Các giải pháp nâng cao hiệu quả quản lý và khai thác các cầu vừa và nhỏ trên địa bàn tỉnh bà rịa vũng tàu

Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC GIAO THÔNG VậN TảI -  - Lª văn hòa Các giải pháp nâng cao hiệu quản lý khai thác cầu vừa nhỏ địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu LUậN VĂN TH¹C SÜ Kü THUËT TP Hå ChÝ Minh - 2017 Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC GIAO THÔNG VậN TảI -  - Lª văn hòa Các giải pháp nâng cao hiệu quản lý khai thác cầu vừa nhỏ địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu NGàNH: kỹ thuật xây dựng công trình giao thông M S: 60.58.02.05 CHUYÊN sâu: XÂY DựNG CầU HầM LUậN VĂN THạC Sĩ Kü THT h−íng dÉn khoa häc: ts Bïi tiÕn thµnh TP Hå ChÝ Minh - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết trình nghiên cứu thực tế lý thuyết cá nhân theo hướng dẫn giảng viên, xuất phát từ nhu cầu thực tế yêu cầu đề tài, không chép Nội dung luận văn có tham khảo sử dụng số tài liệu, thông tin đăng tải ấn phẩm, tạp chí trang website theo danh mục tài liệu tham khảo luận văn Hà Nội, ngày tháng Tác giả LÊ VĂN HỊA năm 2017 ii LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài lời em xin chân thành cảm ơn bày tỏ lòng biết ơn tới giảng viên: TS Bùi Tiến Thành tận tình hướng dẫn, bảo suốt thời gian thực luận văn Xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô Trường Đại Học Giao thông Vận tải đặc biệt thấy cô môn Cầu Hầm tận tâm truyền đạt kiến thức kinh nghiệm quý báu cho em suốt thời gian học tập vừa qua Những lời cảm ơn sau xin dành cho gia đình, tồn thể anh, chị em quan giúp đỡ tơi q trình tơi học tập, hết lòng quan tâm động viên để tơi hồn thành luận văn Tác giả LÊ VĂN HÒA iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH v MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC QUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC CẦU 1.1 Hệ thống quản lý cầu 1.1.1 Hệ thống quản lý cầu quốc lộ 1.1.2 Hệ thống quản lý cầu địa phương 10 1.1.3 Hệ thống quản lý cầu đường sắt 11 CHƯƠNG 2: CÔNG TÁC QUẢN LÝ, KHAI THÁC CẦU VÀ BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ KHAI THÁC VÀ QUẢN LÝ CƠNG TRÌNH CẦU 15 2.1 Quản lý hồ sơ cầu 15 2.2 Quản lý tình trạng kỹ thuật cầu 16 2.3 Công tác phân loại đánh giá trạng thái cầu 16 2.4 Đánh giá trạng hệ thống quản lý cầu Việt Nam Bà Rịa – Vũng Tàu 17 2.4.1 Đánh giá trạng hệ thống quản lý cầu Việt Nam 17 2.4.2 Đánh giá trạng hệ thống quản lý cầu tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 18 2.5 Đề xuất phương pháp quản lý khai thác hệ thống cơng trình cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 19 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ ĐỂ XÂY DỰNG HỆ CƠ SỞ DỮ LIỆU QUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC CƠNG TRÌNH CẦU TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÀ RỊA VŨNG TÀU 20 3.1 Hệ thống sở liệu thông tin địa lý (Geography Information SystemGIS) 20 3.1.1 Tổng quan hệ thống thông tin địa lý 20 3.1.2 Khái niệm hệ sở liệu, sở liệu GIS 21 3.1.3 Đặc điểm sở liệu trực tuyến GIS: 24 iv 3.1.4 Các bước tạo lập hệ sở liệu GIS trực tuyến 24 3.1.5 Bản đồ Internet 25 3.2 Xây dựng ứng dụng quản lý cầu phần mềm ARCGIS (ARCGIS ONLINE) 28 3.2.1 Thu thập số liệu 28 3.2.2 Công nghệ thu thập số liệu: 28 3.2.3 Quản lý liệu 36 3.2.4 Phân tích liệu 39 3.3 Phương pháp xây dựng hệ sở liệu thông tin địa lý (GIS), chương trình quản lý cầu phần mềm ArcGIS 41 3.3.1 Đăng ký Geodata service 41 3.3.2 Lập đồ quản lý vị trí cầu với ArcGIS Online kết hợp ứng dụng cơng nghệ định vị tồn cầu GPS (Global Poisitioning System) 42 3.3.3 Sử dụng ArcMaps để hoàn thiện đồ cách chi tiết 42 3.4 Ứng dụng vào xây dựng hệ sở liệu chương trình quản lý khai thác cơng trình cầu cho cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu 43 3.4.1 Hiện trạng phạm vi nghiên cứu 43 3.4.2 Hoàn thiện đồ quản lý cầu với ARCGIS Online 45 3.5 Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: 75 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sơ đồ quản lý cầu tổng cục đường Hình 1.2: Bản đồ khu vực quản lý Cục Quản lý Đường Hình 1.3: Minh họa đồ cầu VBMS Tổng cục ĐBVN .10 Hình 1.4: Sơ đồ quản lý cầu đường sắt .11 Hình 1.5: Bản đồ tuyến đường sắt Việt Nam .12 Hình 1.6: Bản đồ hành tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu 13 Hình 3.1: Các thành phần GIS 23 Hình 3.2: Chức GIS 23 Hình 3.3: Các ứng dụng cung cấp dịch vụ đồ dựa vào internet 26 Hình 3.4: Sử dụng GIS Maps để quản lý vị trí cầu 27 Hình 3.5: Chương trình nhập, truy xuất liệu 27 Hình 3.6: Thiết bị phục vụ cơng tác số hóa đồ 29 Hình 3.7: Máy quét đồ 30 Hình 3.8: Thiết bị viễn thám SMART-1 quét bề mặt Mặt trăng 31 Hình 3.9: Đo đạc thực địa 33 Hình 3.10: Phân bố vệ tinh mặt phẳng quỹ đạo quanh Trái đất 34 Hình 3.11: Hình ảnh minh họa cho mơ hình Multiuser Geodatabase .41 Hình 3.12: Sử dụng nguồn liệu đồ GIS có sẵn để thiết lập đồ cầu 42 Hình 3.13: Giao diện phần mềm ArcMaps .43 Hình 3.14: Hình ảnh cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu 44 Hình 3.15: Quản lý liệu cầu Cỏ May I 45 Hình 3.16: Ứng dụng đồ quản lý cầu giúp xác định tuyến đường vận chuyển hàng hóa cách hợp lý 75 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Giao thơng ví huyết mạch quốc gia, huyết mạch có thơng suốt tạo động lực giúp cho đất nước hoạt động phát triển, cở sở hạ tầng giao thông đặc biệt quan tâm quản lý, đầu tư phát triển Ở Việt Nam không ngoại lệ, hệ thống sở hạ tầng giao thông trọng đầu tư nhiều năm gần với nhiều dự án trọng điểm sử dụng nguồn vốn ngân sách nhà nước, hình thức đầu tư tư nhân (BOT), sử dụng nguồn vốn nước ngồi… Theo ước tính, riêng mạng lưới đường tính đến thời điểm có 20.000 cầu với nhiều loại quy mô khác Hệ thống quản lý chưa có phân loại thức, theo đợt khảo sát gần hàng nghìn cầu yếu, cầu hẹp, tải trọng thiết kế không đáp ứng nhu cầu vận tải hay không đồng tồn tuyến đường Lấy ví dụ năm 2012, tính riêng kế hoạch sửa chữa nhỏ vừa để đảm bảo giao thông Khu quản lý đường có hàng chục dự án sửa chữa, gia cường cầu Cùng với phát triển kinh tế - xã hội, nhu cầu vận tải ngày có xu hướng tăng nhanh địi hỏi phải có đủ hệ thống sở hạ tầng đáp ứng nhu cầu này, bên cạnh việc đầu tư xây dựng mới, bổ sung cho mạng lưới đường nâng cấp mở rộng tuyến có, cơng tác quản lý, bảo trì công việc cần trọng phận chiến lược quản lý tài sản, kết cấu hạ tầng giao thông đường nước ta Tuy nhiên, nước ta