nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả công tác trắc địa trong thi công công trình nhà siêu cao tầng ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DIÊM CÔNG TRANG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CƠNG CƠNG TRÌNH NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DIÊM CÔNG TRANG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CƠNG CƠNG TRÌNH NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ MÃ SỐ: 9520503 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Viết Tuấn PGS.TS Nguyễn Quang Thắng HÀ NỘI - 2021 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả luận án Diêm Công Trang ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan i Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng biểu vii Danh mục hình vẽ viii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG VÀ SIÊU CAO TẦNG 1.1 Khái niệm lịch sử phát triển nhà siêu cao tầng 1.1.1 Khái niệm nhà siêu cao tầng 1.1.2 Lịch sử phát triển nhà siêu cao tầng 1.2 Công tác trắc địa thi công nhà cao tầng siêu cao tầng 11 1.2.1 Đặc điểm công tác trắc địa thi công nhà cao tầng 11 1.2.2 Quy trình cơng tác trắc địa thi cơng xây dựng nhà cao tầng 12 1.2.3 Các phương pháp chuyền trục theo phương thẳng đứng thi công nhà cao tầng 15 1.2.4 Đặc điểm thi công xây dựng nhà siêu cao tầng Việt Nam 21 1.2.5 Các hạn sai trắc địa thi công nhà cao tầng siêu cao tầng 27 1.3 Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố ngoại cảnh đến q trình thi cơng xây dựng nhà siêu cao tầng 30 1.3.1 Ảnh hưởng gió đến vị trí thẳng đứng cơng trình 30 1.3.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ đến vị trí thẳng đứng cơng trình 34 1.3.3 Ảnh hưởng tải trọng cơng trình đến vị trí thẳng đứng cơng trình 35 1.3.4 Tổng hợp dạng dao động cơng trình 36 1.4 Các cơng trình nghiên cứu công tác trắc địa thi công nhà cao tầng siêu cao tầng 40 1.4.1 Các cơng trình nghiên cứu nước ngồi 40 1.4.2 Các cơng trình nghiên cứu nước 42 1.4.3 Các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) 44 1.5.1 Đánh giá chung tình hình nghiên cứu 45 1.5.2 Định hướng nghiên cứu luận án 46 iii CHƯƠNG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM 47 2.1 Nghiên cứu lựa chọn giải pháp trắc địa khắc phục ảnh hưởng dao động thi công nhà siêu cao tầng 47 2.1.1 Đặc điểm công tác trắc địa thi công nhà siêu cao tầng Việt Nam 47 2.1.2 Lựa chọn giải pháp kỹ thuật công tác trắc địa thi công nhà siêu cao tầng Việt Nam 48 2.2 Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật công tác trắc địa thi công nhà siêu cao tầng Việt Nam 51 2.2.1 Nguyên lý giải pháp kỹ thuật ứng dụng công nghệ GNSS - RTK máy TĐĐT để xác định vị trí điểm trục NSCT trình thi cơng 51 2.2.2 u cầu độ xác công tác trắc địa thi công nhà siêu cao tầng 56 2.2.3 Đánh giá khả ứng dụng giải pháp kỹ thuật sử dụng công nghệ GNSS - RTK kết hợp máy TĐĐT thi công nhà siêu cao tầng 58 2.3 Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ xác sử dụng kết hợp công nghệ GNSS - RTK máy TĐĐT thi công nhà siêu cao tầng Việt Nam 59 2.3.1 Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ xác định vị cơng nghệ GNSS - RTK thi công NSCT Việt Nam 59 2.3.2 Ứng dụng phép lọc Kalman để xử lý số liệu thu GNSS - RTK 64 2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng độ nghiêng sàn thi công nhà siêu cao tầng 67 2.3.4 Tính chuyển tọa độ đo GNSS - RTK hệ tọa độ thi cơng cơng trình 70 2.3.5 Kiểm tra đánh giá tính ổn định điểm đặt trạm base 73 2.4 Nghiên cứu xây dựng quy trình sử dụng cơng nghệ GNSS - RTK kết hợp với máy TĐĐT thi công nhà siêu cao tầng Việt Nam 74 2.4.1 Thành lập lưới khống chế bên ngồi cơng trình 74 2.4.2 Công tác trắc địa thi cơng phần móng cơng trình 74 2.4.3 Sử dụng công nghệ GNSS-RTK đo kiểm tra hệ thống trục cơng trình bố trí mặt móng cơng trình 75 2.4.4 Chuyển điểm khống chế (trục cơng trình) lên cao 75 2.4.5 Bố trí chi tiết mặt xây dựng 79 2.4.6 Đo vẽ hồn cơng 79 2.4.7 Công tác trắc địa giai đoạn hồn thiện cơng trình 80 iv 2.4.8 Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình 81 2.5 Nghiên cứu mở rộng khả ứng dụng công nghệ GNSS-RTK kết hợp với máy TĐĐT số dạng công tác trắc địa cơng trình 81 2.5.1 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GNSS - RTK kết hợp với máy TĐĐT thi công nhà cao tầng 81 2.5.2 Ứng dụng công nghệ GNSS-RTK kết hợp với máy TĐĐT công tác tư vấn giám sát, kiểm tra nghiệm thu nhà cao tầng 82 2.6 Nhận xét 82 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH MÁY TÍNH PHỤC VỤ CƠNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM 83 3.1 Sự cần thiết phải xây dựng chương trình máy tính chun dụng 83 3.2 Xây dựng sơ đồ khối thuật toán 83 3.2.1 Xây dựng sơ đồ khối 84 3.2.2 Xây dựng thuật toán 85 3.3 Xây dựng Modul chương trình 93 3.3.1 Giới thiệu Super HBDV 1.0 93 3.3.2 Nhận xét 98 CHƯƠNG MỘT SỐ KẾT QUẢ ĐO ĐẠC VÀ TÍNH TỐN THỰC NGHIỆM 99 4.1 Thực nghiệm khảo sát độ xác định vị điểm cơng nghệ GNSS - RTK với khoảng thời gian thu tín hiệu tăng lên phút phút (Thực nghiệm 1) 99 4.1.1 Mục đích thực nghiệm 99 4.1.2 Nội dung thực nghiệm 99 4.1.3 Kết thực nghiệm 101 4.2 Khảo sát độ xác phát chuyển dịch dao động NSCT công nghệ GNSS - RTK (Thực nghiệm 2) 102 4.2.1 Mục đích thực nghiệm 102 4.2.2 Nội dung thực nghiệm 103 4.2.3 Kết thực nghiệm 104 4.3 Thực nghiệm đánh giá độ tin cậy độ xác hệ thống GNSS - RTK kết hợp máy TĐĐT xử lý phần mềm Super HBDV 1.0 mơ hình (Thực nghiệm 3) 106 v 4.3.1 Mục đích thực nghiệm 106 4.3.2 Nội dung kết thực nghiệm 106 4.3.3 Nhận xét 115 4.4 Thực nghiệm ứng dụng công nghệ GNSS - RTK kết hợp máy TĐĐT phần mềm Super HBDV 1.0 tháp V3 dự án xây dựng chung cư 50 tầng Terra - An Hưng (Hà Đông - TP Hà Nội) (Thực nghiệm 4) 115 4.4.1 Giới thiệu dự án 115 4.4.2 Mục đích thực nghiệm 116 4.4.3 Sơ đồ hệ thống lưới khống chế phục vụ thi công xây dựng dự án 116 4.4.4 Nội dung thực nghiệm 117 4.4.5 Nhận xét 120 4.5 Thực nghiệm ứng dụng phần mềm SUPER.HBD V1.0 dự án Golden Park Tower 121 4.5.1 Giới thiệu dự án 121 4.5.2 Mục đích thực nghiệm 121 4.5.3 Nội dung kết thực nghiệm 121 4.5.4 Kết thực nghiệm 123 4.5.5 Nhận xét 124 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ BS : Trạm base ĐG : Điểm gốc EDM : Electronic Distance Measurement GPS : Global Positioning System GNSS : Global Navigation Satellite System NCT : Nhà cao tầng NSCT : Nhà siêu cao tầng KHCN : Khoa học Cơng nghệ PTĐK : Phương trình điều kiện SSTP : Sai số trung phương TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TĐĐT : Toàn đạc điện tử RTK : Real Time Kinematic XLSL : Xử lý số liệu WGS-84 : World Geodetic System - 1984 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Một số cơng trình nhà cao tầng Việt Nam 10 Bảng 1.2 Độ xác u cầu chuyển trục cơng trình lên cao 15 Bảng 1.3 Sai lệch cho phép chuyền tọa độ lên tầng thi công 27 Bảng 1.4 Sai số cho phép theo chiều đứng thi công loại kết cấu bê tông cốt thép 27 Bảng 1.5 Một số tiêu kỹ thuật cho công tác trắc địa lắp ráp kết cấu bê tông cốt thép để