Lập phương án xây dựng lưới khống chế thi công công trình thủy điện Nậm Pông

Mục lục LỜI NÓI ĐẦU 1 Mục lục 3 Chương I: Giới thiệu chung. 4 1.1. Giới thiệu chung về công trình. 4 1.1.1. Tên công trình: Công trình thủy điện Nậm Pông. 4 1.1.2. Vị trí công trình 4 1.2. Nhiệm vụ và mục đích của công trình 4 1.3. Điều kiện tự nhiên và địa hình khu vực công trình 5 1.4. Các tài liệu đã có về quan trắc địa hình 6 Chương II: Thiết kế phương án thành lập lưới cơ sở thi công 7 2.1. Thiết kế đồ hình lưới khống chế mặt bằng 7 2.1.1. Mục đích 7 2.1.2. Đặc điểm của lưới khống chế thi công 7 2.1.3. Thiết kế lưới. 10 2.2. Thiết kế mốc lưới thi công. 13 2.3. Thiết kế phương án đo đạc. 17 Chương III:Thiết kế phương án xử lý số liệu 22 3.1 . Yêu cầu chung. 22 3.2. Lựa chọn hệt tọa độ và mặt chiếu cho lưới. 23 3.3. Lựa chọn phương pháp bình sai lưới thi công. 26 Kết luận. 33

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước đòi hỏi yêucầu phát triển ngành năng lượng tạo tiền đề cho các ngành công nghiệp khác pháttriển.Vì vậy, việc xây dựng các công trình thủy lợi - thủy điện ngày càng được pháttriển rộng rãi về quy mô và mức độ hiện đại Trong xây dựng công trình thủy lợithủy điện đòi hỏi kết hợp của nhiều chuyên ngành khác nhau, chuyên ngành trắcđịa cũng đóng một vai trò rất quan trọng Công tác trắc địa phải tham gia xây dựngtrong suốt quá trình khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình

Lưới khống chế thi công công trình nói chung và lưới khống chế thi côngcông trình thủy điện nói riêng là một dạng lưới chuyên dụng, được thành lập vớicác mục đích chủ yếu đó là: đưa tim mốc thiết kế công trình ra thực địa; là hệ tọa

độ, độ cao cơ sở để đo vẽ các loại bản đồ, mặt cắt trong quá trình thành lập bản vẽthi công, thi công công trình, kiểm tra độ chính xác quá trình thi công, xây lắp vàhoàn công các hạng mục công trình, là cơ sở để xây dựng mạng lưới biến dạng trắcđịa công trình bằng phương pháp trắc địa Trong các mạng lưới trắc địa, việc thànhlập lưới khống chế thi công là một trong những nội dung rất quan trọng

Trên cơ sở đó, tôi đã được nhận đồ án môn học với đề tài:“Lập phương án xây dựng lưới khống chế thi công công trình thủy điện Nậm Pông”

Nội dung đồ án bao gồm:

Chương I: Giới thiệu chung về công trình thủy điện Nậm Pông

Chương II: Thiết kế phương án thành lập lưới cơ sở thi công

Chương III: Thiết kế phương án xử lý số liệu

Do còn thiếu kinh nghiệm thực tế cùng với trình độ và thời gian có hạn nên

đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ýkiến của các thầy cô giáo cũng như các bạn sinh viên để đồ án này được hoàn thiệnhơn Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa, đặc biệt là sự hướng

dẫn tận tình của thầy giáo TS Phạm Quốc Khánh cũng như các bạn sinh viên, đã

giúp em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 7 tháng 12 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Lê Văn Việt

Mục lục

Mục lục 3

Chương I: Giới thiệu chung 4

1.1 Giới thiệu chung về công trình 4

1.1.1 Tên công trình: Công trình thủy điện Nậm Pông 4

1.1.2 Vị trí công trình 4

1.2 Nhiệm vụ và mục đích của công trình 4

1.3 Điều kiện tự nhiên và địa hình khu vực công trình 5

1.4 Các tài liệu đã có về quan trắc địa hình 6

Chương II: Thiết kế phương án thành lập lưới cơ sở thi công 7

2.1 Thiết kế đồ hình lưới khống chế mặt bằng 7

2.1.1 Mục đích 7

2.1.2 Đặc điểm của lưới khống chế thi công 7

2.1.3 Thiết kế lưới 10

2.2 Thiết kế mốc lưới thi công 13

2.3 Thiết kế phương án đo đạc 17

Chương III:Thiết kế phương án xử lý số liệu 22

3.1 Yêu cầu chung 22

3.2 Lựa chọn hệt tọa độ và mặt chiếu cho lưới 23

3.3 Lựa chọn phương pháp bình sai lưới thi công 26

Kết luận 33

Chương I: Giới thiệu chung.

