ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC – KIẾN TẠO KHỐI CẤU TRÚC TẠ KHOA, Ý NGHĨA CỦA NÓ TRONG DỰ BÁO VÀ TÌM KIẾM KHOÁNG SẢN ĐỒNG – NIKEN - VÀNG

- Luận điểm thứ hai: Cần áp dụng các giải pháp nâng cao hiệu quả thiết kế lưới thi công thủy điện: áp dụng một số đồ hình và công nghệ đo đạc phù hợp với đặc điểm các hạng mục công trình

NGUYỄN HÀ

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG BẢO ĐẢM THI CÔNG

CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2018

NGUYỄN HÀ

NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG BẢO ĐẢM THI CÔNG

CÁC CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ một công trình nào khác

Tác giả luận án

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG THUỶ ĐIỆN 6

1.1 Đặc điểm cấu trúc công trình thủy điện 6

1.2 Yêu cầu kỹ thuật đối với lưới khống chế mặt bằng thi công thuỷ điện 11

1.3 Thiết bị trắc địa để thực hiện đo đạc trong thi công thuỷ điện 14

1.4 Tổng quan về tình hình nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn xây dựng lưới khống chế thi công thủy điện 15

1.5 Đánh giá chung về công tác xây dựng lưới khống chế mặt bằng thi công thuỷ điện và hướng nghiên cứu trong luận án 222

Chương 2 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CÔNG THUỶ ĐIỆN 24

2.1 Yêu cầu chung đối với lưới khống chế mặt bằng thi công thuỷ điện 24

2.2 Xác lập hệ quy chiếu đối với mạng lưới mặt bằng thi công thủy điện 30

2.3 Phân tích các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng 35

2.4 Khảo sát một số dạng đồ hình đặc trưng của lưới thi công thuỷ điện 39

2.5 Ước tính độ chính xác lưới mặt bằng thi công thủy điện 46

2.6 Tối ưu hoá bản thiết kế lưới 49

2.7 Kết luận chương 2 53

Chương 3 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI MẶT BẰNG THI CÔNG THỦY ĐIỆN 54

3.1 Yêu cầu chung đối với công tác xử lý số liệu lưới khống chế thi công thuỷ điện 54

3.2 Khảo sát ứng dụng phương pháp bình sai tự do để xử lý số liệu lưới khống chế

thi công thủy điện 55

3.3 Bình sai lưới thi công thành lập bằng phương pháp đo đạc mặt đất 60

3.4 Bình sai lưới thi công thành lập bằng phương pháp GPS 64

3.5 Tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ công trình 67

3.6 Kết luận chương 3 70

Chương 4 THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI MẶT BẰNG THI CÔNG THUỶ ĐIỆN 71

4.1 Nội dung thực nghiệm 71

4.2 Thực nghiệm xác lập hệ tọa độ công trình 72

4.3 Thực nghiệm thiết kế lưới thi công thủy điện thành lập bằng phương pháp đo đạc mặt đất 77

4.4 Thực nghiệm tính toán thiết kế lưới thi công thủy điện thành lập bằng phương pháp kết hợp GPS- mặt đất 81

4.5 Thực nghiệm tối ưu hóa bản thiết kế lưới 83

4.6 Thực nghiệm bình sai lưới mặt đất 86

4.7 Thực nghiệm xử lý số liệu lưới thi công thủy điện thành lập bằng phương pháp GPS 89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

PHỤ LỤC 102

Phụ lục 1 Kết quả tính toán thiết kế lưới mặt bằng công trình thủy điện Sơn La (Phương án có đo cạnh biên) 103

Phụ lục 2 Kết quả tính toán thiết kế lưới mặt bằng công trình thủy điện Sơn La (Phương án không đo cạnh biên) 108

Phụ lục 3 Ước tính độ chính xác lưới kết hợp GPS- mặt đất 112

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Phân cấp công trình thuỷ điện 11

2 Bảng 1.2 Quy định độ chính xác bố trí công trình thủy

3 Bảng 1.3 Thiết bị đo đạc điện tử mặt đất 14

4 Bảng 1.4 Thiết bị đo đạc vệ tinh 15

5 Bảng 2.1 Yêu cầu độ chính xác đối với lưới thi công thủy

6 Bảng 2.2 Sự phụ thuộc giữa số cải chính chiều dài cạnh

và hoành độ trung bình cạnh đo 32

7 Bảng 2.3 Kết quả tính số cải chính chiều dài cạnh 35

8 Bảng 2.4 Kết quả tính sai số hướng ngang điểm đào

11 Bảng 4.2 Các tham số lưới( phương án 1) 73

12 Bảng 4.3 Kết quả tính chuyển tọa độ (pa 1) 74

13 Bảng 4.4 Kết quả tọa độ tính chuyển về kinh tuyến trung

16 Bảng 4.7 So sánh chiều dài cạnh với kết quả đo trực tiếp

18 Bảng 4.9 Kết quả ước tính sai số vị trí điểm 80

19 Bảng 4.10 Tham số đặc trưng độ chính xác lưới 80

20 Bảng 4.11 Thông số lưới thi công thủy điện Sông Ba Hạ 82

21 Bảng 4.12 Kết quả ước tính sai số vị trí điểm 82

22 Bảng 4.13 Kết quả thực nghiệm thiết kế tối ưu theo độ

23 Bảng 4.14 Thông số của mạng lưới 86

24 Bảng 4.15 Tọa độ các điểm khởi tính chuẩn 86

27 Bảng 4.18 Kết quả tọa độ bình sai 88

28 Bảng 4.19 Tham số đặc trưng của lưới 88

29 Bảng 4.20 Kết quả bình sai trong hệ tọa độ phẳng ở chế

30 Bảng 4.21 Tính toán độ lệch tọa độ điểm khởi tính ểt) 90

31 Bảng 4.22 Tọa độ bình sai điều chỉnh 91

32 Bảng 4.23 Tính chuyển tọa độ qua múi chiếu và dâng lên

33 Bảng 4.24 Tọa độ các điểm song trùng 93

34 Bảng 4.25 Kết quả tọa độ tính chuyển về hệ tọa độ công

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

1 Hình 1.1 Mặt bằng công trình thuỷ điện sau đập 7

2 Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng phân bố công trình thủy điện

3 Hình 1.3 Tuyến đập và hồ chứa công trình thuỷ điện 9

7 Hình 1.7 Thiết bị đo đạc điện tử ứng dụng trong thi công

8 Hình 1.8 Hình ảnh mốc lưới thi công tại một số công trình

9 Hình 1.9 Lưới khống chế thi công tại công trình thủy điện

10 Hình 1.10

Lưới khống chế thi đường hầm tại dự án

11 Hình 1.11 Lưới khống chế thi công thủy điện Sơn La 20

12 Hình 1.12 Lưới khống chế thi công thủy điện A Lưới 21

13 Hình 1.13 Sơ đồ lưới thi công-Thủy điện Sông Ba Hạ 22

14 Hình 2.1 Sơ đồ lưới thi công tuyến đập 28

15 Hình 2.2 Sơ đồ lưới thi công tuyến năng lượng 28

16 Hình 2.3 Sơ đồ lưới thi công khu vực nhà máy 29

17 Hình 2.4 Bản vẽ thiết kế mốc tam giác thủy công 29

18 Hình 2.5 Chiếu cạnh đo lên mặt phẳng tọa độ 30

19 Hình 2.6 Sơ đồ lưới đa giác thực nghiệm 34

21 Hình 2.8 Sơ đồ một mạng lưới kết hợp GPS- Mặt đất 38

22 Hình 2.9 Sơ đồ lưới tứ giác không đo cạnh biên 39

23 Hình 2.10 Sơ đồ hệ thống lưới thi công hầm 40

24 Hình 2.11 Sơ đồ lưới đường chuyền trong hầm 41

25 Hình 2.12 Sơ đồ đường chuyền đo phương vị 42

26 Hình 2.13 Sơ đồ đường chuyền dẫn nước thủy điện Thượng

27 Hình 2.14 Đường chuyền trong hầm có đo thêm phương vị

28 Hình 2.15 Biểu đồ quan hệ giữa sai số điểm cuối và số

29 Hình 2.16 Sơ đồ tính toán thiết kế tối ưu độ chính xác 52

30 Hình 3.1 Mối quan hệ giữa 2 hệ tọa độ phẳng 61

34 Hình 4.2 Toàn cảnh nhà máy thủy điện Sơn La 78

35 Hình 4.3 Sơ đồ lưới thi công thủy điện Sơn La (2 phương

36 Hình 4.4 Sơ đồ lưới thi công-Thủy điện Sông Ba Hạ 81

37 Hình 4.5 Sơ đồ lưới thi công thủy điện Sơn La 83

38 Hình 4.6 Sơ đồ lưới thi công thủy điện A lưới 89

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Ý nghĩa

1 TĐĐT Toàn đạc điện tử

2 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

3 GPS Global Positioning System (hệ thống định vị toàn cầu)

4 GNSS Global Navigation Satellite System (hệ thống vệ tinh

dẫn đường toàn cầu)

5 TBC Trimble Business Center (phần mềm của Trimble)

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thuỷ điện là nguồn tài nguyên năng lượng lớn, ở nước ta nguồn năng lượng này đã và đang được tập trung khai thác trên quy mô rộng khắp Hiện nay, ở Việt Nam có hơn 500 công trình thuỷ điện lớn nhỏ đã và đang được xây dựng Điển hình là những công trình thuỷ điện như: Hoà Bình, Sơn La, Yaly, Sông Hinh, Trị An, thuỷ điện Tuyên Quang…Hoạt động của các nhà thủy điện

đã góp phần quan trọng trong việc phát triển hệ thống năng lượng cũng như duy trì độ ổn định và tin cậy của hệ thống điện quốc gia Ngoài ra, các công trình thủy điện còn có tác dụng cải tạo môi trường, phục vụ du lịch… Tuy nhiên, nếu các công trình thủy điện không được xây dựng theo một quy trình nghiêm ngặt, việc khảo sát về địa hình, địa chất thủy văn không được chính xác, chất lượng xây dựng công trình kém … có thể dẫn đến hậu quả tiêu cực, gây thiệt hại về người và của cải cho một vùng rộng lớn Ở Việt Nam, tuy chưa

có những thảm họa liên quan tới thủy điện nhưng các hiện tượng lún, sụt biến dạng các công trình thủy điện cũng đã gây nhiều tốn kém trong công tác xử lý như đập thủy điện Sông Tranh 2 hiện nay, gây tâm lý hoang mang lo ngại trong việc quản lý, sử dụng các công trình thủy điện…

Lưới khống chế thi công công trình thủy điện được thành lập trong giai đoạn xây dựng công trình và là cơ sở trắc địa cho công tác bố trí tổng thể, bố trí chi tiết và đo vẽ hoàn công công trình Yêu cầu độ chính xác và đồ hình lưới được tính toán, lựa chọn trên cơ sở đáp ứng các chỉ tiêu của công tác bố trí công trình và đo vẽ hoàn công Thông thường, lưới thi công công trình là hệ thống lưới nhiều bậc, yêu cầu độ chính xác đối với mỗi bậc lưới tăng dần và phải được thành lập trong cùng hệ tọa độ, độ cao thống nhất đã được lựa chọn đối với từng công trình

Lưới khống chế thi công thủy điện có vai trò quan trong trong quá trình thi công xây dựng công trình, mạng lưới này cần được xây dựng tuân theo một quy trình kỹ thuật nghiêm ngặt Tất cả các bậc lưới thi công cần phải được tính tọa độ (độ cao) trong một hệ thống thống nhất, được lựa chọn trong giai đoạn khảo sát công trình Hiện nay, ở Việt nam các mạng lưới thi công thủy điện đều được đo nối với hệ thống tọa độ Quốc gia (HN-72 hoặc VN-2000) Về mặt hình học, lưới khống chế thi công thủy điện cần được xây dựng sao cho kích thước của lưới ít bị biến dạng nhất so với thực địa, đồng thời lưới được định vị trong cùng hệ tọa độ đã được sử dụng để thiết kế công trình

Việc nghiên cứu một số giải pháp nâng cao hiệu quả và hoàn thiện quy

trình thành lập lưới khống chế thi công công trình thủy điện có ý nghĩa trong

giai đoạn hiện nay, nhất là khi nhiều dự án thủy điện ở nước ta đang được triển khai xây dựng một cách rộng rãi

2 Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Mục đích nghiên cứu của luận án nhằm góp phần phát triển và hoàn thiện phương pháp xây dựng lưới khống chế mặt bằng đảm bảo thi công các công trình thủy điện

- Đối tượng nghiên cứu là phương pháp thiết kế và xử lý số liệu các dạng lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện ở Việt Nam

- Phạm vi nghiên cứu của luận án bao gồm: Nghiên cứu các phương pháp xây dựng lưới khống chế mặt bằng nhằm nâng cao chất lượng và đảm bảo hiệu quả thi công các công trình thủy điện

3 Nội dung nghiên cứu

1- Nghiên cứu lựa chọn hệ quy chiếu phù hợp với đặc điểm cấu trúc và yêu cầu bố trí các công trình thuỷ điện ở Việt Nam

2- Nghiên cứu thiết kế lưới mặt bằng thi công thủy điện với các nội dung:

Khảo sát đồ hình lưới phù hợp với các hạng mục công trình thủy điện, tối ưu hóa bản thiết kế lưới

3- Nghiên cứu quy trình và phương pháp xử lý số liệu lưới khống chế thi công mặt bằng thành lập bằng công nghệ đo đạc mặt đất, công nghệ GNSS

và lưới kết hợp GPS- mặt đất

4 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Tìm kiếm, thu thập tài liệu và cập nhật các thông tin trên mạng internet và các thư viện

- Phương pháp phân tích: Nghiên cứu lý thuyết về thành lập lưới khống chế thi công thủy điện, khảo sát một số đồ hình phù hợp với cấu trúc công trình thủy điện, thành lập thuật toán xử lý số liệu đo đạc ngoại nghiệp

- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành các thực nghiệm với các công trình ở thực tế để chứng minh lý thuyết, khẳng định tính đúng đắn, khả thi và

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học: Góp phần hoàn thiện lý thuyết và quy trình thành lập lưới khống chế mặt bằng đảm bảo thi công các công trình thủy điện, hỗ trợ công tác giảng dạy và nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực trắc địa công trình

Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng để xây dựng lưới khống chế mặt bằng đảm bảo thi công các công trình thủy điện ở thực tế sản xuất

6 Các luận điểm bảo vệ

- Luận điểm thứ nhất: Cần phải lựa chọn hệ tọa độ và độ cao mặt chiếu phù hợp với lưới thi công thủy điện được thành lập trong các hệ quy chiếu khác nhau để đảm bảo kích thước lưới ít biến dạng nhất so với thực địa

- Luận điểm thứ hai: Cần áp dụng các giải pháp nâng cao hiệu quả thiết

kế lưới thi công thủy điện: áp dụng một số đồ hình và công nghệ đo đạc phù hợp với đặc điểm các hạng mục công trình, sử dụng thuật toán thích hợp trong tính toán thiết kế và xác định phương án tối ưu thành lập lưới

- Luận điểm thứ ba: Cần xây dựng hệ thống thuật toán và quy trình xử lý

số liệu hợp lý đối với các dạng lưới khống chế thi công thủy điện

7 Các điểm mới của luận án

1 Đề xuất phương án mới xác lập hệ tọa độ và độ cao mặt chiếu đối với lưới mặt bằng thi công thủy điện thành lập trong hệ quy chiếu VN-2000

2 Đề xuất áp dụng lưới tứ giác không cạnh biên, đường chuyền đo bổ sung phương vị cạnh trong thành lập lưới khống chế thi công thủy điện Sử dụng thuật toán truy hồi trong quá trình tính toán thiết kế lưới

3 Áp dụng phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do để xử lý số liệu lưới khống chế thi công thủy điện Đề xuất thuật toán và quy trình xử lý số liệu lưới thi công thành lập bằng phương pháp định vị vệ tinh (GNSS)

8 Cấu trúc và nội dung luận án

Cấu trúc luận án gồm ba phần:

Phần mở đầu: Giới thiệu tổng quan về luận án, tính cấp thiết, mục đích,

ý nghĩa, phương pháp, nội dung nghiên cứu của luận án, đồng thời đưa ra các luận điểm bảo vệ và điểm mới của luận án

Phần nội dung nghiên cứu chính được trình bày trong 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về công tác thành lập lưới khống chế thi công thủy

điện

Chương 2: Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả thiết kế lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện

Chương 3: Nghiên cứu giải pháp tính toán xử lý số liệu lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện

Chương 4: Thực nghiệm thiết kế và xử lý số liệu lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện

Phần kết luận: Tổng hợp lại những vấn đề nghiên cứu trong luận án, đưa

ra những nhận xét, đánh giá các giải pháp nâng cao hiệu quả của công tác thành lập lưới khống chế mặt bằng thi công các công trình thủy điện cũng như định hướng cho phát triển trong tương lai

9 Lời cảm ơn

Trước hết, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học PGS.TS Trần Khánh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cho nhiều chỉ dẫn khoa học có giá trị giúp nghiên cứu sinh hoàn thành các nội dung của luận án

Nghiên cứu sinh xin cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Trắc địa – Bản đồ

và Quản lý đất đai Trường Đại học Mỏ -Địa chất, các đồng nghiệp trong ngành Trắc địa và đặc biệt là các Thầy, Cô trong Bộ môn Trắc địa công trình đã giúp

đỡ và có những ý kiến đóng góp quý báu cho tác giả hoàn thiện nội dung của luận án

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu

đó

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG THUỶ ĐIỆN 1.1 Đặc điểm cấu trúc công trình thủy điện

1.1.1 Phân loại công trình thuỷ điện

Công trình thuỷ điện được xây dựng để sử dụng tài nguyên thuỷ năng và nguồn dự trữ nước vào việc cung cấp điện năng cho đất nước và góp phần điều hoà nguồn nước, ngoài ra còn phục vụ cho việc du lịch, bảo tồn sinh thái, điều hòa khí hậu cho một khu vực lãnh thổ Do vậy, các công trình thuỷ điện thường thuộc loại công trình trọng điểm của quốc gia, thời gian chuẩn bị và thi công kéo dài nhiều năm với rất nhiều hạng mục có kết cấu phức tạp, đa dạng Công trình thuỷ điện là loại công trình làm việc trong môi trường nước, chịu tác dụng của các loại lực do nước gây nên như lực thuỷ tĩnh, thuỷ động, áp lực cột sóng,

áp lực thấm, áp lực đẩy nổi Ngoài ra công trình thuỷ điện còn chịu tác dụng của các loại lực khác như áp lực gió, áp lực đất, áp lực do động đá, áp lực do bùn cát… Công trình thuỷ điện ngoài chức năng phát điện còn có thể kết hợp với việc điều tiết nguồn nước để đáp ứng các nhu cầu đa dạng của nền kinh tế quốc dân

Phụ thuộc vào vị trí tương quan giữa nhà máy phát điện và tuyến đập chính, các công trình thủy điện được chia thành 2 loại là thủy điện sau đập và đường dẫn Đối với thủy điện sau đập, các hạng mục chủ yếu của công trình được bố trí gần nhau tạo thành cụm đầu mối (thủy điện Hòa Bình, Sơn La, Lai Châu…) Đối với thủy điện đường dẫn, nước trong hồ chứa được đưa xuống nhà máy thông qua tuyến đường hầm hoặc kênh dẫn, vì vậy các hạng mục công trình của loại thủy điện này thường phân bố cách xa nhau (thủy điện Yaly, Huội Quảng…)

Trên hình 1.1 đưa ra bản vẽ tổng thể mặt bằng của một công trình thủy điện sau đập, trên hình 1.2 đưa ra bản vẽ mặt bằng của thủy điện đường dẫn

Hình 1.1 Mặt bằng công trình thuỷ điện sau đập

Hình 1.2 Sơ đồ mặt bằng phân bố công trình thuỷ điện đường dẫn

1.1.2 Các hạng mục chủ yếu của công trình thuỷ điện

1.1.2.1 Tuyến áp lực và hồ chứa nước

Đập dâng gồm nhiều loại được thiết kế có kết cấu khác nhau tuỳ theo từng điều kiện cụ thể của công trình, bao gồm:

- Đập đất: Vật liệu đắp đập là đất (sét, cát, cuội sỏi) Đập đất có cấu tạo

đơn giản, vững chắc, có khả năng thi công cơ giới hoá cao và rẻ tiền Phía thượng lưu của đập là hồ chứa nên có sóng tác động, sẽ làm hư hỏng mái dốc thượng lưu Ở Việt nam loại đập đất được xây dựng tại công trình thủy điện Sông Ba Hạ, Sông Hinh

- Đập đất đá: là một loại đập được cấu tạo bằng đất đá mà không cần

chất kết dính, là một trong những loại công trình dâng nước kinh tế nhất khi xây dựng ở những vùng có sẵn đá, giao thông không thuận lợi Ở Việt nam loại đập đất đá được xây dựng tại công trình thủy điện Hòa Bình, Yaly,

- Đập bê tông: bao gồm bê tông đầm lăn, bê tông bản mặt và bê tông

trọng lực Đập bê tông trọng lực là loại đập mà sự ổn định chủ yếu dựa vào trọng lượng bản thân của đập Ở Việt nam loại đập bê tông được xây dựng tại công trình thủy điện Sơn La, Lai châu…

Đập tràn thường có kết cấu bê tông, có tác dụng xả nước khi cần thiết để điều tiết lượng nước trong hồ chứa, số lương khoang tràn được tính toán, thiết

kế phù hợp với từng công trình cụ thể

Các thông số của hồ chứa bao gồm: diện tích lưu vực, dung tích hồ, mức nước dâng bình thường, mức nước chết, mức nước gia cường Khi thiết kế hồ phải giải quyết những nhiệm vụ cơ bản sau:

- Xác định biên giới ngập nước của hồ chứa ứng với độ cao mực nước thiết kế Xác định biên giới lòng hồ và thể tích hồ chứa

- Đề xuất bản thiết kế phòng ngập cho các thành phố, các điểm dân cư,

xí nghiệp công nghiệp, những vùng đất canh tác có giá trị cũng như bản thiết

kế các công tác gia cố bờ hồ

Trên hình 1.3 đưa ra ví dụ về hình ảnh của tuyến đập và hồ chứa công trình thủy điện

Hình 1.3 Tuyến đập và hồ chứa công trình thuỷ điện 1.1.2.2 Tuyến năng lượng

Tuyến năng lượng bao gồm các hạng mục: cửa nhận nước, đường hầm hoặc kênh dẫn, tháp điều áp và đường ống áp lực Tuyến năng lượng có chức năng dẫn nước từ hồ chứa đến các tuốc bin phát điện, thông thường các hạng mục công trình tuyến năng lượng có kết cấu bằng vật liệu bê tông, riêng đường ống áp lực có kết cấu thép Trên hình 1.4 đưa ra hình ảnh của đường hầm dẫn nước, hình 1.5 đưa ra hình ảnh tháp điều áp, đường ống áp lực và gian máy của công trình thủy điện dạng sau đập

Hình 1.4 Đường hầm dẫn nước Hình 1.5 Đường ống áp lực

1.1.2.3 Nhà máy phát điện

Về kiểu nhà máy thuỷ điện, thông thường có hai loại nhà máy thuỷ điện

hở (Sơn la, Lai Châu), và nhà máy thuỷ điện ngầm (Hòa Bình, Yaly) Trên hình 1.6 đưa ra hình ảnh của gian máy và các tổ máy phát thủy điện

Hình 1.6 Nhà máy thủy điện

1.1.3 Nhận xét về đặc điểm cấu trúc của công trình thuỷ điện

Qua thực tế tìm hiểu các công trình thủy điện Việt Nam có thể nhận thấy những đặc điểm cấu trúc nổi bật như sau:

- Tổ hợp đầu mối thủy điện là những công trình có quy mô lớn bao gồm nhiều hạng mục có đặc điểm kết cấu phức tạp và đa dạng

- Khu vực xây dựng thủy điện thường là vùng núi có địa hình phức tạp, không thuận lợi cho việc thi công xây dựng, trong đó bao gồm cả công tác trắc địa

- Các hạng mục công trình thủy điện được phân bố ở các độ cao khác nhau, chênh lệch độ cao giữa nhà máy và đỉnh tuyến đập có thể dao động trong khoảng từ hàng chục đến hàng nghìn mét

- Các hạng mục công trình thủy điện như tuyến đập, tuyến áp lực, nhà máy có mối liên kết hình học rất chặt chẽ, công tác bố trí tim tuyến công trình đòi hỏi phải được thực hiện với yêu cầu độ chính xác rất cao

1.1.4 Phân cấp công trình thuỷ điện

Ở nước ta các công trình thủy điện được phân cấp dựa vào công suất của nhà máy phát điện, cụ thể là được phân theo 5 cấp như đưa ra trong bảng 1.1 Tổng công ty điện lực Việt Nam đã dựa trên phân cấp công trình thủy điện đề xác định cấp hạng cụ thể đối với lưới khống chế thi công thủy điện

Bảng 1.1 Phân cấp công trình thuỷ điện

Cấp thiết kế của công

1.2.1.1 Phương pháp mặt đất

Đo đạc mặt đất là phương pháp truyền thống, sử dụng các thiết bị đo ngắm trực tiếp trên mặt đất Lưới được thành lập chủ yếu bằng các phương pháp: lưới tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc-cạnh), lưới đa giác Độ chính xác của lưới và hình dạng lưới phụ thuộc vào các đặc điểm tự nhiên và yêu cầu độ chính xác của từng hạng mục công trình

1) Lưới tam giác đo góc

Tam giác đo góc là dạng lưới được dùng chủ yếu trong thời gian các

phương tiện đo dài chưa được phổ biến và sử dụng rộng rãi Lưới tam giác đo góc sử dụng một số cạnh đo có độ chính xác cao làm cạnh gốc để phát triển lưới tam giác dạng hình chuỗi tam giác hay đa giác trung tâm Đồ hình được quy định rất nghiêm ngặt về hình dạng và độ lớn của các góc theo yêu cầu quy phạm Với sự phát triển và phổ cập sâu rộng của máy toàn đạc điện tử thì hiện nay dạng lưới này không còn được áp dụng trong thành lập lưới khống chế