phải đối mặt với nhiều thách thức khó khăn cơng tác quản lý khu vực cơng cộng nói chung công tác quản lý mạng lưới cầu đường nói riêng Hiện nay, cơng tác quản lý cầu đường Sở Giao thông vận tải, địa phương, chủ yếu thực theo hình thức báo cáo định kỳ, thủ cơng, chưa có nhìn trực quan hệ thống sở liệu xây dựng đồ số nên thông tin phản ánh chưa đầy đủ cập nhật kịp thời cần báo cáo, theo dõi Việc thu thập, kiểm tra đối tượng chủ yếu thực hình thức sử dụng phiếu kiểm tra giấy kết hợp chụp ảnh máy ảnh kỹ thuật số Vị trí kiểm tra thực địa thơng qua địa lý trình ước lượng, nhiều thời gian xử lý thông tin sau kiểm tra Yêu cầu cấp thiết đặt cần có chế để khơng gian hóa liệu cầu đường quản lý tập trung, thống sở liệu đa người dùng Bà Rịa - Vũng Tàu nằm vị trí đặc biệt cửa ngõ tỉnh miền Đông Nam Bộ hướng biển Đơng, có ý nghĩa chiến lược đường hàng hải quốc tế, có hệ thống cảng biển lớn đầu mối tiếp cận với nước khu vực Đông Nam Á giới Nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú, đa dạng tiềm để phát triển nhanh toàn diện ngành kinh tế như: dầu khí, cảng vận tải biển, sản xuất - chế biến hải sản đặc biệt du lịch,… Bà Rịa - Vũng Tàu có giao thơng đường bộ, đường biển, đường hàng không phát triển với tốc độ nhanh, lợi để phát triển kinh tế, du lịch, nhiên, đồng thời đặt yêu cầu phải có hệ thống quản lý khai thác sở hạ tầng nói chung cơng trình cầu nói riêng để tận dụng tối đa khả khai thác tuyến đường, có kế hoạch tu, sửa chữa kịp thời để đảm bảo tuổi thọ khai thác cơng trình (đây vùng ven biển có tiếp giáp nước nước mặn – tác nhân gây ăn mịn, phá hoại kết cấu cơng trình) Việc phát triển mạnh cảng biển với lưu lượng xe có tải trọng nặng, lưu lượng lớn nguy gây xuống cấp nhanh cơng trình cầu địa bàn tỉnh đặc biệt tuyến đường nối cảng biển với trung tâm công nghiệp lân cận TP HCM tỉnh Đồng Nai Qua phân tích ta thấy rõ tính cấp thiết đề tài tìm giải pháp nâng cao hiệu quản lý khai thác cơng trình cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Mục tiêu nghiên cứu Mục đích đề tài xây dựng phương pháp giúp cho công tác quản lý đối tượng cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, liệu cầu sau thu thập, cập nhật giúp cho cơng tác bảo trì dự báo cơng việc tương lai dễ dàng hướng đến việc ứng dụng hệ thống quản lý cầu vào việc điều tiết giao thông Mục tiêu cụ thể bao gồm: - Cho phép thiết lập, lưu trữ, quản lý, thu thập, cập nhật liệu trạng cầu - Hỗ trợ quản lý cung cấp thông tin phục vụ công tác kiểm tra, kiểm kê tài sản để đánh giá tình trạng để lập kế hoạch bảo trì cơng trình - Triển khai cụ thể giải pháp quản lý khai thác cầu địa bàn địa phương, tuyến đường định tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu b) Phạm vi nghiên cứu: - Về công nghệ: ứng dụng công nghệ thông tin sử dụng sở liệu hệ thống thông tin địa lý (Geography Information System - GIS) vào việc xây dựng phương pháp quản lý khai thác cầu: • Cơng cụ hiển thị, tương tác liệu không gian: đồ cầu trực tuyến • Hệ quản trị sở liệu - Về vị trí địa lý: khu vực nghiên cứu phát triển ứng dụng địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Nội dung phương pháp nghiên cứu * Nội dung nghiên cứu: Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quản