1.1 Giới thiệu chung về công trình.

1.1.1 Tên công trình: Công trình thủy điện Nậm Pông

1.1.2 Vị trí công trình

Công trình thuỷ điện Nậm Pông dự kiến đặt trên dòng sông Nậm Pông, côngtrình thuộc xã Châu Phong, huyện Quỳ Châu tỉnh Nghệ An.Trong đó sông NậmPông là nhánh cấp I nằm bên phải của sông Hiếu Nậm Phông bắt nguồn ở vùngnúi có độ cao 1400m đến 1500m Từ nguồn về dòng chảy chính chảy theo hướngTây Nam - Đông Bắc nhập với sông Hiếu cách huyện Quỳ Châu khoảng 8-10 Km

về phía thượng lưu

1.2 Nhiệm vụ và mục đích của công trình

Các công trình giao thông thủy lợi – thủy điện được xây dựng để sử dụngcác tài nguyên thủy năng và nguồn dự trữ nước để giải quyết vào một số vấn đềcủa nền kinh tế quốc dân Một số nhiệm vụ quan trọng nhất của nó là:

- Sử dụng năng lượng dòng chảy ở các trạm thủy điện

- Giải quyết cá vấn đề qiao thông bằng cách xây dựng hệ thống các kênh dẫn

và âu thuyền

- Tưới tiêu nước cho các vùng đất canh tác

- Cung cấp nước cho thành phố và các cơ sở giao thông công nghiệp

Tập hợp các công trình thủy lợi để giải quyết các vấn đề kể trên được gọi làmột đầu mối thủy lợi Một đầu mối thủy lợi lớn cóa thể bao gồm các công trìnhsau:

- Đập chắn bê tông cốt sắt có sân tràn hoặc đập đất không có sân tràn

- Trạm thủy điện

- Các công trình để thông thương dòng chảy

- Các công trình để cho cá qua lại giữa thượng lưu và hạ lưu

- Hồ chứa cùng với công trình thoát nước và kênh dẫn để cấp thoát nước chođồng ruộng.

Đầu mối thủy lợi cũng có thể được xem như một công trình vượt sông, nếunhư chúng ta thiết kế qua nó một đường ô tô hoặc đường sắt

Đập nước được xây dựng cắt ngang dòng chảy và chia khúc sông thành hainửa là thượng lưu và hạ lưu Phía thượng lưu xuất hiện một vùng ngập lớn gọi là

hồ chứa nước và tạo nên một cột áp H là hiệu số độ cao giữa mặt nước thượng lưu

và hạ lưu Trên các sông lớn ở đồng bằng người ta thường xuyên xây các đập trọnglực lớn, dạng thẳng Trên những sông miền núi, người ta thường xây các đập vòmuốn cong làm việc như một hệ thống vòm uốn đàn hồi tựa trên các bờ cứng

Thuỷ điện Nậm Pông dự kiến xây dựng trong 3 năm Nhiệm vụ chủ yếu làphát điện với công suất lắp máy là: 30 MW, điện lượng bình quân năm 123,965tr.KWh sẽ hoà vào lưới điện khu vực cấp điện áp 110 KV

Ngoài ra khi công trình thuỷ điện được xây dựng sẽ tạo công ăn việc làmcho một bộ phận không nhỏ dân trong vùng,và cũng góp phần phát triển hạ tầng,thúc đẩy nền kinh tế của địa phương phát triển hơn nữa

