Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật sử dụng công nghệ GNSS-RTK trong thi công xây dựng nhà siêu cao tầng ở Việt Nam

Nội dung của bài báo trình bày kết quả nghiên cứu về một số giải pháp kỹ thuật cần ứng dụng khi sử dụng công nghệ GNSS-RTK để bố trí thi công xây dựng công trình nhà siêu cao tầng. Cơ sở lý thuyết, kết quả đo đạc thực nghiệm khi ứng dụng của các giải pháp kỹ thuật này nhằm nâng cao khả năng ứng dụng của công nghệ GNSS-RTK trong quá trình đảm bảo thi công các công trình xây dựng nhà cao tầng và siêu cao tầng ở Việt Nam.

Nghiên cứu - Ứng dụng NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ GNSS-RTK TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM TRẦN VIẾT TUẤN(1), DIÊM CÔNG TRANG(2) (1) Trường đại học Mỏ - Địa chất Hà Nội Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng (2) Tóm tắt: Nội dung báo trình bày kết nghiên cứu số giải pháp kỹ thuật cần ứng dụng sử dụng công nghệ GNSS-RTK để bố trí thi cơng xây dựng cơng trình nhà siêu cao tầng Cơ sở lý thuyết, kết đo đạc thực nghiệm ứng dụng giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao khả ứng dụng cơng nghệ GNSS-RTK q trình đảm bảo thi cơng cơng trình xây dựng nhà cao tầng siêu cao tầng Việt Nam Đặt vấn đề Trong thi cơng xây dựng cơng trình nhà siêu cao tầng, để đảm bảo độ xác bố trí thi cơng xây dựng điều kiện cơng trình bị dao động ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh thân tải trọng cơng trình, đề nghị sử dụng công nghệ GNSS-RTK để xác định toạ độ tức thời điểm sở sàn thi công kết hợp với máy tồn đạc điện tử để bố trí chi tiết cơng trình [3] Tuy nhiên sử dụng phương pháp bố trí để bố trí chi tiết sàn xây dựng cần phải xét đến yếu tố độ nghiêng sàn thi công so với mặt phẳng nằm ngang dao động cơng trình gây [1] cần phải tính chuyển kết đo GNSS-RTK thời điểm ti hệ toạ độ thiết kế cơng trình nhằm đảm bảo u cầu: hệ toạ độ thi công xây dựng phải trùng với hệ toạ độ thiết kế cơng trình biến dạng chiều dài cạnh đo cơng nghệ GNSSRTK có biến dạng nhỏ so với chiều dài cạnh mặt đất [2] Chính mà cần phải nghiên cứu bổ sung giải pháp kỹ thuật cần thiết sử dụng công nghệ GNSS-RTK kết hợp với máy tồn đạc điện tử để bố trí thi cơng xây dựng cơng trình nhà siêu cao tầng nước ta Cơ sở lý thuyết phương pháp nghiên cứu 2.1 Tính số hiệu chỉnh độ nghiêng sàn thi cơng vào số liệu bố trí cơng trình - Giả sử thời điểm t1 vị trí tồ nhà xác định điểm (A, B, C, D) có toạ độ (x,y)1 - Tại thời điểm t2 ảnh hưởng yếu tố ngoại cảnh, điểm (A,B,C, D) di chuyển đến vị trí (A1, B1, C1, D1) có toạ độ tức thời (x,y)2 Khi mặt sàn thi cơng bị nghiêng so với phương nằm ngang góc γ (hình 1) Giá trị góc nghiêng γ xác định trực tiếp liên tục cảm biến đo nghiêng gắn trực tiếp cơng trình [1] - Nếu từ điểm M - điểm đặt máy toàn đạc điện tử tiến hành bố trí điểm theo toạ độ thiết kế dựa vào toạ độ tức thời điểm (A1, B1, C1, D1) cần phải tính số hiệu chỉnh vào khoảng cách bố trí độ nghiêng (γ) mặt sàn gây Theo công thức: (1) Trong đó: Stk chiều dài cạnh thiết kế; Sbt chiều dài cạnh bố trí sau hiệu chỉnh Như vậy, dựa vào kết đo góc nghiêng sàn thi công (γ) cảm biến đo nghiêng gắn cơng trình tiến hành bố trí chi tiết Ngày nhận bài: 05/10/2019, ngày chuyển phản biện: 09/10/2019, ngày chấp nhận phản biện: 15/10/2019, ngày chấp nhận đăng: 18/10/2019 39 tạp chí khoa học đo đạc đồ sè 42-12/2019 Nghiên