lý khai thác cầu vừa nhỏ địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Mô tả: - Nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào việc xây dựng hệ thống quản lý cầu trực tuyến - Tìm hiểu cơng tác quản lý khai thác cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu - Đo đạc, ứng dụng phương pháp quản lý cầu sử dụng công nghệ GIS vào đia phương tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu * Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp sử dụng đề tài sau: - Sử dụng hệ thống thông tin địa lý GIS (Geography Information System) ứng dụng cho quản lý khai thác cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu - Thu thập tổng hợp tài liệu cầu địa phương, tuyến đường địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu để làm sở liệu cho việc thực 64 • Hình ảnh thực tế cầu: - Cầu Trọng [1] Dựa vào số liệu khảo sát GPS, ta có tọa độ cầu là: 65 (X;Y)=(10.521099;107.371) • Nhập tọa độ vào phầm mềm số hóa: • Thơng tin cầu: + Tổng chiều dài:57.0m + Tổng chiều rộng:16.0m + Số cầu: + Sơ đồ nhịp:1x24.54 + Bề rộng xe chay:15.0m + Tải trọng xe thiết kế: H30 + Năm xây dựng: 2008 66 • Hình ảnh thực tế: - Cầu Dài [1] 67 Dựa vào số liệu khảo sát GPS, ta có tọa độ cầu là: (X;Y)= (10.524487;107.378334) • Nhập tọa độ cầu vào phầm mềm số hóa: • Thơng tin cầu: + Tổng chiều dài:34.4m + Tổng chiều rộng:16.0m + Số cầu: + Sơ đồ nhịp:1x24.54 + Bề rộng xe chay:15.0m + Tải trọng xe thiết kế: H30 + Năm xây dựng: 2008 68 • Hình ảnh cầu - Cầu Sông Hỏa [1] Dựa vào số liệu khảo sát GPS, ta có tọa độ cầu là: 69 (X;Y)=( 10.547708;107.433266) • Nhập tọa độ cầu vào phầm mềm số hóa: • Thơng tin cầu: + Tổng chiều dài:44.2m + Tổng chiều rộng:16.0m + Số cầu: + Sơ đồ nhịp:1x33.0 + Bề rộng xe chay:15.0m + Tải trọng xe thiết kế: H30 + Năm xây dựng: 2008 70 • Hình ảnh cầu: - Cầu Suối Đá trái [1] Dựa vào số liệu khảo sát GPS, ta có tọa độ cầu là: 71 (X;Y)=( 10.568351;107.433266) • Nhập tọa độ vào phầm mềm số hóa • Thơng tin cầu: + Tổng chiều dài: 32.5m + Tổng chiều rộng: 9.0m + Số cầu: + Sơ đồ nhịp:1x24.54 + Bề rộng xe chay:8.0m + Tải trọng xe thiết kế: H30 + Năm xây dựng: 2008 72 • Hình ảnh cầu: - Cầu Suối Đá phải Dựa vào số liệu khảo sát GPS, ta có tọa độ cầu là: 73 (X;Y)= (10.568378;107.547676) • Nhập toạn độ vào phầm mềm số hóa • Thơng tin cầu: + Tổng chiều dài:32.5m + Tổng chiều rộng:9.0m + Số cầu: + Sơ đồ nhịp:1x24.54 + Bề rộng xe chay:8.0m + Tải trọng xe thiết kế: H30 + Năm xây dựng: 2008 74 - Cầu nước mặn [1] Dựa vào số liệu khảo sát GPS, ta có tọa độ cầu là: (X;Y)= (10.582434;107.5554) • Nhập tọa độ cầu vào phầm mềm số hóa: • Thơng tin cầu: + Tổng chiều dài:12.6m + Tổng chiều rộng:9.5m 75 + Số cầu: + Sơ đồ nhịp:1x12.5 + Bề rộng xe chay:8.5m + Tải trọng xe thiết kế: H30 + Năm xây dựng: 2008 Ngồi ra, ArcGIS online cịn cung cấp nhiều tác vụ phân tích liệu 3.5 Đóng góp mặt kinh tế - xã hội, giáo dục đào tạo, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: - Ứng dụng xây dựng đề tài công cụ hỗ trợ đắc lực công tác quản lý cầu đường theo hướng tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng hệ thống - Khi ứng dụng áp dụng phạm vi nước hỗ trợ công tác quản lý cầu đường