Ngày nay vấn đề ứng dụng công nghệ GPS vào lĩnh vực trắc địa nói chung và trắc địa công trình nói riêng đã trở nên phổ biến. Với các trị đo cạnh ngắn và liên kết trong một mạng lưới chặt chẽ, công nghệ GPS có tiềm năng đạt được độ chính xác cao về vị trí tương hỗ giữa các điểm trong lưới đáp ứng được nhiều tiêu chuẩn chặt chẽ của các mạng lưới chuyên dùng trong TĐCT. Đối với các công trình thuỷ điện có địa hình phức tạp, độ dốc lớn, quy mô công trình lớn, kéo dài theo dọc sông thì việc ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng thành lập các loại lưới khống chế là hoàn toàn hợp lý và đạt hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống trước đây.
Nguyễn Văn Sáng LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay vấn đề ứng dụng công nghệ GPS vào lĩnh vực trắc địa nói chung và trắc địa công trình nói riêng đã trở nên phổ biến. Với các trị đo cạnh ngắn và liên kết trong một mạng lưới chặt chẽ, công nghệ GPS có tiềm năng đạt được độ chính xác cao về vị trí tương hỗ giữa các điểm trong lưới đáp ứng được nhiều tiêu chuẩn chặt chẽ của các mạng lưới chuyên dùng trong TĐCT. Đối với các công trình thuỷ điện có địa hình phức tạp, độ dốc lớn, quy mô công trình lớn, kéo dài theo dọc sông thì việc ứng dụng công nghệ GPS trong xây dựng thành lập các loại lưới khống chế là hoàn toàn hợp lý và đạt hiệu quả cao hơn so với các phương pháp truyền thống trước đây. Với mục đích nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ GPS vào thực tiễn xây dựng các công trình thuỷ điện tôi đã chọn đề tài: Ứng dụng GPS trong lưới trắc địa công trình Thủy điện Bố cục của đề tài gồm 3 phần: Chương 1: Yêu cầu, đặc điểm đối với lưới khống chế thi công công trình thủy điện. 1 Nguyễn Văn Sáng Chương 2: Ứng dụng GPS trong lưới trắc địa công trình Thủy điện Chương 3: Thực nghiệm xử lý số liệu của lưới. Trong thời gian thực hiện đề tài này được sự nhiệt tình giúp đỡ của PGS.TS Trần Khánh cùng các thầy cô trong khoa, sự đóng góp ý kiến của các bạn đặc biệt là sự nỗ lực hết mình của các thành viên trong nhóm. Chúng em đã hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học này. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức còn hạn hẹp, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, thời gian nghiên cứu ít nên không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em mong được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy cô và các bạn để nghiên cứu khoa học này được hoàn thiện hơn. 2 Nguyễn Văn Sáng Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN 1.1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH 1.1.1. Khái niệm chung Bố trí công trình là công tác trắc địa được tiến hành ở ngoài thực địa để xác định vị trí mặt bằng và độ cao của các điểm, độ cao thẳng đứng của các kết cấu, các mặt phẳng đặc trưng của công trình để xây dựng theo đúng thiết kế. Lưới khống chế thi công thường được thành lập dưới dạng lưới tự do vì : - Độ chính xác yêu cầu trong giai đoạn bố trí thi công công trình cao hơn độ chính xác của lưới cơ sở được thành lập trong giai đoạn khảo sát thiết kế. - Hệ tọa độ trong giai đoạn khảo sát là hệ tọa độ nhà nước còn trong giai đoạn bố trí công trình thường sử dụng hệ tọa độ quy ước riêng. 