Tiêu chuẩn ngành 22TCN 277:2001 về tiêu chuẩn kiểm tra và đánh giá độ bằng phẳng mặt đường theo chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI do Bộ Giao thông vận tải ban hành

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ GTVT	TIÊU CHUẨN KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ  ĐỘ BẰNG PHẲNG MẶT ĐƯỜNG THEO CHỈ SỐ ĐỘ GỒ GHỀ QUỐC TẾ IRI	22TCN-277-01 có hiệu lực từ ngày 14/8/2001

 

 

I. Các quy định chung

1.1. Phạm vi áp dụng:

1.1.1. Tiêu chuẩn kiểm tra và đánh giá độ bằng phẳng mặt đường thông qua chỉ số độ gồ ghề quốc tế IRI (International Roughness Index) phục vụ cho việc kiểm tra, đánh giá độ bằng phẳng mặt đường của đường ô tô và đường cao tốc trong công tác: nghiệm thu, khảo sát thiết kế tăng cường, xây dựng ngân hàng dữ liệu đường ô tô, dự báo đầu tư sửa chữa nâng cấp đường ô tô.

1.1.2. Tiêu chuẩn này áp dụng cùng với các tiêu chuẩn về  đường ô tô và đường cao tốc của Việt Nam  TCVN 4054-98 và TCVN 5729-97.

1.2. Các định nghĩa thuật ngữ

1.2. 1. Độ gồ ghề mặt đường: phản ảnh những mấp mô theo mặt cắt dọc của mặt đường với bước sóng có biên độ đặc trưng ảnh hưởng đến đặc tính động lực của xe, chất lượng chạy xe, điều kiện thoát nước và gây ra tải trọng động tác động lên đường. 

1.2. 2. Chỉ số độ gồ ghề IRI: là chỉ số biểu thị mức độ gồ ghề mặt đường theo chuẩn quốc tế. IRI là một mô phỏng toán học và được tính toán thông qua mô hình toán học “một phần tư xe” biểu thị phản ứng xóc của xe với mặt cắt dọc đường khi một xe ô tô chuẩn (xe Golden car) chạy trên đường với tốc độ chuẩn là 80 km/h. Đơn vị của IRI thường sử dụng là m/km và có giá trị từ 0 (m/km) đến 20 (m/km).

1.2.3. Độ lớn của giá trị IRI phụ thuộc vào tình trạng gồ ghề bề mặt của mặt cắt dọc đường; mặt đường càng kém bằng phẳng, IRI càng lớn. Trên cơ sở số liệu mặt cắt dọc đường cụ thể đã đo, giá trị IRI sẽ được tính toán thông qua phần mềm chuyên dụng (phần mềm mô phỏng toán học theo định nghĩa ở 1.2.2) kèm theo thiết bị đo.

II. phương pháp đo IRI và yêu cầu kỹ thuật của thiết bị 

Việc xác định độ bằng phẳng mặt đường theo IRI, tuỳ thuộc vào thiết bị hiện có, sẽ sử dụng một trong hai phương pháp đo sau:

2.1. Phương pháp đo gián tiếp:

2.1.1. Là phương pháp đo không đưa ra trực tiếp giá trị IRI của toàn bộ tuyến đường thí nghiệm mà phải gián tiếp xác định IRI thông qua phương trình thực nghiệm được thiết lập trên cơ sở quan hệ giữa giá trị độ xóc và giá trị IRI đo được trên các đoạn đường ngắn chọn trước gọi là các đoạn định chuẩn.

2.1.2. Thiết bị: Phương pháp đo gián tiếp phải sử dụng kết hợp 2 loại thiết bị: thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng và thiết bị đo xóc kiểu phản ứng. Các thiết bị đo xóc kiểu phản ứng có ưu điểm là tốc độ đo nhanh, nhưng không đưa ra trực tiếp giá trị IRI mà chỉ đưa ra giá trị độ xóc; ngược lại các thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng có tốc độ đo chậm, nhưng lại đưa ra giá trị IRI của đoạn đo.

2.1.2.1. Thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng: thường dùng để xác định IRI trên các đoạn định chuẩn. Các thiết bị này phải có đủ các tính năng kỹ thuật sau:

-    Đo được cao độ mặt cắt dọc của đường một cách tuần tự, liên tục với khoảng cách bước đo không đổi ( thông thường hoặc 100mm, hoặc 300 mm, hoặc 12 inch ).

-    Độ chính xác của phép đo cao độ phải nhỏ hơn hoặc bằng 0, 5 mm.

-    Có bộ vi xử lý kèm theo phần mềm chuyên dụng để thu thập, lưu trữ và xử lý số liệu đo.

Trên cơ sở số liệu mặt cắt dọc đường cụ thể đã đo, giá trị IRI sẽ được tự động tính toán và hiển thị thông qua phần mềm chuyên dụng kèm theo thiết bị đo.

Các thiết bị thuộc loại này có thể là Dipstick, TRL Profile Beam, Walking Profilometer... hoặc các loại thiết bị khác có tính năng tương tự.

2.1.2.2. Thiết bị đo xóc kiểu phản ứng: thường dùng để xác định độ bằng phẳng mặt đường trên toàn tuyến thông qua giá trị độ xóc. Các thiết bị này thường được lắp trên  rơ moóc chuẩn hoặc lắp trên xe ô tô con, có các tính năng kỹ thuật sau:

-    Có khả năng đo được độ dịch chuyển tương đối giữa sàn xe và trục xe (độ xóc) khi xe chạy trên đường.

