Viện KH và CN GTVT: Xứng tầm trung tâm nghiên cứu giải mã công nghệ

Thiết kế chế tạo thiết bị kiểm tra gối cầu 5.000 tấn

Thực hiện chủ trương chỉ đạo của Bộ GTVT, với tinh thần đổi mới, đột phá và sáng tạo, Viện KH&CN GTVT đã nỗ lực triển khai nhiều nhiệm vụ do Bộ GTVT giao, trong đó nhiều nhiệm vụ KHCN đã được Bộ GTVT và các địa phương trong cả nước ghi nhận. Từ năm 2016 đến nay, Viện đã triển khai nghiên cứu 3 đề tài cấp Nhà nước, 32 đề tài cấp Bộ, biên soạn và được công bố 22 tiêu chuẩn quốc gia, 01 tiêu chuẩn cơ sở, 3 qui định kỹ thuật, trong đó nhiều đề tài và tiêu chuẩn có ý nghĩa khoa học, đáp ứng được yêu cầu của thực tiễn, góp phần nâng cao chất lượng các công trình GTVT.

Cùng với công tác nghiên cứu, Viện cũng đã thành công trong việc đưa vào ứng dụng phục vụ sản xuất của ngành GTVT các loại vật liệu mới, công nghệ mới trong xây dựng, quản lý bảo trì hệ thống kết cấu hạ tầng GTVT. Viện đã chủ động, tích cực tham gia và thực hiện những nhiệm vụ đột xuất của Ngành nhằm góp phần giải quyết những vấn đề khó, phức tạp về mặt kỹ thuật do thực tế sản xuất đặt ra trong lĩnh vực đường bộ, đường sắt, cảng biển và sân bay; tiếp tục rà soát, cập nhật, đề xuất các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật theo định hướng đảm bảo tính tiên tiến và đồng bộ đáng ghi nhận trên một số lĩnh vực.

Đường bộ, đường sân bay: Nghiên cứu, đề xuất các yêu cầu kỹ thuật đối với bê tông bán mềm dùng cho mặt đường bán mềm phù hợp với điều kiện Việt Nam. Mặt đường bán mềm sử dụng bê tông nhựa (BTN) chèn vữa xi măng đã được nghiên cứu, áp dụng ở nhiều nước trên thế giới, rất phù hợp với đường có lưu lượng xe, tải trọng xe lớn, đường sân bay, đoạn đường qua trạm thu phí, đường chuyên dụng cho xe tải nặng, bến cảng, bãi đỗ xe... Kết quả nghiên cứu bước đầu đã chứng minh vật liệu, mặt đường có chất lượng tốt, đáp ứng yêu cầu xe chạy; hoàn toàn có thể chủ động về công nghệ, vật liệu. Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu của nước ngoài và điều kiện thực tế tại Việt Nam, Viện đã đề xuất các yêu cầu kỹ thuật đối với các loại vật liệu sử dụng và vật liệu bê tông bán mềm.

Ứng dụng công nghệ mặt đường BTN ấm trong xây dựng và bảo trì đường bộ: Đây là một giải pháp quan trọng đóng góp vào giảm thiểu sự ấm lên trên toàn cầu. Hiện nay, công nghệ mặt đường BTN ấm đã được áp dụng rộng rãi trên thế giới với nhiều lợi ích về môi trường, sức khỏe, kỹ thuật và giá thành. Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng tại Việt Nam, công nghệ mặt đường BTN ấm gần như còn mới mẻ trong xây dựng và bảo trì đường bộ. Hiện nay gần như chưa có những nghiên cứu cụ thể cũng như chưa có các tiêu chuẩn quy định đối với công nghệ này. Xuất phát từ yêu cầu cấp thiết đó, Viện đã chủ động nghiên cứu, phân tích, đánh giá, tổng hợp các kết quả thí nghiệm trong phòng để định hướng cho những nghiên cứu, đề xuất các chỉ tiêu kỹ thuật và áp dụng công nghệ mặt đường BTN ấm tại Việt Nam.

Nghiên cứu đề xuất một số kết cấu mặt đường mềm cho đường quy mô giao thông lớn ở Việt Nam. Trên cơ sở nghiên cứu, tổng hợp các kết cấu áo đường đã và đang được áp dụng trên thế giới và kết quả nghiên cứu về phân vùng khí hậu, Viện đã đề xuất một số dạng kết cấu có thể áp dụng ở Việt Nam, tùy vào lưu lượng giao thông, điều kiện khí hậu của tuyến đi qua và quy mô của dự án mà tư vấn thiết kế lựa chọn loại kết cấu phù hợp dựa trên kiểm toán theo quy trình hiện hành 22 TCN 211-06.

