1. Quan điểm về tiêu chuẩn thiết kế ĐCT thế hệ mớiTheo Tiêu chuẩn thiết kế đường cao tốc TCVN 5729:1997, đường cao tốc (ĐCT) là loại đường chuyên dùng cho ô tô chạy với các đặc điểm sau: tách riêng hai chiều (mỗi chiều tối thiểu phải có 2 làn xe); mỗi chiều đều phải có làn dừng xe khẩn cấp; trên đường có bố trí đầy đủ các loại trang thiết bị, các cơ sở phục vụ cho việc bảo đảm giao thông liên tục, an toàn, tiện nghi và chỉ cho xe ra, vào ở các điểm nhất định. Cũng theo tiêu chuẩn này, ĐCT được chia ra 2 loại, đó là ĐCT loại A (Freeway) và ĐCT loại B (Expressway). Trong có, ĐCT loại A có các vị trí nút giao đều thực hiện giao nhau khác mức, còn ĐCT loại B cho phép bố trí nút giao bằng ở hầu hết các nút giao (trừ chỗ giao với đường sắt hoặc đường ống).
Ngoài ra, theo tốc độ tinh toán, ĐCT được chia ra làm 4 cấp: 60 Km/h, 80 Km/h, 100 Km/h và 120 Km/h; giới hạn tĩnh không là 4,75 m.
Tuy nhiên, theo Điều 3 của Luật Giao thông đường bộ được Quốc Hội thông qua ngày 29/6/2001 quy định: "ĐCT là đường chỉ dành cho xe cơ giới chạy với tốc độ cao, có dải phân cách chia đường cho xe chạy theo hai chiều ngược nhau riêng biệt và không giao nhau cùng mức với đường khác” do đó về nguyên tắc, đường loại B theo TCVN 5729:1997 không thoả mãn yêu cầu, chỉ có đường loại A mới đủ điều kiện được chấp nhận đạt tiêu chuẩn ĐCT. Như vậy vấn đề được đặt ra là cần có sự điều chỉnh tiêu chuẩn TCVN 5729:1997 đã ban hành trước đây để có thể phù hợp với các tiêu chuẩn của ĐCT thế hệ mới trên thế giới.
Vào những năm cuối thế kỷ 20 và bước sang thế kỷ 21 , hệ thống ĐCT vẫn được công nhận là hệ thống đường bộ cấp cao nhất nhưng cần phải được kiểm soát chặt chẽ và hoàn toàn khâu tổ chức giao thông tại tất cả các lối ra vào. Chức năng lởn nhất của ĐCT là cung cấp khả năng cơ động, tốc độ khai thác và mức phục vụ cao nhất ứng với một dải đất nhất định dành cho làm đường. Tất cả các nút giao giữa ĐCT với các đường khác đều được thực hiện giao nhau khác mức, do đó tạo ra được năng lực thông xe rất cao, tốc độ khai thác rất lớn, hiệu quả và đàm báo ATGT từ góc độ điều kiện đường sá cho tất cả mọi người và phương tiện tham gia giao thông trên đường. Về phân loại ĐCT, nói chung có rất nhiều cách phân loại tuỳ thuộc vào điều kiện mỗi nước, tuy nhiên người ta đã có thể thống nhất chung việc phân loại ĐCT thế hệ môi ra 2 loại chính đó là: ĐCT đi qua khu vực đô thị (Urban Freeway - gói tắt là ĐCT đô thị) và ĐCT đi qua khu vực ngoài đô thị (Rural Freeway - gọi tắt là ĐCT ngoài đô thị) ứng với các điều kiện địa hình đi qua khu vực đồng bằng, vùng đồi và vùng núi. Nói chung ĐCT đô thị thường được thiết kế có nhiều làn hơn và có khả năng thông xe cao hơn ĐCT ngoài đô thị. Đường cao tốc đô thị thường được thiết kế với dải phân cách giữa hẹp hơn so với ĐCT ngoài đô thị và số lượng nút giao cắt khác mức cũng có phần nhiều hơn. Trong khi đó, ĐCT ngoài đô thị, nói chung có các yếu tố hình học cơ bản cũng tương tự như ĐCT đô thị nhưng các yếu tố tuyến trên mặt bằng và trắc dọc thì lại có phần được thiết kế thông thoáng hơn, bởi vì nó liên quan đến tốc độ thiết kế cao hơn và dài đất dành riêng cho đường rộng hơn. Đối với đường ngoài đô thị, dải đất dành cho đường rộng rãi hơn và rẻ hơn. Điều này cho phép thiết kế dải phân cách giữa rộng hơn nhằm góp phần tăng cường ATGT. Ngoài ra, để tăng cường ATGT cho ĐCT ngoài đô thị do được thiết kế với tốc độ xe chạy cao hơn mà vẫn đảm báo tính cơ động và năng lực thông xe cao, cho nên cần phải giảm số làn xe. Theo số liệu tổng kết, ĐCT ngoài đô thị cho cảm giác chạy xe dễ chịu hơn đối với người lái xe và nói chung kinh phí dành cho đuy tu bảo dưỡng cũng có phần đòi hỏi thấp hơn. Về nguyên lý, tốc độ thiết kế của ĐCT được lấy tương đương với tốc độ xe chạy thực tế vào giờ cao điểm. Tại các khu vực đô thị, với số dân dưới 50.000 người, tốc độ thiết kế ĐCT đô thị được lấy là 65 mph (tương đương 110Km/h), còn số dân trên 50.000 người thì tốc độ thiết kế ĐCT đô thị được lấy là 55 mph (tương đương 95 Kín/ h), tính trung bình tốc độ thiết kế của ĐCT đô thị được lấy là 60 mph (tương đương 100Km/h).