-    Kết quả đo được thể hiện qua trị số độ xóc cộng dồn trên các khoảng chiều dài không đổi định truớc ( thông thường từ 100m đến 1000m ) và được lưu trữ trên băng giấy hay các tệp tin trên máy tính xách tay kèm theo.

-    Tuỳ thuộc vào loại thiết bị mà kết quả đo được thể hiện qua đơn vị sau: m/km, mm/km, mm/m hoặc số/km.

Các thiết bị loại này có thể là Mays Ride Meter, Bump Integrator Unit... hoặc các loại khác có tính năng tương tự.

2.2. Phương pháp đo trực tiếp:

2.2.1. Là phương pháp đo đưa ra trực tiếp giá trị IRI của toàn bộ tuyến đường thí nghiệm.  Do tốc độ đo nhanh và cơ động nên phương pháp này thích hợp với việc đo độ bẳng phẳng theo IRI trên đường cấp cao.

2.2.2. Thiết bị: Bao gồm các loại thiết bị đo kiểu mặt cắt dọc chuyên dụng đo với tốc độ cao, có khả năng đo được mặt cắt dọc chính xác của đường và trực tiếp đưa ra giá trị IRI thông qua phần mềm tính toán chuyên dụng kèm theo. Hệ thống thiết bị đo bao gồm các bộ phận chủ yếu đảm bảo các tính năng kỹ thuật sau:

2.2.2.1. Bộ phận đo gia tốc chuyển dịch thẳng đứng:

-    Có khả năng thu nhận và xử lý được các số liệu gia tốc chuyển dịch thẳng đứng biến thiên một cách liên tục, tuần tự  với khoảng cách các điểm đo cách đều nhỏ hơn hay bằng 250 mm do mặt đường không bằng phẳng.

-    Có khả năng kiểm tra, hiệu chính thông qua phần mềm điều khiển thiết bị.

-    Sai số của phép đo phải nhỏ hơn 0.01g (g: đơn vị trọng lực).

2.2.2.2. Bộ phận đo cao độ bề mặt mặt đường: là bộ phận đo theo nguyên lý “không tiếp xúc” bằng tia la-de, sóng siêu âm hoặc hệ quang học nhằm xác định chiều cao từ thiết bị đo gắn trên thân xe đến bề mặt mặt đường khi xe chạy.  Bộ phận đo cao độ phải có các tính năng kỹ thuật sau:

-    Có khả năng thu nhận và xử lý số liệu đo cao độ liên tục, tuần tự theo suốt dọc hành trình khảo sát với khoảng cách các điểm đo cách đều nhỏ hơn hay bằng 250mm.

-    Có khả năng kiểm tra, hiệu chính thông qua phần mềm điều khiển thiết bị.

-    Có khả năng đo được độ dich chuyển theo chiều  thẳng đứng ³100mm.

-    Sai số của phép đo: phải nằm trong giới hạn  ± 0.5 mm.

2.2.2.3. Bộ phận đo chiều dài và vận tốc xe: phải đảm bảo  các tính năng kỹ thuật sau:

-    Phải có khả năng đo và hiển thị được liên tục chiều dài cộng dồn khi xe chạy.

-    Phải hiển thị được vận tốc chạy xe trong quá trình đo.

-    Phải có khả năng hiệu chính thông qua phần mềm quản lý thiết bị.

-    Độ chính xác của phép đo chiều dài: nằm trong giới hạn ± 0.1%.

2.2.2.4. Máy tính xách tay: Máy tính phải có cấu hình đủ mạnh để truy nhập, xử lý liên tục các tín hiệu đo theo thuật toán đã được lập trình và lưu trữ các số liệu đo trong ổ đĩa cứng.  Phần mềm chuyên dụng phải có các chức năng cơ bản sau:

-    Quản lý và định chuẩn các bộ phận đo của hệ thống thiết bị.

-    Thu nhận và xử lý các tín hiệu đo một cách tuần tự, liên tục trong suốt quá trình đo.

-    Ghi lại các số liệu về gia tốc chuyển dịch thẳng đứng của thân xe, cao độ bề mặt mặt đường, chiều dài cộng dồn của hành trình xe đo, vận tốc của xe đo.

-    Tính toán và hiển thị kết quả đo trị số IRI theo từng làn xe với chiều đoạn không đổi tuỳ chọn ( thông thường từ 100m đến 1000 m ).

-    Cho phép người điều khiển đưa vào các sự kiện trên dọc tuyến khảo sát như: vị trí cột Km, vị trí đầu cuối cầu, vị trí hư hỏng.

III. trình tự đo IRI theo phương pháp đo gián tiếp 

Việc đo độ bằng phẳng mặt đường theo IRI bằng các thiết bị theo phương pháp đo gián tiếp tiến hành theo trình tự sau:

3.1. Kiểm tra hiệu chỉnh thiết bị đo và xe đo

Trước khi tiến hành đo, phải kiểm tra hiệu chỉnh thiết bị và xe đo để đảm bảo độ tin cậy của kết quả đo. Các hạng mục kiểm tra như sau:

3.1.1.Kiểm tra thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng: Cần phải kiểm tra trước về tình trạng làm việc của thiết bị để đảm bảo thiết bị hoạt động tốt, đảm bảo độ chính xác của phép đo cao độ phải nhỏ hơn hoặc bằng 0,5 mm. Việc kiểm tra phải tuân thủ theo đúng  hướng dẫn sử dụng của thiết bị đo.

