm triển khai để bảo đảm dự án thành công tốt đẹp.