Giáo trình Trắc địa công trình giao thông - thủy lợi - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 1 của giáo trình Trắc địa công trình giao thông - thủy lợi cung cấp cho học viên những nội dung về: công tác trắc địa trong khảo sát và xây dựng tuyến đường; công tác trắc địa trong khảo sát xây dựng cầu; công tác trắc địa trong khảo sát thiết kế công trình thủy lợi - thủy điện;... Mời các bạn cùng tham khảo!

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH - Chủ biên: TS Bùi Ngọc Hùng Tham gia: ThS Nguyễn Thị Mai Anh GIÁO TRÌNH TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG – THUỶ LỢI (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh – 2018 Chương CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG KHẢO SÁT VÀ XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG 1.1 Khái niệm chung tuyến đường định tuyến đường 1.1.1 Các yếu tố tuyến đường Tuyến đường trục thiết kế cơng trình đường đánh dấu ngồi thực địa, đồ, bình đồ, cho trước toạ độ điểm mơ hình số bề mặt thực địa Các yếu tố tuyến đường bao gồm: - Bình đồ: hình chiếu lên mặt phẳng - Mặt cắt dọc: lát cắt đứng dọc theo tuyến thiết kế Ngoài để đặc trưng cho bề mặt địa hình cơng trình dạng tuyến người ta cịn thành lập mặt cắt ngang tuyến Tuyến đường nhìn chung đường cong không gian phức tạp Trong mặt phẳng, tuyến gồm đoạn thẳng có hướng khác chêm chúng đường cong có bán kính cố định thay đổi Trong mặt cắt dọc tuyến bao gồm đoạn thẳng có độ dốc khác nối chúng đường cong đứng có bán kính khơng đổi 1.1.2 Các thơng số định tuyến Tập hợp tất công tác khảo sát, xây dựng theo tuyến chọn, đáp ứng yêu cầu điều kiện kỹ thuật độ dốc, bán kính cong địi hỏi chi phí cho việc xây dựng tuyến thấp gọi công tác định tuyến đường Trong việc định tuyến bao gồm thơng số sau đây: - Thơng số mặt phẳng: Góc ngoặt, bán kính cong phẳng, chiều dài đường cong, đoạn thẳng chêm - Thông số độ cao: độ dốc dọc, chiều dài đoạn mặt cắt bán kính cong đứng 1.1.3 Định tuyến đồng bng ĐN1 ĐN2 Thành phố ĐN3 ĐN4 Nhà máy Ở đồng độ dốc trung bình mặt đất vùng đồng thường nhỏ độ dốc thiết kế cho phép công tác định tuyến chủ yếu dựa vào địa vật Nhưng định tuyến đồng cần tuân thủ nguyên tắc sau: - Giữa địa vật có đường bao nên đặt tuyến thẳng Độ lệch tuyến so với đường thẳng (tức độ dài thêm tương đối) độ lớn góc chyển hướng cần phải khống chế trước - Đỉnh góc ngoặt chọn đối diện với khoảng địa vật tuyến đường vòng qua địa vật - Các góc chuyển hướng tuyến cố gắng không lớn 200-300 1.1.4 Định tuyến vùng núi Ở miền núi độ dốc lớn đáng kể so với độ dốc thiết kế tuyến đường, việc định tuyến chọn chủ yếu dựa vào địa hình sở độ dốc giới hạn đoạn tuyến Để đảm bảo độ dốc người ta buộc phải kéo dài tuyến cách làm lệch tuyến đường góc lớn so với đường thẳng 50 A 30 45 35 40 55 60 B A B 55 B 50 A 30 35 25 40 Nhưng định tuyến miền núi cần tuân thủ nguyên tắc sau: - Định tuyến theo độ dốc giới hạn có khối lượng cơng tác không làm giảm độ dốc (hoặc cho độ dốc không) vùng riêng biệt, khu vực, khu vực đòi hỏi phải tuân theo quy định - Các yếu tố tuyến độ cao mặt đất chọn có lưu ý đến mặt cắt thiết kế lập trước yêu cầu chen đoạn thẳng đường cong - Phải vào độ dốc định tuyến độ kéo dài cho phép tuyến đường mà định vị trí dỉnh góc ngoặt độ lớn chúng Cần phải loại bỏ đường cong có bán kính nhỏ nơi buộc phải làm giảm cách đáng kể độ dốc cho phép 1.2 Khảo sát đường giao thông 1.2.1 Phân loại tuyến đường Đối với đường ô tô: Tùy thuộc vào ý nghĩa tuyến đường mạng lưới giao thông quốc gia mật độ chuyển động phương tiện giao thông, người ta chia tuyến đường thành cấp hạng sau (theo TCVN 4054 : 2005): Cấp Lưu lượng thiết kế xe thiết kế Chức đường (xcqđ/nđ) đường Cao tốc Cấp I > 25 000 Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729 : 1997 > 15 000 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước Quốc lộ Cấp II > 000 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nước Quốc lộ Cấp III > 000 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước, địa phương Quốc lộ hay đường tỉnh Cấp IV > 500 Đường nối trung tâm địa phương, điểm lập hàng, khu dân cư Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện Cấp V > 200 Đường phục vụ giao thông địa phương Đường tỉnh, đường huyện, đường xã Cấp VI < 200 Đường huyện, đường xã Đối với đường sắt (theo TCVN 4117 : 1985): Đường sắt cấp I: Đường trục có ý nghĩa đặc biệt quan trọng hệ thống đường sắt trị, kinh tế, quốc phịng nối thơng với nước ngồi Cường độ vận tải hàng hướng nặng năm khai thác thứ 5, năm triệu km/km Cường độ vận tải hàng hướng nặng năm khai thác thứ tương đối nhỏ năm khai thác thứ l0, năm triệu km/km Số đôi tàu khách ngày đêm năm khai thác thứ từ đôi trở lên (kể tàu đường dài tàu khu đoạn) Đường sắt cấp II: tuyến vận tải hàng hóa khách vùng lãnh thổ nước Đường sắt cắp III: đường sắt sử dụng địa phương đường sắt công cộng khác có lượng vận tải tương đối nhỏ, cường độ vận tải hàng hướng xe nặng tương lai năm triệu km/km Nếu lượng vận tải năm thứ l0 không vượt triệu km/km, tương lai có khả vượt quá, triệu km/km thiết kế theo tiêu chuẩn đường cấp II 1.2.2 Quy trình cơng nghệ cơng tác khảo sát đường giao thông Giai đoạn khảo sát thiết kế Giai đoạn khảo sát thiết kế nhiệm vụ công tác trắc địa, tiến hành qua nhiều giai đoạn bao gồm: Thiết kế tiền khả thi, thiết kế khả thi, thiết kế kỹ thuật lập vẽ thi công a.Giai đoạn thiết kế tiền khả thi Khi xây dựng tuyến đường cần phải thu thập tài liệu liên quan đến tuyến đường để sơ đánh giá cần thiết phải đầu tư xây dựng cơng trình giao thơng thuận lợi, khó khăn sơ xác định vị trí, quy mơ cơng trình, ước tính tổng mức đầu tư, chọn hình thức đầu tư đánh giá hiệu mặt kinh tế, xã hội dự án Công tác trắc địa chủ yếu giai đoạn là: + Tìm hiểu lực lượng lao động khu vực khảo sát, rõ khu vực trọng tâm tuyến, nơi thực chuyển lưu giao thơng sang tuyến đường thiết kế + Xác định đồ tỷ lệ nhỏ điểm khống chế, vạch phương án có đồ tỷ lệ 1/25000  1/10000 Từ sơ đánh giá khái quát ưu, khuyết điểm phương án + Khảo sát tuyến: Nhiệm vụ giai đoạn thu thập tài liệu điều kiện tự nhiên vùng cơng trình giao thơng qua (địa hình, địa chất, thuỷ văn, nguồn cung cấp vật liệu xây dựng …), đồng thời điều tra thu thập tài liệu khảo sát thực (nếu có) làm việc với quan hữu quan lợi ích (và khó khăn) xây dựng khai thái cơng trình Kết khảo sát sơ đề xuất hướng tuyến, ước định quy mô giải pháp kinh tế kỹ thuật cơng trình + Khảo sát thủy văn: Khảo sát thuỷ văn tuyến đường thu thập tài liệu sẵn có điều tra bổ sung (nếu chưa có sẵn )về địa hình, địa chất, khí tượng, thuỷ văn, tình hình ngập lụt, chế độ dịng chảy sơng, suối dịng thiết kế đường Làm việc với địa phương quan hữu quan cơng trình đê đập thuỷ lợi, thuỷ điện sử dụng theo quy hoạch tương lai Sự ảnh hưởng cơng trình tới chế độ thuỷ văn dọc tuyến đường cơng trình nước đường, u cầu thuỷ lợi việc xây dựng cầu đường Trên đồ có sẵn vạch đường danh giới lưu vực tụ nước, vùng bị ngập (nếu có), tổ chức thị sát ngồi thực địa để đánh giá, đối chiếu với số liệu thu thập qua tài liệu lưu trữ địa phương quan chức cung cấp b Giai đoạn thiết kế khả thi Giai đoạn thực sở luận chứng kinh tế kỹ thuật chủ đầu tư phê duyệt xác định phạm vi đầu tư xây dựng cơng trình Cơng việc bước thiết kế khả thi bao gồm : + Tiến hành đo vẽ bình đồ, bình đồ ảnh tỷ lệ 1/10000 - 1/5000, khoảng cách điểm từ - 5m + Khảo sát tuyến đường: Quá trình khảo sát phải nghiên cứu điều kiện tự nhiên vùng (địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, nguồn vật liệu xây dựng …) Ngoài cần ý đến tài liệu khảo sát tiến hành năm trước có Kết khả sát phải đề xuất hướng tuyến giải pháp thiết kế cho phương án tốt nhất, đề xuất giải pháp thi công đồng thời phải thoả thuận với quyền địa phương quan chức hướng tuyến giải pháp thiết kế chủ yếu + Khảo sát thủy văn: Yêu cầu khảo sát thuỷ văn dọc tuyến đường nghiên cứu hồ sơ thuỷ văn, địa hình, địa chất dọc tuyến thu thập được, đánh giá mức độ xác mức độ tỉ mỉ số liệu, tài liệu so với yêu cầu khảo sát bước nghiên cứu tiền khả thi để lập kế hoạch bổ xung tài liệu thiếu theo nhiệm vụ nội dung đặt bước tiền khả thi c Giai đoạn thiết kế kỹ thuật: Sau phương án khả thi đựoc trình duyệt lên quan chủ quản xem xét phê chuẩn, đơn vị thiết kế tiến hành đưa thông số cụ thể công trình (số xe, cấp đường, tốc độ xe chạy, kết cấu mặt đường ) Đề phương án thi cơng giải phóng mặt bằng, phương án thi cơng giải pháp kỷ thuật Như giai đoạn thiết kế kỹ thuật phục vụ cho cơng trình chi tiết cụ thể với mục tiêu đưa phương pháp công nghệ nhằm thi cơng xây dựng cơng trình Do nội dung công tác trắc địa giai đoạn bao gồm nội dung sau: - Thành lập lưới khống chế sở mặt độ cao dọc tuyến - Thành lập đồ địa hình tỷ lệ lớn khu vực xây dựng - Chuyển phương án tối ưu chọn thực địa - Đo vẽ mặt cắt dọc, mặt cắt ngang cọc lý trình - Cắm mốc giải phóng mặt d Giai đoạn lập vẽ thi công Giai đoạn lập vẽ thi cơng q trình chi tiết hóa giai đoạn thiết kế kỷ thuật phương pháp vẽ thi công, để cung cấp chi tiết số liệu vẽ cho đơn vị thi công ngồi thực địa Vì giai đoạn phải xác hóa về khảo sát địa hình, địa chất thủy văn để xác định yếu tố địa hình Như nội dung công tác trắc địa giai đoạn bao gồm nội dung sau: - Đo kiểm tra mạng lưới khống chế thi cơng cơng trình thiết kế giai đoạn thiết kế kỷ thuật - Đo kiểm tra lại cách xác chi tiết tồn địa hình thi cơng tỷ lệ lớn 1/500 - 1/200 - Thành lập mặt cắt dọc, cắt ngang tuyến - Khảo sát lại tuyến khôi phục lại tuyến thực địa, khảo sát thủy văn bổ sung số liệu thiếu bước thiết kế kỷ thuật Giai đoạn thi công Sau giai đoạn khảo sát thiết kế hoàn thành cơng viêc trắc địa chuyển sang giai đoạn thi công Giai đoạn thi công q trình sử dụng lưới khống chế trắc địa phục vụ cho bố trí cơng trình thi cơng ngồi thực địa mặt độ cao nhằm đảm bảo cơng trình xác theo thiết kế đề Bản thiết kế tuyến thống phòng trứơc chuyển thực địa theo số liệu bình đồ tổng thể khu vực Từ số liệu tọa độ điểm đặc trưng xác định trứơc tiến hành bố trí thực địa, đo đạc kiểm tra so với tọa độ điểm thiết kế, từ đưa phương án hợp lý để đảm bảo cho cơng trình đạt độ xác cao nhất, có biện pháp khắc phục với cố co thể sảy q trình thi cơng Giai đoạn khai thác sử dụng cơng trình Cơng tác trắc địa thời kỳ thành lập mạng lưới quan trắc chuyển dịch, biến dạng để theo dõi đánh giá ổn định cơng trình thời kỳ vào vận hành Việc thành lập mạng lưới quan trắc thời gian quan trắc phụ thuộc vào loại cơng trình, đặc điểm cơng trình tính cấp thiết cơng trình 1.3 Định tuyến đường phịng 1.3.1 Định tuyến đồ địa hình Việc định tuyến phịng cơng trình dạng tuyến thực khảo sát kinh tế - kỹ thuật để chọn hướng tuyến phương án tuyến đường Tuy nhiên, khu vực có địa hình phức tạp q trình định tuyến thực địa người ta kết hợp định tuyến đồ địa hình tỷ lệ lớn Tùy thuộc vào điều kiện địa hình mà tiến hành theo hai phương pháp: Phương pháp thử phương pháp đặt đoạn có độ dốc Phương pháp thử: Được áp dụng vùng đồng Giữa điểm định hướng, người ta đánh dấu đồ tuyến đường ngắn dựa vào thành lập mặt cắt dọc tuyến tuyến thiết kế Trên sở phân tích mặt cắt dọc ta tìm vùng, dễ dàng chuyển tuyến đường sang trái sang phải để độ cao thực địa gần với độ cao thiết kế Sau định tuyến lại khu vực thành lập thiết kế tuyến đường tốt Phương pháp đặt đoạn có độ dốc: Được áp dụng vùng núi Nội dung phương pháp vào khoảng cao h đường đồng mức đồ độ dốc cho phép i tuyến đường để tìm hướng tuyến cho đoạn độ dốc thiết kế theo công thức: L= h h = tgv itk (1.1) Nếu tỷ lệ đồ 1:M khoảng cách tương ứng đồ là: l= h itk M (1.2) Ví dụ: h = 5m, itk = 0.012 đồ 1:25.000: l = 5000 = 16 7mm 0.012 25000 Dòng chảy A l l l l l B l l C l l l l M D Sau có l, điểm tuyến đường dùng compa xác định đoạn có độ dốc Đầu mút khoảng cách l cắt đường đồng mức lân cận B Tiếp tục đặt compa B, mở khoảng cách l để đầu mút cắt đường đồng mức C…cứ tiếp tục điểm cuối tuyến Tuy nhiên, phương pháp tuyến nhận có độ gãy khúc lớn Vì sau định tuyến xong vào địa hình để khái quát lại tuyến đường nhằm có tuyến gãy khúc 1.3.1 Định tuyến mơ hình lập thể(tham khảo) 1.4 Định tuyến thực địa Việc định tuyến thực địa bao gồm dạng công việc sau đây: - Chuyển thiết kế tuyến thực địa Định cạnh tuyến - Đo góc ngoặt tuyến - Đo chiều dài cạnh kết hợp với công tác bố trí điểm cọc lộ trình Lập sơ đồ đánh dấu cọc - Bố trí đường cong (trịn chuyển tiếp) - Thủy chuẩn tuyến đường, bố trí mốc thủy chuẩn dọc tuyến - Đánh dấu tuyến đường - Đo nối tuyến với mốc khống chế sở… - Đo vẽ mặt bằng, chỗ tiếp giáp giao tuyến đường - Hiệu chỉnh tài liệu ngoại nghiệp, thành lập bình đồ mặt cắt dọc tuyến 10 3.2.1 Yêu cầu độ xác xác định độ dốc dòng chảy Khi xác định độ dốc dọc sơng thủy chuẩn hình học i =h/L h chênh cao điểm cọc (chênh cao mặt nước), L khoảng cách chúng Nếu bỏ qua ảnh hưởng sai số xác định khoảng cách L, ta có: mi mh = i h (3.1) mh - sai số tương đối đo cao mực nước sông h Nếu lấy sai số tương đối đo cao đường thủy chuẩn dọc sơng nhỏ lần độ xác yêu cầu cần xác định độ dốc, mh/h =0.036, hay: mh = 0.036h (3.2) Đối với thủy chuẩn hình học: (3.3) mh =  L -sai số trung phương ngẫu nhiên 1km đường thủy chuẩn L-chiều dài đường thủy chuẩn, đơn vị km Cho hai vế (3.2) (3.3) ta có: = 0.036 h (3.4) L Nếu thay đổi vào (3.4) giá trị chênh cao h khúc sông dài 1km, ta xác định sai số cho phép  1km tương ứng với chênh cao vậy, xác định cấp thủy chuẩn cần thiết đường thủy chuẩn Chênh cao mực nước sông 1km (cm) Độ dốc dọc sông Sai số ngẫu nhiên 1km (mm) Cấp thủy chuẩn 0.000005 1.8 II 10 0.000010 3.6 II 15 0.000015 5.4 III 20 0.000020 7.2 III 30 0.000030 10.8 IV 50 0.000050 18.0 IV Đối với sơng miền núi có độ dốc lớn 0.001 dùng đo cao lượng giác 3.2.2 Đo cao mặt nước sông Mực nước sông đo điểm đặc