Nghiên cứu áp dụng phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN nóng SuperPave phù hợp điều kiện Việt Nam: Hệ thống SuperPave được triển khai sẽ giúp các kỹ sư, nhà thầu đường bộ công cụ để thiết kế BTN mặt đường đảm bảo làm việc tốt hơn dưới tác động của nhiệt độ và lưu lượng xe có tải trọng nặng. SuperPave là phương pháp đã được cải thiện hơn so với các phương pháp hiện hành trong việc chỉ rõ tính chất của nhựa đường và cốt liệu trong thiết kế và phân tích hỗn hợp BTN, dự báo được khả năng làm việc của mặt đường. Phương pháp thiết kế SuperPave hiện được áp dụng phổ biến tại Hoa Kỳ, Canada và được thế giới đánh giá là hiện đại. Xuất phát từ yêu cầu thực tế và phù hợp với xu hướng phát triển, Viện đã chủ động nghiên cứu lý thuyết phương pháp thiết kế SuperPave; tiến hành các thí nghiệm trong phòng trên cơ sở các thiết bị sẵn có của Viện; đánh giá, phân tích, so sánh để lựa chọn phương pháp, đề xuất chỉ tiêu kỹ thuật và định hướng áp dụng phương pháp thiết kế hỗn hợp BTN nóng SuperPave tại Việt Nam.

Về công tác phòng chống sụt trượt trên đường giao thông: Với vai trò là đơn vị đi đầu về nghiên cứu khoa học và tư vấn phòng chống sụt trượt trên đường giao thông tại Việt Nam, Viện đã có nhiều kết quả nghiên cứu và ứng dụng phòng chống sụt trượt từ nhiều năm qua. Để đẩy mạnh KHCN trong phòng chống sụt trượt, Viện đã hợp tác với Hội trượt đất quốc tế (ICL) triển khai dự án ODA hỗ trợ kỹ thuật về “Phát triển công nghệ đánh giá rủi ro do trượt đất dọc các tuyến đường giao thông chính tại Việt Nam” sử dụng viện trợ không hoàn lại của JICA tài khóa 2011 - 2016 với mục tiêu phát triển công nghệ hiện đại nhằm giảm thiểu những thảm họa do trượt đất gây ra trên các trục giao thông chính tại Việt Nam.

Lĩnh vực cầu hầm: Đánh giá hiện trạng ăn mòn cáp cường độ cao trong cầu bê tông dự ứng lực (BTDƯL) ở Việt Nam: Cầu bê tông cốt thép (BTCT) DƯL chiếm một tỷ lệ lớn trên hệ thống đường bộ ở Việt Nam, trong đó rất nhiều cầu được xây dựng cách đây từ 30 - 50 năm. Sau một thời gian dài đưa vào khai thác sử dụng, dưới điều kiện hoạt tải ngày càng gia tăng và các tác nhân bất lợi của môi trường, nhiều cầu đã bị hư hỏng, xuống cấp, không đáp ứng được nhu cầu khai thác hiện nay. Hư hỏng, xuống cấp ảnh hưởng nhiều nhất đến khả năng chịu lực của kết cấu dầm BTDƯL, đó là sự ăn mòn làm mất mát tiết diện của cáp cường độ cao. Các kết quả nghiên cứu ở nước ngoài cũng cho thấy sự ăn mòn của cáp cường độ cao trong cầu BTDƯL ngày càng gia tăng và là nguy cơ tiềm ẩn dẫn đến sự xuống cấp thậm chí là sụp đổ của cầu. Sau sự cố sụp đổ cầu Rào, nhiều chuyên gia cũng đưa ra các khuyến cáo về việc ăn mòn của cáp cường độ cao trong cầu BTDƯL, đặc biệt là trong kết cấu phân đoạn. Kết quả nghiên cứu của Viện đã chỉ ra hiện trạng ăn mòn cáp cường độ cao trong cầu BTDƯL ở một số khu vực và đề xuất phương pháp, quy trình kiểm tra đánh giá ăn mòn cáp cường độ cao nhằm phát hiện và ngăn ngừa sự ăn mòn tiếp diễn dẫn đến nguy cơ mất an toàn khai thác của công trình cầu BTDƯL ở Việt Nam.