3 Nguyễn Văn Sáng - Lưới khống chế thi công thường được quy chiếu lên mặt phẳng có độ cao trung bình của khu vực thi công - Công trình thủy điện thường trải dài trên 1 khu vực rộng lớn, mật độ bố trí tại mỗi vị trí là khác nhau.Thường tại khu vực nhà máy có khối lượng công tác bố trí nhiều hơn khu vực xây dựng đập Cơ sở hình học để chuyển bản thiết kế ra ngoài thực địa là các trục bố trí, vị trí của chúng chỉ rõ trên bản thiết kế, người ta phân biệt một số trục bố trí như trục chính, trục cơ bản, trục chi tiết… - Trục chính là các trục đối xứng của công trình, đối với công trình dạng tuyến đó là trục dọc của công trình. - Trục cơ bản là trục tạo nên hình dạng và kích thước theo chu vi công trình. - Trục chi tiết, trục trung gian là những trục để bố trí các phần chi tiết của công trình. 4 Nguyễn Văn Sáng Để tiến hành bố trí công trình, cần xây dựng trên thực địa một hệ thống các điểm mặt bằng và độ cao gọi là lưới khống chế thi công, tọa độ và độ cao của chúng được xác định với độ chính xác cần thiết. Sau đó tiến hành tính toán và lập các bản vẽ bố trí dựa trên tọa độ và độ cao các điểm trong lưới và các số liệu thiết kế. 1.1.2. Trình tự thực hiện công tác bố trí công trình Công tác bố trí công trình được tiến hành theo ba giai đoạn: - Bố trí cơ bản: từ điểm khống chế trắc địa bố trí trục chính của công trình. Từ trục chính bố trí trục cơ bản. - Bố trí chi tiết: từ trục chính và trục cơ bản bố trí các trục dọc trục ngang của các bộ phận công trình, đồng thời bố trí các điểm và mặt phẳng theo độ cao thiết kế. - Bố trí công nghệ: công tác trong giai đoạn này nhằm đảm bảo lắp đặt và điều chỉnh các kết cấu xây dựng và thiết bị kỹ thuật. 5 Nguyễn Văn Sáng 1.2. MỘT SỐ YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI MẠNG LƯỚI THI CÔNG TRONG XÂY DỰNG THỦY ĐIỆN. 1.2.1. Đặc điểm cấu trúc chung của công trình thủy điện. Các công trình thuỷ lợi được xây dựng để sử dụng các tài nguyên thuỷ năng và nguồn dự trữ nước vào việc giải quyết một số vấn đề của nền kinh tế quốc dân. Một số vấn đề quan trọng đó là: - Sử dụng năng lượng dòng chảy ở các trạm thuỷ điện. - Giải quyết vấn đề giao thông bằng cách xây dựng hệ thống các kênh dẫn và âu thuyền. - Tưới và tiêu nước cho các vùng đất canh tác. - Cấp nước cho các thành phố và các Sở giao thông, Công Nông nghiệp. Tập hợp các công trình thuỷ lợi để giải quyết đồng thời các vấn đề trên được gọi là đầu mối thuỷ lợi. Một đầu mối thuỷ lợi lớn có thể bao gồm những công trình sau: - Đập chắn bằng bê tông cốt sắt có sân tràn hoặc đập đất không sân tràn. 6 Nguyễn Văn Sáng - Các công trình để thông thương dòng chảy (như các âu thuyền hoặc kênh nổi và ngầm). - Các công trình để cá qua lại giữa thượng và hạ lưu. - Hồ chứa nước cùng với công trình thoát nước và các kênh dẫn để cấp thoát nước cho đồng ruộng. Các công trình thủy điện được phân loại như sau: - Nhà máy sau đập: các nhà máy kiểu này thì có đập được xây dựng ở gần nhà máy, như nhà máy thủy điện Hòa Bình,Sơn La, thủy điện Thác Bà… - Nhà máy đường dẫn: thủy điện được xây dựng theo phương pháp này thì đập được bố trí xây dựng cách xa nhà máy, nước được dẫn qua ống dẫn vào nhà máy, như thủy điện A Lưới. Các tuyến đập thì được phân loại theo hình dạng: có đập cong ( hình 1.1a), đập thẳng ( hình 1.1b). 