trưng dịng sơng bố trí cách 1-3km Các điểm đặc trưng là: chỗ giao dịng sơng, nơi khúc sơng có độ cao thay đổi đột ngột, chỗ có đảo, chỗ sông ngoặt hau sông uốn cong 66 cạng chân cầu, thượng hạ lưu chân đập đặc điểm đặc trưng mặt nước sông mà có bố trí cọc để đo mực nước gọi điểm đo nước Người ta chia khúc sơng thành đoạn có chiều dài tới 30km giao cho nhóm thực Chiều dài đoạn tùy thuộc chủ yếu vào mức độ thay đổi độ dốc mặt nước Tại đầu cuối đoạn chố uốn cong đặc trưng dịng sơng, người ta bố trí trạm đo nước tạm thời, tiến hành quan sát thường xuyên độ cao mặt nước Việc đo cao mặt nước tiến hành tốt vào mùa khô Khi mặt nước ổn định (độ cao thay đổi ngày khơng q 1cm) đóng cọc xuống với mặt nước ngày tồn khúc sơng Tuy nhiên cần lưu ý việc thủy chuẩn đầu cọc đóng cần kết thúc vịng 2-3 ngày để tin tưởng rằng, khoảng thời gian độ cao đầu cọc không bị thay đổi Các cọc đóng khơng xa q mép nước 1m lúc trời lặng gió Để kiểm tra, điểm đo nước người ta bố trí thêm 1-2 cọc cách 1-2m Các cọc đo cao mực nước đo nối với đường thủy chuẩn đường thủy chuẩn nhánh (hình 3.1) Các mốc độ cao bêtông cố định đường thủy chuẩn đặt ngồi vùng ngập cách 5-7km gắn điểm đặc trưng dịng sơng tốt Các mốc thủy chuẩn tạm thời đặt cách 2-3km Khi bãi sông rộng, đường thủy chuẩn phải đặt cách xa lịng sơng đặt gần lịng sơng đường thủy chuẩn phụ qua mốc đường thủy chuẩn Từ điểm đường thủy chuẩn phụ dẫn độ cao đến cọc A B đo nước l1 l2 Hình 3.1 Các đường thủy chuẩn nhánh l1 l2 đước đặt đường thủy chuẩn treo theo hai hướng thuận nghịch Độ xác chúng thường thấp lần độ xác đường thủy chuẩn (thơng thường thủy chuẩn hạng IV) Sai số trung phương xác định chênh cao mực nước hai cọc đo nước là: 67 mh = mL2 + ml21 + ml22 + 2m02 (3.5) ml – sai số trung phương đường thủy chuẩn hai điểm AB ml1, ml2 – sai số trung phương đường thủy chuẩn nhánh l1 l2 m0 – sai số trung phương đo cao mực nước đầu cọc (thông thường lấy 10mm, cịn độ dốc sơng nhỏ lấy 5mm) Giá trị mL, ml1, ml2 xác định theo công thức: mL =  L Nếu đường thủy chuẩn nhánh cấp, ta có: mh = 12 L +22 (l1 + l2 ) + 2m02 (3.6) Nếu l1 = l2, ta có: mh = 12 L + 222l + 2m02 (3.7) Sai số cho phép chênh cao mực nước: mh(chf) = 0.072h (3.8) h-là chênh cao mặt nước hai cọc Giá trị chênh cao tính theo (3.7) khơng vượt q giá trị cho phép (3.8), nghĩa mh ≤ mh(chf) Nếu mh > mh(chf) phải nâng cấp thủy chuẩn đường thủy chuẩn nhánh lên giảm sai số đo cao đầu cọc xuống 5mm (nghĩa m0 = 5mm) 3.2.3 Quy mực nước Mực nước sông giả định mực nước quy thời điểm Để quy mực nước đo thời điểm khác thời điểm từ vẽ mặt cắt dọc mặt nước, cần biết thời gian đóng cọc đo nước xuống mặt nước thời gian thủy chuẩn đầu cọc Đồng thời trạm đo nước đầu cuối đoạn sông, người ta tiến hành quan sát mực nước sông Sử dụng kết đo đạc này, phép nội suy đơn giản, người ta quy độ cao mực nước cọc đo thời điểm khác đoạn đoạn khác thời điểm Nội dung sau: Mặt nước sơng ln nghiêng só với mặt phẳng nằm ngang, mà mặt nước xác định thủy chuẩn luôn bị dao động Để thuận tiện cho việc sử dụng tài liệu khảo sát, độ cao mặt nước đo quy thời điểm mặt gọi mặt nước quy chuẩn Hiệu số mực nước đo mực nước quy chuẩn gọi trị số quy chuẩn Ví dụ: ngày đó, (giả sử lúc 9h ngày 20/8) tiến hành thủy chuẩn mặt nước cọc đo mực nước A nằm hai trạm đo nước I II có trị số HA (hình 3.2) 68 a H1 HA H1 y Mực nước đo x b hA H’1 H’A H’1 Mực nước giả định l1 H2 H’2 l2 L I A Hình 3.2 Cũng thời gian đó, độ cao mực nước trạm đo nước I II tương ứng H1 H2 Giả sử thời điểm mực nước quy chuẩn (chẳng hạn 13h ngày 10/9), mực nước trạm đo nước I II hạ xuống tương ứng H1 H2, độ cao tương ứng H’1 H’2 Mực nước A phải hạ xuống giá trị HA (chính trị quy chuẩn) Cần xác định HA để tìm mực nước quy chuẩn A Từ hình (3.2), ta có: x= H1 − H l2 ; L hA = x + H H A = H A − H − x (3.9) Cũng tính từ trạm II: y= H1 − H l1 ; L H A = H A − H1 + y hA = H1 − y (3.10) 3.2.4 Lập mặt cắt dọc sông Mặt cắt dọc sông thành lập dựa vào số liệu đo đạc trời kết hiệu chỉnh chúng Tỷ lệ mặt cắt dọc chọn phụ thuộc vào ý nghĩa biểu diễn mặt cắt, chiều dài độ dốc sông Thông thường người ta lấy tỷ lệ ngang từ 1:25.000 – 1: 10.000 tỷ lệ đứng 1:100 Trên mặt cắt dọc, người ta ghi độ cao điểm đặc trưng mặt nước, đáy sông bờ sông, tốc độ hay lưu tốc bề mặt, chênh cao mực nước 1km chiều dài, độ cao điểm trạm đo nước, tình trạng bờ sơng, điểm dân cư 69 Để dự kiến vùng có khả bị ngập lụt hình thành hồ chứa nước, người ta đưa lên mặt cắt dọc độ cao chỗ thấp điểm dân cư cơng trình xây dựng 3.3 Cơng tác trắc địa địa hình khu vực hồ chứa nước Khi xây dựng đập nước sơng mực nước chảy tự nhiên sông dâng lên đến độ cao mực nước chuẩn thiết kế, tạo phía thượng lưu đập hồ chứa nước Chiều dài hồ chứa kể từ đập nước tính theo công thức gần đúng: L = K H J (3.11) Trong đó: H-chiều cao cột áp chân đập J-độ dốc dọc trung bình dịng chảy tự nhiên K-hệ số Đối với đập có cửa thốt, hệ số lấy 1,5 ÷2,2 Diện tích hồ chứa phạm vi ngập lụt xác định đồ địa hình máy đo diện tích Độ xác xác định diện tích trung bình phải đạt khoảng mp/p = 1:100 Trong thời kỳ khảo sát để lập vẽ thi công, cần phải chuyển đánh dấu thực địa biên giới vùng ngập hồ chứa tương lai Nó sở để làm luận chứng tổn thất ngập lụt, xác định vùng ngập cần di chuyển, lập kế hoạch di chuyển, xác định vị trí cần xây dựng cơng trình phòng vệ Thực chất việc chuyển thực địa biên giới hồ chứa tương lai tức tìm ngồi thực địa loạt điểm độ cao biết độ cao thiết kế mực nước hồ Trên hồ chứa lớn, biên giới ngập tương lai hồ đánh dấu thực địa vào độ cao mực nước dâng, nghĩa theo tuyến có độ cao thiết kế khơng Khi đó, đoạn biên giới ngập, người ta xem mực nước nằm ngang hay có độ cao (ví dụ 100,00 – 100,50m; 100,50101,00m ) Độ cao đoạn đánh dấu thực địa nhờ thủy chuẩn kỹ thuật Giả sử từ điểm A lưới độ cao có độ cao H A, cần tìm điểm B có độ cao độ cao mực nước thiết kế hồ (hình 3.3): 70 a b B A Hình 3.3 Đặt máy thủy chuẩn cách A khoảng đó, lấy số đọc mia A a Sau di chuyển mia B bề mặt địa hình đọc số đọc mia B b Số đọc b tính trước sau: b = (HA + a) - Htk (3.12) Tiếp tục di chuyển mia mặt đất để tìm loạt điểm có số đọc mia b Khoảng cách điểm phạm vi 30-50 tùy thuộc vào mức độ phức tạp địa hình ý nghĩa kinh tế đất đai khu vực Các điểm đánh dấu cọc gỗ Đồng thời trạm này, người ta thủy chuẩn để xác định độ cao điểm trung gian, có độ cao xấp xỉ độ cao mực nước thiết kế Chuyển máy sang trạm thứ hai tiến hành tương tự Qua 3-5km chiều dài đường chuyền độ cao xác định biên giới ngập, cần phải nối tuyến với mốc độ cao sở Sau đánh dấu xong điểm, người ta đặt đường chuyền toàn đạc bàn đạc để xác định tọa độ giải tích điểm đường biên hồ chứa Trên khu vực có điểm dân cư xí nghiệp cơng nghiệp, biên giới ngập nước xác định với sai số không lớn 0.10m Trong phạm vi hồ chứa, tiến hành đo vẽ tỷ lệ lớn điểm dân cư xí nghiệp cơng nghiệp để di chuyển chúng; đo vẽ cơng trình xây dựng để thiết kế cơng trình phịng vệ 3.4 Đo vẽ địa hình lịng sông 3.4.1 Lưới khống chế tỷ lệ đo vẽ Đo vẽ lịng sơng có ý nghĩa quan trọng xây dựng thủy lợi khảo sát giao thơng đường thủy Việc đo vẽ lịng sơng cịn có ý nghĩa đặc biệt để nghiên cứu chế độ dịng sơng: độ sâu dịng chảy, độ dốc mặt nước, trạng thái hai bờ Trên sở đo vẽ định kỳ lịng sơng, người ta xác định biến đổi lịng sơng biến dạng bờ hồ nhiều năm Phạm vi đo vẽ lòng sông cần đạt tới biên giới mực nước cao Cần ý đến mật độ điểm đo sâu độ xác đo sâu lịng sơng, việc biểu diễn điểm đặc trưng đáy sông Đo vẽ địa vật bờ sơng tiến hành theo 71 phương pháp thông thường, cần tuân thủ yêu cầu độ xác xây dựng lưới khống chế mặt Đối với sông rộng 200-500m, bình đồ lịng sơng lập tỷ lệ 1:2000 – 1:5000 với đường đồng mức 0,25 – 0,50m Đối với sông rộng 500m, tỷ lệ đo vẽ giảm xuống 1:10.000 với khoảng cao 0,5-1,0m Lưới khống chế đo vẽ mặt lịng sơng xây dựng dạng chuỗi tam giác giải tích cấp 1, lưới đo góc cạnh, đa giác đo dài điện quang điểm đường chuyền kinh vĩ tam giác nhỏ chêm dày Trên khu vực đo vẽ lớn, lưới khống chế mặt cần nối với hệ thống khống chế mặt Nhà nước Khi đó, sai số trung phương vị trí điểm yếu mạng lưới sau bình sai khơng vượt q 0,5mm tỷ lệ bình đồ cần thành lập, cịn mạng lưới chêm dày (khống chế đo vẽ) không vượt qua 1,0mm Sai số trung phương điểm đo sâu, điểm đường biên địa vật bờ sông không vượt 1,5mm Cơ sở độ cao đo vẽ sông đồng thành lập dạng tuyến vòng thủy chuẩn hạng III, chêm dày đường thủy chuẩn hạng IV thủy chuẩn kỹ thuật Chiều dài tuyến thủy chuẩn xác định từ điều kiện: sai số khép fh tuyến vòng thủy chuẩn đóng kín khu đo là: f h ( gh)  h (3.13) h- chênh cao mặt nước sơng khu vực cần đo 3.4.2 Đo sâu lịng sơng Việc biểu diễn chi tiết địa hình đáy sơng độ sâu dòng chảy thực mặt cắt ngang bố trí vng góc với hướng dịng chảy cách 1-2cm tỷ lệ bình đồ Nội dung công tác đo sâu bao gồm: đo sâu lịng sơng, xác định vị trí mặt điểm đo sâu, đo độ cao mực nước sông thời điểm đo sâu Việc đo sâu lịng sơng thực phương pháp đo đơn điểm nhờ sào đo sâu phương pháp đo liên tục độ sâu nhờ máy đo sâu hồi âm Máy đo sâu hồi âm cấu tạo dựa nguyên tắc định vị siêu âm xác định độ sâu h cách đo thời gian truyền sóng siêu âm từ máy phát xung 72 3.4.3 Xác định vị trí mặt điểm đo sâu Vị trí mặt xuồng đo sâu tuyến đo xác định nhờ giao hội trắc địa, nhờ hệ thống đo dài radio hay phương pháp ảnh Cứ cách 10mm tỷ lệ bình đồ đo vẽ, cần phải nối mặt vị trí điểm đo sâu Khi đó, bắt buộc xác định điểm đầu điểm cuối tuyến đo, thay đổi tốc độ chuyển động tàu độ sâu dòng chảy 3.5 Khảo sát tuyến kênh dẫn 3.5.1 Bình đồ lộ tuyến kênh chính, kênh nhánh Kênh vận hành Phạm vi đo: Khi kênh cũ cần tu sửa, nâng cấp phạm vi đo tính từ chân kênh ruộng hai bên 10 ÷ 50m, tùy theo độ phức tạp địa vật quy mơ sửa chữa, cho mở rộng tu sửa phù hợp Trường hợp không phân biệt kênh chính, kênh nhánh Tỷ lệ đo bình đồ: - Khi phạm vi đo có B ≥ 200m, đo bình đồ 1/2000, h = 0,5m - 1,0m - Khi phạm vi đo 100m ≤ B < 200m, đo bình đồ 1/1000, h = 0,5m - 1,0m - Khi phạm vi đo B < 100m, đo bình đồ 1/500, h = 0,5m Kênh xây dựng Đo bình đồ lộ tuyến tất kênh với lưu lượng phải đo bình đồ băng kênh Kênh nhánh có lưu lượng Q ≥ 0.5m3/s phép đo bình đồ băng kênh Phạm vi đo: Khi độ dốc ngang địa hình α ≥ 100, độ rộng kênh thiết kế b, độ rộng băng bình đồ B ≥ 20b Khi độ dốc ≤ α < 100, 20b > B ≥ 10b, α < 60, độ rộng