Việc kiểm tra độ chính xác của phép đo cao độ với thiết bị Dipstick, TRL Profile Beam được tóm tắt như sau:

-       Với TRL Profile Beam: Chọn vị trí sàn nhà lát gạch hoặc sàn bê tông phẳng. Lắp đặt và cân chỉnh thiết bị. Nâng bánh xe đo để đút khối hộp định chuẩn (do hãng sản xuất cung cấp)  đã biết  chiều dầy vào vị trí thẳng góc với bánh xe đo. Hạ bánh xe đo.  So sánh số đọc hiển thị trên màn hình đo và chiều dầy đã biết để xác định độ chính xác xem có nhỏ hơn 0,5 mm. Lặp lại các bước trên 2 lần nữa với 2 mặt khối hộp đã biết chiều dầy.

-       Với Dipstick: Chọn vị trí sàn nhà lát gạch hoặc sàn bê tông phẳng. Đặt thiết bị đo với 2 chân đo vuông góc với mặt sàn. Ghi số đọc hiển thị trên màn hình đo. Số đọc này biểu thị trênh cao giữa 2 chân đo. Dùng phấn vạch theo chu vi của 2 chân đo để đánh dấu. Nâng và xoay ngược thiết bị để khi hạ xuống, 2 chận đo đổi ngược nhau và trùng khít với 2 vòng tròn đánh dấu. Ghi số đọc hiển thị trên màn hình đo. So sánh 2 số đọc với nhau để xác định độ chính xác xem có nhỏ hơn 0,5 mm.

3.1.2. Kiểm tra các thông số kỹ thuật của xe đo: Là các loại xe con hoặc xe du lịch loại nhỏ (8-15 chỗ), đảm bảo các điều kiện sau:

-       Tổng tải trọng xe: bao gồm tải trọng của bản thân xe và những người thí nghiệm. Cần duy trì và đảm bảo tổng tải trọng của xe không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm.

-       áp lực hơi của 4 bánh xe: Cần kiểm tra hàng ngày bằng đồng hồ đo áp lực để đảm bảo áp lực của các bánh xe đo không đổi trong suốt quá trình thí nghiệm. áp lực lốp bánh xe lựa chọn theo quy định của nhà sản xuất ở điều kiện xe chạy bình thường, lốp bơm không quá căng hoặc quá yếu ( thông thường áp lực lốp từ 1,8-2,6 daN/cm2 tuỳ thuộc loại xe).

-       Khi lốp xe đã cũ, mòn hoặc trước khi bắt đầu một đợt thí nghiệm  dài ngày cần phải lắp lốp mới. Sau khi lắp lốp mới cần phải chạy xe trước 1-2 tuần trước khi tiến hành thí nghiệm. 

3.1.3. Kiểm tra thiết bị đo độ xóc mặt đường kiểu phản ứng: Sau khi lắp đặt thiết bị trên ô tô hoặc móc kéo theo, tiến hành kiểm tra các hạng mục sau:

3.1.3.1.Kiểm tra đồng hồ đo chiều dài của xe: Để đánh giá độ chính xác của đồng hồ đo chiều dài của xe đo. Cách tiến hành như sau:

-       Lựa chọn một đoạn đường thẳng, độ dốc dọc nhỏ hơn 3%, chiều dài ít nhất 1 km. Tiến hành đo chính xác chiều dài bằng thứơc thép hoặc thước vải. Đánh dấu điểm đầu và điểm cuối của đoạn đo bằng sơn.

-       Chạy xe với vận tốc không đổi ít nhất 3 lần trên đoạn đường thẳng đó. Ghi lại số đọc của đồng hồ cự ly của xe đo trên mỗi lần chạy.

-       So sánh giữa giá trị trung bình của các số đọc trên đồng hồ cự ly với chiều dài thực. Nếu sai số nằm trong khoảng ±1% thì đồng hồ đo hành trình của xe đo đảm bảo chính xác. Nếu sai số vượt quá giá trị cho phép cần thiết phải tiến hành kiểm tra lại hoặc hiệu chỉnh lại đồng hồ đo chiều dài.

Ghi chú 1: Với một số thiết bị đo độ xóc kiểu phản ứng có kèm theo phần mềm hiệu chỉnh chiều dài thì tiến hành hiệu chỉnh theo chỉ dẫn sử dụng thiết bị kèm theo. Phải đảm bảo sai số giữa giá trị trung bình về chiều dài của 3 lần chạy xe kiểm tra hiển thị trên máy tính so với chiều dài thực nằm trong khoảng ±1%. Trong trường hợp này, chiều dài hành trình chạy xe khi thí nghiệm là chiều dài hiển thị trên máy tính.

3.1.3.2. Kiểm tra đồng hồ đo vận tốc của xe đo: Để đánh giá độ chính xác của đồng hồ đo vận tốc của xe đo. Cách tiến hành như sau:

-       Chạy xe với vận tốc không đổi ( thường là vận tốc dự kiến sẽ đo xóc sau này) ít nhất 3 lần trên đoạn đường thẳng đã biết trước khoảng cách (đoạn thẳng đã đo ở điểm 3.1.3.1 trên ).

-       Dùng đồng hồ bấm dây ghi lại thời gian của mỗi lần chạy, tính vận tốc thực của mỗi lần chạy. Đồng thời ghi lại số đọc vận tốc trên đồng hồ vận tốc của xe trên mỗi lần chạy tương ứng.