7 Nguyễn Văn Sáng (Hình 1.1a) ( Hình 1.1b) Hình 1.1: Đập nhà máy thủy điện Hòa Bình và Sơn La Các đường hầm thì có: dạng kênh, đường hầm ( hình 1.2a), đường ống dẫn nước ( hình 1.2b). 8 Nguyễn Văn Sáng 1.2a: Nhà máy thuỷ điện 1.2b:Đường ống áp lực Hình 1.2: Nhà máy thuỷ điện và đường ống áp lực 1.2.2. Lưới tam giác thủy công Do các mạng lưới trắc địa được xây dựng trước đây trong thời kì khảo sát không đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác cũng như mật độ điểm. Bởi vậy, trên khu vực xây dựng công trình đầu mối người ta thành lập các mạng lưới trắc địa chuyên dùng mà độ chính xác của chúng phụ thuộc chủ yếu vào hạng mục của các công trình đầu mối, lưới này có tên gọi là lưới tam giác thủy công. Lưới tam giác thủy công và thủy chuẩn thủy công được thiết kế và xây dựng làm cơ sở cho công tác: - Đưa tim mốc thiết kế công trình ra thực địa 9 Nguyễn Văn Sáng - Là hệ tọa độ, độ cao cơ sở để đo vẽ các loại bản đồ, mặt cắt trong quá trình thành lập bản vẽ thi công, thi công công trình - Kiểm tra độ chính xác quá trình thi công, xây lắp và hoàn công các hạng mục công trình - Là cơ sở để xây dựng mạng lưới biến dạng trắc địa công trình bằng phương pháp trắc địa. Lưới tam giác thủy công được chia làm 3 cấp hạng: I, II, III. Các thông số kĩ thuật và độ chính xác của các cấp lưới tam giác thủy công được nêu trong bảng 1.1. Bảng 1.1: Độ chính xác của các cấp lưới tam giác thủy công Cấp thiết kế của công trình Công suất nhà máy điện (kW) Cấp hạng lưới tam giác thủy Chiều dài cạnh (km) S.S.T.P đo góc (“) Sai số khép tam giác Sai số chiều dài cạnh yếu nhất 10 [...]... 2.4 ỨNG DỤNG GPS TRONG THÀNH LẬP LƯỚI TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH THỦY ĐIỆN Ở Việt Nam, viêc khai thác sử dụng công nghệ GPS mới chỉ bắt đầu từ năm 1990 Song trong công tác trắc địa công trình, công nghệ GPS đã được ứng dụng rộng rãi trong việc thành lập lưới khống chế mặt bằng cơ sở, lưới thi công công trình, chuyển trục lên cao, quan trắc chuyển dịch ngang công trình cầu, nhà và các đập thủy điện, những công. .. công nghệ GPS đã và đang là công cụ quan trọng chủ yếu để thành lập các mạng lưới khống chế của loại công trình này Dưới đây, sẽ giới thiệu một số mạng lưới GPS tại những công trình thủy điện điển hình đã được thực thi ở nước ta trong thời gian qua bằng công nghệ GPS: 2.4.1 Lưới khống chế mặt bằng công trình thủy điện Hủa Na Công trình thủy điện Hủa Na được thiết kế trên sông Chu, khu vực thuộc địa bàn... bằng công trình và điều kiện địa hình mà có thể xây dựng 1 hoặc 2 bậc lưới tam giác thủy công Nếu xây dựng 2 bậc lưới tam giác thủy công thì lưới bậc 1 là lưới tam giác cơ sở 11 Nguyễn Văn Sáng cho toàn bộ công trình Lưới bậc 2 là lưới tam giác cho hạng mục công trình cục bộ Hệ quy chiếu của lưới tam giác thủy công phải được lựa chọn phù hợp để đảm bảo lưới có độ biến dạng nhỏ nhất so với thực địa và... góc và cạnh Lưới đo góc cạnh cho phép tính tọa độ các điểm chính xác hơn khoảng 1,5 lần so với lưới tam giác đo góc hoặc đo cạnh 1.3.2 Phương pháp lưới GPS Hiện nay công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực trắc địa, trong đó có ngành trắc địa công trình, bởi vì công nghệ này có nhiều ưu điểm nổi bật và đạt hiệu quả công tác cao Theo các tiêu chuẩn máy thu hiện có, có thể ứng dụng GPS để thành... HN06) đã được lập trong giai đoạn trước 35 Nguyễn Văn Sáng 2.4.2 Lưới tam giác thủy công công trình thủy điện Bản Chát Công trình thủy điện Bản Chát nằm trên sông Nậm Mu, thuộc địa phận xã Mường Kim, huyện Than Uyên, tỉnh Lai Châu Lưới tam giác thủy công gồm 7 điểm hạng II, được đo nối với 3 điểm tam giác hạng IV cũ Lưới được đo bằng máy toàn đạc điện tử kết hợp với đo công nghệ GPS Việc tính toán... toán trong hệ tọa độ phù hợp với hệ đã được sử dụng trong giai đoạn khảo sát công trình 1.2.3 Yêu cầu độ chính xác bố trí tim tuyến công trình thủy điện 13 Nguyễn Văn Sáng Công tác đưa tim các trục chính (tim tuyến) công trình từ bản vẽ thiết kế ra thực địa là nhiệm vụ của tổ chức thiết kế Các điểm tim tuyến công trình chỉ được đo đạc định vị thực địa khi có cơ sở gốc là các điểm lưới tam giác thủy công. .. công trình có kết cấu vững chắc đang phải hoạt động với áp lực lớn… Đặc biệt có khá nhiều lưới không chế thi công các công trình thủy điện được thành lập bằng công nghệ GPS như: thủy điện Hòa Bình Yaly, Sông Hinh, Ba Hạ, Bắc Hà, Sông Tranh… Với những đặc điểm phù hợp và thuận lợi trong việc thành lập các mạng lưới 34 Nguyễn Văn Sáng khống chế mặt bằng phục vụ thi công công trình thủy điện nên công. .. máy thu hiện có, có thể ứng dụng GPS để thành lập các mạng lưới khống chế thi công công trình Khi thiết kế lưới, ngoài việc đảm bảo các điều kiện cần thiết đối với lưới GPS, cần lưu ý để các điểm được chọn phải đảm bảo sử dụng có hiệu quả trong thi công công trình Muốn vậy lưới cần được thiết kế trên tổng bình đồ công trình. Vì lưới khống chế thi công được thành lập trên khu vực xây dựng với các đối tượng... lên không ảnh hưởng đến độ chính xác của các cấp lưới đã chọn Lưới được xây dựng phải phù hợp với kích thước, hình dạng mặt bằng công trình đảm bảo lưới có độ biến dạng ít nhất Hệ tọa độ của lưới phải phù hợp (gần đúng nhất) với hệ tọa độ đã dùng trong giai đoạn khảo sát, thiết kế công trình Số lượng, mật độ điểm lưới tam giác thủy công cho từng công trình cần được tính toán, bố trí sao cho mỗi điểm... ít nhất 2 điểm tam giác Mốc lưới tam giác thủy công được thiết kế xây dựng là loại mốc hình trụ bền vững, mặt mốc dạng định tâm bắt buộc Xung quanh mốc có tường vây bảo vệ 12 Nguyễn Văn Sáng Máy trắc địa sử dụng để đo lưới tam giác thủy công phải có độ chính xác cao và ổn định Có thể sử dụng các máy toàn đạc điện tử và máy thu vệ tinh GPS Trước và sau khi đo phải thực hiện công tác kiểm nghiệm, hiệu . đối với lưới khống chế thi công công trình thủy điện. 1 Nguyễn Văn Sáng Chương 2: Ứng dụng GPS trong lưới trắc địa công trình Thủy điện Chương 3: Thực nghiệm xử lý số liệu của lưới. Trong thời. mục đích nghiên cứu việc ứng dụng công nghệ GPS vào thực tiễn xây dựng các công trình thuỷ điện tôi đã chọn đề tài: Ứng dụng GPS trong lưới trắc địa công trình Thủy điện Bố cục của đề tài gồm. đề ứng dụng công nghệ GPS vào lĩnh vực trắc địa nói chung và trắc địa công trình nói riêng đã trở nên phổ biến. Với các trị đo cạnh ngắn và liên kết trong một mạng lưới chặt chẽ, công nghệ GPS