cứu - Ứng dụng theo khoảng cách nghiêng hiệu chỉnh (Sbt) đo theo chế độ đo khoảng cách nằm ngang có sẵn máy tồn đạc bố trí cơng trình (Stk) Nếu lấy sai số trung phương tương hỗ hai điểm cần bố trí (mth)1-2 ≤ ± mm [3], Ta có m1 = ± 2.1 mm; theo (5): mbt = ± 1.7 mm; mγ = ± 0.9 mm Sử dụng (2) để tính ta thấy: Khi khoảng cách bố trí S ≤ 100 m γ ≤ 14’ Nhận xét: bố trí chi tiết sàn thi cơng cơng trình nhà siêu cao tầng, góc nghiêng γ sàn thi cơng khơng vượt q 14’ khơng cần phải tính số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh bố trí chi tiết cơng trình Vấn đề cần đặt xem giới hạn góc nghiêng (γ) để cần phải tính số hiệu chỉnh khoảng cách Từ (1) ta có: Stk = Sbt cos γ Tiến hành biến đổi: Stk - Sbt = Sbt cos γ - Sbt ΔS = Sbt (cos γ - 1) (2) Tính giá trị ΔS cho phép Từ hình 1: Sai số tổng hợp điểm tính sau: (3) Trong đó: mbt: sai số bố trí điểm máy tồn đạc điện tử; mγ: sai số bố trí điểm góc nghiêng sàn (γ) tạo ra; mM: sai số điểm đặt máy M Để bỏ qua giá trị mγ mM yêu cầu ảnh hưởng nguồn sai số không vượt 10% sai số tổng hợp tức là: 2.2 Tính chuyển kết đo GNSS-RTK hệ toạ độ thiết kế cơng trình Tại thời điểm ti kết đo GNSS-RTK cho ta toạ độ điểm (A1, B1, C1, D1) dạng toạ độ địa tâm (X, Y, Z)i toạ độ trắc địa (B, L, H)i toạ độ (x, y, h)i hệ toạ độ VN 2000 Trong cơng trình lại xây dựng mặt đất sử dụng hệ toạ độ dùng để thiết kế cơng trình cơng trình (thường hệ toạ độ phẳng, giả định) Chính để sử dụng kết đo GNSS-RTK thời điểm ti để bố trí điểm chi tiết điểm (hình 1) cơng trình cần phải thực phép tính chuyển toạ độ kết đo GNSS-RTK hệ toạ độ thiết kế thi cơng cơng trình Có nhiều phương pháp tính chuyển toạ độ GNSS chúng tơi chọn phương pháp tính chuyển toạ độ GNSS hệ toạ độ thi cơng cơng trình qua hệ toạ độ địa diện chân trời có nguyên lý sau [2]: a Từ kết đo GNSS-RTK cho ta toạ độ hệ toạ độ địa tâm điểm j (X, Y, Z)j tiến hành tính chuyển toạ độ địa tâm điểm j hệ toạ độ địa diện chân trời theo công thức [2]: (4) Thay vào công thức (3) biến đổi ta có (6) (5) Trong đó: - (Xj, Yj, Zj) toạ độ vng góc t¹p chÝ khoa học đo đạc đồ số 42-12/2019 40 Nghiên cứu - Ứng dụng không gian địa tâm điểm GNSS cần tính chuyển - (B0, L0, H0) điểm gốc hệ toạ độ địa diện chân trời - N0 bán kính cong vịng thẳng đứng thứ qua điểm gốc hệ toạ độ địa tâm [2] Khi áp dụng cho cơng trình nhà siêu cao tầng, nên chọn gốc hệ toạ độ địa diện chân trời sau (7) Với n số điểm đo GNSS lưới bố trí Giá trị độ cao gốc hệ toạ độ địa diện (H0) chọn độ cao bề mặt móng cơng trình b Sử dụng phép tính chuyển Helmert để tính chuyển toạ độ điểm đo GNSS thời điểm t từ hệ toạ độ địa diện chân trời hệ toạ độ thiết kế thi cơng cơng trình dựa vào điểm song trùng [2] Kết đo đạc tính tốn thực nghiệm Để minh hoạ cho nội dung nghiên cứu lý thuyết nêu trên, tiến hành đo đạc khu vực Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng với hệ thống máy thu hãng Trimble: GNSS R8S - Thành lập mặt đất lưới đo góc-cạnh bao gồm điểm (hình 2); máy đặt điểm BS điểm trạm base có toạ độ độ cao hệ toạ độ VN-2000; 04 máy thu GNSS 8S đặt điểm (1, 2, 3, 4), (A1, A2, A3, A4) đo theo chế độ đo tĩnh (hai ca đo) Kết đo GNSS tĩnh cho cột (1), (2) bảng Sau chuyển sang chế độ đo GNSS-RTK với trạm base đặt điểm BS với tần suất thu tín hiệu 1” thời gian thu điểm đo khoảng 10’ Sau xử lý số liệu có kết đo GNSS-RTK phần cột (1), (2) bảng Lấy toạ độ đo GNSS tĩnh điểm làm toạ độ khởi tính để tính tốn số liệu lưới đo góc cạnh mặt đất theo hệ toạ độ VN2000 Kết đo cho cột (3), (4) bảng Toạ độ điểm lưới lấy theo hệ toạ độ thiết kế cơng trình cho cột (1), (2) bảng - Độ lệch toạ độ điểm lưới đo phương pháp đo khác thể cột (5) (6), (7) bảng Nhận xét: Từ kết so sánh toạ độ điểm lưới thực nghiệm đo theo phương pháp khác trình bày bảng giá trị toạ độ thiết kế điểm lưới bảng ta thấy: (Xem bảng 1) Không thể sử dụng trực tiếp toạ độ điểm đo GNSS-RTK sàn thi công để xác định toạ độ điểm đặt máy toàn đạc điện tử bố chí chi tiết cơng trình lý sau đây: - Sự khác biệt hệ toạ độ hệ toạ độ đo GNSS-RTK (hệ VN 2000) hệ toạ độ thiết kế thi công cơng trình (hệ giả định) - Dùng máy tồn đạc điện tử TCR-1201 (độ xác đo góc cạnh là: mβ = ± 1”; mS = ± 1,5 mm) thước thép đo góc cạnh lưới; xử lý số liệu hệ toạ độ giả định coi hệ toạ độ thiết kế thi công cơng trình Dùng 05 máy thu GNSS R8S (Trimble): 01 41 - Sự biến dạng chiều dài cạnh lưới đo GNSS-RTK so với chiều dài cạnh mặt đất tương đối lớn, vượt giới hạn độ xác cho phép bố trí chi tiết cơng trình - Trên bảng 1: Độ lệch toạ độ từ mm ÷ mm Chính mà cần phải tiến hành tính chuyển toạ độ từ hệ toạ độ địa tâm đo GNSSRTK hệ toạ độ thiết kế thi cơng cơng trình (Xem bảng 2) tạp chí khoa học đo đạc đồ số 42-12/2019 Nghiên cứu - Ứng dụng Ở sử dụng phương pháp tính chuyển kết đo GNSS hệ toạ độ thi công theo phương pháp tính chuyển qua hệ toạ độ địa diện chân trời [2] cách sử dụng thuật tốn tính chuyển (6), (7) kết hợp với phép tính chuyển Helmert Kết tính chuyển trình bày (3), (4) bảng Từ kết so sánh bảng cho thấy: thực phép tính chuyển toạ độ đo GNSS-RTK từ hệ toạ độ địa tâm hệ toạ độ thi cơng trình qua hệ tọa độ địa diện chân trời đáp ứng yêu cầu: - Các điểm đo GNSS-RTK dùng làm điểm gốc giao hội sàn thi cơng có toạ độ trùng với hệ toạ độ dùng để thiết kế thi cơng cơng trình xác bố trí cơng trình Kết luận kiến nghị Khi sử dụng công nghệ GNSS-RTK kết hợp với máy toàn đạc điện tử để bố trí chi tiết sàn thi cơng nhà siêu cao tầng cần phải áp dụng số giải pháp kỹ thuật sau nhằm đảm bảo độ xác bố trí cơng trình: - Cần tiến hành đo độ nghiêng sàn thi công dao động cơng trình gây cảm biến đo nghiêng gắn trực tiếp cơng trình, tuỳ theo giá trị góc nghiêng γ đo tiến hành tính số hiệu chỉnh vào khoảng cách bố trí chi tiết cơng trình - Cần phải tiến hành tính chuyển kết đo GNSS-RTK thời điểm bố trí thi cơng - Sự biến dạng chiều dài cạnh lưới (hoặc sai số xác định toạ điểm đo GNSS-RTK) hệ toạ độ thiết kế thi cơng cơng trình Giải có giá trị nhỏ nằm giới hạn cho phép độ pháp đảm bảo đồng hệ toạ độ thiết kế thi cơng cơng trình làm giảm sai số Bảng 1: Kết đo xác định toạ độ lưới thực nghiệm theo phương pháp đo khác Bảng 2: So sánh toạ độ điểm lưới thc nghim sau tớnh chuyn tạp chí khoa học đo đạc đồ số 42-12/2019 42 Nghiờn cu - Ứng dụng xác định toạ độ điểm đo GNSS-RTK dùng làm sở để bố trí chi tiết sàn thi công nhà siêu cao tầng nước ta.m Tài liệu tham khảo [1] Ngô Văn Hiếu nnk (2018), “Sử dụng hệ thống VAS việc đảm bảo độ thẳng đứng nhà siêu cao tầng LAND MARK 81 TP Hồ Chí Minh”, Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học quốc tế ACI, Viện khoa học công nghệ xây dựng, Hà Nội [2] Trần Viết Tuấn (2005), “Nghiên cứu phương pháp tính chuyển tọa độ điểm đo GPS hệ tọa độ thi cơng cơng trình”, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất số 11/7-2005, Hà Nội [3] Trần Viết Tuấn, Diêm Công Trang (2019), “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GNSS-RTK thi công xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam“, Tạp chí Khoa học Đo đạc Bản đồ, số 40 tháng 6/2019, Hà Nội.m Summary Research on technical solution of GNSS-RTK technology in construction of super high-rise building in Vietnam Tran Viet Tuan, Hanoi University of Mining and Geology Diem Cong Trang, Vietnam Institute for Building Science and Technology The content of the article presents the research results of some technical solutions to be applied when using GNSS-RTK technology to arrange the construction of super-high-rise buildings Theoretical basis, experimental measurement results during application of these technical solutions to improve the applicability of GNSS-RTK technology in the process of ensuring construction of high-rise buildings and super high-rise in Vietnam.m ĐO SÂU ĐỊA HÌNH ĐÁY BIỂN VÙNG NƯỚC NƠNG (Tiếp theo trang 38) [5] Dietrich 2017, Bathymetric Structure- Vol 45, pp 355 - 364 from-Motion: Extracting shallow stream [6] Seeber, G 2003, Satellite Geodesy, 2nd bathymetry from multi-view stereo photogramedition, Walter de Gruyter, Berlin, 2003.m metry, Earth Surfaces Processes and Landforms, Summary Shallow-water Bathymetry by stereo photogrammetric approach using satellite imageries WorldView-2, experimental case in submerged reef Hai Sam, Spratly Islands, Vietnam Nguyen Ha Phu, National Remote Sensing Department Pham Minh Hai, Institute of Geodesy and Cartography Nguyen Trong Truong Son, Hanoi University of Natural Resources and Environment Satellite multispectral image data is being applied effectively in bathymetry in shallow water areas Most of studies are focused on determining the water depth using the radiometric approach However, with the acquiring ability of stereo image data in a single pass from WorldView-2 satellite, the photogrammetric approach is becoming more interestingly because the advantage of without using In-Situ data In this experimental case, the near-shore bathymetry by stereo photogrammetryusing WorldView-2 satellite data is conducted at the coral reef Hai Sam that belong to Spratly Islands (Vietnam) After removing the affects of atmosphere and sun-glint as well as adjusting the depth difference caused by refraction at the water/air interface, the achieved depth can be up to over 42,0 m These results show that the applicability of shallow-water bathymetry by stereo photogrammetry can be applied spreadly to other islands, islets and surmerged reefs at the Paracel Islands and the Spratly Islands.m 43 t¹p chí khoa học đo đạc đồ số 42-12/2019 ... thi công công trình”, Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất số 11/7-2005, Hà Nội [3] Trần Viết Tuấn, Diêm Công Trang (2019), ? ?Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GNSS-RTK thi công xây dựng nhà siêu cao tầng Việt. .. trình Kết luận kiến nghị Khi sử dụng công nghệ GNSS-RTK kết hợp với máy toàn đạc điện tử để bố trí chi tiết sàn thi cơng nhà siêu cao tầng cần phải áp dụng số giải pháp kỹ thuật sau nhằm đảm bảo độ... đo GNSS-RTK dùng làm sở để bố trí chi tiết sàn thi công nhà siêu cao tầng nước ta.m Tài liệu tham khảo [1] Ngô Văn Hiếu nnk (2018), ? ?Sử dụng hệ thống VAS việc đảm bảo độ thẳng đứng nhà siêu cao