Về nghiên cứu ứng dụng vật liệu FRP trong sửa chữa, tăng cường cầu BTCT ở Việt Nam: Các cầu BTCT và BTCT DƯL chiếm một tỷ lệ lớn và có xu hướng ngày càng gia tăng trong xây dựng các công trình cầu ở Việt Nam. Sau một thời gian khai thác do nhiều nguyên nhân, các dầm cầu bị hư hỏng, chất lượng công trình xuống cấp và cần thiết phải sửa chữa, nâng cấp công trình cầu, trong đó giải pháp sử dụng vật liệu tấm FRP DƯL trong sửa chữa, tăng cường cầu là rất khả thi. Công nghệ mới này (công nghệ sử dụng tấm FRP DƯL) chưa được áp dụng ở Việt Nam, mới bước đầu được nghiên cứu lý thuyết và trong phòng thí nghiệm tại Viện KH&CN GTVT. Việc ứng dụng giải pháp công nghệ này tương tự như giải pháp DƯL ngoài (DƯL-N): Tăng cường chủ động, tạo lực nén trước, trong bê tông do lực kéo của tấm FRP DƯL truyền vào, làm giảm ứng suất kéo trong bê tông, từ đó làm tăng khả năng chịu lực của kết cấu dầm BTCT, tăng hiệu quả chống nứt của kết cấu, cải thiện dao động của dầm. Qua các kết quả nghiên cứu tại Viện sẽ mở ra một công nghệ mới trong sửa chữa, tăng cường cầu BTCT ở Việt Nam.

Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ cọc bê tông dạng ống đường kính lớn đổ tại chỗ (PCC) trong xử lý nền đất yếu các công trình giao thông ở Việt Nam: Viện đã nghiên cứu, đánh giá tổng kết công nghệ cọc bê tông dạng ống đường kính lớn đổ tại chỗ (PCC) áp dụng tại các dự án ở Việt Nam, trên cơ sở đó đề xuất phạm vi áp dụng hiệu quả của công nghệ này, đồng thời so sánh công nghệ này với các công nghệ khác trong xử lý nền đất yếu đã được áp dụng tại Việt Nam như cọc đất, cọc ống ly tâm; xây dựng dự thảo chỉ dẫn kỹ thuật về khảo sát thiết kế thi công và nghiệm thu cọc PCC phù hợp điều kiện Việt Nam.

Lĩnh vực đường sắt: Về phân tích điều kiện ổn định của kết cấu đường ray khi sử dụng ray dài 25m, phân tích ảnh hưởng của kết cấu đường, biên độ dao động nhiệt độ, sai số khi lắp đặt đến trị số khe hở mối nối: Trị số khe hở mối nối luôn thay đổi phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, cấu tạo của đường ray, trạng thái của đường, chất lượng của kết cấu, mức độ chính xác khi lắp đặt. Việc lắp đặt đường không chính xác sẽ dẫn đến gia tăng lực nhiệt độ trong đường ray, tăng nguy cơ phá vỡ ổn định của hệ khung ray tà vẹt vào mùa hè và gây cắt bu-lông vào mùa đông. Phân tích của Viện chỉ ra rằng ở Việt Nam, với biên độ nhiệt độ trong ray không vượt quá 65oC sẽ không cần thực hiện dồn dịch theo mùa, không cho phép biến dạng uốn bu-lông mối nối khi nhiệt độ xuống thấp nhất hoặc lân cận khu vực nhiệt độ thấp nhất. Tuy nhiên, nếu có sai sót trong lắp đặt hoặc có hiện tượng trượt ray vượt quá 8mm so với điều kiện bình thường cùng với điều kiện thời tiết cực đoan (nóng hoặc lạnh), trong ray sẽ xuất hiện lực nhiệt độ. Tùy theo mức độ nghiêm trọng của vấn đề, tình huống nguy hiểm hoàn toàn có thể xảy ra. Các nhân viên tuần đường cần phải được trang bị kiến thức để có thể phát hiện và ứng phó kịp thời.