B < 10b Tỷ lệ đo bình đồ - Độ rộng băng B ≥ 200m, đo bình đồ tỷ lệ 1/2000 với h = 2,0m α ≥ 100, h = 1,0m 60 ≥ α < 100, h = 0,5m α < 60 - Độ rộng băng 100m ≤ B < 200m, đo bình đồ tỷ lệ 1/1000 với h = 2,0m α ≥ 100, h = 1,0m 60 ≤ α < 100, h = 0,5m α < 60 - Độ rộng băng B < 100m, đo bình đồ tỷ lệ 1/500 với h = 1,0m < α ≤ 100, h = 0,5m α ≤ 60 3.5.2 Bình đồ vị trí cơng trình kênh Đo bình đồ vị trí cơng trình kênh xác định theo lưu lượng, sau: - Đo vẽ vị trí cơng trình kênh với cấp lưu lượng (Q m3/s) 73 - Với kênh nhánh có lưu lượng Q ≥ 0,5 m3/s tuyến đường quản lý, thi cơng, cầu giao thơng lớn… cơng trình quan trọng xiphông, cầu máng, cụm cống điều tiết, cầu giao thơng lớn… Tỷ lệ đo bình đồ vị trí phụ thuộc vào diện tích cần đo vẽ cho vị trí đó: - Nếu diện tích đo vẽ vị trí > 1ha, tỷ lệ đo vẽ bình đồ 1/500 với khoảng cao từ 0,5-1,0m tùy theo độ phức tạp địa hình, địa vật - Nếu diện tích đo vẽ ≤ 1ha, đo vẽ tỷ lệ 1/200 với khoảng cao 0,25 0,5m tùy thuộc vào độ phức tạp địa hình, địa vật - Khi cơng trình có diện tích nhỏ, quan trọng, phải vẽ đến tỷ lệ 1/100 với khoảng cao 0,25m 3.5.3 Cắt dọc, ngang tuyến kênh Đối với nhứng kênh mới, việc đo vẽ mặt cắt dọc đo kênh chính, kênh nhánh có lưu lượng Q ≥ 0,5m3/s Với kênh cũ, đo cắt dọc cho kênh có yêu cầu nâng cấp, tu sửa nạo vét Cắt dọc tuyến kênh vận hành phải vẽ tối thiểu mặt cắt dọc: bờ trái, bờ phải đáy kênh Nếu kênh có nước, phải vẽ thêm đường mặt nước thời điểm đo Nội dung biểu diễn cắt dọc, ngang tuân theo quy định 14TCN 141:2005 Tỷ lệ cắt dọc theo tỷ lệ bình đồ băng kênh từ 1/1000 ÷ 1/5000 Cắt ngang đo theo mật độ từ 50 ÷ 100m/MC với chiều rộng 1,5b (b chiều rộng kênh) với tỷ lệ từ 1/100 ÷ 1/200 Tuyến kênh mới: - Cắt dọc kênh vẽ đường theo tim tuyến kênh với tỷ lệ tỷ lệ bình đồ băng kênh - Cắt ngang kênh với tỷ lệ vẽ từ 1/100 ÷ 1/200 đo theo mật độ sau: + Trung bình từ 50 ÷ 100m đo mặt cắt với độ rộng ≥ 2b miền núi (α ≥ 10 ) + Trung bình từ 100 ÷ 150m/MC với độ rộng ≥ 1,5b miền trung du, chuyển tiếp đồng (60 ≤ α < 100) + Trung bình từ 150 ÷ 200m/MC với độ rộng ≥ 1,5b vùng đồng phẳng (α < 60) 74 3.6 Lưới khống chế thi cơng cơng trình thuỷ lợi-thuỷ điện 3.6 Lưới khống chế mặt Mạng lưới trắc địa phát triển khu vực xây dựng cơng trình đầu mối sở để chuyển thực địa trục cơng trình ngầm, để bố trí cơng trình bê tơng, để lắp ráp cấu kiện thiết bị kỹ thuật để tổ chức quan trắc chuyển dịch, biến dạng cơng trình Các mạng lưới trắc địa xây dựng trước thời kỳ khảo sát không đáp ứng yêu cầu độ xác mật độ điểm Bởi vậy, khu vực xây dựng cơng trình đầu mối, người ta thành lập mạng lưới trắc địa chuyên dụng mà độ xác chúng phụ thuộc vào hạng cơng trình đầu mối (bảng 4.1): Bảng 4.1 Cấp hạng cơng trình I II-III III IV Cấp lưới tam giác II III IV Đa giác Chiều dài cạnh (km) 0.5 – 1.5 0.3 – 1.0 0.2 – 0.8 0.1 – 0.3 S.S.T.P đo góc (”) S.S khép tam giác ± 1.0 ± 1.5 ± 2.0 ± 5.0 ± 3.5 ± 5.0 ± 7.0 Sai số tương đối (trung bình) Cạnh đáy Cạnh yếu 1: 800.000 1:200.000 1: 500.000 1:150.000 1: 150.000 1:70.000 Ngoài ra, độ xác lưới cịn phụ thuộc vào bố trí tổng thể cơng trình đầu mối, vào trình tự tiến hành cơng tác xây dựng điều kiện tự nhiên khu vực đầu mối Cịn cấp hạng xây dựng cơng trình đầu mối quy định tùy thuộc vào công suất thiết kế trạm thủy điện, vào kích thước lớn cơng trình chia thành cấp (bảng 4.2): Bảng 4.2 Cấp hạng xây dựng Công suất nhà máy điện (1000 kW) I II III IV >750 750-300 300-25