Chương 1 1 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 CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG – THUỶ LỢI (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Q[.]
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 ... dụng cơng trình Công tác trắc địa thời kỳ thành lập mạng lưới quan trắc chuyển dịch, biến dạng để theo dõi đánh giá ổn định công trình thời kỳ vào vận hành Việc thành lập mạng lưới quan trắc thời... đoạn thi công Sau giai đoạn khảo sát thiết kế hồn thành cơng viêc trắc địa chuyển sang giai đoạn thi cơng Giai đoạn thi cơng q trình sử dụng lưới khống chế trắc địa phục vụ cho bố trí cơng trình. .. thiết kế kỹ thuật phục vụ cho cơng trình chi tiết cụ thể với mục tiêu đưa phương pháp công nghệ nhằm thi công xây dựng cơng trình Do nội dung cơng tác trắc địa giai đoạn bao gồm nội dung sau: