CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN
4.2. Bố trí công trình đầu mối
4.2.1. Khái niệm về các trục cơ bản của công trình đầu mối
Một đầu mối thủy lợi lớn có thể bao gồm các công trình chủ yếu sau:
- Đập nước bằng bê tông hoặc đất đắp;
- Nhà máy thủy điện;
- Âu thuyền;
- Các kênh dẫn nước nổi và ngầm;
- Các đường hầm thủy lợi;
- Các công trình phân lũ v.v…
Các công trình này có mối quan hệ hình học rất chặt chẽ. Mỗi một công trình lại có một trục chính riêng. Từ trục chính bố trí các trục phụ và các kích thước hình học khác của toàn bộ công trình. Như vậy, tùy thuộc vào quy mô xây dựng mà trên khu vực đầu mối thủy lợi có thể có các loại trục cơ bản sau đây:
- Trục dọc của đập nước (thường được chọn làm trục chính của khu đầu mối);
- Trục dọc của nhà máy thủy điện;
- Trục của các tuyến đường ô tô và đường sắt trên đập;
- Trục dọc và ngang của các tổ máy điện;
- Trục của các âu thuyền và kênh đào;
- Đường biên ngoài giới hạn các khối xây thân đập v.v...
Khi thành lập bản thiết kế của khu vực đầu mối thì cơ sở hình học là tất cả các kích thước mặt phẳng và độ cao giữa các trục chính và trục phụ của các công trình.
Còn trên các bản vẽ thi công thì hình dạng và kích thước của công trình được xác định nhờ các mối quan hệ hình học giữa các trục bố trí chủ yếu và các mối quan hệ giữa các trục phụ với trục chính của bản thân công trình.
4.2.2. Công tác trắc địa khi bố trí các trục đập bê tông và đập đất 4.2.2.1. Bố trí các trục đập bằng đất
Xét về hình dạng và số lượng các trục thì đập bằng đất được xem là công trình đơn giản nhất khi tiến hành các công tác bố trí. Yêu cầu về độ chính xác của công tác
bố trí trục các đập loại này không cao lắm: các đoạn trục được chuyển ra thực địa với độ chính xác khoảng 1: 2000, các góc chuyển hướng trên trục được bố trí với sai số
±1,0’. Bởi vậy, các công tác trắc địa trong trường hợp này tương đối đơn giản và có thể được minh họa như sau:
Giả sử, trên hình (4-2), ABCD là trục của một đập đất, được thiết kế trên bình đồ tỷ lệ 1: 2000; I, II, III là các điểm của lưới bố trí. Chiều dài của các đoạn đập AB, BC, CD và BE đã biết, đồng thời theo thiết kế thì trục BE phải vuông góc với trục đập AC. Trước hết, chúng ta cần phải chuẩn bị thiết kế các công tác bố trí bằng phương pháp đồ giải - giải tích. Muốn thế cần xác định tọa độ tất cả các điểm trên trục đập bằng đồ giải. Căn cứ vào tọa độ của điểm A và C, ta tính góc phương vị ỏAC rồi từ đó, căn cứ vào các khoảng cách thiết kế AB và AC đã biết, từ điểm A tính ra tọa độ các điểm B, C và lấy đó làm tọa độ cuối cùng. Tọa độ của điểm E được tính từ điểm B với khoảng cách thiết kế BE và phương vị ỏAC + 900. Tương tự, ta tính tọa độ cho điểm D.
400 600
600 800 1000 1200
400 800 1000 1200
C
200
D
A
SAB
ϕ1 E B
II
SI-A
I III ∆
Hình 4-2: Bố trí các trục đập bằng đất
∆
∆
Việc bố trí các điểm trục đập được tiến hành theo một trong các phương pháp đã biết; như hình vẽ, điểm A được bố trí từ điểm I theo phương pháp tọa độ cực.
Theo các điểm A, B, C, D và E đã được đánh dấu ngoài thực địa, người ta đặt các đường chuyền kinh vĩ và tính tọa độ cho chúng. Nếu tọa độ tính được khác với tọa độ thiết kế trong giới hạn độ chính xác đồ giải của tỷ lệ bản đồ thì chúng được lấy làm tọa độ cuối cùng.
Nếu sử dụng máy toàn đạc điện tử, sau khi tính được tọa độ của các điểm trục đập, ta có thể xác định vị trí của chúng ngoài thực địa nhanh và thuận tiện hơn.
4.2.2.2. Bố trí trục các đập bê tông dạng thẳng
Việc tính và chuyển ra thực địa bản thiết kế các đập bằng bê tông sẽ phức tạp hơn và đòi hỏi độ chính xác cao hơn. Các trục chính, trục phụ và đường biên giới hạn các đoạn xây thân đập tạo thành một hệ thống phức tạp, trong đó các yếu tố của chúng cần được xác định với độ chính xác ±1 - 2 cm cả về mặt phẳng và độ cao. Sau đây ta xét trình tự công tác bố trí một trục đập bê tông dạng thẳng. Trên hình (4-3) biểu diễn một phần các trục chính, trục phụ đường giới hạn các đoạn của một đập bê tông và một số điểm của lưới cơ sở bố trí I, II và III.
∆
∆
∆ d3 6
d2
d1 3 4 5
2
9
11 10 12
14 13 15
A 1
d4
I
III II
18 16 17
B 7
ϕ1
d7 d6 d5
d8
X
ϕ4 ϕ3
Hình 4-3: Bố trí các trục đập bằng bê tông dạng thẳng
1) Từ điểm A (trên trục chính), theo các góc định hướng của đường giới hạn thân đập và các khoảng cách thiết kế a1, a2,…, a8, ta tính tọa độ các điểm 2, 6, 8, 10 và 14.
2) Dựa vào tọa độ các điểm A, I, II và III để tính các góc định hướng I-A, II-A, III-A sau đó tính các góc bố trí ϕ1, ϕ2, ϕ3, và ϕ4. Tương tự tính các góc để bố trí các điểm 2, 6, 8, 10 và 14.
3) Dùng máy kinh vĩ có độ chính xác cao bố trí các điểm nói trên bằng phương pháp giao hội thuận theo các giá trị góc tính toán.
4) Dùng thước thép có vạch khắc mm để xác định các điểm trung gian 3, 4, 5,..., 15 quanh đường giới hạn thân đập theo các khoảng cách thiết kế ai.
5) Đặt một đường chuyền đi qua các điểm này để xác định tọa độ thực tế cho các điểm 1-15. Nếu hiệu số giữa tọa độ thực tế và tọa độ thiết kế của chúng vượt quá giới hạn cho phép (1-2cm) thì cần phải hoàn nguyên chúng về vị trí thiết kế.
4.2.2.3. Bố trí trục các đập bê tông dạng vòm
Khi thiết kế các đập bê tông dạng vòm, người ta thường cho trước bán kính cong R của trục đập, chiều dài S, khoảng cách cung k trên trục đập giữa các khối xây thân đập kề nhau, tọa độ điểm khởi đầu A và tọa độ thiết kế tâm O của đập.
1) Căn cứ vào giá trị thiết kế k và R để tính ra góc ϕ ở tâm bị chắn bởi cung k.
2) Tính giá trị góc kẹp δ từ tọa độ của điểm I, O và điểm đầu A.
3) Từ các góc định hướng O-1, O-2,…cùng với bán kính thiết kế R, xác định tọa độ thiết kế của các điểm chi tiết 1, 2, 3, ... trên trục đập.
4) Căn cứ vào tọa độ của các điểm trắc địa I, III, IV và tọa độ của các điểm 1, 2, ...
để tính ra các góc bố trí γ (nếu bố trí theo phương pháp giao hội).
5) Từ các điểm trắc địa I, III, IV cũng có thể bố trí trực tiếp các điểm 1, 2, 3, ...
bằng các máy toàn đạc điện tử theo phương pháp gần đúng dần.
Công việc bố trí trục đập kết thúc sau khi chúng ta hoàn thành các phép đo kiểm tra góc, cạnh để khẳng định sự trùng hợp giữa vị trí thực tế và vị trí thiết kế của các trục chính và các bộ phận khác của công trình.
∆ ∆
O I
III IV
γ2 D
β3
V 1’
3’
2’
β2 β1
γ3 γ4
γ1
δ ϕ
∆
° °
°
°
°
° 4
1 2 3
Hình 4-4: Bố trí các trục đập bằng bê tông dạng vòm A
∆ ∆