1.3 Điều kiện tự nhiên và địa hình khu vực công trình

- Địa hình: Khu vực công trình có dạng địa hình vùng núi cao trung bình với

mức độ chia cắt mạnh, các sườn núi hẹp và dốc lớn Hệ thống đứt gãy chủ yếu TâyBắc – Đông Nam có độ dốc lớn cắm về phía Đông Bắc Địa hình khu vực khá phứctạp bị ngăn cách bởi nhiều sông suối nhỏ Tuy nhiên đây cũng là thuận lợi để pháttriển thủy điện

- Khí hậu: Công trình thủy điện nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa Giómùa Đông Nam ảnh hưởng lớn đến lượng mưa của vùng Phân bố mưa trên lưuvực sông Hiếu có xu hường tăng dần từ hạ lưu lên phía thượng nguồn

- Nhiệt độ và độ ẩm không khí:

+ Chế độ nhiệt trong năm biến đổi theo mùa rõ rệt mùa nóng và mùa lạnh,

sự chênh lệch nhiệt độ giữa 2 mùa có khi lên tới 20oC

+ Lưu vực sông Hiếu nói chung có độ ẩm không cao Giá trị độ ẩm tươngđối trung bình năm ít biến đổi trong vùng, giữa các tháng có độ ẩm ít thay đổi

- Chế độ mưa: Phân bố mưa trên lưu vực sông Hiếu có xu hướng tăng dần từ

hạ lưu lên phía thượng nguồn

1.4 Các tài liệu đã có về quan trắc địa hình

Tài liệu để làm cơ sở cho việc xây dựng hệ thống lưới tam giác thuỷ công, thuỷchuẩn thuỷ công bao gồm:

- Hệ thống mốc toạ độ, độ cao đã có trong các giai đoạn khảo sát trước đâyđang được sử dụng cho công trình;

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:10000, 1:2000, 1:500 đã có;

- Sơ đồ thiết kế lưới tam giác giác thuỷ công và thuỷ chuẩn thuỷ công;

- Bản vẽ chi tiết mốc tam giác thuỷ công, thuỷ chuẩn thuỷ công;

- Các bản vẽ thiết kế

Chương II: Thiết kế phương án thành lập lưới cơ

sở thi công

2.1 Thiết kế đồ hình lưới khống chế mặt bằng

2.1.1 Mục đích

Mạng lưới Trắc địa phát triển trên khu vực xây dựng công trình đầu mối là

cơ sở chuyển ra thực địa trục chính của các công trình nổi và ngầm, để bố trí cáccông trình bằng bê tông, để lắp đặt các cấu kiện và các thiết bị kĩ thuật cũng như để

tổ chức quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình

2.1.2 Đặc điểm của lưới khống chế thi công

Có rất nhiều phương án đo đạc thiết kế lưới cơ sở thi công công trình.Dưới đây làmột số phương án sử dụng máy toàn đạc điện tử:

a Lưới tam giác đo góc.

Dạng đồ hình cơ bản của lưới là chuỗi tam giác tứ giác trắc địa, đa giác trungtâm trong đó đo tất cả các góc và ít nhất đo 2 cạnh đáy.Loại lưới này có những ưunhược điểm sau:

 Ưu điểm: Lưới khống chế được khu vực rộng độ chính xác các yếu tố tronglưới khá cao vào tương đối đồng đều.Lưới có nhiều trị đo thừa nên có điềukiện kiểm tra kết quả đo và nâng cao được độ chính xác lưới

 Nhược điểm: việc tổ chức đo đạc cồng kềnh kết quả đo góc chịu ảnh hưởnglớn của môi trường và đặc biệt trong khu vực xây dựng công trình và đòi hỏimức độ thông hướng cao.Trong quá trình đo đạc vì các cạnh ngắn nên ảnhhưởng của sai số định tâm máy và định tâm tiêu lớn

Hình 2.1

b Lưới tam giác đo cạnh.

Hiện nay do các loại máy toàn đạc điện tử có độ chính xác cao đã đáp ứngđược yêu cầu độ chính xác của việc đo cạnh vì thế phương pháp đo toàn cạnh đãđược ứng dụng phổ biến trong việc thành lập lưới trắc địa công trình.Lưới đo cạnhkhắc phục được những nhược điểm của lưới đo góc tuy nhiên với lưới đo cạnh thì

có những hạn chế sau:

 Dịch vị ngang lớn hơn nhiều so với dịch vị dọc

 Trong mỗi tam giác không có trị đo thừa nên k có điều kiện kiểm tra kết quả

đo ở ngay trên thực địa.Để khắc phục nhược điểm này thường áp dụng lướigồm tứ giác trắc địa

Hình 2.2

c Lưới tam giác đo góc-cạnh.