Một trong những quan điểm mới của ĐCT thế hệ mới được thể hiện ở chỗ là đường có thể thiết kế bố trí 2 lề đường dùng làm 2 dải dừng xe khẩn cấp nằm 2 bên trên phần mặt đường của mỗi chiều xe chạy (Xem hình 1). Trong đó, chiều rộng lề đường bên phải của ĐCT thường được lấy bằng 10 ft (tương đương 3,00 m). Còn tại lề trái, đối với đường 2 làn xe theo một hưởng thì chiều rộng dài này lấy là 6 ft (tương đương 1,80-2,00m), còn với 3 làn xe thì chiều rộng dải này cũng sẽ là 10 ft (tương đương 3,00 m). Chiều rộng lề tiêu chuẩn trên mặt đường cũng áp dụng cho lề trên mặt cầu. Trong khi đó chiều rộng của mỗi làn xe chạy được thiết kế với chiều rộng tiêu chuẩn là 12 ft (tương đương 3,60 m) đối với cả ĐCT đô thị và ngoài đô thị. Độ dốc ngang của mặt ĐCT 4 làn xe (gồm 2 làn di, 2 làn về theo một hưởng) được lấy là 2%. Trong trưởng hợp đường có 3 làn xe hoặc nhiều hơn theo một hướng thì độ dốc ngang mặt đường lấy bằng 2,5%.
Nói chung, tiêu chuẩn thiết kế ĐCT tại các nước trên thế giới không hoàn toàn giống nhau. Ngay tại nước Mỹ, tiêu chuẩn thiết kế đường tại mỗi bang cũng có thể khác nhau đôi chút. Tuy nhiên, đối với tiêu chuẩn thiết kế ĐCT thế hệ mới, những chỉ tiêu thiết kế cơ bản về yếu tố hình học thì lại được quy định tương đối thống nhất. Có thể tham kháo một số chi tiêu cơ bản về tiêu chuẩn thiết kế ĐCT của Bang lndiana (Mỹ) nêu ở Bàng 1 và Bảng 2.
Như vậy, về các yếu tố hình học, có thể nhận thấy rằng tiêu chuẩn thiết kế ĐCT thế hệ mới đã có sự điều chỉnh nhằm tăng cường ATGT đường bộ và ATGT đô thị, đồng thời phù hợp hơn với sự phát triển mạnh mẽ của KH&CN, góp phần thoả mãn ngày càng cao nhu cầu phát triển KT-XH.
2. Chú trọng khâu quản lý và kiểm soát chặt chẽ các lối ra và vào ĐCT
Như đã nêu ở trên, ĐCT thế hệ mới đòi hỏi phải được thiết kế thuận tiện cho xe chạy và đảm bảo tối đa về ATGT khi xe chạy trên đường, cho nên tiêu chuẩn thiết kế mới cũng rất quan tâm và chú trọng đến khâu thiết kế các nút giao cắt liên thông hoặc trực thông giữa ĐCT với các tuyến đường khác trên cơ sở phải kiểm soát chặt chẽ khâu tổ chức giao thông tại các lối ra hoặc vào ĐCT. Trước hết, để đảm bảo triển khai thực hiện được khâu kiểm soát này, người ta đã quy định cụ thể về quy mô mặt bằng tối thiểu phái dành cho các nút giao. Ví dụ, theo quy định của Bang Oregon (Mỹ) chiều dài tối thiểu dành cho phạm vi ảnh hưởng của các nút giao khác mức theo 2 hướng giao nhau, đối với nút giao ĐCT đô thị là 3 miles (tương đương 5 Km) và đối với nút giao ĐCT ngoài đô thị là 6 miles (tương đương 10 Km). Tiếp có, để hành trình của xe chạy được êm thuận và người lái xe có đủ thời gian nhận để biết và xử lý tình huống trước khi quyết định đi vào hoặc đi ra khỏi ĐCT, người ta còn quy định chặt chẽ về cự ly tối thiểu giữa các điểm nhập hoặc tách xe trên đường. Tại các nút giao này, việc thiết kế nút giao nhau khác mức phải tuân thủ các quy định chặt chẽ và phù hợp với sơ đồ thiết kế tồ chức giao thông. Riêng đối với ĐCT đô thị, người ta chia ra làm 2 loại nút giao, đó là:
- Loại 1 : là loại nút giao tại khu vực đô thị đã phát triển hoàn toàn
- Loại 2: là loại nút giao tại khu vực bang còn trong giai đoạn phát triển.
Đối với cả 2 loại nút giao đô thị nói trên đều phải lưu ý giải quyết tốt khâu tổ chức giao thông tại khu vực lân cận với lối vào hoặc lối ra của ĐCT. Vấn đề được đặt ra cho thiết kế là phải kiểm soát và khống chế được các nút giao cắt cùng mức trên đường không ưu tiên, yêu cầu giữa các nút giao cắt này với lối ra hoặc lối vào ĐCT phải có đủ một khoảng cách tối thiểu theo quy định để đảm bảo ATGT. Có thể tham khảo qui định này tại Bảng 3 và trên sơ đồ nêu ở Hình 2 trích từ Sổ tay thiết kế đường của Bang lndiana (Mỹ).
Trong đó : A - Khoảng cách giữa điểm đầu và kiểm cuối của đoạn đường chuẩn bị rẽ
X Khoảng cách tới điểm giao cùng mức đầu tiên về bên phải khi xe thoát ra từ ĐCT theo đường nhánh đi
Y - Khoảng cách giữa nút giao của đường nhánh từ ĐCT rẽ xuống (nút cấm rẽ trái) tới nút giao chính kế tiếp trên đường không ưu tiên.
Z - Khoảng cách giữa nút bên phải gần nhất trên đường không ưu tiên tới nút rẽ phải lên ĐCT theo đường nhánh.
3. Các yêu cầu kỹ thuật khác đối với ĐCT thế hệ mới
Trong thời gian qua, tại các nước công nghiệp phát triển, để quyết định phê duyệt các dự án đầu tư xảy dựng mới hoặc cải tạo, nâng cấp đường bộ, người ta đã đưa vào sử dụng Hệ thống quản lý mặt đường (Pavement Management System - PMS) để thu thập, phân tích và tính toán các dữ liệu từ việc theo dõi quá trình khai thác của cả hệ thống mạng lưới công trình đường bộ. Từ đó sẽ giúp cho việc quyết định lựa chọn loại kết cấu mặt đường và chiều dày kết cấu để có thể đáp ứng được yêu cầu xe chạy. Theo phân cấp, các kỹ sư trưởng tại các Phòng thí nghiệm Đường bộ trọng điểm cấp Quốc gia mới có quyền được lựa chọn loại kết cấu mặt đường và chiều dày các lớp kết cấu cho các tuyến ĐCT và đường quan trọng khác trên các tuyến đường này có lưu lượng xe quy đổi trung bình chạy theo 2 hưởng trong một ngày đêm (AADT) lởn hơn 5000 hoặc có lưu lượng xe tính toán (tính ra tương đương xe có tài trọng trục tiêu chuẩn) trung bình chạy theo 2 hưởng trong một ngày đêm (ADTT) lớn hơn 500. Còn nếu dưới mức quy định trên thì các kỹ sư tư vấn ở các đơn vị tư vấn thiết kế mới được quyền lựa chọn và kiến nghị về kết cấu mặt đường.
Việc tính toán thiết kế kết cấu mặt ĐCT, hàu hết tại các nước trên thế giới, đều có sự vận dụng và tuân thủ theo các quy định của AASHTO. Trên cơ sở tính toán tổng số lượt tác động trùng phục của xe có tải trọng trục tiêu chuẩn ESALS, việc tính toán kết cấu mặt đường sẽ được thực hiện nhờ sự hỗ trợ của chương trình tự động hoá tính toán DARWIN.
Đối với các số liệu tính toán đầu vào, người ta quy định ngay từ đầu yêu cầu về tuổi thọ tính toán của một số loại kết cấu mặt đường như sau :
- Mặt đường BTXM làm mới (PCCP): 30 năm
- Mặt đường BTXM thiết kế cải tạo phủ trên bề mặt mặt đường cũ: 25 năm
- Mặt đường hỗn hợp nhựa trộn nóng làm mới (HMA): 20 năm
- Mặt đường nhựa trộn nóng phủ trên mặt đường cũ: 15 năm.
