Luận án Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô ở Việt Nam

MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Công tác trắc địa tiến hành từ giai đoạn khảo sát thiết thi công khai thác đường ô tô, khâu định đến chất lượng khảo sát địa hình, đảm bảo chất lượng kích thước hình học thi cơng, quan trắc chuyển vị mặt đường Vì cơng tác trắc địa yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng xây dựng an toàn khai thác Với tiến khoa học công nghệ, trắc địa xuất thiết bị đo đạc đại cơng nghệ GPS, máy tồn đạc điện tử (TĐĐT), máy thủy bình điện tử (TBĐT)…nhiều quốc gia khai thác hiệu thiết bị xây dựng khai thác đường ô tô Ở Việt Nam ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng đường ô tô từ nhiều năm chưa có đủ tiêu chuẩn kỹ thuật, chưa khai thác hết tính kỹ thuật thiết bị, nhiều trường hợp chưa đáp ứng yêu cầu Việc lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa đại xây dựng khai thác đường ô tơ Việt Nam” cần thiết để góp phần nâng cao chất lượng xây dựng an toàn khai thác đường ô tô Việt Nam Mục đích Phân tích, đánh giá hạn chế ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đường ô tô Đề xuất giải pháp ứng dụng hiệu công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT phù hợp với điều kiện xây dựng khai thác đường ô tô Việt Nam Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đường ô tô Việt Nam 2 Phƣơng pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm Những điểm luận án - Chỉ bất cập cịn tồn ứng dụng cơng nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đường ô tô Việt Nam - Trong giai đoạn khảo sát thiết kế đường ô tô: Kiến nghị ứng dụng phương pháp “GPS- động” thành lập lưới đường chuyền cấp 2, ứng dụng máy TĐĐT thành lập đồng thời lưới khống chế độ cao hạng IV lưới đường chuyền cấp - Trong giai đoạn thi công đường tơ: Kiến nghị phương pháp bố trí đồng thời vị trí mặt độ cao thi công mặt đường, nút giao khác mức đường cao - Quan trắc chuyển vị đường + Quan trắc chuyển vị đường đất yếu: Xác định độ xác cơng tác quan trắc phù hợp với yêu cầu kiểm soát tốc độ chuyển vị theo quy định Kiến nghị ứng dụng máy TBĐT, máy TĐĐT quan trắc độ lún chuyển vị ngang Kiến nghị ứng dụng nguyên lý “số bình phương tối thiểu” phương pháp tính để phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka Hyperbolic phù hợp với thực tiễn + Quan trắc chuyển vị đường đắp cao: Kiến nghị độ xác cơng tác quan trắc chu kỳ quan trắc, ứng dụng máy TBĐT, máy TĐĐT quan trắc chuyển vị đường Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài a Ý nghĩa khoa học - Xây dựng luận chứng kỹ thuật để ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đường ô tô - Kết nghiên cứu đề tài sở khoa học để tiếp tục xây dựng hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật đáp ứng yêu cầu xây dựng, quản lý, khai thác phát triển mạng lưới đường ô tô Việt Nam b Ý nghĩa thực tiễn - Là tài liệu tham khảo để xây dựng dẫn kỹ thuật, ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đường ô tô - Cung cấp luận chứng kỹ thuật độ xác quan trắc phương pháp tính phù hợp yêu cầu phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka Hyperbolic xây dựng đường đắp đất yếu Kết cấu luận án Luận án trình bày 142 trang gồm phần Mở đầu, phần nội dung nghiên cứu 04 chương, phần Kết luận,Kiến nghị hướng nghiên cứu tiếp theo, Tài liệu tham khảo Phụ lục CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƢỜNG Ô TÔ Ở VIỆT NAM 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI Nêu cấu tạo, nguyên lý tính cơng nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ GPS, MÁY TĐĐT, MÁY TBĐT TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƢỜNG Ô TÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1.2.1 Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đƣờng ô tô giới 1.2.1.1 Nghiên cứu đo cao công nghệ GPS máy TĐĐT Kết nghiên cho thấy nhiều quốc gia xây dựng thành tiêu chuẩn đo cao máy TĐĐT công nghệ GPS với độ xác cao 4 1.2.1.2 Ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đường ô tô Máy TĐĐT, công nghệ GPS, máy TBĐT ứng dụng phổ biến khảo sát địa hình, bố trí vị trí mặt độ cao thi công, quan trắc chuyển vị mặt đường, nhiều quốc gia xây dựng ban hành tiêu chuẩn kỹ thuật ([48], [49], [50], [53],[67], [68], [69], [70], [71],[77],[78]…) Một số quốc gia ứng dụng công nghệ GPS việc đo kiểm định yếu tố hình học tuyến ([62], [72]) 1.2.2 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đƣờng ô tô Việt Nam 1.2.2.1 Nghiên cứu đo cao công nghệ GPS máy TĐĐT Một số kết nghiên cứu đo cao máy TĐĐT dừng lại mức độ nghiên cứu ảnh hưởng nguồn sai số tiến hành thực nghiệm với số lượng nhỏ Do chưa đủ sở để ứng dụng xây dựng khai thác đường ô tô 1.2.2.2 Quy định ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT theo tiêu chuẩn xây dựng khai thác đường tơ Nghiên cứu cho thấy có số tiêu chuẩn quy định ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT tiêu chuẩn xây dựng khai thác đường ô tô Tuy nhiên quy định sơ sài, chưa khai thác hết tính kỹ thuật thiết bị, nhiều trường hợp chưa đủ sở để triển khai thực tế… 1.2.2.3 Ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đường ô tô Mặc dù đãứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT xây dựng khai thác đường ô tô từ nhiều năm chưa khai thác hết tính kỹ thuật thiết bị, thiếu sở luận chứng kỹ thuật, nhiều trường hợp không Chủ đầu tư quan quản lý chấp thuận 5 1.3 XÁC ĐỊNH NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu phương pháp nâng cao độ xác đo cao máy TĐĐT phù hợp với yêu cầu đo cao xây dựng đường ô tô - Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đo “GPS- động” thành lập lưới đường chuyền cấp - Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT thành lập đồng thời lưới khống chế độ cao lưới đường chuyền cấp - Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT bố trí đồng thời vị trí mặt độ cao thi cơng đường ô tô - Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT TBĐT quan trắc chuyển vị đường - Nghiên cứu xây dựng sở khoa học phương pháp tính để phân tích số liệu quan trắc lún đường đất yếu theo Hyperbolic Asaoka phù hợp với quy định thực tiễn CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ 2.1 NỘI DUNG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ơ TƠ Nghiên cứu nội dung cơng tác trắc địa giai đoạn khảo sát thiết kế thi cơng đường tơ 2.2 ĐỘ CHÍNH XÁC U CẦU CỦA CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TƠ Thống kê, phân tích độ xác u cầu công tác trắc địa giai đoạn khảo sát thiết kế thi công đường ô tô theo tiêu chuẩn hành 2.3 NGHIÊN CỨU THÀNH LẬP LƢỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG VÀ LƢỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ BẰNG MÁY TĐĐT VÀ CÔNG NGHỆ GPS 2.3.1 Thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp máy TĐĐT 2.3.1.1 Đồ hình lưới đường chuyền cấp xây dựng đường ô tô Phân tích dạng đồ hình lưới đường chuyền hở, kiến nghị sử dụng đồ hình lưới đường chuyền khuyết phương vị 2.3.1.2 Thành lập lưới đường chuyền cấp máy TĐĐT Ước tính độ xác, trình bày phương pháp đo,xác định sở trình tự bình sai lưới đường chuyền khuyết phương vị 2.3.2 Thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp phƣơng pháp “GPS- động” 2.3.2.1 Nguyên lý độ xác phương pháp “GPS- động” Trình bày ngun lý, thống kê độ xác đo “GPS- động” [37] Kết cho thấy độ xác đo “GPS- động” ≤ ±20mm, đáp ứng yêu cầu thành lập lưới đường chuyền cấp 2.3.2.2 Ứng dụng phương pháp “GPS- động” thành lập lưới đường chuyền cấp Trên sở quy định tiêu chuẩn