-       So sánh giá trị trung bình của số đọc trên đồng hồ vận tốc của xe với vận tốc trung bình cộng của các lần chạy. Nếu sai số nằm trong khoảng ±3 km/h thì đồng hồ vận tốc  của xe đo được coi là đủ độ chính xác, nếu sai số vượt quá giá trị ±3 km/h thì cần thiết phải kiểm tra đồng hồ vận tốc và tiến hành hiệu chỉnh lại.

Ghi chú 2: Nếu việc hiệu chỉnh chiều dài được tiến hành bằng phần mềm như ghi chú 1 và vận tốc chạy xe đã hiển thị trên màn hình máy tính thì không cần phải thực hiện việc kiểm tra đồng hồ vận tốc. Trong trường hợp này, vận tốc chạy xe khi thí nghiệm là vận tốc  hiển thị trên máy tính.

3.2. Thiết lập phương trình tương quan thực nghiệm giữa IRI và độ xóc cộng dồn

Việc thiết lập tương quan thực nghiệm giữa IRI và độ xóc cộng dồn được tiến hành trên các đoạn đường định chuẩn và được tiến hành theo các bước sau:

3.2.1.Lựa chọn vận tốc định chuẩn:

-       Vận tốc định chuẩn là vận tốc khi đo xóc trên các đoạn định chuẩn. Vận tốc định chuẩn được lựa chọn sẽ là vận tốc dự kiến sau này khi đo xóc trên toàn tuyến.

-       Tuỳ thuộc vào tình trạng giao thông thực tế trên tuyến đo để lựa chọn vận tốc định chuẩn sao cho xe đo xóc có khả năng chạy đúng tốc độ dự kiến. Cần thị sát trước bằng ô tô trên toàn tuyến để lựa chọn vận tốc định chuẩn cho phù hợp. Phải lựa  chọn 2 đến 3 vận tốc định chuẩn dự kiến, trong đó có 1 vận tốc chủ đạo là vận tốc của dòng xe trên các đoạn đường có tình trạng lưu thông bình thường và 1 đến 2 vận tốc dự phòng là vận tốc hạn chế trong tình trạng lưu thông khó khăn ở những đoạn đường qua vùng dân cư. Vận tốc nhỏ nhất lựa chọn là 25 km/h.

-       Nếu có thể được, nên chọn vận tốc định chuẩn  phù hợp với khuyến nghị của loại thiết bị đo xóc kiểu phản ứng do nhà sản xuất cung cấp.

3.2.2. Lựa chọn các đoạn đường định chuẩn: Cần lựa chọn ít nhất 4 đoạn đường để định chuẩn. Các đoạn định chuẩn được lựa chọn sao cho giá trị độ gồ ghề mặt đường của các đoạn đó bao phủ được toàn bộ thang độ gồ ghề  của toàn tuyến đường cần thí nghiệm ( độ xóc và IRI đo được ở các đoạn đó bao hàm giá trị max, min và các giá trị trung gian của toàn tuyến). Để việc lựa chọn các đoạn định chuẩn được chính xác, cần thiết phải thị sát trước tình trạng độ gồ ghề mặt đường toàn tuyến. Mỗi đoạn định chuẩn lựa chọn cần đảm bảo các thông số kỹ thuật sau:

-       Chiều dài đoạn định chuẩn ít nhất là 200 m, thông thường là 300m.

-       Đoạn định chuẩn phải nằm trên đường thẳng, độ dốc dọc không quá 2%, mặt đường đủ rộng để đảm bảo xe chạy với vận tốc không đổi trên đoạn.

-       Tình trạng gồ ghề bề mặt của đoạn cần phải đồng đều trên dọc cả chiều dài đoạn, đảm bảo tránh phân chia thành các đoạn nhỏ cục bộ có tình trạng gồ ghề bề mặt khác nhau.

-       Bề mặt của đoạn định chuẩn không bị nứt, vỡ  hoặc ổ gà. 

-       Trên một  đoạn định chuẩn không được xen kẽ các loại mặt đường khác nhau: cứng,  mềm hoặc lớp phủ rải bằng máy và bằng tay  dẫn tới sẽ có thuộc tính gồ ghề khác nhau .

-       Đầu và cuối đoạn định chuẩn  cần phải được đánh dấu bằng sơn.

3.2.3. Thí nghiệm xác định IRI của các đoạn định chuẩn: Sử dụng thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng để đo IRI trên các đoạn định chuẩn. Với mỗi đoạn định chuẩn, trình tự tiến hành như sau:

-       Đánh dấu điểm đầu và cuối của đoạn định chuẩn.

-       Dùng sơn hoặc phấn vạch 2 đoạn thẳng song song dọc theo đường trên đoạn định chuẩn. Khoảng cách từ đoạn thẳng gần lề đến mép lề thông thường từ 80 cm đến 100 cm, khoảng cách giữa 2 đoạn thẳng bằng chiều rộng của hai vệt bánh xe thí nghiệm đo xóc phản ứng.

-        Dùng thiết bị đo mặt cắt dọc chuyên dụng để đo IRI trên hai vệt đã vạch của đoạn định chuẩn. Kết quả đo sẽ đưa ra hai giá trị IRI tương ứng với 2 vệt bánh xe.

-       Giá trị IRI của đoạn định chuẩn sẽ được tính là trung bình cộng của hai giá trị IRI tương ứng với  vệt đo .

3.2.4. Xác định giá trị độ xóc cộng dồn trên các đoạn định chuẩn: Sử dụng thiết bị đo xóc kiểu phản ứng để đo độ xóc cộng dồn trên các đoạn định chuẩn. Với mỗi đoạn định chuẩn, với mỗi vận tốc định chuẩn (2 đến 3 vận tốc đã dự kiến ở 3.2.1), trình tự đo xóc được tiến hành như sau:

-       Xe có gắn thiết bị đo xóc được chạy ít nhất là 5 lần trên đoạn đường định chuẩn. Chú ý đảm bảo xe chạy đúng vận tốc, vệt bánh xe trùng với vệt sơn hoặc phấn đã vạch trên đường. Để đảm bảo vận tốc xe chạy trên đoạn đường định chuẩn đúng theo dự kiến, xe phải xuất phát cách điểm đầu đoạn định chuẩn ít nhất là 200m.

-       Ghi lại các giá trị độ xóc cộng dồn của các lần đo.

-       Tính giá trị độ xóc cộng dồn trung bình của các lần đo. Độ xóc cộng dồn trung bình của đoạn là trung bình cộng của các giá trị đo xóc của các lần đo trên đoạn.

Ghi chú 3: Nếu giá trị độ xóc cộng dồn của một lần chạy nào đó sai khác quá 10% so với giá trị độ xóc cộng dồn trung bình thì huỷ bỏ kết quả của lần chạy đó và chạy thêm cho đủ 5 lần. Tính toán lại giá trị độ xóc cộng dồn trung bình.

3.2.5.Thiết lập phương trình tương quan thực nghiệm giữa IRI và độ xóc cộng dồn.

-       Các phương trình tương quan thực nghiệm ứng với mỗi vận tốc định chuẩn được xác lập trên cơ sở  các cặp số liệu đo trên các đoạn định chuẩn: độ gồ ghề IRI, độ xóc công dồn trung bình. Việc thiết lập phương trình tương quan thực nghiệm giữa IRI và độ xóc, xác định hệ số tương quan thực nghiệm R ( hoặc hệ số tương quan thực nghiệm bình phương R² ) được thực hiện  bằng các công cụ toán học như phần mềm Exel hoặc các phần mềm tính toán tương tự. Có thể tham khảo cách lập tương quan thực nghiệm và xác định trị số R² bằng phần mềm Exel ở phụ lục.

-       Phương trình tương quan giữa IRI và độ xóc cộng dồn thường có dạng bậc nhất hoặc bậc hai. Hệ số tương quan thực nghiệm R của phương trình phải lớn hơn 0,9    ( hoặc hệ số tương quan thực nghiệm bình phương R² phải lớn hơn 0,81).

-       Nếu R £ 0,9, cần thiết phải tiến hành các công tác sau: kiểm tra lại thiết bị, bổ xung thêm các thí nghiệm trên các đoạn định chuẩn đã chọn; chọn thêm đoạn định chuẩn mới...

Ghi chú 4: Các phương trình tương quan thực nghiệm trên chỉ đảm bảo độ chính xác trong khoảng thời gian xe đo xóc hoạt động ít hơn 1 tháng hoặc quãng đường xe đo xóc này hoạt động nhỏ hơn 3000 km. Ngoài thời gian hoặc quãng đường đo trên, cần thiết phải thiết lập lại tương quan thực nghiệm trước khi đo mới.

3.3. Đo độ bằng phẳng trên toàn tuyến

Tiến hành chạy xe có lắp thiết bị đo xóc mặt đường kiểu phản ứng trên các làn xe của tuyến đường. Trong quá trình thí nghiệm cần phải tuân thủ đúng các điều sau:

-       Chỉ được phép chạy xe đo xóc với các tốc độ định chuẩn đã lựa chọn. Tuỳ thuộc vào điều kiện thực tế lúc đo, có thể chỉ sử dụng một tốc độ định chuẩn chủ đạo để đo cho toàn tuyến hoặc phải  sử dụng thêm tốc độ định chuẩn dự phòng cho các đoạn đường có tình trạng lưu thông khó khăn. Nếu trên một đoạn đường nào đó phải chạy xe với tốc độ định chuẩn dự phòng thì việc đo phải được thực hiện riêng, tránh tình trạng thay đổi tốc độ đo từ đoạn này sang đoạn khác.

-       Vận tốc xe đo phải giữ không đổi so với vận tốc khi định chuẩn ( sai số giữa vận tốc định chuẩn và vận tốc đo khi thí nghiệm không được trênh nhau quá ± 3Km/giờ).

-       Chạy đúng làn cần đo, không chạy lấn sang làn xe khác.

-       Trong quá trình đo xóc, cần đánh dấu các vị trí cần ghi nhớ như: cột cây số, các vị trí đầu cầu và cuối cầu, đoạn đường xấu...

-       Nếu tại đoạn đường nào đó, do trở ngại giao thông nên xe đo xóc không chạy được đúng với vận tốc định chuẩn dự kiến thì phải huỷ kết quả và tiến hành đo lại.

 

3.4. Tính toán và báo cáo kết quả thí nghiệm đo  độ bằng phẳng IRI

3.4.1.Tính toán độ bằng phẳng IRI: Trên cơ sở kết quả thí nghiệm đo xóc, căn cứ vào tốc độ của xe đo trên từng đoạn mà sử dụng phương trình tương quan thực nghiệm giữa IRI và độ xóc cộng dồn tương ứng với vận tốc định chuẩn đã thiết lập để tính ra giá trị IRI.

3.4.2. Báo cáo kết quả: Trong hồ sơ báo cáo kết quả  phải nêu rõ các nội dung sau:

-       Chiều dài và đặc điểm của tuyến thí nghiệm.

-       Các thiết bị thí nghiệm  và tính năng kỹ thuật.

-       Lí trình và tình trạng mặt đường của các đoạn định chuẩn.

-       Các kết quả thí nghiệm trên các đoạn định chuẩn, các phương trình tương quan thực nghiệm tương ứng với từng vận tốc thí nghiệm.

-       Vận tốc thí nghiệm thực tế.

-       Bảng và đồ thị kết quả IRI chi tiết của từng làn xe theo từng đoạn đường có chiều dài không đổi ( từ 100m đến 500 m ), IRI trung bình của từng làn xe, IRI trung bình của từng đoạn đường theo các cột Km và theo các đoạn đồng đều thống kê.

-       Các ghi chú cần ghi nhớ: cột Km, đoạn hư hỏng, đoạn qua cầu, đoạn giao đường sắt...

Ghi chú 5: Kết quả tính toán và báo cáo IRI trên các đoạn không bao hàm các giá trị IRI của các đoạn đặc biệt như đoạn qua cầu, đoạn giao với đường sắt...

IV. trình tự đo IRI  theo phương pháp đo trực tiếp 

Việc thí nghiệm kiểm tra độ bằng phẳng mặt đường bằng các thiết bị theo phương pháp đo trực tiếp được tiến hành theo trình tự sau:

4.1. Kiểm tra hiệu chỉnh hệ thống thiết bị đo và xe đo

Tiến hành lắp đặt thiết bị theo đúng hướng dẫn của nhà sản xuất. Trước khi tiến hành đo trên toàn tuyến,  cần phải kiểm tra hiệu chỉnh hệ thống thiết bị và xe đo để đảm bảo độ tin cậy của kết quả đo.  Các hạng mục kiểm tra như sau:

4.1.1. Kiểm tra bộ phận đo cao độ bề mặt của mặt đường:

-    Tiến hành kiểm tra trước về tình trạng làm việc của  thiết bị đo cao độ để đảm bảo thiết bị hoạt động tốt, không mắc sai số.

-    Trình tự kiểm tra, định chuẩn được tiến hành theo chỉ dẫn của nhà sản xuất thiết bị.

-    Sai số của phép đo phải nằm trong giới hạn  ± 0.5 mm.

-    Nếu sai số vượt quá giá trị cho phép cần kiểm tra lại hoặc hiệu chính thiết bị thông qua phần mềm điều khiển thiết bị.

 

4.1.2. Kiểm tra bộ phận đo  gia tốc chuyển dịch thẳng đứng:

-    Tiến hành kiểm tra trước về tình trạng làm việc của  bộ phận đo gia tốc chuyển dịch thẳng đứng để đảm bảo thiết bị hoạt động tốt, không mắc sai số. Việc kiểm tra bộ phận đo chuyển gia tốc chuyển  dịch thẳng đứng được tiến hành theo đúng hướng dẫn sử dụng thiết bị.

-    Sai số của phép đo phải nhỏ hơn 0,01g ( g: đơn vị trọng lực).

-    Nếu sai số vượt quá giá trị cho phép cần kiểm tra lại hoặc hiệu chính thiết bị thông qua phần mềm điều khiển thiết bị.

4.1.3. Kiểm tra các thông số kỹ thuật của xe đo: Thực hiện như với điểm 3.1.2.

4.1.4. Kiểm tra bộ phận đo đo hành trình xe chạy:  Thực hiện như với điểm 3.1.3.1.

4.1.5. Kiểm tra bộ phân đo vận tốc: Thực hiện như với điểm 3.1.3.2.

4.1.6. Kiểm tra sự làm việc của toàn bộ hệ thống:

-       Sau khi hoàn thành các bước kiểm tra trên, tiến hành đo thử trên một đoạn đường đủ dài ( thông thường là 2 km ) để  kiểm tra, đánh giá sự hoạt động bình thường của toàn bộ hệ thống đo.

-       Trong quá trình chạy thử, nếu kết quả đo hiển thị đầy đủ và liên tục trên màn hình máy tính ( thời gian đo, vận tốc đo, giá trị IRI đo được ) và các số liệu đo được lưu trữ thì hệ thống đo được xem là hoạt động bình thường, có thể tiến hành việc đo độ bằng phẳng trên toàn tuyến. Nếu có bất kỳ sự trục trặc, cần kiểm tra, tìm nguyên nhân và biện pháp khắc phục.

Ghi chú 6: Đơn vị thí nghiệm phải xuất trình tài liệu kỹ thuật của thiết bị để khẳng định thiết bị đo đưa ra được trực tiếp giá trị IRI.

4.2. Đo độ bằng phẳng trên toàn tuyến

Tiến hành chạy xe đo  có gắn hệ thống thiết bị đo độ bằng phẳng mặt đường trên mỗi làn xe của tuyến đường cần thử nghiệm. Trong quá trình chạy xe phải đảm bảo tuân thủ đúng các yêu cầu sau:

-       Chạy đúng làn cần đo, không chạy lấn sang làn xe khác.

-       Vận tốc xe chạy khi đo phải đảm bảo nằm trong phạm vi vận tốc cho phép quy định của thiết bị.

-       Nếu tại đoạn đường nào đó, do trở ngại giao thông dẫn đến vận tốc chạy xe nằm ngoài khoảng vận tốc cho phép thì phải huỷ kết quả và tiến hành đo lại.

-       Trong quá trình thí nghiệm, cần đánh dấu các vị trí cần ghi nhớ như: cột cây số, các vị trí đầu và cuối cầu, đoạn đường xấu...

