CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI THỦY LỢI - THỦY ĐIỆN
4.1. Lưới khống chế trắc địa
Mạng lưới trắc địa xây dựng trên khu vực xây dựng công trình đầu mối là cơ sở để chuyển ra thực địa trục chính của các công trình nổi và ngầm, để bố trí các công trình bằng bê tông, để lắp đặt các cấu kiện và thiết bị kỹ thuật cũng như để tổ chức quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình.
Các mạng lưới trắc địa được xây dựng trước đây trong thời kỳ khảo sát không đáp ứng được những yêu cầu này 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 dụng mà độ chính xác của chúng phụ thuộc chủ yếu vào hạng của công trình đầu mối (bảng 4-1).
Bảng 4-1. Yêu cầu độ chính xác lưới khống chế trắc địa trên khu vực xây dựng công trình đầu mối.
Sai số tương đối (trung bình)
Cấp hạng Công trình
Cấp lưới tam giác
Chiều dài cạnh
(km)
S.S.T.P đo góc(”)
Sai số khép tam giác
Cạnh đáy Cạnh yếu
I II 0,5 - 1,5 ± 1,0’’ ± 3,5’’ 1: 800000 1: 200000
II - III III 0,3 - 1,0 ± 1,5’’ ± 5,0’’ 1: 500000 1: 150000 III IV 0,2 - 0,8 ± 2,0’’ ± 7,0’’ 1: 150000 1: 70000
IV đường
chuyền 1 0,1 - 0,3 ± 5,0’’
Ngoài ra, độ chính xác của lưới còn phụ thuộc vào sự bố trí tổng thể công trình đầu mối, vào trình tự tiến hành các công tác xây dựng và điều kiện tự nhiên của khu vực đầu mối. Còn cấp hạng xây dựng của công trình đầu mối được quy định tùy thuộc vào công suất thiết kế của các trạm thủy điện, vào kích thước lớn nhất của công trình và được chia thành 4 cấp (bảng 4-2 ).
Lưới được thành lập dưới dạng tam giác đo góc và đo các cạnh đáy hoặc lưới đo góc - cạnh kết hợp và có tên gọi là lưới tam giác thủy công. Đối với những đầu mối thủy lợi lớn, chiều dài các cạnh của lưới tam giác trong khoảng 0,5 - 1,5 km, sai só trung phương đo góc từ 1,0’’- 1,5’’, sai số tương đối của những cạnh quan trọng nhất từ 1: 150000 - 1: 200000. Sai số trung phương tương hỗ vị trí các điểm của mạng lưới không vượt quá 5 - 10 mm. Thông thường khi thiết kế lưới, người ta bố trí trọng tâm lưới ở phía hạ lưu, nơi sẽ thực hiện nhiều đối tượng xây dựng. Một trong số các cạnh của mạng lưới được chọn trùng với trục chính của khu vực đầu mối (thường là trục đập).
Bảng 4-2. Quy định cấp hạng xây dựng của công trình đầu mối Cấp
hạng xây dựng
Công suất nhà máy
điện (1000kW)
Kích thước lớn nhất của công trình (m)
Cấp hạng của lưới cơ sở Đo biến
dạng công trình
Bố trí công trình Nhà
máy điện
Đập nước
Đập tràn
Trên mặt đất
Dưới mặt đất
I > 750 800 1000 1500 II III IV
II 750 - 300 300 300 500 II và III III IV
III 300 - 25 140 200 250 III IV Đường
chuyền 1
IV < 25 50 100 100 Đường
chuyền 1
Đường chuyền 2 Lưới được xây dựng như một mạng lưới độc lập và được tính toán bình sai trong hệ thống tọa độ của khu xây dựng, thông thường lấy trục đập làm trục hoành. Ở vùng núi, mạng lưới được chiếu lên bề mặt có độ cao:
2 H H0 = H1 + 2
Với H1 và H2 là độ cao của móng và đỉnh đập.
Số hiệu chỉnh vào chiều dài các cạnh đo do chiếu lên bề mặt này được tính theo công thức gần đúng sau:
S H R
H ΔS H
0 0 m
h +
= − (4-1)
Trong đó:
Hm - độ cao trung bình của cạnh đo;
R - bán kính trung bình của Trái đất.
Bản thiết kế mạng lưới phải phù hợp với những yêu cầu kỹ thuật của công tác xây dựng trong những điều kiện cụ thể của nó. Việc đánh giá bản thiết kế lưới phải được tiến hành theo phương pháp chặt chẽ. Tọa độ các điểm và các góc dùng để tính toán bản thiết kế được đo trên bình đồ lưới với độ chính xác đồ giải.
Các điểm của mạng lưới được chôn mốc, phần nổi trên mặt đất có dạng hình trụ cao khoảng 1,2 m và đầu mốc có kết cấu định tâm bắt buộc để đặt máy và bảng ngắm.
Để bố trí chi tiết các công trình riêng biệt của đầu mối, mạng lưới cơ sở được chêm dày bởi các điểm của lưới cấp 2 bố trí gần công trình, trên các bờ hố móng, trên các tường chắn hoặc có thể bố trí trùng với các điểm đánh dấu các trục dọc và ngang.
Độ chính xác của chúng cần thỏa mãn yêu cầu bố trí các trục tương ứng bằng cách đặt các đường chuyền đa giác, lưới tam giác cạnh ngắn hoặc lưới tam giác nhỏ đo toàn cạnh (đối với các công trình bằng bê tông, độ chính xác bố trí các trục vào khoảng ± 3 - 5 mm). Mạng lưới bố trí chi tiết được kiểm tra định kỳ từ các điểm của lưới cơ sở để phát hiện những dịch chuyển có thể xảy ra của lưới.
Cần lưu ý rằng, việc xây dựng những công trình đầu mối lớn được thực hiện theo nhiều giai đoạn trong nhiều năm và trình tự của công tác xây dựng có thể thay đổi. Trong suốt thời gian đó, mạng lưới khống chế cơ sở phải có đủ độ tin cậy để bố trí chính xác các trục cơ bản, để khôi phục trục chính của đầu mối khi cần thiết và để phát triển các mạng lưới chêm dày. Bởi vậy, cần đặc biệt lưu ý đến việc phân bố vị trí các điểm của mạng lưới cơ sở.
Về độ chính xác, lưới cơ sở có thể sử dụng để quan sát dịch chuyển mặt bằng các công trình của khu đầu mối cũng như để quan sát những biến động của bờ hồ
chứa. Khi xây dựng các đường hầm thủy lợi để xả lũ hoặc thoát nước qua khu vực thi công, có thể thành lập mạng lưới bố trí riêng dưới dạng lưới đo góc - cạnh và lấy sai số trung phương đào thông hầm đối hướng là ±100 mm làm cơ sở để ước tính độ chính xác cho mạng lưới.
4.1.2. Lưới khống chế độ cao
Việc khống chế độ cao trên khu vực xây dựng các đầu mối thủy lợi lớn nhằm:
- Cung cấp số liệu độ cao cho công tác bố trí - xây dung;
- Quan sát lún của các công trình xây dựng trên khu vực đầu mối.
Các điểm của lưới bố trí độ cao cần phải phân bố đều trên khu vực xây dựng, khoảng cách giữa chúng khoảng 100 - 300 m để sao cho từ 2 - 3 trạm máy là có thể chuyền độ cao thiết kế tới công trình. Về độ chính xác, lưới phải bảo đảm bố trí độ cao cho các công trình bê tông với sai số trung phương là ±10 mm. Mạng lưới này có thể là các tuyến hoặc các vòng thủy chuẩn hạng III, IV khép kín đo theo hai chiều đo đi và đo về.
Khi xây dựng các đập bê tông ở vùng núi có cột áp lớn, người ta bố trí các tuyến thủy chuẩn hạng II bảo đảm sao cho sai số trung phương tương hỗ độ cao các điểm trên hai bờ đối diện không vượt quá ±10 mm. Chiều dài của đường thủy chuẩn hạng II này có thể tính theo công thức chung (đối với vùng núi):
fhII =±6 L (mm) (4-2) Nếu lấy sai số giới hạn fhII =20 mm, ta có LII = 11
36
400= (km).
Trong trường hợp này, nếu là đường thủy chuẩn hạng III thì chiều dài chỉ cho
phép là 4
100
LIII =400 = (km).
Để quan sát lún của các công trình thủy lợi - thủy điện, thì thông thường mạng lưới thủy chuẩn được thiết kế dưới dạng lưới độc lập hai cấp. Cấp thứ nhất nối các điểm thủy chuẩn gốc đặt trên nền đá ổn định ở hai bờ sông (hình 4-1). Các tuyến thủy chuẩn này được đo theo hai chiều đo đi và đo về.
⊗ ⊗ 124⊗ ⊗ ⊗
°
°
°
° °
°
A
E1
B E2
Cấp thứ hai bao gồm tất cả các mốc đo lún gắn trên công trình và gối đầu lên các điểm của cấp thứ nhất. Các đường thủy chuẩn này cũng được đo theo hai chiều đo đi và đo về.
Việc đánh giá bản thiết kế lưới độ cao được sử dụng công thức tổng quát:
mS =μh 2nE (4-3) Trong đó:
mS - sai số trung phương xác định độ lún;
μh- sai số trung phương trên một trạm máy;
nE - số lượng trạm máy đến điểm yếu nhất E1 và E2 trong mỗi cấp lưới.
Đối với công trình bê tông, ta lấy ms =±1,0mm. Với sơ đồ phát triển lưới thủy chuẩn hai cấp và lấy hệ số giảm độ chính xác k = 2 thì:
- Đối với cấp thủy chuẩn thứ nhất (lưới cơ sở):
0,45mm 5
1 1 k m m
2 S
S1 = =±
= + (4-4) - Đối với cấp thủy chuẩn thứ hai (lưới đo lún):
0,90mm 5
2 1 k m k.m
2 S
S2 = =±
= + (4-5) Dựa vào sơ đồ lưới, nếu cho trước khoảng cách từ máy đến mia ta cóc thể ước lượng được số trạm máy n và E1 n . Từ đó tính được sai số trung phương trên mộtE2
trạm máy theo công thức (4-3) cho các lưới cấp 1 và cấp 2:
E1 S1
h1 2n
μ = m (4-6)
E2 S2
h2 2n
μ = m (4-7)
Các giá trị tính được theo các công thức (4-6) và (4-7) cho phép chúng ta quyết định lựa chọn máy và chương trình đo ngắm thích hợp.