đo GPS bang Washington …kết hợp nghiên cứu thực tế đo GPS Việt Nam để xây dựng phương pháp thành lập đường chuyền cấp phương pháp đo “GPS- động” Nội dung gồm: - Đề xuất sơ đồ bố trí với hai trạm sở hai đầu tuyến đo trạm động đặt điểm lưới đường chuyền cấp cần lập Đề xuất yêu cầu kỹ thuật trạm sở trạm động - Đề xuất phương pháp đo “dừng đi” (stop and go), đưa yêu cầu khởi đo quy chuẩn hệ tọa độ 2.3.3 Đánh giá hiệu phƣơng pháp “GPS- động” thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp Để đánh giá hiệu phương pháp “GPS- động” thành lập lưới đường chuyền cấp cách so sánh với phương pháp truyền thống Phương pháp truyền thống thành lập lưới đường chuyền cấp sử dụng kết hợp công nghệ GPS máy TĐĐT 7 So sánh cho thấy: Phương pháp “GPS- động” ưu điểm thời gian đo, đồ hình lưới…cịn có chi phí thực tế để lập điểm đường chuyền thấp (chỉ 4,67% so với phương pháp truyền thống) Đồng thời đo kiểm tra bổ sung điểm lưới dễ dàng, đặc điểm phù hợp kiểm tra bổ sung điểm lưới thi công đường ô tô Đây phương pháp mang lại hiệu lớn kinh tế kỹ thuật 2.3.4 Thành lập lƣới khống chế độ cao máy TĐĐT Nhiều tiêu chuẩn nước quy định đo cao máy TĐĐT ([49], [53], [70], [77]…), nhiên chưa có thống độ xác quy định kỹ thuật tiêu chuẩn Ở Việt Nam “để ngỏ” khả đo cao máy TĐĐT [1] Do cần phải nghiên cứu phương pháp nâng cao độ xác đo cao máy TĐĐT phù hợp với yêu cầu xây dựng đường ô tô 2.3.4.1 Nghiên cứu phương pháp nâng cao độ xác đo cao máy TĐĐT Trên sở phân tích ảnh hưởng nguồn sai số, lập chương trình “ETS 2013” để thiết lập mối quan hệ độ xác đo cao với chiều dài tia ngắm máy TĐĐT.Xác định phương pháp nâng cao độ xác đo cao máy TĐĐT sau: Ln đo góc thiên đỉnh góc đứng hai vị trí ống kính để khắc phục sai số MO Hiệu chỉnh nhiệt độ, áp suất khơng khí để giảm sai số đo cạnh nghiêng Ln cố định mặt gương suốt q trình đo sử dụng bảng ngắm, không ngắm theo tâm gương Lựa chọn sơ đồ đo cao từ đo cao đối hướng đồng thời Tính hiệu độ cao theo công thức: Hiện tất máy TĐĐT hiển thị giá trị hiệu độ cao theo sơ đồ đo cao phía trước hình, nhiên kết chứa nhiều nguồn sai số Do phải sử dụng công thức (2.16) (2.17) để tính hiệu độ cao Sử dụng chương trình “ETS 2013” để giới hạn chiều dài tia ngắm từ máy TĐĐT đến gương 2.3.4.2 Phương pháp thành lập lưới khống chế độ cao máy TĐĐT - Sử dụng chương trình “ETS 2013” để ước tính chiều dài tia ngắm cho thấy máy TĐĐT phù hợp để đo cao hạng III, hạng IV - Xây dựng phương pháp đo xử lý số liệu 2.3.5 Thành lập đồng thời lƣới đƣờng chuyền cấp lƣới khống chế độ cao hạng IV máy TĐĐT 2.3.5.1 Phương pháp đo xử lý số liệu Đưa yêu cầu chiều dài tia ngắm, sơ đồ đo, phương pháp đo xử lý số liệu 2.3.5.2 Đánh giá hiệu phương pháp thành lập đồng thời lưới độ cao hạng IV lưới đường chuyền cấp máy TĐĐT Tiến hành so sánh hiệu phương pháp với phương pháp truyền thống.Phương pháp truyền thống để thành lập lưới đường chuyền cấp lưới độ cao hạng IV sử dụng kết hợp máy TĐĐT máy thủy bình Kết so sánh cho thấy phương pháp có chi phí 63% chi phí phương pháp truyền thống Đặc biệt dễ dàng vượt qua địa hình khó khăn 2.4 NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ VỊ TRÍ ĐIỂM MẶT BẰNG VÀ ĐỘ CAO BẰNG MÁY TĐĐT TRONG THI CÔNG ĐƢỜNG Ô TÔ 2.4.1 Ứng dụng máy TĐĐT bố trí vị trí điểm mặt Tất máy TĐĐT có chương trình bố trí điểm mặt (chương trình “setting out”) Tuy nhiên tài liệu máy khơng có thơng tin độ xác, cần phải khảo sát đánh giá độ xác từ xác định điều kiện áp dụng 2.4.1.1 Phân tích sai số bố trí điểm chương trình “setting out” máy TĐĐT Bổ sung ảnh hưởng sai số lưới khống chế [29], sai số vị trí điểm C xác định sau: mC , max (a b ppm.S ) S mm " luoi m S2 b2 S b (2.39) Các công thức (2.39) cho thấy khoảng cách S từ máy TĐĐT đến gương có ảnh hưởng đến nhiều nguồn sai số bố trí Theo catalog máy S=1,5÷ 1500m nên ảnh hưởng lớn đến độ xác Vì cần khảo sát ảnh hưởng S đến sai số vị trí điểm từ xác định phạm vi ứng dụng trường hợp 2.4.1.2 Ứng dụng chương trình “setting out” bố trí vị trí mặt thi cơng đường tơ - Ứng dụng chương trình “setting out” bố trí cọc tim tuyến: Độ xác bố trí cọc timtuyến mtim=10cm [28] Khảo sát độ xác bố trí điểm theo cơng thức (2.39) với chiều dài cạnh lưới trung bình b=200m.Kết tính cho thấy: + Mặc dù chiều dài tia ngắm máy TĐĐT lớn đến 1500m với gương đơn, nhiên để bố trí cọc tim đường chiều dài tia ngắm máy TĐĐT không lớn 260m + Độ xác đo góc, đo cạnh máy TĐĐT ảnh hưởng đến độ xác bố trí Do khơng cần lựa chọn máy TĐĐT có độ xác cao bố trí cọc tim đường - Ứng dụng chương trình “setting out” bố trí vị trí mặt thi công nút giao khác mức đường cao: Khảo sát độ xác bố trí điểm theo công thức (2.29) với chiều dài cạnh lưới 10 trung bình b=150m, độ xác lưới khống chế mặt mluoi=6mm ([3]), kết hình 2.13 Hình 2.13: Đồ thị khảo sát độ xác bố trí điểm chương trình “setting out” máy TĐĐT thi công nút giao khác mức đường cao Yêucầu độ xác bố trí mặt thi công nút giao khác mức đường cao từ 15mm÷ 100mm Căn đồ thị hình 2.13, với độ xác máy TĐĐT cho trước xác định khoảng cách lớn từ máy TĐĐT đến điểm cần bố trí 2.4.2 Ứng dụng máy TĐĐT bố trí vị trí điểm độ cao Kết nghiên cứu cho thấy chiều dài tia ngắm có ảnh hưởng lớn đến độ xác đo cao Do cần ước tính chiều dài tia ngắm phù hợp với độ xác yêu cầu - Ước tính chiều dài tia ngắm:Sử dụng chương trình “ETS 2013” để ước tính chiều dài tia ngắm tương ứng với độ xác 11 u cầu thi cơng nền, móng, lớp kết cấu áo đường, đỉnh trụ đường cao, nút giao khác mức (Bảng 2.11) Bảng 2.11: Kết ước tính chiều dài tia ngắm máy TĐĐT phục vụ bố trí độ cao thi cơng mặt đường, nút giao khác mức đường cao Chiều dài tia ngắm (m) Độ a= a= xác a= a= TT yêu cầu b=1 b=2 b=3 b=4 (mm) mz=2” mz=2” mz=3” mz=4” Ghi ± 15 666 665 396 252 Thi công đất ± 10 296 295 174 110 Thi công mặt đường ± 13 557 557 338 208 Thi cơng móng ± 10 334 323 186 110 Thi công đỉnh trụ - Phương pháp bố trí độ cao: Sử dụng phương pháp đo cao từ giữa, vị trí đặt máy đảm bảo chiều dài tia ngắm D1≤Dmax, D2≤Dmax D1≈D2, với Dmax xác định bảng 2.11 Khi thực bố trí độ cao phải tuân thủ phương pháp nâng cao độ xác đo cao máy TĐĐT 2.4.3 Phƣơng pháp bố trí đồng thời vị trí điểm mặt độ cao thi công đƣờng ô tô máy TĐĐT Tổng hợp kết mục 2.41 2.42 cho thấy độ xác chiều dài tia ngắm máy TĐĐT hoàn toàn đáp ứng yêu cầu bố trí đồng thời vị trí mặt độ cao thi công đường ô tô trạm máy Sơđồ trình tự kỹ thuật bố trí đồng thời vị trí mặt độ cao thể hình 2.15 12 Hình 2.15: Trình tự kỹ thuật bố trí đồng thời vị trí mặt độ cao máy TĐĐT 2.4.4 Ứng dụng phƣơng pháp giao hội nghịch máy TĐĐT kiểm tra vị trí điểm mặt thi công đƣờng ô tô Trước phương pháp sử dụng tính tốn phức tạp, nhiên máy TĐĐT lập sẵn chương trình “Free Station” nên việc tính tốn phần mềm tiện tích máy Trên sở đề xuất ứng dụng chương trình “Free Station” để kiểm tra vị trí mặt xây dựng đường tơ 2.5 PHƢƠNG PHÁP ĐO VẼ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH TRONG GIAI ĐOẠN KHẢO SÁT THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CƠNG BẰNG MÁY TĐĐT u cầu cơng tác khảo sát lập thiết kế vẽ thi công phải thể địa hình thực tế để xác định xác khối lượng hồ sơ thiết kế vẽ thi công 2.5.1 Đo mặt cắt dọc tuyến đường máy TĐĐT Trước công tác đo mặt cắt dọc thực sau bố trí tuyến đường Khi sử dụng máy TĐĐT cho phép kết hợp công tác bố trí tuyến đường đo mặt cắt dọc trạm máy, 13 đồng thời độ xác đo mặt cắt dọc nâng cao so với phương pháp truyền thống 2.5.2 Đo mặt cắt ngang tuyến đường máy TĐĐT Ứng dụng chức đo mặt cắt ngang tuyến đường máy TĐĐT không đảm bảo độ xác u cầu mà cịn nâng cao suất dễ dàng thực với địa hình khó khăn CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY TĐĐT VÀ MÁY TBĐT TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN ĐƢỜNG 3.1 MỤC ĐÍCH VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC CƠNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN ĐƢỜNG 3.1.1 Mục đích cơng tác quan trắc chuyển vị đƣờng Phân tích làm rõ mục đích cơng tác quan trắc chuyển vị đường đất yếu, đường đắp cao, tường chắn mái taluy 3.1.2 Độ xác quan trắc chuyển vị đƣờng Kiến nghị sử dụng hệ số đặc trưng cho độ tin cậy kết quan trắc =2 tương ứng với độ tin cậy 95% Đề xuất độ xác quan trắc chuyển vị đường đất yếu, đường đắp cao phù hợp với yêu cầu kiểm soát tốc độ chuyển vị Nêu tiêu chuẩn đánh giá độ ổn định lưới khống chế sở 3.2 XÁC ĐỊNH CHU KỲ QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN ĐƢỜNG Nêu công thức xác định chu kỳ quan trắc dựa vận tốc chuyển vị độ xác quan trắc Trên sở đưa khuyến cáo điều chỉnh vận tốc độ xác quan trắc theo tình hình thực tế quan trắc 3.3 QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƢỜNG TRÊN ĐẤT YẾU BẰNG MÁY TĐĐT VÀ MÁY TBĐT 3.3.1 Phƣơng pháp thành lập lƣới khống chế sở phƣơng pháp đo quan trắc Đề xuất yêu cầu bố trí mốc lưới khống chế sở, mốc quan trắc Ước tính độ xác xây dựng phương pháp thành lập 14 lưới khống chế sở máy TBĐT, phương pháp đo quan trắc thực máy TBĐT máy TĐĐT Trong để quan trắc lún máy TĐĐT độ xác tối thiểu máy đo góc 2”, đo cạnh 2+ 2ppm.D Chiều dài tia ngắm lớn từ máy TĐĐT đến gương từ 59÷101m 3.3.2 Phƣơng pháp phân tích số liệu quan trắc lún đƣờng đất yếu 3.3.2.1 Khái quát phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka Hyperbolic Nêu sở toán học, độ tin cậy phạm vi áp dụng phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka Hyperbolic 3.3.2.2 Ứng dụng nguyên lý “số bình phương tối thiểu” phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka Hyperbolic Phân tích đặc điểm cơng tác phân tích số liệu quan trắc lún đường đất yếu Xác định sở khoa học ứng dụng “nguyên lý số bình phương tối thiểu” để phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka Hyperbolic, xây dựng trình tự tính tốn giải tích Trendline Excel 3.4 QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NGANG CỦA NỀN ĐƢỜNG BẰNG MÁY TĐĐT 3.4.1 Quan trắc chuyển vị ngang đƣờng đắp đất yếu máy TĐĐT - Bố trí mốc lưới khống chế sở mốc quan trắc chuyển vị ngang - Đề xuất công tác quan trắc với cấp lưới, ước tính độ xác phương pháp quan trắc chuyển vị ngang máy TĐĐT Kiến nghị 03 sơ đồ lưới quan trắc với độ xác tối thiểu máy TĐĐT là: đo góc 3”, đo cạnh 3+ 3ppm.D 15 3.4.2 Quan trắc chuyển vị ngang đƣờngđắp cao máy TĐĐT - Bố trí mốc lưới khống chế sở mốc quan trắc chuyển vị ngang phù hợp với yêu cầu quan trắc chuyển vị ngang đường đắp q trình khai thác - Đề xuất cơng tác quan trắc với hai cấp lưới riêng biệt (lưới khống chế sở lưới quan trắc) Đề xuất 03 phương án lưới khống chế sở, kiến nghị phương pháp giao hội góc- cạnh để quan trắc chuyển vị ngang 3.5 TRÌNH TỰ KỸ THUẬT QUAN TRẮC ĐỒNG THỜI ĐỘ LÚN VÀ CHUYỂN VỊ NGANG CỦA NỀN ĐƢỜNG TRÊN ĐẤT YẾU BẰNG MÁY TĐĐT Kết nghiên cứu cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu quan trắc độ lún chuyển vị ngang đường đất yếu Trên sở xây dựng trình tự kỹ thuật quan trắc đồng thời độ lún chuyển vị ngang đường đất yếu máy TĐĐT CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 4.1 PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC ĐO CAO BẰNG MÁY TĐĐT 4.1.1 Mục đích phƣơng pháp thực nghiệm - Cơng tác thực nghiệm nhằm kiểm chứng phương pháp nâng cao độ xác đo cao máy TĐĐT, đồng thời đánh giá kết ước tính chiều dài tia ngắm chương trình tính “ETS 2013” - Thực nghiệm thực đường Láng- Hòa Lạc kéo dài, chiều dài tuyến thực nghiệm khoảng 1100m, khu vực thực nghiệm có địa hình thay đổi nhiều(chênh cao lớn 12,6m) Trên tuyến bố trí mốc thực nghiệm với khoảng cách ≈20m Thời gian thực nghiệm tiến hành hai đợt Đợt từ 27/4/2012 đến 8/5/2012 với nhiệt độ khơng khí từ 25 0÷ 400C Đợt 16 từ 24/11/2012 đến 3/12/2012 với nhiệt độ khơng khí từ 19 0÷ 220C Tổng số 10 kết thực nghiệm 4.1.2 Xác định chiều dài tia ngắm đánh giá kết thực nghiệm - Sử dụng chương trình “ETS 2013” để ước tính chiều dài tia ngắm máy TĐĐT TCR703 DTM332 (ký hiệu LT), so sánh với chiều dài tia ngắm thực nghiệm (ký hiệu TN) - Trong phạm vi thực nghiệm cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu đo cao với sai số khép lưới độ cao hạng III, IV Chương trình “ETS 2013” phù hợp để ước tính chiều dài tia ngắm 4.2 PHƢƠNG PHÁP BỐ TRÍ VỊ TRÍ ĐIỂM ĐỘ CAO BẰNG MÁY TĐĐT TRONG THI CÔNG NÚT GIAO KHÁC MỨC VÀ ĐƢỜNG TRÊN CAO 4.2.1 Mục đích, thiết bị phƣơng pháp thực nghiệm - Kiểm chứng phù hợp máy TĐĐT bố trí độ cao thi cơng nút giao khác mức đường cao, đồng thời kiểm tra kết ước tính chiều dài tia ngắm chương trình “ETS 2013” bố trí độ cao Sử dụng thiết bị thực nghiệm máy TĐĐT TCR 703 Leica- Thụy Sỹ - Bản chất công tác bố trí độ cao thi cơng nút giao khác mức đường cao thực truyền độ cao từ mốc mặt đất lên phận cơng trình theo phương đứng Trong điều kiện Việt Nam chưa có cơng trình nút giao khác mức với chiều cao lớn, lựa chọn thực nghiệm theo mơ hình truyền độ cao lên tầng nhà A2 khuôn viên trường đại học GTVT 4.2.2 Đánh giá kết thực nghiệm Với tổng số 290 kết thực nghiệm, sau kiểm tra loại bỏ kết đo chứa sai số thô 17 Sử dụng tiêu chuẩn sai số trung phương để đánh giá kết thực nghiệm, kết tính bảng 4.4 cho thấy sai số trung phương bố trí kiểm tra độ cao từ 02 mốc lên 05 vị trí từ tầng đến tầng nhà A2 lớn ±5,6mm, đáp ứng yêu cầu bố trí độ cao với độ xác ±10mm.Kết thực nghiệm cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu bố trí độ cao xây dựng nút giao khác mức đường cao 4.3 THÀNH LẬP LƢỚI ĐƢỜNG CHUYỀN CẤP BẰNG PHƢƠNG PHÁP “GPS- ĐỘNG” 4.3.1 Mục đích, phƣơng pháp thực nghiệm - Nhằm kiểm chứng phương pháp đo “GPS- động” để thành lập lưới đường chuyền cấp 2, đồng thời từ thực tế thực nghiệm xác định vấn đề cần lưu ý ứng dụng phương pháp đo “GPSđộng” thành lập lưới đường chuyền cấp - Công tác thực nghiệm tiến hành tuyến đường đê ven sông Hồng, chiều dài tuyến khoảng 10km Đo tĩnh máy tần số GPS Ruide GPS R70 hãng South, đo động máy hai tần R8 hãng Trimble +Ở hai đầu tuyến đo sử dụng hai điểm lưới địa sở số hiệu 104528 104554 làm trạm sở sở +Trạm động: Bố trí với khoảng cách từ 200÷300m/điểm với tổng số 29 điểm, phù hợp với khoảng cách quy định hai điểm đường chuyền cấp Sử dụng phương pháp đo động xử lý sau Số trị đo trạm động 10 epoch, thời gian thu tín hiệu điểm 20 giây + Điểm kiểm tra:Bố trí 06 điểm kiểm tra từ KT2 đến KT7 (điểm kiểm tra điểm đo kiểm tra phương pháp đo tĩnh) Thời gian đo tĩnh điểm kiểm tra 1h20’ Tổng thời gian thực nghiệm đo động hết 50 phút, ca đo đo khoảng 280 điểm 18 4.3.2 Đánh giá kết thực nghiệm Kết đo tĩnh đo động trút sang máy tính để xử lý phần mềm kèm theo máy - Độ xác đo động đo tĩnh:Kết cho thấy sai số vị trí điểm lớn kết đo động mđộng=16mm, đo tĩnh mtĩnh=4,3mm - So sánh kết đo tĩnh đo động: So sánh tọa độ kết đo tĩnh đo động điểm kiểm tra tương ứng với phương án hai trạm sở Công thức kiểm tra sau: p (Xt X d )2 (Yt Yd )2 (4.3) (Xt, Yt) làtọa độ đo tĩnh, (Xd, Yd) làtọa độ đo động Kết kiểm tra cho thấy chênh lệch rõ ràng phương án đo trạm sở với phương án đo hai trạm sở(càng xa trạm sở sai số lớn ngược lại) Kết thực nghiệm cho thấy phương pháp đo “GPS- động” với hai trạm sở đáp ứng yêu cầu thành lập lưới đường chuyền cấp xây dựng đường tơ 4.4 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN TRONG DỰ ÁN XÂY DỰNG ĐƢỜNG CAO TỐC HÀ NỘI- HẢI PHÒNG ĐOẠN KM8+ 700KM8+ 880 (EX2-14) 4.4.1 Khái quát công tác quan trắc chuyển vị đƣờng đất yếu Dự án đƣờng cao tốc Hà Nội- Hải Phòng, đoạn km8+700- km8 + 880 Phương án quan trắc thực đảm bảo tối thiểu chi phí thiếu luận chứng kỹ thuật độ xác phương pháp quan trắc 4.4.2 Ứng dụng ngun lý “số bình phƣơng tối thiểu” phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka Hyperbolic Công tác phân tích số liệu thực giải tích Trendline Excel theo nguyên lý “số bình phương tối thiểu” với 19 hai phương pháp Asaoka Hyperbolic Kết tính cho thấy: - Giá trị độ lún cuối độ cố kết tính theo Asaoka Hyperbolic chênh lệch nhỏ - Cùng phương pháp Asaoka Hyperbolic tính theo giải tích Trendline kết Nhưng sử dụng Trendline có tốc độ tính tốn nhanh đơn giản.Kết tính tốn phù hợp với nghiên cứu lý thuyết Chương 4.5 QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ TRÊN ĐƢỜNG CAO TỐC NỘI BÀILÀO CAI 4.5.1 Xác định chu kỳ quan trắc bố trí mốc quan trắc - Sử dụng cơng thức (3.18) chương để xác định khoảng thời gian hai chu kỳ quan trắc Kết xác định chu kỳ quan trắc theo tháng - Bố trí 06 mốc quan trắc chuyển vị mái taluy 03 mốc quan trắc chuyển vị mặt đường 4.5.2 Quan trắc chuyển vị ngang máy TĐĐT 4.5.2.1 Thành lập lưới khống chế sở Sử dụng máy TĐĐT TCR 703 với sào+ kẹp gương để đo góc đo cạnh lưới, số góc đo góc số cạnh đo cạnh Bình sai lưới phần mềm PickNet 3.0 theo phương pháp lưới tự Từ chu kỳ “1” trở tiến hành đánh giá ổn định lưới khống chế sở theo công thức (3.12) 4.5.2.2 Phương pháp đo quan trắc chuyển vị ngang - Quan trắc chuyển vị ngang phương pháp giao hội góccạnh - Kết thực nghiệm cho thấy độ lớn chuyển vị ngang lớn vị trí mặt đường sau chu kỳ quan trắc mặt cắt 45,4mm Hướng chuyển vị vị trí quan trắc khơng tn theo quy luật 20 4.5.3 Quan trắc độ lún máy thủy bình điện tử 4.4.3.1 Thành lập lưới khống chế sở quan trắc lún - Lưới khống chế sở quan trắc lún bố trí trùng với lưới khống chế sở quan trắc chuyển vị ngang - Đo lưới theo phương pháp đo cao hình học từ với thiết bị máy thủy bình điện tử NA3002 hãng Leica Xử lý số liệu phần mềm PickNet 3.0 Tại chu kỳ kiểm tra ổn định mốc 4.5.3.2 Đo quan trắc lún Thiết bị đo máy TBĐT NA3002 Sơ đồ đo theo tuyến phù hợp với điểm gốc lưới khống chế độ cao sở 4.5.3.3 Xử lý kết quan trắc Kết đo bình sai phần mềm PickNet 3.0 với phương pháp bình sai lưới phụ thuộc, sau 04 chu kỳ quan trắc độ lún tổng cộng sau lớn mặt cắt 270mm, nhỏ mặt cắt 63,4mm.Theo quy định [2], độ lún đường cao tốc gần mố cầu ≤10cm Kết quan trắc mặt cắt độ lún 269,5mm, lớn khoảng 150% so với quy định Do vị trí độ lún khơng đảm bảo u cầu, cần phải tiếp tục theo dõi, kiểm tra q trình khai thác 21 KẾT LUẬN Để góp phần nâng cao chất lượng xây dựng an toàn khai thác đường ô tô, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa đại xây dựng khai thác đường ô tô Việt Nam” tiến hành đạt kết sau: Nghiên cứu phƣơng pháp nâng cao độ xác đo cao máy TĐĐT Kiến nghị 06 giải pháp nâng cao độ xác đo cao máy TĐĐT lập chương trình ước tính chiều dài tia ngắm “ETS 2013” Những giải pháp kiểm chứng 10 kết thực nghiệm cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu đo cao với sai số khép độ cao hạng III Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT công nghệ GPS thi công đƣờng ô tô - Nghiên cứu phương pháp thành lập lưới đường chuyền cấp từ kết đo “GPS- động” Đây phương pháp có ưu trội suất đo so với phương pháp truyền thống - Trên sở kết hợp kết nghiên cứu đo cao máy TĐĐT phương pháp thành lập lưới đường chuyền cấp 2, đề tài xây dựng phương pháp thành lập đồng thời lưới đường chuyền cấp lưới độ cao hạng IV máy TĐĐT - Từ kết nghiên cứu đo cao máy TĐĐT khảo sát độ xác bố trí điểm chương trình “setting out”, đề tài xác định điều kiện xây dựng trình tự kỹ thuật để bố trí đồng thời vị trí mặt độ cao máy TĐĐT thi công đường ô tô Nghiên cứu phƣơng pháp quan trắc chuyển vị đƣờng máy TĐĐT, máy TBĐT - Quan trắc chuyển vị đường đất yếu: Xuất phát từ yêu cầu kiểm soát tốc độ lún chuyển vị ngang, đề tài đề xuất 22 phương pháp xác định độ xác cơng tác quan trắc chuyển vị đường đất yếu, dựng phương pháp thành lập lưới, phương pháp quan trắc máy TĐĐT TBĐT phù hợp yêu cầu kỹ thuật đáp ứng yêu cầu kiểm soát tốc độ chuyển vị theo quy định - Quan trắc chuyển vị đường đắp cao: Đề tài xây dựng phương pháp thành lập lưới khống chế sở, phương pháp quan trắc chuyển vị đường đắp cao Kết thực nghiệm quan trắc đoạn tuyến dự án đường cao tốc Nội Bài- Lào Cai đánh giá chuyển vị ngang mặt đường, xác định độ lún đường vượt tiêu chuẩn, điều minh chứng ý nghĩa khoa học thực tiễn công tác quan trắc chuyển vị đường trình khai thác Nghiên cứu phƣơng pháp phân tích số liệu quan trắc lún đƣờng đất yếu Phương pháp Asaoka Hyperbolic sử dụng phổ biến giới số dự án lớn Việt Nam Kiến nghị sử dụng nguyên lý “số bình phương tối thiểu” phương pháp tính giải tích Trendline Excel để phân tích số liệu quan trắc lún phương pháp Asaoka Hyperbolic, kết thực nghiệm cho thấy phương pháp sử dụng Trendline có ưu điểm nhanh chóng, đơn giản trực quan 23 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NCS Nguyễn Văn Chính (2008), Phương pháp thành lập lưới đường chuyền cấp công nghệ GPS khảo sát đường ô tơ, Tạp chí cầu đường số 8+9/2008 Nguyễn Văn Chính (2010), Đánh giá ảnh hưởng sai số ngắm gương đến kết đo cao lượng giác máy TĐĐT, Tạp chí khoa học GTVT số 32 Nguyễn Văn Chính (2012), Đánh giá ảnh hưởng điều kiện khí đo máy TĐĐT giải pháp khắc phục điều kiện Việt Nam, Tạp chí khoa học GTVT số 40- 12/2012 Lã Văn Chăm, Nguyễn Văn Chính (2013), Đánh giá độ xác đo cao máy TĐĐT điều kiện Việt Nam, Tạp chí cầu đường số tháng 6/2013 Nguyễn Văn Chính (2013), Ứng dụng máy TĐĐT phục vụ bố trí kiểm tra độ cao thi công nút giao khác mức đường cao điều kiện Việt Nam, Tạp chí giao thơng vận tải số 7/2013 Nguyễn Văn Chính (2005), Nghiên cứu đánh giá độ xác đo cao máy TĐĐT phục vụ xây dựng cơng trình giao thông, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2005- CT12 Nguyễn Văn Chính (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng độ lớn góc đứng đến độ xác đo hiệu độ cao máy TĐĐT, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2009- CT01 Nguyễn Văn Chính (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng mặt gương đến kết đo cao máy TĐĐT, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2010- CT08 24 Nguyễn Văn Chính (2011), Nghiên cứu thơng số ảnh hưởng đến độ xác đo cao công nghệ GPS phục vụ xây dựng cơng trình giao thơng, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2009- CT01 10 Nguyễn Văn Chính (2011), Nghiên cứu ứng dụng đo cao công nghệ GPS xây dựng đường ô tô, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số NCS2011- CT08 11 Nguyễn Văn Chính (2013), Nghiên cứu phương pháp bố trí kiểm tra độ cao máy TĐĐT thi công nút giao khác mức đường cao, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2013- CT25  ... trình khai thác 21 KẾT LUẬN Để góp phần nâng cao chất lượng xây dựng an toàn khai thác đường ô tô, đề tài ? ?Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa đại xây dựng khai thác đường ô tô Việt Nam? ?? tiến... CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ 2.1 NỘI DUNG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ Nghiên cứu nội dung công tác trắc địa giai... nghiên cứu tiếp theo, Tài liệu tham khảo Phụ lục CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƢỜNG Ô TÔ Ở VIỆT NAM 1.1 KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