Trong lưới đo góc cạnh có thể đo tất cả các góc-cạnh hoặc một phần các góc

và cạnh.So với lưới tam giác đo góc và lưới tam giác đo cạnh lưới tam giác đo

góc-cạnh ít phụ thuộc hơn vào đồ hình lưới làm giảm đáng kể dịch vị dọc và dịch vịngang.Đảm bảo kiểm tra chặt chẽ các trị đo góc và cạnh.Lưới đo góc cạnh chophép tính tọa độ các điểm chính xác hơn lưới tam giác đo góc và lưới tam giác đocạnh khoảng 1,5 lần.

Trong lưới đo góc-cạnh kết hợp tùy thuộc vào từng dạng lưới và đồ hìnhlưới mà tiến hành tổ chức đo một số cạnh sao cho phù hợp không nhất thiết phải đotất cả các cạnh như:

 Đối với lưới tứ giác không đường chéo nên đo các cạnh theo chu vi và một

số cạnh giữa lưới để thuận tiện cho công tác tính toán sau này

 Đối với lưới tam giác thì nên lựa chọn các cạnh đo đối diện với góc lớn nhấttrong tam giác

Trong trắc địa công trình thì dạng lưới đo góc-cạnh được áp dụng là lưới tứgiác không đường chéo dùng để thành lập lưới ô vuông xây dựng

d Lưới đường chuyền.

Lưới đường chuyền là tập hợp các điểm nối với nhau tạo thành đường gãykhúc.Tiến hành đo tất cả cạnh và các góc ngoặt của đường chuyền.Nếu biết tọa độcủa một điểm và góc phương vị của 1 cạnh ta dễ dàng tính ra góc phương vị cáccạnh và tọa độ các điểm khác trên đường chuyền

Tùy thuộc vào diện tích và hình dạng khu đo vào vị trí của các điểm gốc màthiết kế lưới đường chuyền dưới dạng phù hợp, lưới đường chuyền với các điểmnút và vòng khép.Tuy nhiên do lưới đường chuyền có lượng trị đo ít và kết cấu đồhình không chặt chẽ nên độ chính xác của các yếu tố trong lưới là khôngcao.Phương án hợp lý để nâng cao chất lượng đường chuyền là tập hợp lưới cónhiều vòng khép kín

Hình 2.3

2.1.3 Thiết kế lưới.

Lưới tam giác

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, trênkhu 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 củacác 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

- 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 2.1

Cấphạnglưới tamgiácthủycông

Chiều dàicạnh(km)

S.S.T.P

đo góc(“)

Sai sốkhép tamgiác

Sai sốchiều dàicạnh yếunhất

Bảng 2.1 Độ chính xác của các cấp lưới tam giác thủy công.

Ngoài ra phải xét đến tính phức tạp của công trình, các hạng mục của công trình phân tán hay tập chung, mức độ khó khăn của điều kiện địa hình mà tăng

hoặc chia cấp hạng lưới tam giác thủy công để đảm bảo độ chính xác cần thiết

cho công trình

Căn cứ vào mặt 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 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 các sai số do phép

chiếu gây 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

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 chỉnh máy theo đúng quy định của quy phạm nhà nước

Công tác đo ngoại nghiệp phải chọn thời gian thích hợp để giảm tối thiểu ảnh hưởng do thời tiết đến sai số đo đạc và tuân thủ nghiêm ngặt quy trình đo đạc lưới trắc địa với yêu cầu độ chính xác cao

Tính toán xử lý số liệu của lưới phải được thực hiện theo nguyên tắc sau:

- Luôn bảo toàn cấu trúc nội tại lưới loại trừ ảnh hưởng của sai số số liệu gốc đối với kết quả bình sai

- Tất cả các bậc lưới phải được tính toán trong hệ tọa độ phù hợp với hệ đã được sử dụng trong giai đoạn khảo sát công trình

Đồ hình lưới

Trên khu vực công trình đã có 3 điểm tọa độ gốc (kí hiệu 343415, 343419, 343420) Dựa vào địa hình thực tế và bản thiết kế công trình dự định thiết kế 12 điểm lưới thi công (kí hiệu từ QT-01 đến QT-12) Sơ đồ lưới đưa ra trong hình 2.4:

Hình 2.4

2.2 Thiết kế mốc lưới thi công.

Căn cứ vào bản vẽ thiết kế tổng mặt bằng công trình, trên cơ sở sơ đồ lướitam giác thủy công đã tiến hành chọn điểm về cơ bản theo vị trí thiết kế

- Tại vị trí cụ thể từng mốc đã chọn, xê dịch vị trí sao cho điểm tam giácthủy công được đặt ở những nơi có điều kiện địa chất ổn định, tránh những chỗ

xe thi công chạy nhiều và các công tác đào, đắp, nổ mìn, ở những vị trí có tầmbao quát tốt, thuận lợi cho việc định vị tim, trục, cắm biên, kiểm tra quá trìnhthi công các hạng mục công trình và các công tác trắc địa công trình khác

- Các điểm sau khi chọn được phát cây thông hướng với khối lượng tối đatạo điều kiện đầy đủ cho công tác đo đạc bằng toàn đạc điện tử

- Điểm lưới tam giác thủy công được chọn trên khu vực mặt bằng thi côngcông trình, các điểm lưới được liên kết tạo đồ lưới hình tam giác chặt chẽ

- Bệ mốc được đổ bê tông tại chỗ mác M150 nối từ ống thép xuống chân móng

- Xung quanh mốc có tường rào và sắt bảo vệ

Việc hoàn thiện mốc, xây tường rào, đào rãnh thoát nước được tiến hànhđảm bảo kỹ thuật, mỹ thuật Tất cả các đường lên mốc đều được dọn sạch để đilại được dễ dàng thuận lợi

Mốc tam giác

Mốc làm bằng bê tông hai tầng có dấu mốc trên và dưới bằng sứ hoặc kimloại (hình 2.5).

Hình 2.5 Mốc tam giác thiết kế Mốc đa giác

Mốc các điểm lưới đa giác khung được chôn bằng mốc bê tông một tầng, códấu mốc bằng sứ hoặc kim loại (hình 2.6)

Hình 2.6 Mốc mặt bằng lưới đa giác

Bản vẽ hoàn công mốc tam giác thủy công

Lç h× nh c«n trªn 16 dø¬i  18

2.3 Thiết kế phương án đo đạc.

Trong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình thủy điện việc thành lập lưới

khống chế Trắc địa sẽ phục vụ cho đo vẽ bản đồ địa hình khu vực xây dựng, đo nốicác điểm khảo sát địa chất, thủy văn và bố trí các trục cơ bản của công trình.Vì vậyviệc thành lập lưới khống chế Trắc địa là không thể thiếu khi xây dựng công trình Mạng lưới khống chế trắc địa được thành lập trên khu vực xây dựng côngtrình là cơ sở để chuyển ra thực địa trục chính của công trình, để bố trí các côngtrình bằng bê tông, để lắp đặt các cấu kiện và thiết bị kỹ thuật cũng như để tổ chứcquan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình

Nội dung của công việc sẽ làm bao gồm:

- Thiết kế lưới:Thiết kế lưới mặt bằng là lưới tam giác thủy công đo góc cạnhkết hợp

- Đánh giá độ chính xác:Sai số trung phương tương hỗ vị trí các điểm củamạng lưới không vượt quá 5-10mm.Ngoài ra độ chính xác của mạng lướicòn phụ thuộc vào cấp hạng và sự bố trí tổng thể của công trình, vào trình tựtiến hành các công tác xây dựng và điều kiện tự nhiên của khu vực xâydựng.Về việc cấp hạng công trình thủy điện được quy định tùy thuộc vàocông suất thiết kế và phụ thuộc vào thiết kế lớn nhất của công trình.Điều đóđược thể hiện trong bảng sau: