Đồ án Trắc Địa Công Trình Giao Thông Thủy Lợi

Đồ án Trắc Địa Công Trình Giao Thông Thủy Lợi giúp sinh viên có thể hiểu được quá trình từ khảo sát đến thi công các công trình giao thông thủy lợi từ đó giúp sinh viên hiểu được cách làm, công việc sau này sau khi ra trường

MỤC LỤC

Phần mở đầu 6

Chương1 Giới thiệu chung 7

1.1 Điều kiện tự nhiÊn 7

1.1.1 Vị trí địa lý khu đo 7

1.2 Mô tả khái quát địa hình giao thông thủy lợi 7

1.2.1 Địa hình: 7

1.2.2 Giao thông: 7

1.2.3 Khí hậu: 7

1.3 Tư liệu bản đồ hiện có 7

Chương2 9

Thiết kế lưới không chế Trắc Địa dọc tuyến và chuyển các đỉnh ngoặt của tuyến đường ra thực địa 9

2.1 Giới thiệu chung về lưới khống chế Trắc Địa trong xây dựng đường giao thông 9

2.1.1 Ý nghĩa của lưới khống chế Trắc Địa mặt bằng và độ cao 9

2.1.2 Yêu cầu chung đối với việc thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng, độ cao dọc tuyến 9

2.1.3 Những yêu cầu khi chọn tuyến và chỗ làm cầu vượt sông 10

2.1.3.1 Những yêu cầu khi chọn tuyến đường 10

2.2 Phương án thiết kế lưới khống chế dọc tuyến 11

2.2.1 Lưới đường chuyền hạng IV 12

2.2.2 Lưới đường chuyền cấp 1 15

2.2.2.1 Tuyến 1 15

2.2.2.2 Tuyến 2 17

2.2.3 Lưới đường chuyền cấp 2 19

2.2.3.1 Tuyến 1 19

2.2.3.2 Tuyến 2 22

2.2.3.3 Tuyến 3 24

2.2.3.4 Tuyến 4 26

2.3 Chuyển các đỉnh ngoặt của tuyến đường thiết kế ra thực địa 29

2.4 Phương pháp phóng tuyến 30

Chương3 31

Bố trí các loại đường cong 31

3.1 Đường cong chuyền tiếp 31

3.1.1 Ý nghĩa của đường cong chuyển tiếp 31

3.1.2 Nguyên tắc chung trong bố trí chi tiết đường cong 31

3.1.3 Công thức chung trong tính toán bố trí chi tiết đường cong 32

3.1.3.1 Độ dốc siêu cao: 32

3.1.3.2 Chiều dài đoạn nối siêu cao: 33

3.1.3.3 Mở rộng phần đường xe chạy trong đường cong 33

3.1.3.4 Xác định chiều dài đường cong chuyển tiếp 34

3.2 Các yếu tố bố trí chi tiết của đường cong tổng hợp 34

3.2.1 Số liệu đã cho với i = 5 34

3.2.2 Các yếu tố cơ bản của đường cong tổng hợp(trường hợp tâm cố định bán kính thay đổi) 34

3.2.3 Gía trị cọc hiệu các điểm chính của đường cong tổng hợp 35

3.2.4 Bố trí chi tiết đường cong tổng hợp theo phương pháp tọa độ

vuông góc 36

Chương4 39

Thiết kế lưới khống chế thi công cầu vượt sông 39

4.1 Mục đích lập lưới và các phương án lập lưới không chế thi công cầu 39

4.1.1 Mục đích lập lưới 39

4.1.2 Phương án lập lưới thi công cầu 39

4.1.2.1 Phương pháp đo góc 39

4.1.2.2 Phương pháp đo cạnh 40

4.1.2.3 Phương pháp đo góc – cạnh 40

4.1.2.4 Phương pháp đo GPS 41

4.2 Các dạng sơ đồ lưới 41

4.3 Giới thiệu chung về lưới không chế thi công cầu 42

4.3.1 Yêu cầu đối với các vị trí các điểm của lưới 42

4.3.2 Hệ tọa độ xây dựng lưới 43

4.3.3 Yêu cầu độ chính xác xây dựng lưới 43

4.4 Thiết kế lưới khống chế thi công cầu 44

4.5 Ước tính độ chính xác của lưới tam giác cầu 44

Chương5 Thiết kế các loại tiêu mốc 49

5.1 Thiết kế các loại tiêu, mốc 49

Kết luận 51

MỤC LỤC BẢN

Bảng 1 1: Tọa đồ các mốc Trắc Địa nhà nước 8

Bảng 2 1: Chỉ tiêu kĩ thuật của lưới đường chuyền 9

Hình 2 1: Sơ đồ lưới đường chuyền hạng IV 12

Bảng 2 2: Tọa độ sau bình sai và sai số vị trí điểm của lưới hạng IV 13

Bảng 2 3: Tương hỗ vị trí điểm lưới hạng IV 13

Bảng 2 4: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 1 lưới đường chuyền cấp 1 .15

Bảng 2 5: Tọa độ điểm thiết kế của tuyến 1 lưới đường chuyền cấp 1 15

Bảng 2 6: Tương hỗ vị trí điểm của tuyến 1 đường chuyền cấp 1 16

Bảng 2 7: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 2 đường chuyền 1 17

Bảng 2 8: Tọa độ điểm thiết kế của tuyến 2 đường chuyền cấp 1 18

Bảng 2 9: Tương hỗ vị trí điểm của tuyến 2 đường chuyền cấp 1 18

Bảng 2 10: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 1 đường chuyền cấp 2 20

Bảng 2 11: Tọa độ điểm thiết kế của tuyến 1 đường chuyền cấp 2 20

Bảng 2 12: tương hỗ vị trí điểm của tuyến 1 đường chuyền cấp 2 21

Bảng 2 13: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 2 đường chuyền cấp 2 22

Bảng 2 14: Tọa độ các điểm của tuyến 2 đường chuyền cấp 2 22

Bảng 2 15: Tương hỗ vị trí điểm của tuyến 2 đường chuyền cấp 2 23

Bảng 2 16: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 3 đường chuyền cấp 2 24

Bảng 2 17: Tọa độ các điểm của tuyến 3 đường chuyền cấp 2 25

Bảng 2 18: Tương hỗ vị trí điểm của tuyến 3 đường chuyền cấp 2 25

Bảng 2 19: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 4 đường chuyền cấp 2 27

Bảng 2 20: Tọa độ các điểm của tuyến 4 đường chuyền cấp 2 27

Bảng 2 21: Tương hỗ vị trí điểm của tuyến 4 đường chuyền cấp 2 28

Bảng 2 22: Tọa độ điểm đỉnh ngoặt 29

Bảng 2 23: Số liệu bố trí điểm đỉnh ngoặt 29

Bảng 3 1: Các yếu tố bố trí chi tiết của đường cong tổng hợp 35

Bảng 3 2: Giá trị cọc hiệu các điểm chính của đường cong tổng hợp 35

Bảng 3 3: Tọa độ các điểm trên đường cong tổng hợp 36

Hình 4 1: Các dạng sơ đồ lưới 42

Hình 4 2: Tứ giác trắc địa đơn 44

Bảng 4 1: Số liệu tính toán giả định 45

Bảng 4 2: Tọa độ điểm mốc 45

Bảng 4 3: Số liệu tính toán phương trình góc 46

Bảng 4 4: Số liệu tính toán phương trình cạnh 46

Bảng 4 5: Ma trận A 47

Bảng 4 6: Ma trận Q 47

Bảng 4 7: Sai số vị trí điểm 48

Hình 5 1: Mốc mặt bằng lưới tam giác 49

Hình 5 2: Mốc mặt bằng lưới đa giác 50

Phần mở đầu

Trong những năm gần đây các công trình xây dựng như: công trình cầu,công trình công nghiệp - dân dụng, công trình thủy lợi, thủy điện…được xâydựng ngày càng rộng rãi Đặc biệt công trình giao thông thủy lợi ngày càng pháttriển về quy mô và mức độ hiện đại đòi hỏi phải kết hợp của nhiều chuyênnghành khác nhau trong đó có công tác trắc địa, tham gia trong suốt quá trìnhkhảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình

Trong phạm vi đồ án môn học Trắc địa Công trình Giao thông – Thủylợi sinh viên tìm hiểu, trình bày khái quát về lý do phải thiết kế phương án kỹthuật Trắc Địa phục vụ thi công xây dựng một đoạn tuyến đường có cầu vượtsông dài 10 Km trên địa bàn Thị Xã Ninh Bình, Hoa Lư, Gia Viễn

Sau khi học xong môn Trắc địa Công trình Giao thông – Thủy lợi thì giáo

viên bộ môn trực tiếp giao cho chúng em thực hiện đồ án với đề tài: “thiết kế phương án kỹ thuật Trắc Địa phục vụ thi công xây dựng một đoạn tuyến đường có cầu vượt sông dài 10 Km trên địa bàn Thị Xã Ninh Bình, Hoa Lư, Gia Viễn”.

Chương1 Giới thiệu chung

1.1 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

1.1.1 Vị trí địa lý khu đo

Gia Viễn là một huyện nằm ở cửa ngõ phía bắc tỉnh Ninh Bình Đây làhuyện có địa hình phức tạp với cả rừng núi, đồng bằng, hồ đầm, sông bãi Giaviễn còn được biết đến với nhiều danh lam thắng cảnh như: Khu bảo tồn thiênnhiên Vân Long, suối Kênh Gà, chùa Bãi Đính

Địa giới hành chính: phía tây giáp huyện Nho Quan, phía nam giáp huyệnHoa Lư, phía bắc giáp huyện Lạc Thủy của tỉnh Hòa Bình và huyện Thanh Liêmcủa tỉnh Hà Nam, phía đông giáp huyện Ý Yên của tỉnh Nam Định qua sôngĐáy

Huyện Gia Viễn nằm ở 20o20’23’’B, 105o50’3.8’’Đ, có diện tích 178.5 km2

và dân số 119284 người năm 2008

1.2 MÔ TẢ KHÁI QUÁT ĐỊA HÌNH GIAO THÔNG THỦY LỢI

1.2.1 Địa hình:

Gia viễn chủ yếu là phức tạp Vùng đồi núi tập chung chủ yếu ở phía Nam

ở xã Gia Sinh, có các đồng bằng phù sa châu thổ ven sông Đáy

1.3 TƯ LIỆU BẢN ĐỒ HIỆN CÓ

Bản đồ tỷ lệ 1:25000 được hiện chỉnh tại trung tâm viễn thám năm 2004theo các tài liệu:

- Bản đồ địa hình tỷ lệ 1:25000 của cục bản đồ quân đội xuất bảnnăm 1975, 1978

- Ảnh vũ trụ SPOT chụp năm 2003 – khảo sát thực địa năm 2004

- Địa giới hành chính theo tài liệu 364/CT

- Hệ tọa độ và độ cao quốc gia VN 2000

Cở sở Trắc Địa có sẵn trong bản đồ: Trên khu vực có 8 mốc Trắc Địa nhànước A,B,C,D,E,F,G,H

Bảng 1 1: Tọa đồ các mốc Trắc Địa nhà nước

Chương2 Thiết kế lưới không chế Trắc Địa dọc tuyến và chuyển các

đỉnh ngoặt của tuyến đường ra thực địa

2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA TRONG XÂYDỰNG ĐƯỜNG GIAO THÔNG

2.1.1 Ý nghĩa của lưới khống chế Trắc Địa mặt bằng và độ cao

- Lưới khống chế mặt bằng và độ cao được thành lập dọc theo tuyếnđường để làm cơ sở Trắc địa phục vụ khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng tuyếnđường

- Vấn đề bảo toàn các điểm của mạng lưới: mạng lưới cần được xây dựngsao cho các điểm được đặt ở những nơi có địa chất ổn định, vũng chắc, ít bị huỷhoại

- Dùng để đo vẽ bản đồ địa hình và địa vật dọc tuyến

- Chuyển các đỉnh góc ngoặt, phóng tuyến các cạnh của tuyến đường rathực địa

- Có thể dùng các điểm trắc địa cơ sở để tham gia đo vẽ khu vực xây dựngcầu

2.1.2 Yêu cầu chung đối với việc thành lập lưới khống chế trắc địa mặt bằng, độ cao dọc tuyến

Bảng 2 1: Chỉ tiêu kĩ thuật của lưới đường chuyền

Chiều dài tối đa đường chuyền

(km)Nối 2 điểm cấp cao

Nối điểm cấp cao đến điểm nút

0.350.08

Số cạnh tối đa trong 1 đường

2.1.3 Những yêu cầu khi chọn tuyến và chỗ làm cầu vượt sông.

2.1.3.1 Những yêu cầu khi chọn tuyến đường.

- Đảm bảo các yếu tố của tuyến như bán kính tối thiểu đường cong nằm,chiều dài đường cong chuyển tiếp, độ dốc dọc lớn nhất khi triển tuyến,…không

vi phạm những quy định về trị số giới hạn đối với cấp đường thiết kế

- Đảm bảo tuyến đường ôm theo hình dạng địa hình để khối lượng đàođắp nhỏ nhất, bảo vệ cảnh quan thiên nhiên

- Xét đến yếu tố tâm lý của người lái xe và hành khách khi đi trên đường,không nên thiết kế đường có những đoạn đường thẳng quá dài (lớn hơn 4 km)gây tâm lý mất cảnh giác và gây buồn ngủ đối với lái xe, ban đêm đèn pha ô tôlàm chói mắt xe đi ngược chiều

- Cố gắng sử dụng các tiêu chuẩn hình học cao như bán kính đường cong,đoạn chêm giữa các đường cong, chiều dài đường cong chuyển tiếp trong điềukiện địa hình cho phép

- Đảm bảo tuyến là một đường không gian đều đặn, êm thuận, trên hìnhphối cảnh tuyến không bị bóp méo hay gãy khúc Muốn vậy phải phối hợp hàihoà giữa các yếu tố tuyến trên bình đồ, trắc dọc, trắc ngang, giữa tuyến và côngtrình và giữa các yếu tố đó với địa hình, cảnh quan môi trường xung quanh

Những yêu cầu khi chọn chỗ làm cầu vượt sông.

Mục đích của việc chọn vị trí xây dựng cầu:

- Để chọn được vị trí xây dựng cầu phù hợp nhất với hướng đi chung củatuyến đường Hướng của trục cầu phải trùng với hướng của tuyến đường (Nếukhông thực hiện được phải có đoạn đường cong nối vào cầu)

- Chọn vị trí đảm bảo an toàn và bền vững lâu dài nhất cho công trình cầu

- Giảm thiểu được chi phí xây dựng cầu

Các yêu cầu chung đối với vị trí được chọn để xây dựng cầu:

-Hướng của trụ cầu phải vuông góc với hướng dòng chảy

Thực tế cho phép: + 900 ± 100 : Sông có ít tàu thuyền qua lại

+ 900 ± 50 : Sông có nhiều tàu thuyền qua lại

Đoạn sông tại vị trí được chọn là:

+ Thẳng

+ Dòng chảy không đổi hướng đột ngột

+ Mực nước sông ổn định trong nhiều năm

+ Vị trí đặt cầu phải hẹp nhất dòng chảy tại đó không có các sông nhánh,bãi bồi, không có đá ngầm, khúc sông không bị đổi hướng đột ngột

+ Có điều kiện địa chất tốt

Vị trí được chọn được cuối cùng sẽ được cố định hai bên bờ sông: Cácmốc bê tông ngoài vùng ngập nước làm cơ sở cho việc xây dựng cầu về sau.2.2 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ DỌC TUYẾN

Trong đồ án này, tôi đã đưa ra phương án thiết kế lưới đường chuyềnhạng IV và lưới đường chuyền 1 được tăng dày từ lưới đường chuyền hạng IV,lưới đường chuyền 2 được tăng dày từ lưới đường chuyền 1 Lưới được lập hoànchỉnh từ đầu đến cuối và bình sai bằng phần mềm trên máy tính

2.2.1 Lưới đường chuyền hạng IV

Sơ đồ lưới đường chuyền hạng IV

Hình 2 1: Sơ đồ lưới đường chuyền hạng IV

Chỉ Tiêu Kỹ Thuật Của Lưới:

2.2.2 Lưới đường chuyền cấp 1

- Lưới được tăng dày từ lưới đường chuyền hạng IV

- Sai số trung phương đo góc: mβ = 5”

- Sai số trung phương đo cạnh: ms = a+b.D với a = 2, b = 3

2.2.2.1 Tuyến 1

- Lưới có 2 điểm gốc là A và E là các điểm mốc của lưới hạng IV

Bảng 2 4: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 1 lưới đường chuyền cấp 1

- Lưới có 2 điểm gốc là C và 8 là các điểm mốc của lưới hạng IV.

Bảng 2 7: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 2 đường chuyền 1

Số phựơng vị đo: 0.

Sai số đo góc: mb=5”

Sai số đo cạnh: a=2,b=3

mD=+/-(a+b.ppm)

Bảng 2 8: Tọa độ điểm thiết kế của tuyến 2 đường chuyền cấp 1

2.2.3 Lưới đường chuyền cấp 2

- Lưới được tăng dày từ lưới đường chuyền cấp 1

- Sai số trung phương đo góc: mβ = 5”

- Sai số trung phương đo cạnh: ms = a+b.D với a = 2, b = 3

2.2.3.1 Tuyến 1

- Lưới có 2 điểm gốc là I và 6 là các điểm mốc của lưới hạng IV và lướicấp 1

Bảng 2 10: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 1 đường chuyền cấp 2

Bảng 2 11: Tọa độ điểm thiết kế của tuyến 1 đường chuyền cấp 2

- Lưới có 2 điểm gốc là 6 và 11 là các điểm mốc của lưới cấp 1.

Bảng 2 13: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 2 đường chuyền cấp 2

- Lưới có 2 điểm gốc là 12 và 16 là các điểm mốc của lưới cấp 1.

Bảng 2 16: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 3 đường chuyền cấp 2

Số phựơng vị đo: 0.

Sai số đo góc: mb=5”

Sai số đo cạnh: a=2,b=3

mD=+/-(a+b.ppm)

Bảng 2 17: Tọa độ các điểm của tuyến 3 đường chuyền cấp 2

Lưới có 2 điểm gốc là 8 và 16 là các điểm mốc của lưới hạng 4 và lưới cấp 1.

Bảng 2 19: Tọa độ các điểm gốc của tuyến 4 đường chuyền cấp 2

Chỉ tiêu kĩ thuật của lưới:

Tổng số điểm: 14

Bảng 2 20: Tọa độ các điểm của tuyến 4 đường chuyền cấp 2

ma m(t.h) Điểm

2.3 CHUYỂN CÁC ĐỈNH NGOẶT CỦA TUYẾN ĐƯỜNG THIẾT KẾ RA THỰC ĐỊA

Trên tuyến đường có 2 đỉnh ngoặt

Bảng 2 22: Tọa độ điểm đỉnh ngoặt

hướng

Phương án bố trí các đỉnh ngoặt ra thực địa:

Tính các yếu tố bố trí đỉnh ngoặt dựa trên lưới đường chuyền cấp 2

Có các điểm mốc khống chế 12, 13, 34, 35 của đường chuyền cấp 2 để bố tríđỉnh ngoặt ra thực địa

Bảng 2 23: Số liệu bố trí điểm đỉnh ngoặt

Đi

ểm

dài Phương vị α Góc βX(m) Y(m) (m) (m) S (m) (0 ‘ “ ) (0 ‘ “)

- Toàn đạc điện tử, gương

- Kinh vĩ, thước thép,mia

a) Phóng tuyến bằng Kinh vĩ:

Từ điểm đầu hoặc cuối của tuyến đường(đã có tọa độ, góc phương vị) Tacân máy và định tâm máy rồi quay máy về hướng tuyến Trên hướng đó dùngthước thép để đo khoảng cách để thiết kế các cọc lý trình theo bản thiết kế bằngphương pháp tọa độ cực.

b) Phóng tuyến bằng toàn đạc:

Từ điểm đầu hoặc cuối của tuyến đường( đã có tọa độ, góc phương vị) Tacân máy và định tâm rồi quay máy về hướng tuyến Từ tọa độ các cọc lý trình đãthiết kế ta tính được chiều dài từ đó dùng máy toàn đạc để thiết kế bằng phươngpháp tọa độ cực

Chương3

Bố trí các loại đường cong

3.1 ĐƯỜNG CONG CHUYỀN TIẾP

3.1.1 Ý nghĩa của đường cong chuyển tiếp

Khi xe chạy từ đường thẳng vào đường cong, xe phải chịu các thay đổiđột ngột gây cảm giác khó chịu cho người lái xe và hành khách làm cho việcđiều khiển xe khó khăn hơn

Để đảm bảo tuyến đường phù hợp với quỹ đạo thực tế xe chạy và để đảmbảo điều kiện xe chạy không bị thay đổi đột ngột ở hai đoạn đầu đường congngười ta bố trí đường cong chuyển tiếp Theo quy định của Việt Nam với cáctuyến đường có vận tốc thiết kế lớn hơn 60 km/h thì phải bố trí đường congchuyển tiếp

Việc bố trí đường cong chuyển tiếp mang một ý nghĩa rất quan trọng:

- Thay đổi góc ngoặt của bánh xe phía trước một cách từ từ để đạt đượcgóc quay cần thiết ở đầu đường cong tròn

- Giảm mức độ tăng lực ly tâm do đó tránh được hiện tượng người trên xe

bị xô ngang khi vào đường cong tròn

- Tuyến có dạng hài hòa, lượn đều không bị gãy khúc,phù hợp với quỹđạo thực tế xe chạy, tăng mức độ tiện lợi êm thuận và xe chạy an toàn

3.1.2 Nguyên tắc chung trong bố trí chi tiết đường cong.

Đảm bảo bán kính tối thiểu đường cong nằm, chiều dài đường congchuyển tiếp… không vi phạm những quy định về bố trí đường cong

Cần bố trí sao cho đường cong có bán kính lớn phù hợp với mĩ quan củatuyến đường đồng thời tránh gây tai nạn khi vào cua