2) Lưới tam giác đo cạnh

Lưới tam giác đo cạnh được xây dựng theo dạng đồ hình chuỗi tam giác đơn, lưới tứ giác trắc địa hay lưới đa giác trung tâm đo tất cả các cạnh Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là tránh được ảnh hưởng của chiết quang ngang như lưới tam giác đo góc, thời gian đo mỗi cạnh trong lưới ngắn nên tốc độ thi công nhanh hơn nhiều so với phương pháp đo góc Nhược điểm của phương pháp là số trị đo thừa trong mạng lưới ít, dẫn đến đồ hình lưới không được chặt

chẽ như đối với lưới đo góc

3) Lưới tam giác đo góc-cạnh

Là dạng lưới có tính ưu việt nhất, kế thừa được các ưu điểm và khắc phục một phần nhược điểm của hai phương pháp tam giác đo góc và tam giác

đo cạnh Với sự tiến bộ của công nghệ đo dài điện tử, dạng lưới đo góc- cạnh

được sử dụng nhiều trong thực tế sản xuất

4) Lưới đa giác

Lưới đa giác được xây dựng dưới dạng tuyến đường khép kín hoặc lưới

có điểm nút Ưu điểm của phương pháp đa giác là các điểm lưới có thể bố trí linh hoạt do không đòi hỏi tầm thông hướng nhiều như lưới tam giác Nhược điểm của phương pháp là nếu cùng một độ dài như mạng lưới tam giác thì các

điểm khống chế theo phương pháp đa giác có độ chính xác kém hơn do ít trị đo thừa

1.2.1.2 Phương pháp GPS

Ứng dụng GPS để thành lập lưới khống chế trắc địa chủ yếu dùng phương pháp định vị tương đối Ưu điểm nổi bật của phương pháp là có thể thu tín hiệu ở mọi nơi, mọi lúc, không phụ thuộc vào thời tiết và cũng không đòi hỏi sự thông hướng giữa các điểm mặt đất Thời gian thi công nhanh do có thể

sử dụng nhiều máy trong quá trình thi công

1.2.2 Yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục công trình thuỷ điện

Tổng công ty điện lực Việt Nam đã đề ra yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục của công trình thủy điện như được đưa ra trong bảng 1.2.[15] Số liệu trong bảng 1.3 là cơ sở để xác định yêu cầu độ chính xác đối với lưới thi công

Bảng 1.2 Quy định độ chính xác bố trí công trình thủy điện

1.3 Thiết bị trắc địa để thực hiện đo đạc trong thi công thuỷ điện

Hiện nay ở Việt Nam cũng như trên thế giới, lưới thi công thủy điện được thành lập bằng 2 phương pháp chủ yếu là phương pháp đo đạc mặt đất và phương pháp định vị vệ tinh với các thiết bị đo là máy toàn đạc điện tử và máy thu GPS

1.3.1 Thiết bị đo lưới mặt đất

Toàn đạc điện tử là loại máy trắc địa đa chức năng, cho phép đo trực tiếp các yếu tố: góc ngang, góc thiên đỉnh và khoảng cách Trong trắc địa công trình chủ yếu sử dụng các loại máy với độ chính xác đo góc không vượt quá 2" và sai số đo khoảng cách cỡ mm

Bảng 1.3 Thiết bị đo đạc điện tử mặt đất

Loại máy Hãng SX

nước chế tạo

Khoảng cách hoạt động (Km)

Sai số đo dài Sai số

đo góc

TC – 2003

Leica Thụy sỹ 2.5 ±( 1mm + 1ppm) 0.5”

TC – 1700

Leica Thụy sỹ 2.5 ±( 2mm + 2ppm) 1.5”

DTM – 760

Nikkon Nhật bản 2.4 ±( 2mm + 2ppm) 1”

GTS – 601/FA

Topkon Nhật bản 3 ±( 2mm + 2ppm) 1”

1.3.2 Máy định vị vệ tinh

Các hãng sản xuất máy trắc địa trên thế giới đã chế tạo và đưa ra thương mại nhiều loại máy thu vệ tinh độ chính xác cao, trong bảng 1.4 trình bày một

số loại thiết bị thu vệ tinh đang được sử dụng nhiều ở Việt Nam

Bảng 1.4 Thiết bị đo đạc vệ tinh

Loại máy Hãng

sản xuất

Sai số khoảng cách

Tầm hoạt động (Km)

Loại máy thu

4800LS

Trimble

L1, L2 GPS

1.4.1 Tình hình nghiên cứu lý thuyết

1.4.1.1 Các công trình nghiên cứu ở nước ngoài

Công tác trắc địa phục vụ xây dựng tại đầu mối thủy điện nói chung, thành lập lưới thi công nói riêng có ý nghĩa rất quan trọng để bảo đảm liên kết chính xác của các hạng mục công trình thủy điện Vì vậy việc thành lập lưới

khống chế thi công mặt bằng và độ cao tại các dự án thủy điện là đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học tại các viện nghiên cứu chuyên ngành và nhiều trường đại học lớn trên thế giới Có thể tóm tắt những hướng nghiên cứu

để đảm bảo hiệu quả của công tác thành lập lưới khống chế thi công thủy điện theo các nhóm sau:

1- Nghiên cứu ứng dụng các thiết bị hiện đại trong xây dựng lưới trắc địa mặt bằng và độ cao phục vụ thi công công trình thủy điện, trong đó các thiết

bị đo đạc mặt đất (máy toàn đạc điện tử, thủy chuẩn điện tử độ chính xác cao), thiết bị định vị vệ tinh (hình 1.7) [19], [21]

Hình 1.7 Thiết bị đo đạc điện tử ứng dụng trong thi công lưới

(a) – Máy TĐĐT, (b) – Máy thu GPS, (c) – Kinh vĩ con quay

2- Nghiên cứu phương pháp thiết kế lưới trắc địa mặt bằng thi công thủy điện với các hướng chủ yếu là: Thiết kế kết cấu và phân bố mốc, nghiên cứu cấu trúc đồ hình lưới mặt bằng phù hợp với đặc điểm kết cấu và đặc điểm phân

bố các hạng mục công trình, lựa chọn hệ quy chiếu hợp lý đối với lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện Xác định yêu cầu độ chính xác đối với các bậc lưới thi công, biện pháp tối ưu hóa bản thiết kế lưới [20], [26]

(a) (b) (c)

3- Nghiên cứu phương pháp và quy trình tính toán xử lý số liệu lưới khống chế thi công thủy điện: Ứng dụng các biện pháp xử lý chặt chẽ, phù hợp với đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật của công trình thủy điện Tự động hóa quá trình xử lý số liệu bằng các phần mềm chuyên dùng [18], [24]

1.4.1.2 Hướng nghiên cứu thành lập lưới thi công thủy điện ở Việt Nam

Để đáp ứng nhiệm vụ bảo đảm trắc địa trong quá trình thi công xây dựng thủy điện đang được triển khai rộng rãi ở Nước ta trong thời gian vừa qua, các nhà chuyên môn trong nước đã có nhiều nghiên cứu và công bố khoa học về xây dựng lưới khống chế thi công thủy điện Có thể tóm tắt các công trình nghiên cứu về thành lập lưới khống chế thi công thủy điện ở nước ta theo các nhóm:

1- Lựa chọn hệ quy chiếu đối với mạng lưới thi công công trình Phương pháp xác định yêu cầu độ chính xác và quy trình thành lập các cấp lưới mặt bằng thi công nói chung, thi công thủy điện nói riêng [5], [8], [9], [10]

2- Phương pháp thiết kế lưới thi công thủy điện, các giải pháp tối ưu hóa thiết kế lưới Cách thức và biện pháp sử dụng hiệu quả thiết bị đo đạc hiện đại trong quá trình tổ chức thi công lưới [2], [6]

3- Xử lý số liệu lưới khống chế thi công, bao gồm: Phương pháp và quy trình xử lý số liệu lưới mặt đất, lưới GPS, lưới kết hợp GPS- mặt đất Tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ công trình Tự động hóa quá trình tính toán xử

Trên hình 1.8 đưa ra hình ảnh mốc khống chế của lưới thi công được sử dụng tại một số công trình thủy điện trên thế giới

Hình 1.8 Hình ảnh mốc lưới thi công (a) – Ảnh mốc lưới thi công tại thủy điện Tam Hiệp (Trung Quốc)

(b) – Ảnh mốc lưới thi công tại thủy điện Nậm Ngừm (CHDCND Lào)

Trên hình 1.9 (a) đưa ra sơ đồ lưới thi công thủy điện Dabar ở Secbi [21], lưới được đo bằng công nghệ GPS Hình 1.9 (b) nêu sơ đồ lưới khống chế thi công gian máy phát điện Nhiagan ở Liên bang Nga [30] Trên hình 1.10 nêu một đoạn lưới thi công đường hầm tại tổ hợp năng lượng Trerpukhop (LB Nga)

Hình 1.9 Lưới khống chế thi công tại công trình thủy điện

(a)- Lưới GPS tại DaBar (b)- Lưới thi công gian máy tại dự án Nhiagan

(a) (b)

Hình 1.10 Lưới khống chế thi đường hầm tại dự án Trerpukhop

1.4.2.2 Thực tiễn xây dựng lưới thi công thủy điện ở Việt Nam

Trong những năm vừa qua, ở nước ta đã triến khai xây dựng hàng loạt công trình thủy điện với quy mô và hình thức rất đa dạng Dưới đây chúng tôi nêu ví dụ về một số mạng lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện điển hình đã được xây dựng:

1) Lưới mặt bằng thi công thủy điện Sơn La

Nhà máy thủy điện Sơn La là nhà máy thủy điện nằm tại huyện Mường

La, tỉnh Sơn La Nhà máy được khởi công xây dựng vào năm 2005, là nhà máy thủy điện lớn nhất khu vực Đông Nam Á

Lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện Sơn La được thành lập theo phương pháp đo đạc mặt đất dưới dạng lưới tam giác đo góc- cạnh (hình 1.11) Trong mạng lưới có 8 điểm mới được đo nối với 3 điểm của lưới hạng IV Nhà nước Thiết bị được sử dụng để thi công lưới là máy TĐĐT độ chính xác cao

TC 2003 với các chỉ tiêu độ chính xác đo m = 1.5”, mS = 3mm+2ppm Kết quả

đo và xử lý số liệu cho thấy mạng lưới được xây dựng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật

đề ra trong bản thiết kế

Hình 1.11 Lưới khống chế thi công thủy điện Sơn La 2) Lưới mặt bằng thi công thủy điện A Lưới

Nhà máy thủy điện A Lưới được xây dựng trên sông A Sáp nằm trong địa phận huyện A Lưới tỉnh Thừa Thiên Huế, nằm cách trung tâm thành phố Huế 70km theo quốc lộ 49 về hướng Tây

Trên cơ sở bản thiết kế các hạng mục công trình, điều kiện địa hình và các yêu cầu kĩ thuật của lưới tam giác thủy công, đơn vị tư vấn đã thiết kế lưới tam giác thủy công bao gồm 12 điểm, từ TC- 01 đến TC- 12 Các điểm lưới được bố trí như sau Đối với tuyến năng lượng: Khu vực cửa nhận nước có 03 mốc tam giác thủy công là TC- 01, TC- 12, TC- 03; khu vực cửa hầm có 05 mốc tam giác thủy công là TC- 04 đến TC- 08; khu vực nhà máy có 04 mốc tam giác thủy công là TC- 09 đến TC- 12 Mạng lưới được đo bằng công nghệ GPS (sử dụng máy thu 1 tần LS 4600) Kết quả đo và xử lý số liệu cho thấy mạng lưới được xây dựng đáp ứng yêu cầu kỹ thuật đề ra trong bản thiết kế Sơ

đồ lưới mặt bằng thi công đối với công trình này được đưa ra trong hình 1.12

Hình 1.12 Lưới khống chế thi công thủy điện A Lưới 3) Lưới mặt bằng thi công thủy điện Sông Ba hạ

Lưới khống chế mặt bằng thi công tại dự án Sông Ba Hạ được thành lập nhằm bảo đảm bố trí các hạng mục công trình của nhà máy thủy điện Mạng lưới bao gồm 2 khối cách xa nhau: Khối 1 xây dựng tại khu vực tuyến đập (gồm

5 điểm: TC 10, TC11, TC12, TC13, TC15 ), khối thứ 2 tại khu vực nhà máy (gồm 5 điểm: TC4, TC5, TC7, TC8, TC9) Trong nội bộ các khối, lưới được

đo bằng công nghệ mặt đất Để liên kết 2 cụm lưới trên trong một hệ tọa độ thống nhất đã thực hiện đo nối giữa 4 điểm TC7, TC9, TC10, TC11 bằng công nghệ GPS, như vậy tạo thành một mạng lưới kết hợp GPS- mặt đất (hình 1.13).Kết quả đo và xử lý số liệu cho thấy mạng lưới được xây dựng đáp ứng yêu cầu

kỹ thuật đề ra trong bản thiết kế

1.5 Đánh giá chung về công tác xây dựng lưới khống chế mặt bằng thi công thuỷ điện và hướng nghiên cứu trong luận án

1.5.1 Các thành tựu đã đạt được

Qua tìm hiểu, phân tích các công trình nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn thành lập lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện trên thế giới và ở Việt Nam, có thể rút ra một số nhận xét như sau:

1- Do tầm quan trọng của việc bảo đảm bố trí chính xác các hạng mục công trình thủy điện nên trên thế giới và ở Việt Nam, vấn đề nghiên cứu thành lập lưới khống chế thi công đã được quan tâm đúng mức, nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết đã được công bố tại các tạp chí và hội nghị khoa học chuyên ngành

2- Các thiết bị đo đạc hiện đại độ chính xác cao đã được ứng dụng kịp thời, hiệu quả tại các công trình thực tế

3- Trong công tác nội nghiệp đã ứng dụng các biện pháp xử lý số liệu chặt chẽ, tự động hóa quá trình tính toán thông qua các phần mềm chuyên ngành

Hình 1.13 Sơ đồ lưới thi công-Thủy điện Sông Ba Hạ

1.5.2 Các vấn đề còn tồn tại

1- Ở nước ta, do hạn chế về năng lực sản xuất máy đo đạc chính xác cao, nên chủ yếu sử dụng các thiết bị nhập khẩu, tuy vậy việc sử dụng kết hợp các thiết bị này trong thực tế xây dựng thủy điện chưa được quan tâm đúng mức 2- Ở nước ta cho đến nay vẫn áp dụng đồng thời 2 hệ tọa độ HN-72 và VN-

2000, chưa có quy định thống nhất về việc sử dụng các hệ tọa độ nêu trên trong lĩnh vực xây dựng thủy điện, vì vậy cần nghiên cứu giải pháp chuyển đổi số liệu từ các hệ trên về hệ tọa độ thi công công trình một cách hợp lý

3- Thiết kế tối ưu lưới khống chế thi công công trình bước đầu đã được nghiên cứu về lý thuyết, tuy nhiên phần triển khai ứng dụng ở thực tế còn có nhiều hạn chế, chưa được triển khai rộng rãi

4- Hiện nay ở nước ta, lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện được thành lập bằng nhiều phương pháp và có những yêu cầu kỹ thuật rất khác biệt

so với các mạng lưới trắc địa thông thường, vì vậy cần nghiên cứu biện pháp

xử lý số liệu phù hợp

1.5.3 Các hướng nghiên cứu chính trong luận án

- Phương pháp thiết kế lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện

- Các vấn đề liên quan tới công đoạn xử lý số liệu lưới thi công thủy điện Dựa vào hướng nghiên cứu chính ở trên, trong luận án đã tập trung vào các nội dung chính như sau :

- Xác lập hệ quy chiếu hợp lý đối với mạng lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện

- Khảo sát một số đồ hình phù hợp với đặc điểm cấu trúc và điều kiện địa hình của các hạng mục công trình thủy điện, tính toán thiết kế lưới

- Xử lý số liệu lưới thi công thủy điện thành lập bằng các phương pháp khác nhau

Chương 2 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CÔNG THUỶ ĐIỆN

2.1 Yêu cầu chung đối với lưới khống chế mặt bằng thi công thuỷ điện

2.1.1 Mục đích, nhiệm vụ của lưới mặt bằng thi công thuỷ điện

Tất cả các công trình thuỷ điện nhóm A và nhóm B (theo quyết định số 16/2005/NĐ – CP ngày 07 tháng 02 năm 2005 của Chính phủ) trước khi thi công đều phải xây dựng lưới khống chế thi công chuyên dùng để phục vụ mục đích bố trí các hạng mục công trình (trong luận án này gọi là lưới khống chế thi công thủy điện) Lưới khống chế thi công thủy điện được thiết kế và xây dựng làm cơ sở cho các công tác:

- Đưa tim mốc thiết kế công trình ra thực địa

- Là hệ toạ độ, độ cao cơ sở để đo vẽ các loại bản đồ, mặt cắt trong quá trình lập bản vẽ 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 quan trắc biến dạng công trình bằng phương pháp trắc địa

Các điểm lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện khi thiết kế, xây dựng mốc cần căn cứ vào bản vẽ tổng mặt bằng công trình kết hợp với việc khảo sát thực địa Vị trí các mốc phải bảo đảm bền vững, ổn định, ít bị biến dạng hoặc bị phá hủy trong quá trinh thi công xây dựng và được bố trí thuận lợi cho mục đích sử dụng

Hệ tọa độ của lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện phải phù hợp với hệ tọa độ đã sử dụng để khảo sát và thiết kế công trình Trong suốt quá trình thi công xây dựng, nếu phát hiện dấu hiệu dịch chuyển vị trí các mốc bằng mắt

thường (do động đất, trượt, nổ mìn, đào đắp…) của mốc nào trong lưới thì cần phải đo lại ngay mốc đó hoặc thông báo loại bỏ những mốc bị dịch chuyển, không được phép tiếp tục sử dụng

Lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện được chia thành 3 cấp hạng: I, II, III Các thông số kỹ thuật và độ chính xác của các cấp lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện dduwa ra trong bảng 2.1 13

Bảng 2.1 Yêu cầu độ chính xác đối với lưới thi công thủy điện

Cấp

hạng

lưới

Chiều dài cạnh (Km)

S.S.T.P

đo góc (“)

Sai số khép tam giác

Sai số chiều dài cạnh yếu nhất

Việc lựa chọn cấp hạng lưới lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện

để áp dụng phụ thuộc vào cấp thiết kế công trình Định hướng lựa chọn cấp hạng lưới tam giác thuỷ công đã được đưa ra trong bảng 1.1 Ngoài ra phải xét đến tính phức tạp của công trình, các hạng mục công trình phân tán hay tập trung, mức độ khó khăn của điều kiện địa hình mà tăng hoặc giảm số lượng cấp hạng lưới thi công để đảm bảo độ chính xác cần thiết cho công trình

Căn cứ tổng mặt bằng công trình và điều kiện địa hình mà có thể xây dựng 1 hoặc 2 bậc lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện Nếu xây dựng

2 bậc lưới thi công thủy điện thì lưới bậc 1 là lưới tam giác cơ sở cho toàn công trình, lưới bậc 2 là lưới dùng cho hạng mục công trình cục bộ Số lượng, mật

độ điểm lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện cho từng công trình cần được tính toán bố trí để đảm bảo sao cho mỗi điểm tim tuyến có thể được xác định độc lập từ ít nhất 2 điểm của mạng lưới

Hệ quy chiếu của lưới khống chế thi công thủy điện phải được lựa chọn phù hợp sao cho độ biến dạng về kích thước của lưới là nhỏ nhất so với thực địa, các sai số do phép chiếu gây ra không ảnh hưởng đến độ chính xác của cấp lưới đã chọn

Lưới khống chế thi công thủy điện được thành lập theo một trong những phương pháp sau:

- Lưới tam giác đo góc - cạnh kết hợp;

- Lưới định vị vệ tinh;

- Lưới kết hợp lưới định vị vệ tinh và đo góc-cạnh

2.1.2 Yêu cầu độ chính xác đối với mạng lưới

2.1.2.1 Yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục công trình thủy điện

Khi thiết kế, lưới khống chế mặt bawngfd thi công thủy điện phải được ước tính độ chính xác bằng phương pháp chặt chẽ nhằm đánh giá độ chính xác

sẽ đạt được, từ đó có thể điều chỉnh đồ hình, lựa chọn máy móc thiết bị và quy trình đo để đảm bảo độ chính xác yêu cầu

Các điểm tim tuyến công trình chỉ được đo đạc định vị thực địa khi có

cơ sở gốc là các điểm lưới khống chế thi công thủy điện Tổng công ty Điện lực Việt Nam đã đưa ra yêu cầu độ chính xác công tác đưa tim tuyến các hạng mục công trình thủy điện như được đưa ra trong bảng 1.2

2.1.2.2 Yêu cầu độ chính xác đối với lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện

Trong công tác định vị tim các trục chính thì việc bố trí tim các tuyến đập dâng, đập tràn có yêu cầu độ chính xác cao nhất (bảng 1.2) với sai số tuyến theo chiều dọc (mx), chiều ngang (my) Từ đó tính được sai số vị trí điểm theo công thức:

2 2

y x

Độ chính xác của các điểm tim tuyến phụ thuộc vào 2 yếu tố là sai số số liệu gốc (là sai số vị trí điểm của lưới khống chế thi công): và sai số bố trí

đo đạc: , do vậy có thể viết:

Vì các điểm của lưới khống chế thi công thủy điện được sử dụng làm cơ

sở công tác đo đạc và định vị nên có thể biểu diễn mối quan hệ giữa và thông qua hệ số giảm độ chính xác Kí hiệu K là hệ số suy giảm độ chính xác,

từ công thức (2.2) sẽ có:

Suy ra:

(2.3)

Hệ số suy giảm độ chính xác K cần được chọn sao cho ành hưởng của sai số lưới thi công là không đáng kể đến độ chính xác bố trí các hạng mục công trình, như vậy cần chọn giá trị K nằm trong khoảng từ 2 đến 3

2.1.3 Phân bố vị trí điểm và kết cấu mốc của lưới thi công thuỷ điện

Mốc lưới khống chế mặt bằng thi công thủy điện phải được đặt ở những nơi có tầm bao quát lớn, thuận tiện cho công tác bố trí các hạng mục công trình, chọn trên nền đất ổn định ngoài khu vực đào đắp của công trình, tránh khu vực lún, trượt lở…

Tại các hạng mục công trình thủy điện đòi hỏi độ chính xác rất cao như: đập bê tông, đập tràn, đường hầm, nhà máy nên bố trí mốc có mật độ dày hơn

và vị trí mốc được chọn sao cho đồ hình bố trí tim, trục công trình đạt được tiêu chuẩn tối ưu về độ chính xác, đồng thời phải đảm bảo thuận tiện cho công tác

đo đạc Nếu điều kiện địa hình cho phép thì các mốc nên đặt sao cho các cạnh của lưới gần trùng với trục của các hạng mục quan trọng

d g

m m

K





2.1.3.1 Phân bố điểm lưới thi công tuyến đập

Các điểm mốc lưới thi công ở khu vực tuyến đập được bố trí tại 2 bên vai đập, ngoài ra còn cần bổ sung thêm một số điểm về phía hạ lưu và thượng lưu đập Trên hình 2.1 đưa ra ví dụ về phân bố mốc và phân đoạn lưới thi công tuyến đập tại công trình thủy điện

Hình 2.1 Sơ đồ lưới thi công tuyến đập 2.1.3.2 Lưới khống chế thi công tuyến năng lượng

Đối với tuyến năng lượng, điểm lưới thi công được chọn gần khu vực cửa nhận nước, tháp điều áp và một số mốc trung gian phân bố tại các cửa hầm phụ để phục vụ thi công đào hầm đối hướng

Hình 2.2 Sơ đồ lưới thi công tuyến năng lượng 2.1.3.3 Lưới khống chế thi công khu vực nhà máy

Các điểm mốc lưới thi công ở khu vực nhà máy được bố trí dọc đường ống áp lực và xung quanh gian máy Trên hình 2.3 đưa ra ví dụ về phân bố mốc

và phân đoạn lưới thi công nhà máy tại công trình thủy điện

và bảng ngắm nhằm giảm sai số định tâm

Hình 2.4 Bản vẽ thiết kế mốc lưới thi công thủy điện

Nhµ m¸y thuû ®iÖn

2.2 Xác lập hệ quy chiếu đối với mạng lưới mặt bằng thi công thủy điện

2.2.1 Cải chính trị đo lên mặt phẳng toạ độ

2.2.1.1 Cải chính hướng đo

Khi chiếu trị hướng lên mặt phẳng tọa độ, số cải chính vào hướng đo từ điểm đặt máy (1) đến điểm ngắm (2) được tính theo công thức 30:

)2

)(

(6

"

2 1 2 1 2

2.2.1.2 Cải chính chiều dài cạnh

Khi cạnh AB được đo bằng máy toàn đạc điện tử (hình 2.5), số cải chính

do chiếu cạnh ngang (S =AB’) xuống mặt chiếu elipxoid được tính theo công thức:

m

0

R

H H S





trong đó: S - Chiều dài cạnh đo, Hm - Độ cao của cạnh ngang so với elipxoid,

H0 – Độ cao của mặt chiếu công trình, Rm - Bán kính trung bình của elipxoid

Số cải chính vào chiều dài cạnh đo chiếu lên mặt phẳng tọa độ được tính gần đúng theo công thức:

k là hệ số biến dạng chiều dài tại kinh tuyến trục của phép chiếu (là kinh tuyến trùng với trục tung của hệ tọa độ), đối với phép chiếu Gauss k =1; còn đối với