Sử dụng công nghệ GPS để lập lưới khống chế thi cô- 123docz.net

Chương 1: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS

1.4. Ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới thi công công trình

1.4.2. Sử dụng công nghệ GPS để lập lưới khống chế thi công trong xây dựng cầu

Để phục vụ cho công tác xây dựng các cầu vượt và các tuyến đường dẫn lên cầu cần phải thành lập mạng lưới không chế thi công dưới dạng lưới tạm giác cầu hoặc các tuyến đường chuyền thay thế. Lưới khống chế thi công xây dựng cầu vƣợt đƣợc dùng cho giai đoạn thi công xây dựng cầu.

Trong giai đoạn khảo sát thiết kế, lưới khống chế trắc địa công trình đƣợc dùng để làm cơ sở đo vẽ các loại bản đồ địa hình và mặt cắt phục vụ cho công tác chọn vị trí xây dựng cầu vƣợt và thiết kế cầu. Trong giai đoạn thi công lưới khống chế trắc địa công trình được dùng làm cơ sở để bố trí thi công cầu bao gồm xác định vị trí các trụ cầu cũng nhƣ bố trí chi tiết cho công trình.

Trước đây, khi các thiết bị đo dài chưa phát triển thì lưới khống chế thi công cầu thường được thành lập theo phương pháp tam giác đo góc kết hợp với đo các cạnh đáy. Lưới khống chế thi công cầu được thiết kế trong một hệ tọa độ độc lập. Thông thường gốc tọa độ được chọn tại 1 trong 2 điểm xác định vị trí trục cầu. Trục cầu được chọn làm trục hoành và góc phương vị của trục cầu đƣợc chọn bằng không (Hình 1.2).

Hình 1.2. Sơ đồ lưới thi công cầu

Một đặc điểm nổi bật của các công trình xây dựng cầu vƣợt là bao giờ cũng kèm theo xây dựng các tuyến đường dẫn lên cầu. Thông thường các tuyến đường dẫn có chiều dài từ vài trăm mét đến vài km. Ví dụ tuyến đường dẫn lên các cầu Bãi Cháy, cầu Thanh Trì có chiều dài đến 4km, nếu tính tổng chiều dài của 1 công trình có thể đến 10km. Rõ ràng rằng khi thành lập lưới khống chế thi công có nhiều cấp cho các công trình dạng tuyến kéo dài nhƣ trên, nếu sử dụng các phương pháp thành lập lưới truyền thống như lưới tam giác, lưới đường chuyền thì sẽ gặp rất nhiều khó khăn. Tất cả những trở ngại trên sẽ được khắc phục nếu sử dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế trên phạm vi xây dựng của công trình. Khi sử dụng công nghệ GPS ta có thể bố trí các điểm khống chế cấp cao ở vị trí 2 đầu của khu đo (điểm khởi đầu G và điểm cuối H), dọc theo tuyến đường và liên kết với lưới tam giác cầu ở vị trí cầu vƣợt. Công nghệ GPS sẽ cho phép liên kết tất cả các điểm khống chế cấp cao của mạng lưới khống chế thi công trong một hệ tọa độ thống nhất, đảm bảo độ chính xác yêu cầu và đáp ứng đƣợc tiến độ thi công của công trình (Hình 1.3). Thực tế cũng đã chứng minh tính ƣu việt của công nghệ GPS khi được sử dụng để thành lập lưới khống chế thi công cho các công trình xây dựng cầu vƣợt.

Hình 1.3. Sơ đồ lưới thi công cầu vượt

Ngoài ra, chúng ta cũng nhận thấy rằng hiện nay các bản thiết kế các công trình cầu vƣợt phải phù hợp với bản thiết kế quy hoạch chung của khu vực. Thông thường, bản thiết kế cầu được thành lập trong hệ tọa độ quy chuẩn quốc gia nhƣ hệ tọa độ Hà Nội 72 hoặc hệ tọa độ VN2000. Khi đó để xây dựng một công trình cầu vƣợt bắt buộc phải truyền tọa độ quốc gia đến khu vực xây dựng. Với các công trình nằm xa vùng dân cƣ đây sẽ là một nội dung phức tạp, với khả năng đo nối truyền tọa độ qua khoảng cách hàng chục, hàng trăm km với độ chính xác rất cao công nghệ GPS đã cho phép thực hiện công tác đo nối, truyền tọa độ trở nên đơn giản, chi phí thấp nhất.

Nói tóm lại, sử dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công xây dựng các công trình cầu vƣợt đã mang lại hiệu quả rõ rệt, khắc phục đƣợc những trở ngại khó khăn và chi phí tiết kiệm nhất.

1.5. Những vấn đề tồn tại khi sử dụng công nghệ GPS trong công tác thành lập lưới trắc địa công trình

Như trên đã đề cập, độ chính xác của lưới khống chế tọa độ công trình sẽ ảnh hưởng lớn đến toàn bộ quá trình thi công và vận hành công trình. Với sự phát triển mạnh mẽ của cụng nghệ GPS và ứng dụng nó trong việc thành lập lưới khống chế tọa độ công trình đã phát huy được nhiều ưu điểm như tiết kiệm về thời gian, kinh phí, vv...