xây dựng nhà cao tầng 28 Bảng 1.6 Sai lệch cho phép bố trí thi cơng cơng trình, bố trí đường trục chuyền độ cao 29 Bảng 2.1 Kết đo xác định toạ độ lưới thực nghiệm theo phương pháp đo khác 71 Bảng 2.2 So sánh toạ độ điểm lưới thực nghiệm sau tính chuyển 73 Bảng 4.1 Kết xử lý số liệu đo GNSS - RTK 101 Bảng 4.2 Phân tích kết đo GNSS-RTK xác định chuyển dịch điểm A A1 105 Bảng 4.3 Bảng thống kê tọa độ điểm khống chế- lưới thực nghiệm 107 Bảng 4.4 Số liệu giao hội nghịch trạm máy TĐĐT - M (phương án 1) 109 Bảng 4.5 So sánh yếu tố bố trí góc β khoảng cách S - phương án 109 Bảng 4.6 Số liệu giao hội nghịch trạm máy TĐĐT - M (phương án 2) 110 Bảng 4.7 So sánh yếu tố bố trí góc β khoảng cách S - phương án 111 Bảng 4.8 So sánh tọa độ thiết kế với toạ độ điểm đo kiểm tra 112 Bảng 4.9 Yếu tố bố trí góc β khoảng cách S vị trí (1, 2, 3, 4) 114 Bảng 4.10 So sánh yếu tố bố trí khoảng cách đo thực tế khoảng cách thiết kế 114 Bảng 4.11 Bảng thống kê hệ tọa độ lưới khống chế sở mặt dự án Terra - An Hưng 117 Bảng 4.12 Số liệu giao hội trạm máy TĐĐT - M 118 Bảng 4.13 So sánh yếu tố bố trí góc β khoảng cách S 120 Bảng 4.14 Bảng thống kê hệ tọa độ lưới khống chế sở mặt dự án Golden Park Tower 122 Bảng 4.15 Số liệu giao hội trạm máy TĐĐT - M 123 Bảng 4.16 So sánh yếu tố bố trí góc β khoảng cách S 123 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TT Tên hình Trang Hình 1.1 Tịa nhà Trung tâm thương mại giới (Hoa Kỳ) Hình 1.2 Tòa nhà Lotte World Tower (Hàn Quốc) Hình 1.3 Tịa nhà Trung tâm Tài Quốc tế Bình An (Trung Quốc) Hình 1.4 Tịa tháp Thượng Hải (Trung Quốc) Hình 1.5 Tòa nhà Burj Khalifa (UAE) Hình 1.6 Tịa tháp đôi Petronas Tower2 (Malaysia) Hình 1.7 Chiều cao tịa nhà tiếng giới 10 Hình 1.8 Toà nhà Bitexco Financial Tower 11 Hình 1.9 Tồ nhà Keangnam Hanoi 11 Hình 1.10 Tồ nhà Lotte Center Hanoi 11 Hình 1.11 Toà nhà The Landmark 81 11 Hình 1.12 Cấu tạo dụng cụ dọi ngược 16 Hình 1.13 Sơ đồ chuyển tọa độ lên cao máy kinh vĩ 16 Hình 1.14 Sơ đồ chuyền toạ độ lên cao máy toàn đạc điện tử 18 Hình 1.15 Máy chiếu đứng quang học 19 Hình 1.16 Máy chiếu đứng laze DZJ2 19 Hình 1.17 Chuyển trục cơng trình máy chiếu đứng 19 Hình 1.18 Xác định điểm mặt sàn cơng nghệ GNSS 21 Hình 1.19 Phân bố cường độ bê tông lõi, khung chịu lực NSCT theo dạng kết cấu chiều cao công trình - Hà Nội Landmark Tower 22 Hình 1.20 Giải pháp lựa chọn thiết bị vận chuyển, phân phối rót vữa bê tơng 23 Hình 1.21 Hệ thống ván khn trượt 25 Hình 1.22 Công tác thi công ván khuôn (Cốp pha) dự án Landmark 81 26 Hình 1.23 Cơng tác thi công cốt thép dự án Landmark 81 26 Hình 1.24 Biểu đồ áp lực gió quy dạng hình thang tương đương 34 Hình 1.25 Các dạng dao động cơng trình 38 Hình 1.26 Dạng dao động loại 1,2 tòa nhà siêu cao tầng 39 ... điểm công tác trắc địa thi công nhà siêu cao tầng Việt Nam 47 2.1.2 Lựa chọn giải pháp kỹ thuật công tác trắc địa thi công nhà siêu cao tầng Việt Nam 48 2.2 Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật. .. dung nghiên cứu trình bày chương Chương 1: Tổng quan công tác trắc địa thi công nhà cao tầng siêu cao tầng Chương 2: Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật công tác trắc địa thi công nhà siêu cao tầng Việt. .. ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT DIÊM CÔNG TRANG NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO HIỆU QUẢ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CƠNG CƠNG TRÌNH NHÀ SIÊU CAO TẦNG Ở VIỆT NAM NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