tất địa bàn - Cập nhật thông tin cách nhanh chóng - Hơn nữa, địa điểm đặc thù, nằm vị trí cửa ngõ hướng biển đông tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, nơi có lưu lượng xe qua lại đơng đúc, lại có xe siêu trường siêu trọng vận tải hàng hóa vào nội địa, 76 đồ cịn giúp cho việc xác định tuyến đường vận chuyển hợp lý loại hàng hóa Hình 3.16: Ứng dụng đồ quản lý cầu giúp xác định tuyến đường vận chuyển hàng hóa cách hợp lý Như hình hệ thống cầu địa bàn tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu Tại vị trí cầu Cỏ May, vị trí tiếp giáp cửa biển, cầu bị hư hỏng số vị trí mố, trụ (bê tơng bị bong tróc va xơ, xâm thực, ) nên ký hiệu dùng loại màu đỏ, thể cầu cần có biện pháp sửa chữa, kiểm định kịp thời để đảm bảo khả tuổi thọ khai thác theo thiết kết cơng trình 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Trong trình tìm hiểu nghiên cứu, đề tài giải số vấn đề sau: - Các giải pháp tăng cường lực quản lý khai thác hệ thống cầu tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu cho thấy khả ứng dụng cao, khả thi dễ dàng khâu thực lập đồ số quản lý liệu cho cầu địa bàn tỉnh - Hiệu mang lại cao không kinh tế, mà mặt xã hội Ứng dụng xây dựng đề tài công cụ hỗ trợ đắc lực công tác quản lý cầu đường theo hướng tiết kiệm chi phí đầu tư xây dựng hệ thống Khi ứng dụng áp dụng phạm vi nước hỗ trợ cơng tác quản lý cầu đường tất địa bàn, thông tin phục vụ cho công tác quản lý khai thác cập nhật thông tin cách nhanh chóng - Hơn nữa, địa điểm đặc thù, nằm vị trí cửa ngõ hướng biển đông tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, nơi có lưu lượng xe qua lại đơng đúc, lại có xe siêu trường siêu trọng vận tải hàng hóa vào nội địa, đồ cịn giúp cho việc xác định tuyến đường vận chuyển hợp lý loại hàng hóa - Cho phép tích hợp cấp phép cho phương tiện, đặc biệt trường hợp có xe siêu trường, siêu trọng Kiến nghị - Các quan chức nên nghiên cứu việc sớm triển khai xây dựng ứng dụng phần mềm để góp phần thúc đẩy phát triển hệ thống quản lý cầu tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu nói riêng nước nói chung - Ứng dụng cơng nghệ thơng tin hệ thống quản lý giao thơng góp phần bước xây dựng, phát triển hệ thống giao thông thơng minh, tích hợp tồn đối tượng, dịch vụ giao thông thành thể thống - Xây dựng chế phân quyền cho cấp truy cập cập nhật thông tin lấy thông tin từ hệ sở liệu 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO Công ty CPTV đầu tư xây dựng cơng trình giao thơng lập (2017), Hồ sơ kiểm định cầu tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu Nguyễn Ngọc Thạch (2007), Hệ thống thông tin địa lý - Geographical Information System, NXB Trường ĐHKHTN - ĐHQG.HN, 2007 Nguyễn Hoài Linh, Nguyễn Trung Kiên (2010), Nghiên cứu, ứng dụng hệ thống GIS, GPS GMSK vào xây dựng hệ thống dẫn đường, đề tài nghiên cứu khoa học 2010 Nguyễn Viết Trung (2008), Giáo trình Khai thác, Kiểm định, Gia cố, Sửa chữa cầu cống, NXB Trường ĐHGTVT Trần Thị Băng Tâm (2010), Giáo trình Hệ thống Thông tin địa lý, Trường ĐH Nông nghiệp Hà Nội, 2010 Trần Vân Anh, Nguyễn Thị Yên Giang (2011), Bài giảng Hệ thống thông tin địa lý, Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội, 2011