4.3.  Báo cáo kết quả đo  độ bằng phẳng IRI

Báo cáo kết quả như mục 3.4.2.

V. Tiêu chuẩn đánh giá

 

5.1. Phục vụ công tác nghiệm thu:

5.1.1. Với đường xây dựng mới:

          Độ bằng phẳng mặt đường bê tông nhựa và bê tông xi măng khi nghiệm thu hoàn công phải đảm bảo đạt được độ bằng phẳng với giá trị  IRI tuỳ thuộc vào cấp đường thoả mãn yêu cầu quy định  trong bảng 1.

Bảng 1.

Loại đường	IRI yêu cầu (m/km)
Đường cao tốc cấp 120, cấp 100 và  cấp 80.	IRI £ 2,0
Đường ô tô cấp 80.	IRI £ 2,2
Đường cao tốc cấp 60,  đường ô tô cấp 60.	IRI £ 2,5

 

5.1.2. Với đường cải tạo, nâng cấp:

          Độ bằng phẳng mặt đường bê tông nhựa và bê tông xi măng khi nghiệm thu hoàn công phải đảm bảo đạt được độ bằng phẳng với giá trị  IRI tuỳ thuộc vào cấp đường thoả mãn yêu cầu quy định  trong bảng 2.

Bảng 2.

Loại đường	IRI yêu cầu (m/km)
Đường cao tốc cấp 120, cấp 100 và  cấp 80.	IRI £ 2,5
Đường ô tô cấp 80.	IRI £ 2,8
Đường cao tốc cấp 60,  đường ô tô cấp  60.	IRI £ 3,0

 

5.2. Phục vụ công tác quản lý, lập kế hoạch duy tu bảo dưỡng

          Chất lượng mặt đường theo chỉ tiêu IRI phục vụ cho công tác quản lý, lập kế hoạch duy tu bảo dưỡng đường ô tô được phân thành 4 cấp: tốt, khá, kém và rất kém với giá trị IRI tuỳ thuộc vào loại mặt đường và cấp đường theo bảng 3.

 

Bảng 3.

Loại          mặt đường	Cấp đường	Tình trạng mặt đường
		Tốt	Khá	Kém	Rất kém
Cấp cao A1: Bê tông nhựa chặt, bê tông xi măng đổ tại chỗ.	Đường cao tốc cấp 120, cấp 100 và    cấp 80; đường ô tô       cấp 80.	IRI £ 2	2£ 4	4£ 6	6£ 8
	Đường cao tốc cấp 60,  đường ô tô     cấp  60.	IRI £ 3	3£ 5	5£ 7	7£ 9
	Đường ô tô cấp  40 và  cấp 20.	IRI £ 4	4£ 6	6£ 8	8£ 10
Cấp cao A2: Bê tông nhựa rải nguội, rải ấm; thấm nhập nhựa, đá dăm nước láng nhựa.	Đường  ô tô        cấp  60.	IRI £ 4	4£ 6	6£ 8	8£ 10
	Đường ô tô cấp  40 và  cấp 20.	IRI £ 5	5£ 7	7£ 9	9£ 11
Cấp thấp B1: Đường dá dăm nước có lớp bảo vệ rời rạc, đá gia cố CKDVC có láng nhựa.	Đường ô tô cấp  40 và  cấp 20.	IRI £ 6	6£ 9	9£ 12	12£ 15
Cấp thấp B2: Đường đất cải thiện, đường đất gia cố CKDVC hoặc CKDHC có lớp hao mòn và bảo vệ.	Đường ô tô cấp  40 và  cấp 20.	IRI £ 8	8£ 12	12£ 16	16£ 20

 

5.3. Chất lượng độ bằng phẳng mặt đường dưới tác dụng của xe chạy và ảnh hưởng của môi trường sẽ suy giảm theo thời gian kể từ lúc đưa đường ô tô vào khai thác. Cần có kế hoạch kiểm tra chất lượng độ bằng phẳng IRI hàng năm nhằm phục vụ cho công tác dự báo mức độ suy giảm độ bằng phẳng mặt đường và lập kế hoạch duy tu sửa chữa mặt đường.

 

Phụ lục

Ví dụ thiết lập tương quan thực nghiệm giữa IRI và giá trị độ xóc cộng dồn                  trên các đoạn đường định chuẩn bằng phần mềm Exel

( Phục vụ cho việc đo IRI thep phương pháp gián tiếp )

§  Thiết bị đo trắc dọc chuyên dụng: Dipstick

§  Thiết bị đo độ xóc: Bump Integrator Unit lắp trên xe Hyundai

§  Đoạn đường định chuẩn: 4 đoạn

§  Vận tốc định chuẩn dự kiến: 2 (vận tốc  chủ đạo 45 km/h; vận tốc dự phòng 30 km/h).

1. Kết quả đo trên các đoạn định chuẩn

§  Dùng thiết bị Dipstick đo trên 4 đoạn định chuẩn, mỗi đoạn đo 2 vệt. Kết quả đo IRI: IRI vệt trong, IRI vệt ngoài và IRI trung bình của 4 đoạn định chuẩn được chi tiết ở bảng 1.

§  Dùng thiết bị Bump Integrator Unit lắp trên xe Hyundai đo xóc trên 4 đoạn định chuẩn, mỗi đoạn chạy 2 tốc độ (45 km/h và 30 km/h), mỗi tốc độ chạy 5 lần. Kết quả đo xóc: độ xóc cộng dồn qua mỗi lần chạy, độ xóc cộng dồn trung bình ứng với 2 tốc độ đo của 4 đoạn định chuẩn được chi tiết ở bảng 1.