Nhƣng bên cạnh đó nó còn tồn tại nhƣợc điểm là khi đo các điểm bằng công nghệ GPS ta chỉ biết tọa độ của các điểm đo trong hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm, sau khi xử lý số liệu ta thu đƣợc số liệu tọa độ trong hệ tọa độ vuông góc phẳng bởi các phép chiếu Gauss hoặc UTM.

Vì các công trình đƣợc xây dựng trên bề mặt tự nhiên của trái đất nên các số liệu tọa độ này thường không thể dùng ngay được để bố trí các hạng mục công trình bởi nó ảnh hưởng do sự biến dạng của phép chiếu.

- Số hiệu chỉnh do chiếu chiều dài cạnh đo xuống mặt Elipxoid quy chiếu.

Hình 1.4. Chiếu cạnh đo xuống mặt Elipxoid

Số hiệu chỉnh đo chiếu cạnh AB xuống mặt Elipxoid quy chiếu (hình 1.4) đƣợc tính theo công thức:

( m 0)

S H H

S R

    (1.4)

Trong đó: S là chiều dài cạnh đo đƣợc.

Hm là độ cao trung bình của cạnh đo trong khu vực.

H0 là độ cao trung bình của mặt chiếu.

Rmlà bán kính trung bình của Elipxoid (R = 6370km) Từ công thức (1.4) ta có:

0 H m

H H

S R



   (1.5)

Số hiệu chỉnh này ảnh hưởng không đáng kể đến tỷ lệ chiếu nếu:

1 200.000 SH

 

Khi đó

6.370.000

31,85 200.000

m H

R S

H H m

     

Tức là khi hiệu độ cao mặt đất và mặt chiếu nhỏ hơn 32m thì có thể bỏ qua số hiệu chỉnh SH .

- Số hiệu chỉnh đo chiếu chiều dài cạnh từ Elipxoid lên mặt phẳng đƣợc (hình 1.5) tính theo công thức:

2 '

0 1 2

m F

S m y S

 

    

  (1.6)

Hình 1.5. Chiếu cạnh mặt Elipxoid lên mặt phẳng Kí hiệu trong công thức (1.6):

S’ = ab là chiều dài cạnh trên Elipxoid.

m0 là hệ số biến dạng chiều dài trên kinh tuyến trung ƣơng của múi chiếu.

a b

y y

y   

   là trị trung bình của hoành độ điểm đầu và cuối của cạnh đo S

Rm là bán kính trung bình của Elipxoid (= 6370km)

Bảng 1.2. Số hiệu chỉnh đo chiếu cạnh đo lên mặt Elipxoid và mặt phẳng

Số hiệu chỉnh độ cao (mm) Số hiệu chỉnh UTM múi chiếu 60 (mm)

Hm(m) S (mặt

đất) S (E) ym(km) S (E)

S (mặt phẳng)

0 1000 0 1000 0 1000 -400 999.6

50 1000 -7.8 999.992 100 1000 -276.8 999.723 100 1000 -15.7 999.984 150 1000 -122.7 999.877 150 1000 -23.5 999.976 180 1000 -0.8 999.999 200 1000 -31.4 999.969 200 1000 92.9 1000.093 637 1000 -100.0 999.900 220 1000 196.4 1000.196

Số hiệu chỉnh UTM múi chiếu 30 (mm) Số hiệu chỉnh Gauss - Kruger (mm)

ym(km) S (E) S

(mặt phẳng) ym(km) S (E)

S (mặt phẳng)

0 1000 -100 999.9 0 1000 0 1000

50 1000 -69.2 999.931 50 1000 30.8 1000.031 90 1000 -0.2 1000.000 75 1000 69.3 1000.069 110 1000 49.1 1000.049 100 1000 123.2 1000.123 120 1000 77.4 1000.077 150 1000 277.3 1000.277 130 1000 108.2 1000.108 180 1000 399.2 1000.399 Do đó để có thể sử dụng các số liệu tọa độ đƣợc thành lập bằng công nghệ GPS trong tọa độ công trình thì nhất thiết ta phải tính chuyển về hệ tọa độ thi công công trình.

Ngoài việc tính chuyển tọa độ nhƣ đã nêu ở trên, một vấn đề đặt ra với những người làm công tác trắc địa khi cần thành lập những mạng lưới khống chế cho các hạng mục liên kết với các hạng mục đã thi công bằng công nghệ GPS thì yêu cầu phải tính toán sao cho tất cả các hạng mục của một công trình cùng nằm trong một hệ tọa độ thi công. Muốn giải quyết đƣợc yêu cầu cần phải thực hiện bài toán tính chuyển tọa độ các điểm đo GPS về lưới khống chế thi công.



 SF



CHƯƠNG 2