Nghiên cứu lựa chọn các thông số kỹ thuật cơ bản của đường sắt tốc độ cao từ 160 km/h đến 200 km/h phù hợp với điều kiện Việt Nam: Đường sắt là xương sống của lĩnh vực GTVT, vận chuyển hàng hóa bằng đường sắt luôn chiếm một vai trò quan trọng trong lĩnh vực vận tải nói chung. Năm 2015, Thủ tướng Chính phủ đã ký Quyết định số 1468/QĐ-TTg ngày 24/8/2015 về phê duyệt điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển GTVT đường sắt Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030. Theo chiến lược quy hoạch phát triển đường sắt, Việt Nam sẽ xây mới tuyến đường sắt tốc độ cao (trước mắt khai thác tốc độ chạy tàu từ 160 - 200 km/h), đường đôi khổ 1.435mm, điện khí hóa, hạ tầng tuyến có thể đáp ứng khai thác tốc độ chạy 350 km/h, ưu tiên xây dựng trước những đoạn tuyến có nhu cầu vận tải lớn trên trục Bắc - Nam theo khả năng huy động vốn. Xuất phát từ yêu cầu thực tế, Viện đã chủ động nghiên cứu về đường sắt tốc độ cao với các thông số kỹ thuật phù hợp với tốc độ từ 160 km/h đến 200 km/h. Qua đó đã phân tích, đề xuất những nội dung cơ bản sau: Công nghệ khai thác và vận hành chạy tàu cho đường sắt tốc độ cao; các công trình hạ tầng xây dựng cho đường sắt tốc độ cao; các thông số cơ bản cho hệ thống cung cấp điện kéo; các loại hình Deport; các loại hình phương tiện; hệ thống thông tin; hệ thống tín hiệu.

Lĩnh vực cảng - đường thủy: Thời gian qua, Viện đã nghiên cứu thành công về công nghệ mới trong xây dựng và sửa chữa các công trình cảng - đường thủy, nhiều kết quả nghiên cứu đã được Viện ứng dụng thử nghiệm ở Việt Nam như: Công nghệ xây dựng cảng, đê chắn sóng bằng kết cấu thùng chìm BTCT khối lớn; các công nghệ mới, vật liệu mới trong sửa chữa những h­ư hỏng, xuống cấp, các giải pháp chống ăn mòn của môi trường biển đối với các kết cấu BTCT trong công trình cảng, phục hồi khả năng chịu lực và kéo dài tuổi thọ của công trình.

Được sự chấp thuận của Bộ GTVT, từ 2014 đến nay, Viện đã phối hợp với Viện Quản lý Đất đai và Cơ sở hạ tầng Quốc gia Nhật Bản (NILIM) xây dựng và ban hành bộ tiêu chuẩn kỹ thuật cảng biển và hạ tầng bến cảng Việt Nam. Đây là bộ tiêu chuẩn lớn, gồm rất nhiều lĩnh vực kết hợp với nhau nên yêu cầu số lượng kiến thức của nhiều chuyên gia trong các chuyên môn tương đối rộng. Mặt khác, do đã sử dụng tiêu chuẩn cũ (biên dịch từ Nga) trên 40 năm qua nên tư duy đã thành thói quen trong giới kỹ thuật ngành công trình cảng Việt Nam. Do đó, trong quá trình xây dựng bộ tiêu chuẩn kỹ thuật cảng biển và hạ tầng bến cảng Việt Nam, các chuyên gia và nhà khoa học của Viện đã cố gắng, nỗ lực hoàn thành các dự thảo tiêu chuẩn và hiện nay đã được Bộ KHCN ban hành 02 TCVN.

Vật liệu xây dựng và bảo vệ công trình: Viện đã nghiên cứu và ứng dụng KH&CN trong xây dựng các công trình, phương tiện GTVT có chất lượng và tuổi thọ cao trong điều kiện khí hậu nhiệt đới khắc nghiệt của Việt Nam, đồng thời đưa ra các biện pháp sửa chữa, bảo trì phù hợp cho các công trình giao thông hiện có. Viện đã tập trung nghiên cứu công nghệ và vật liệu chống ăn mòn kim loại cho các công trình GTVT trong một số môi trường đặc biệt ở Việt Nam như các lĩnh vực: Sơn phủ bảo vệ tuổi thọ cao (trên 15 năm), công nghệ vật liệu mới trên nền polymer (vật liệu compozit, phụ gia cho bê tông, vật liệu polymer Pex, cao su…); vật liệu chống thấm dạng lỏng thẩm thấu, ăn mòn và các biện pháp chống ăn mòn cho kết cấu thép, cốt thép bê tông vùng biển.

Trong thử nghiệm công nghệ mới vừa qua, Viện đã tham gia một số dự án điển hình: Thử nghiệm đánh giá các loại Bentonite đang áp dụng phổ biến trong các dự án xây dựng công trình giao thông; thử nghiệm vật liệu silicone dạng lỏng dùng để bảo vệ bề mặt bê tông công trình cầu đường và công trình biển.

Viện đã hợp tác Tập đoàn JFE Steel (Nhật Bản) nghiên cứu khả năng áp dụng thép chịu thời tiết cho công trình cầu tại các vùng miền ở Việt Nam và nghiên cứu khả năng sử dụng xỉ thép làm vật liệu công trình đường bộ.

An toàn giao thông: Về hệ thống giao thông thông minh (ITS), ứng dụng công nghệ thông tin, công nghệ điện tử, máy tính, cảm biến, thông tin liên lạc hữu tuyến và không dây nhằm nâng cao tính hiệu quả và an toàn của giao thông trên mặt đất và đặc biệt ITS được ứng dụng nhiều cho lĩnh vực đường bộ. Viện đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng ITS, qua đó đưa ra kết quả về liên kết ba thành tố chính trong giao thông đường bộ: Thẩm tra, theo dõi, đánh giá sự phù hợp của hệ thống thu phí không dừng ETC tại Việt Nam; đã tiến hành nghiên cứu thiết kế Hệ thống tự động thu nhận và xử lý dữ liệu cho biển báo điện tử VMS (Variable Message Signs) đặt tại các nút giao cắt để thông báo trước khi vào thành phố, góp phần chống UTGT. Kết quả của nghiên cứu đã đưa ra mô hình hệ thống hướng dẫn giao thông, gián tiếp phân luồng giao thông hợp lý hơn theo tình hình thực tế.

Cơ khí, tự động hóa và đo lường: Về thiết kế, chế tạo hệ thống các thiết bị chuyên dùng trong thi công công trình GTVT: Để xây dựng cơ sở hạ tầng nói chung, GTVT nói riêng cần phải sử dụng các thiết bị thi công nhất là thiết bị thi công chuyên dùng. Những năm qua, Viện đã có nhiều nghiên cứu về vấn đề này và thực hiện có kết quả tốt một số nhiệm vụ như: Nghiên cứu chế tạo hệ thống thiết bị kiểm tra đánh giá chất lượng gối cầu chịu lực thẳng đứng đến 5.000 tấn; nghiên cứu chế tạo hệ thống thủy lực dẫn động xe đúc trong công nghệ thi công cầu đúc hẫng; nghiên cứu thiết kế dây chuyền thiết bị thi công chuyên dùng trong các công trình GTVT; hoàn thiện hệ thống đồng bộ nâng dầm thay gối cầu; nghiên cứu chế tạo bơm thủy lực siêu cao áp; thiết bị bơm trộn vữa xi măng phục vụ công nghệ chống sụt trượt; nghiên cứu dây chuyền thiết bị đồng bộ và thiết kế chế tạo hệ thống thi công cọc xi măng đất trộn khô, trộn ướt phục vụ gia cố nền đất yếu. Một số kết quả nghiên cứu đã được ứng dụng vào thực tiễn ngành GTVT mang lại hiệu quả kinh tế rõ rệt.

Bảo vệ môi trường: Nghiên cứu tiêu chí xanh và lồng ghép vào quy trình kỹ thuật đánh giá tác động môi trường khi lập dự án đầu tư xây dựng công trình giao thông khi tham gia Dự án “Hỗ trợ lồng ghép tiêu chí xanh vào xây dựng quy trình kỹ thuật đánh giá tác động môi trường khi lập dự án đầu tư xây dựng công trình giao thông” của Bộ GTVT. Tăng trưởng xanh hiện đang là một chiến lược phát triển còn khá mới mẻ ở Việt Nam và đặc biệt là ngành GTVT trong bối cảnh công nghệ của chúng ta còn khá lạc hậu so với thế giới.

Đẩy mạnh nghiên cứu KHCN thời gian tới: Viện chủ động và tập trung giải quyết những vấn đề kỹ thuật, nghiên cứu giải mã những công nghệ trọng yếu phát sinh trong thực tế sản xuất của ngành GTVT trong cả 5 lĩnh vực của ngành GTVT, đặc biệt chú trọng tới giải pháp tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, lĩnh vực ITS, đường sắt đô thị, cảng biển và hàng không; tiếp tục nghiên cứu những công nghệ mới, thử nghiệm các loại vật liệu mới trong xây dựng, bảo trì, sửa chữa tăng cường kết cấu công trình giao thông phù hợp với từng vùng miền...; biên soạn các tiêu chuẩn, quy chuẩn, xây dựng các quy trình, chỉ dẫn kỹ thuật phục vụ công tác quản lý chất lượng của ngành GTVT