Bảng 1.  Kết quả đo xóc và IRI trên các đoạn định chuẩn

Đoạn định chuẩn	IRI (m/km)			Giá trị độ xóc cộng dồn qua các lần đo (số/km)						Trung bình      ( số/km)
	Vệt trong	Vệt ngoài	Trung bình	Tốc độ đo,  km/h	Lần 1	Lần 2	Lần 3	Lần 4	Lần 5	Tốc độ đo (km/h)
										45	30
(1)	(2)	(3)	(4)	(5)	(6)	(7)	(8)	(9)	(10)	(11)	(12)
Km26+100 -Km26+300	2.02	2.11	2.065	45	20	22	22	21	22	21.4
				30	17	16	15	16	15		15.8
Km 71+500- Km 71+800	3.26	3.35	3.305	45	38	38	37	36	38	37.4
				30	35	34	33	34	35		34.2
Km 27+600-Km 127+900	7.21	7.33	7.27	45	61	62	62	62	61	61.6
				30	58	57	57	56	56		56.8
Km 52+000-Km 352+300	4.68	4.59	4.635	45	46	47	47	46	45	46.2
				30	42	41	41	43	42		41.8

 

2. Lập phương trình tương quan thực nghiệm giữa IRI và độ xóc

Căn cứ vào giá trị IRI trung bình và độ xóc trung bình, sử dụng phần mềm Exel để xác định phương trình thực nghiệm và giá trị hệ số tương quan bình phương R², cụ thể như sau:

2.1. Tương quan thực nghiệm giữa IRI và độ xóc với tốc độ định chuẩn V=45 km/h :

Được thiết lập dựa trên cơ sở các giá trị đã đo IRI trung bình và độ xóc trung bình tương ứng ở cột (4) và cột (11) của bảng 1.

Sử dụng phần mềm Exel để thiết lập đồ thị, xác định phương trình thực nghiệm và hệ số tương quan bình phương R². Phương trình tương quan giữa IRI (m/km) và độ xóc (số/km) với vận tốc định chuẩn 45km/h được xác định là:

IRI = 0,1302 . (Độ xóc) -1,1044;      ( R² = 0,9625 )          (*)

Đồ thị tương quan thực nghiệm vẽ bởi phần mềm Exel được chi tiết ở hình sau.

 

 

2.2. Tương quan thực nghiệm giữa IRI và độ xóc với tốc độ định chuẩn V=30 km/h :

Thiết lập tương tự như với mục 2.1, nhưng sử dụng giá trị của các cột (4) và cột (12) của bảng 1. Phương trình tương quan giữa IRI (m/km) và độ xóc (số/km) với vận tốc định chuẩn 30km/h được xác định là :

IRI = 0,1268 . (Độ xóc) - 0,3905;     ( R² = 0,9396 )  (**)

Việc vẽ đồ thị tương quan thực nghiệm thực hiện tương tự như mục 2.1.

3. Sử dụng phương trình tương quan thực nghiệm để xác định IRI toàn tuyến

        Tiến hành đo xóc bằng thiết bị Bump Integrator Unit lắp trên xe Hyundai trên tuyến. Chạy xe đo với tốc độ 45 km/h trên các đoạn đường có tình trạng lưu thông bình thường ( đã dự kiến trước). Sử dụng phương trình tương quan (*) để tính đổi giá trị đo xóc trên các đoạn đo  về giá trị IRI.

        Trên các đoạn đường có tình trạng lưu thông khó khăn ( đã dự kiến trước), chạy xe đo với tốc độ 30 km/h. Sử dụng phương trình tương quan (**) để tính đổi giá trị đo xóc trên các đoạn đo  về giá trị IRI.

 

Hướng dẫn thiết lập phương trình tương quan thực nghiệm theo Exel

Với những người chưa quen sử dụng phần mềm Exel, việc thiết lập phương trình tương quan thực nghiệm theo Exel được thực hiện theo các bước sau:

1.     Mở chương trình Exel.

2.     Lập 1 bảng 2 cột theo thứ tự cột giá trị IRI và cột độ xóc tương ứng trên cơ sở số liệu đã đo ở các đoạn đường định chuẩn ( ví dụ như cột 4 và cột 11 của bảng 1).

3.     Chọn ( bôi đen) bảng 2 cột đã lập.

4.     Nháy chuột vào biểu tượng " Drawing", sẽ hiển thị hộp thoại " Chart vizard".

5.     Chọn dòng " XY ( Scater)" ở hộp thoại, nháy vào nút "Next" để thực hiện các bước biên tập: tên đồ thị, tên trục tung, tên trục hoành, chỉnh sửa tỷ lệ các trục, phông chữ và số... Sau đó nháy vào nút "Finish". Một đồ thị sẽ hiển thị trên màn hình, trong đó có các điểm chấm biểu thị quan hệ giữa IRI và độ xóc tương ứng.

6.     Nháy nút chuột phải vào một điểm chấm bất kỳ, sẽ hiển thị 1 của sổ. Chọn dòng "Add trendline", xuất hiện hộp thoại "Add trendline". Chọn loại phương trình bậc nhất hoặc bậc 2 bằng cách nhấn vào biểu tượng phương trình ở nút "Type". Nhấn nút "Option", đánh dấu vào các dòng " Display equation on chard" và "Display R-squeared value on chard". Nháy vào nút "OK". Kết quả là đồ thị sẽ hiển thị đường đồ thị, phương trình tương quan và giá trị R².