Từ đó, có thể nhận thấy yêu cầu về chất tượng nền - mặt ĐCT được đòi hỏi rất cao mới có thể đáp ứng được tuổi thọ tính toán như trên. Có thể tham kháo một mẫu khoan kiểm tra kết cấu mặt đường mềm dùng cho ĐCT 1-710 ở Mỹ, trong đó tổng chiều dày 4 lớp kết cấu có dùng nhựa bi tum đã dày tới 325 mm và việc mô tá các lớp kết cấu từ trên xuồng dưới như sau:
- Lớp 1 : lớp tạo nhám dùng vật liệu cấp phối hờ, dày 25 mm
- Lớp 2: lớp áo đường chịu lực dùng hỗn hợp nhựa nóng cấp phối chặt, chất lượng cao, dày 75 mm
- Lớp 3: lớp dưới của áo đường dùng hỗn hợp nhựa nóng, cấp phối chặt, dày 150 mm
- Lớp 4: lớp đệm dùng hỗn hợp nhựa nóng, cấp phối chặt nhưng hàm lượng nhựa cao để tăng cường khả năng chịu mỏi của vật liệu, dày 75 mm
Các lớp bên dưới là móng đường và nền đường.
Cũng có thể tham khảo thông tin từ sau chuyến thăm quan tuyến ĐCT Vân Nam - Xixombana, dài 750Km, đang được xây dựng vào năm 2005 của Trung Quốc, một số cán bộ của Bộ GTVT nước ta đã thấy lớp móng ĐCT ở Trung Quốc cũng sử dựng lớp đá gia cố xi măng dày 20-22 cm, phía trên là các lớp bê tông nhựa. Chính vì vậy mặt ĐCT luôn giữ được độ bằng phẳng và có khả năng chịu tải rất cao. Vấn đề kỹ thuật đã được xử lý hoàn hảo ở đây tập trung vào việc thiết kế và công nghệ thi công xẻ khe biến dạng tại lớp đá gia cố xi măng. Ngoài ra, đối với ĐCT thế hệ mới, trong tiêu chuẩn thiết kế ĐCT đô thị hoặc ngoài đô thi cũng cần phải quy định cụ thể và chặt chẽ các hạng mục có liên quan như sau:
- Các trạm dịch vụ, phụ trợ bố tri bên đường
- Các trạm dừng, đỗ xe buýt
- Các trạm hoặc bãi đỗ xe
- Vỉa hè cho người đi bộ
- Bậc lên xuống hầm chui cho người đi bộ
- Thảm thực vật
- Tường chống ồn,...
- Bố trí biển báo và sơn kẻ vạch trên mặt đường
Riêng các đoạn có taluy đào sâu hoặc đắp cao trên ĐCT đều phải được xem xét thiết kế, bố trí các công trình xử lý đất sụt bằng các biện pháp kiên cố hoá ngay từ đầu.
Việc thiết kế bố trí hệ thống biển báo hiệu giao thông và sơn kẻ vạch trên mặt đường phải tuân thủ các quy đính mới nhất và hợp lý nhất.
4. Kết luận
Để tiến lên công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, theo tổng kết của nhiều nước trên thế giới, cần thiết phải có hệ thống ĐCT. Vì vậy, để có thể đáp ứng được nhu cầu đòi hỏi phát triển kinh tế - xã hội, đồng thời đáp ứng kế hoạch xây dựng hệ thống ĐCT của Việt Nam từ nay đến năm 2020, một trong những việc cần giải quyết sớm của ngành GTVT là tổ chức biên soạn và ban hành tiêu chuẩn thiết kế ĐCT trên cơ sở điều chính tiêu chuẩn TCVN 5729:1997, bổ sung kết quả đã ban hành từ tiêu chuẩn 22TCN 273-01 và cập nhật các tiêu chuẩn mới của thế giới để phù hợp với bước tiến của KH&CN, cũng như ngày càng nâng cao chất lượng khai thác và tăng cường ATGT đường bộ theo xu hướng xây dựng hệ thống ĐCT hiện đại ngang tầm với thế giới và khả thi với điều kiện Việt Nam.
Tài liệu tham khảo:
[1 ]. AASHTO - A Policy on Geometric Design of Híghways ang Streets - Washington, D.C. 2004
[2]. MN/DOT - OTS, PPG - Geometric Design Standards Table Guidance -
[3]. Bộ GTVT - Tiêu chuẩn thiết kê đường ô tô 22TCN 273-01 - NXB GTVT, Hà Nội, 2001
[4]. Đào Xuân Lâm - Quy hoạch phát triển mạng lưới đường ô tô cao tốc Trung Quốc - Tạp chí Cầu Đường Việt Nam, số 6/ 2007.
[5]. Vũ Đình Phụng - Một số ý kiến góp phần hoàn thiện khi xây dựng tiêu chuẩn thiết kế ĐCT của Việt Nam - Tạp chí Cầu Đường Việt Nam, số 7/2007.
Tạp chí GTVT 8/2007