Khảo sát nội dung công tác trắc địa trong thi công xây dựng cầu nhật tân

Để đảm bảo cho công trình cầu được xây dựng đúng với thiết kế, đảm bảo độ an toàn cao trong quá trình thi công cũng như sử dụng và hoàn thành đúng tiến độ thì công tác trắc địa đóng vai

DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

-

BÙI VIỆT THÀNH

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG RƠLE KỸ THUẬT SỐ

BẢO VỆ TRẠM BIẾN ÁP 220 kV NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ – MỞ RỘNG SỐ 1

Chuyên ngành: Điện khí hóa mỏ

Mã số: 60.52.52

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS Nguyễn Anh Nghĩa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Trần Khánh

HÀ NỘI - 2014

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, dưới sự hướng dẫn của Thầy giáo PGS.TS Trần Khánh Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ hình thức nào khác

Hà Nội, ngày tháng 10 năm 2014

Tác giả luận văn

Phạm Thái Sơn

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI

CÔNG XÂY DỰNG CẦU DÂY VĂNG

3

1.2 THÀNH PHẦN, NỘI DUNG CÔNG TÁC TRONG ĐỊA TRONG THI

CÔNG CẦU DÂY VĂNG

6

1.3 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY

DỰNG, KHAI THÁC CẦU DÂY VĂNG TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

7

1.4 TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA PHỤC

VỤ THI CÔNG CẦU

10

1.4.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với lưới khống chế thi công cầu 10 1.4.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật bố trí công trình cầu 12

Chương 2: KHẢO SÁT CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG

CẦU DÂY VĂNG

15

2.1 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA MẶT BẰNG PHỤC

VỤ CÔNG TÁC THI CÔNG CẦU

15

2.1.1 Yêu cầu chung đối với lưới khống chế thi công cầu 15

2.1.3 Chọn hệ tọa độ và mặt chiếu đối với lưới khống chế thi công cầu 18 2.2 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CÔNG CẦU

BẰNG CÔNG NGHỆ GPS

20

iii

2.2.4 Tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ công trình 30 2.3 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO THI CÔNG CẦU 37 2.3.1 Yêu cầu lưới khống chế độ cao thi công cầu 37 2.3.2 Phương pháp thủy chuẩn hình học qua sông 38

2.4.2 Các phương pháp bố trí điểm bằng máy toàn đạc điện tử 43

Chương 3: NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC ĐỘ

NGHIÊNG VÀ CHUYỂN DỊCH NGANG THÁP CẦU DÂY

46

3.1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN TRONG ĐO ĐỘ

NGHIÊNG VÀ CHUYỂN VỊ THÁP CẦU DÂY

46

3.1.1 Bố trí hệ thống mốc quan trắc tháp cầu dây 46 3.1.2 Quan trắc độ nghiêng, chuyển dịch ngang công trình 48

3.2.1 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng hương pháp giao hội cạnh 49 3.2.2 Quan trắc chuyển dịch ngang bằng phương pháp giao hội góc-cạnh 50 3.2.3 Đo chuyển dịch ngang bằng phương pháp giao hội nghịch 50 3.3 QUAN TRẮC ĐỘ NGHIÊNG CẦU DÂY VĂNG BẰNG MÁY TOÁN

ĐẠC ĐIỆN TỬ

50

3.3.1 Đo độ nghiêng bằng phương pháp tọa độ cực 50 3.3.2 Đo độ nghiêng bằng phương pháp giao hội cạnh 51 3.3.3 Đo độ nghiêng bằng phương pháp đo góc - cạnh kết hợp 52 3.3.4 Đo độ nghiêng bằng cách gắn thước khắc vạch mm 53

3.4.2 Quan trắc tháp cầu dây bằng phương pháp trực quan 56 3.4.3 Phương pháp quan trắc theo chu kỳ bằng RTK - GPS 57 3.4.4 Đo độ nghiêng tháp cầu bằng GPS kết hợp máy TĐĐT 59

Chương 4: THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ VÀ TRIỂN KHAI CÔNG

TÁC TRẮC ĐỊA BẢO ĐẢM THI CÔNG CẦU NHẬT TÂN

61

v

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các loại cầu dây văng 3

Hình 1.2 Ba dạng cơ bản của tháp cầu 4

Hình 1.3 Dầm bản điển hình 5

Hình 1.4 Cầu Millau (Pháp) 7

Hình 1.5 Hệ thống quan trắc cầu Stonecutter (Hồng Kông) 7

Hình 1.6 Sensor GPS gắn trên cầu Akashi Kaiyo 8

Hình 2.1 Đồ hình lưới tam giác cầu 15

Hình 2.2 Cải chính cạnh đo lêm mặt phẳng toạ độ 19

Hình 2.3 Liên kết điểm 22

Hình 2.4 Liên kết cạnh 22

Hình 2.5 Liên kết cạnh - điểm 23

Hình 2.6 Cạnh đo GPS 25

Hình 2.7 Chuyển đổi tọa độ vuông góc phẳng 34

Hình 2.8 Đo thủy chuẩn hình học vượt sông 39

Hình 2.9 Hệ thống khung định vị 42

Hình 2.10 Vị trí nối bu lông tháp định 42

Hình 2.11 Khung định vị 43

Hình 2.12 Phương pháp tọa độ cực 43

Hình 2.13 Phương pháp giao hội góc cạnh 44

Hình 2.14 Phương pháp giao hội 45

Hình 3.1 Mốc quan trắc trên tháp cầu Cần Thơ 47

Hình 3.2 Độ nghiêng công trình 48

Hình 3.3 Sơ đồ giao hội cạnh 49

Hình 3.4 Sơ đồ phương pháp tọa độ cực 51

Hình 3.5 Sơ đồ phương pháp giao hội cạnh 52

Hình 3.6 Sơ đồ phương pháp giao hội góc - cạnh kết hợp 53

Hình 3.7 Sơ đồ đo bằng phương pháp gắn thước 54

Hình 3.8 Hiện thị chuyển vị tức thời: dầm chủ, cáp chủ và đỉnh tháp 55

Hình 3.9 Giá đỡ đầu thu GPS trên cầu 57

Hình 3.10 Sơ đồ vị trí lắp đặt máy thu GPS trên cầu 57

Hình 3.11 Quan trắc cầu bằng công nghệ RTK 58

Hình 3.12 Xác định độ nghiêng bằng phương pháp 59

Hình 4.1 Cầu Nhật Tân 62

Hình 4.2 Thiết bị đo đạc lưới khống chế cầu Nhật Tân 64

Hình 4.3 Sơ đồ bố trí ca đo GPS 65

Hình 4.4 Xử lý số liệu GPS bằng phần mềm Trimble Bussiness Center 65

Hình 4.5 Trình tự thi công trụ tháp cầu Nhật Tân 68

Hình 4.6 Vị trí ván khuôn 68

Hình 4.7 Mặt cắt lift sau khi đổ bê tông 70

vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Lựa chọn cấp hạng lưới khống chế thi công cầu 11

Bảng 1.2 Sai số cho phép của công tác Trắc địa bố trí thi công công trình 12

Bảng 4.1 Các điểm khống chế Nhà nước trong lưới cầu Nhật Tân 63

Bảng 4.2 Các điểm khống chế mặt bằng thi công cầu 63

Bảng 4.3 Thông số kỹ thuật của máy GPS Trimble R3 63

Bảng 4.4 Kết quả bình sai lưới khống chế mặt bằng thi công cầu Nhật Tân 66

Bảng 4.5 Kết quả tính toán bình sai lưới độ cao thi công cầu Nhật Tân 67

Bảng 4.6 Kết quả kiểm tra vị trí 4 điểm khung định vị trước khi đổ bê tông 69

Bảng 4.7 Kết quả kiểm tra kích thước khung định vị 69

Bảng 4.8 Kết quả kiểm tra độ cao sau khi đổ bê tông 69

Bảng 4.9 Kiểm tra vị trí sau khi đổ bê tông 70

1

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự đổi mới phát triển kinh tế đất nước thì hệ thống giao thông, trong đó có hệ thống cầu vượt được coi là huyết mạch của nền kinh tế và ngày càng được chú trọng, đầu tư phát triển Các công trình cầu được xây dựng không chỉ lớn về quy mô, hiện đại về công nghệ mà cần phải đẹp kiểu dáng

và kiến trúc Để đảm bảo cho công trình cầu được xây dựng đúng với thiết kế, đảm bảo độ an toàn cao trong quá trình thi công cũng như sử dụng và hoàn thành đúng tiến độ thì công tác trắc địa đóng vai trò rất quan trọng trong tất cả các giai đoạn từ khảo sát, thi công đến quan trắc biến dạng cầu ở giai đoạn sử dụng

Ở Việt nam, trong những năm gần đây đã và đang xây dựng những công trình cầu lớn hiện đại, có chiều dài và khẩu độ lớn Quy trình công nghệ thi công xây dựng công trình cầu cũng đã có nhiều thay đổi Việc ứng dụng các phương pháp trắc địa truyền thống trong thi công các đối tượng công trình cầu này tỏ ra kém hiệu quả, thậm chí là không khả thi Vì vậy, việc nghiên cứu phương pháp trắc địa nhằm nâng cao hiệu quả công tác trắc địa đảm bảo thi công cầu dây văng là rất quan trọng và cần thiết, vừa có ý nghĩa khoa học, vừa có ý nghĩa thực tiễn

2 Mục đích nghiên cứu:

- Xác lập qui trình xử lý số liệu lưới khống chế thi công

- Nội dung kỹ thuật trong bố trí các hạng mục cầu dây văng

- Xác lập qui trình quan trắc biến dạng cầu

3 Đối tượng nghiên cứu:

Các phương pháp trắc địa đảm bảo xây dựng và khai thác công trình cầu dây văng Nhật Tân

4 Nội dung đề tài:

- Khảo sát phương pháp thành lập và xử lý số liệu lưới khống chế thi công mặt bằng và độ cao của cầu dây văng, thông qua ví dụ cầu Nhật Tân

2

- Khảo sát công tác trắc địa thi công các hạng mục chủ yếu cầu Nhật Tân (trụ tháp, hệ mặt cầu, kết cấu phần dưới )

- Thực nghiệm

5 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu lý thuyết

- Đo đạc thực nghiệm, đánh giá hiệu quả phương án và rút kết luận

- Xây dựng phương pháp và qui trình đo đạc phù hợp trong xây dựng

và khai thác cầu

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài:

- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu, bổ sung và kiểm chứng các lý thuyết của việc ứng dụng công tác trắc địa vào thi công cầu dây văng ở Việt Nam

- Ý nghĩa thực tiễn: Từ các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể sử dựng làm tài liệu tham khảo cho các cá nhân, tổ chức quan tâm đến việc nâng

cao độ chính xác bảo đảm thi công cầu dây văng

7 Cấu trúc của luận văn:

- Luận văn gồm 4 chương, phần Mở đầu và Kết luận, được trình bày trong 76 trang nội dung (không kể phụ lục) với 18 bảng biểu và 42 hình vẽ

Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của Thầy giáo PGS.TS Trần Khánh Nhân đây, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo hướng dẫn đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn Trắc địa công trình, các thầy cô giáo trong khoa Trắc địa trường Đại học Mỏ - Địa chất đã trang bị cho tôi những kiến thức bổ ích, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và trong thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp

Tôi rất mong được các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp nhận xét, góp ý để luận văn của tôi được hoàn thiện hơn

3

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG CẦU DÂY VĂNG

1.1 ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CẦU DÂY VĂNG

Cầu dây văng là loại cầu sử dụng các dây cáp được liên kết từ một hay nhiều cột tháp để treo hệ mặt cầu Một cầu dây điển hình có một hệ dầm liên tục với một hay nhiều cột tháp được đặt trên trụ cầu ở trong khoảng giữa nhịp Từ các cột tháp này, các dây văng được tỏa xuống và đỡ hệ dầm chủ (Hình 1.1)

Hình 1.1 Các loại cầu dây văng

Cầu dây văng hiện đại thể hiện độ cứng rất lớn dưới tác dụng của tải trọng xe cộ, tính thẩm mỹ cao, tính kinh tế và đơn giản trong thi công, cầu dây văng hiện đại đã mở ra nhiều hướng nghiên cứu và nhiều thành công mới Ngày nay, cầu dây văng hiện đại đã được các nhà thiết kế áp dụng trên phạm

vi toàn thế giới

Trong một số trường hợp cụ thể, giải pháp cầu dây văng cũng được áp dụng với các cầu nhịp nhỏ và vừa, đặc biệt là đối với cầu bộ hành Cầu dây văng phục vụ cho đường bộ và đường sắt có thể chứng tỏ tính kinh tế cho nhịp trên 100m, nhưng thông thường đối với cầu với khẩu độ nhịp trên 200m

4

Kết cấu chính của cầu dây văng bao gồm các hạng mục chủ yếu sau:

1-Trụ Tháp: Hình dáng tháp cầu thể hiện một thanh cơ bản về khái

niệm tổng thể của kết cấu Hình dáng của tháp cầu ảnh hưởng đến cả tính thẩm mỹ và tính kinh tế của dự án cũng như các đặc trưng ứng xử tĩnh và động của nó

Ba dạng cơ bản của cột tháp là: dạng chữ A, chữ H và chữ Y ngược (Hình 1.2) Có nhiều cải tiến từ 3 dạng này, mỗi dạng có những ưu nhược điểm và tính mỹ thuật riêng Hình dạng của cột tháp có liên quan mật thiết đến cách bố trí dây văng vì chức năng chính của cột tháp là để đỡ hệ dây văng

Hình 1.2 Ba dạng cơ bản của tháp cầu 2-Hệ mặt cầu: Cầu dây văng làm việc tốt với một phạm vi vật liệu kết

cấu Mặt cầu có nhiệm vụ chịu tải trọng do xe cộ và người qua lại Kết cấu nhịp có thể bằng thép, bê tông hoặc bê tông-thép liên hợp, chẳng hạn như một khung dầm bằng thép bản mặt cầu bằng bê tông, hoặc hai dầm biên bằng bê tông với bản mặt cầu bằng thép Dầm biên có thể xiên hay thẳng đứng, tùy thuộc vào hình dạng của tháp cầu, số mặt phẳng dây và phương pháp thi công

5

Hình 1.3 Dầm bản điển hình 3-Dây Văng: Trong cầu dây văng, dây văng đóng một vai trò hết sức

quan trọng, cả về mặt kỹ thuật lẫn mặt kinh tế Dây văng có thể chiếm tới 30% giá thành cầu

Ưu điểm chính của việc sử dụng cáp cường độ cao trong cầu dây văng chính là nhờ khả năng chịu lực của cáp cường độ cao tốt hơn nhiều so với thép sử dụng trong kết cấu thép thông thường

Trình tự thi công điển hình của một cầu dây văng bao gồm các bước sau: 1- Thi công hẫng một đoạn dầm từ một điểm neo đã có đến điểm tiếp theo Trong hầu hết các trường hợp, đoạn dầm được nâng lên bởi một hệ cần trục đặt trên hệ mặt cầu

2- Lắp đặt dây văng, thường thực hiện bằng cách tháo các cuộn dây cáp đặt trên hệ mặt cầu

3- Điều chỉnh lực căng trong dây văng bằng cách kích tại các neo chủ động 4- Chuyển hệ cần trục đến đầu dầm để thi công đoạn tiếp theo

Trong những năm gần đây, cầu dây văng đã được sử dụng phổ biến nhờ vào những ưu điểm như: Sử dụng vật liệu hiệu quả, kết cấu không phức tạp,

dễ chế tạo và thi công, thời gian thi công nhanh, tính mỹ thuật cao, cho phép vượt được nhịp lớn, có tính kinh tế cao đối với các cầu nhịp lớn

đã được phê duyệt và phù hợp với tiến độ chung của các giai đoạn khảo sát, thiết kế, xây lắp, đánh giá độ ổn định và bảo trì công trình

Công tác trắc địa phục vụ xây dựng công trình cầu dây văng gồm 3 giai đoạn chính là:

1 Công tác khảo sát trắc địa và địa hình phục vụ thiết kế công trình cầu dây văng, bao gồm: Thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ cho việc đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, đo vẽ mặt cắt sông tại khu vực cầu vượt, đo nối các điểm khảo sát địa chất công trình, thuỷ văn…phục vụ cho việc lập báo cáo nghiên cứu khả thi và thiết kế kỹ thuật thi công

2 Công tác trắc địa phục vụ thi công xây lắp công trình cầu dây văng, bao gồm: Thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ bố trí chi tiết

và thi công xây lắp công trình Bố trí, kiểm tra kích thước hình học và căn chỉnh các kết cấu công trình, đảm bảo thi công chính xác các hạng mục cầu dây văng, đo vẽ hoàn công công trình

3 Công tác trắc địa phục vụ quan trắc biến dạng, chuyển dịch công trình, bao gồm: thành lập lưới khống chế cơ sở, lưới quan trắc mặt bằng và độ cao nhằm xác định đầy đủ, chính xác các giá trị chuyển dịch phục vụ cho việc đánh giá độ ổn định và bảo trì công trình Đặc biệt đối với cầu dây văng thì công tác quan trắc chuyển dịch của trụ tháp là rất quan trọng

Ba công đoạn trên có liên quan mật thiết với nhau và phải được thực hiện theo một trình tự quy định, thống nhất

Hình 1.4 Cầu Millau (Pháp)

Cầu cạn Millau là cầu có trụ cao nhất thế giới, cao 341m (1.118 foot)

và phần đường cao 270m (886 foot), bắc qua sông Tarn ở Pháp Với tổng chiều dài 2460 m và 7 tháp cầu, nó cũng là cầu có sàn được treo bằng cáp dài nhất thế giới (hình1.4) Cầu Stonecutter ở Hồng Kông có nhịp chính dài nhất thế giới (L=1018m), được trang bị hệ thống quan trắc hiện đại Các tham số được quan trắc bởi các cảm biến đo biến dạng, đo gia tốc, đo chuyển vị và máy thu GPS (hình 1.5)

Hình 1.5 Hệ thống quan trắc cầu Stonecutter (Hồng Kông)

8

Cầu Akashi Kaiyo ở Nhật hệ thống quan trắc được thiết kế rất hiện đại, thiết bị chủ đạo trong hệ quan trắc là GPS

Hình 1.6 Sensor GPS gắn trên cầu Akashi Kaiyo

Ở Việt Nam thì câu dây văng lớn mới được xây dựng trong thời gian gần đây Do vậy mà máy TĐĐT và công nghệ GPS được chuyển giao và áp dụng rất rộng rãi trong thi công cầu dây văng lớn như cầu Bãi Cháy, Cần Thơ, Nhật Tân…

Ngoài tình hình ứng dụng thực tế được nêu trên, các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước như: Các công trình khoa học đăng trên tạp chí quốc tế: một số bài của Lennart - Johansen (Đức), Surmitro

và nnk (Nhật) phân tích một số đặc điểm cua câu dây văng và một số vấn đề trong quan trắc cầu dây nhịp lớn ở Nhật và Châu Âu Jan Kaplon (Ba Lan); Quyen Nguyen Hanh (Việt Nam) đã bình luận một số vấn đề về xử lý số liệu kết hợp giữ GPS và trị đo mặt đất trong lưới quan trắc Anna Nictitopoulou và nnk (Hy Lạp) công bố về kết quả đo thử nghiệm đánh gía độ chính xác của phương pháp RTK-GPS trong quan trắc biến dạng của nhà cao tầng và cầu dây văng Hyzak.M và rất nhiều nghiên cứu của các tác giả khác như: Robert

G (Anh); Wan Aziz W.A, Zulkarnaini M.A (Malaysia)… đều có nội dung về nghiên cứu ứng dụng GPS trong quan trắc cầu dây văng trong nước và Thế giới…

Các công trình nghiên cứu của các tác giả trong nước: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa công trình nói chung, trong đó vấn đề về

9

xây dựng lưới và nâng cao chất lượng thành lập lưới thi công bằng công nghệ GPS được nghiên cứu tương đối hoàn thiện Nghiên cứu ứng dụng máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS trong xây dựng công trình công nghiệp công trình có chiều cao lớn Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp thành lập và xử lý

số liệu lưới khống chế thi công các công trình xây dựng trong điều kiện Việt Nam Các công trình khoa học trên đã nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS

và toàn đạc điện tử trong thành lập lưới công trình nói chung, trong xây dựng nhà cao tầng, thủy lợi, thủy điện nói riêng… nhưng chưa có nghiên cứu nào

về ứng dụng các thiết bị này trong xây dựng công trình cầu

Từ tình hình nghiên cứu ứng dụng trên Thế giới và Việt Nam có thể nhận thấy:

Trên thế giới: Trong những năm gần đây, máy toàn đạc điện tử và công

nghệ GPS đã được sử dụng rất rộng rãi trong các nội dung thi công và khai thác công trình cầu Tuy vậy, do tính chất đa dạng của loại hình cầu, các điều kiện địa hình khác nhau, các phương pháp của mỗi tác giả đều có những ưu nhược điểm và điều kiện ứng dụng riêng Phạm vi nghiên cứu vẫn còn để mở, đặc biệt cho các ứng dụng trong các điều kiện cụ thể của từng loại hình cầu dây văng, điều kiện thi công và các yếu tố địa hình

Ở Việt Nam: Mặc dù công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử đã ứng

dụng và khai thác công trình cầu, tuy vậy cho đến nay vẫn chưa có nghiên cứu nào đầy đủ, tổng hợp với phương pháp luận logic về các phương pháp ứng dụng công nghệ trắc địa trong điều kiện cụ thể ở Việt Nam

Đối với lưới mặt bằng thi công cầu, độ chính xác yêu cầu cao hơn lưới thi công đường và lưới thi công thủy lợi Do đặc điểm của công trình cầu là xây dựng ở những nơi có địa hình phức tạp như vượt sông, eo biển, khe núi… nên đồ hình của lưới cũng khác biệt so với lưới thi công các công trình khác Mặt khác, trước đây khi thành lập lưới bằng phương pháp truyền thống, lưới

mặt bằng thi công cầu là lưới độc lập Trong điều kiện công nghệ xây dựng cầu và công nghệ đo đạc phát triển, thì lưới lại được thành lập trong hệ tọa độ địa tâm (đo bằng GPS) hoặc là lưới phụ thuộc (do chiều dài cầu lớn), vì thế việc tính toán và xử lý số liệu cũng cần phải thay đổi

Trong quá trình thi công công trình cầu, tuy đã sử dụng máy toàn đạc điện tử để bố trí và kiểm tra tâm mố trụ, trụ tháp cũng bản mặt cầu, nhưng về mặt lý thuyết chưa có sự khảo sát đánh giá các phương pháp này Chưa khai thác phương pháp RTK - GPS trong bố trí tâm mố trụ cầu (đặc biệt khi bố trí cầu nhiều trụ như cầu đường sắt trên cao) và ở Việt Nam, việc nghiên cứu ứng dụng GPS trong quan trắc cầu hệ dây thì là hoàn toàn mới mẻ

1.4 TIÊU CHUẨN KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA PHỤC

VỤ THI CÔNG CẦU

Hiện nay ở Việt nam chưa có hệ thống quy định kỹ thuật đầy đủ về tiêu chuẩn hạn sai trong thi công các công trình cầu, đặc biệt là đối với cầu dây văng Thực tế, tại các dự án xây dựng cụ thể thường áp dụng tiêu chuẩn hạn sai do đơn vị thiết kế đề ra trên cơ sở tham khảo tiêu chuẩn của nước ngoài

1.4.1 Tiêu chuẩn kỹ thuật đối với lưới khống chế thi công cầu

Để thi công các hạng mục cần phải xây dựng lưới khống chế chuyên dụng Đối với cầu có chiều dài và nhịp ngắn, cũng có thể lợi dụng điểm khống chế các cấp hạng trong giai đoạn khảo sát, nhưng cần phải đo lại và cần phải thỏa mãn cấp hạng và yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế cầu

Khi xây dựng lưới khống chế mặt bằng thi công cầu phải tuân thủ các quy định sau:

- Lưới khống chế mặt bằng thi công cầu nên được xây dựng là lưới độc lập và dựa vào tuyến đường để đo định vị điểm khống chế

- Lưới khống chế có thể dùng dạng lưới GNSS, lưới tam giác và lưới

đường chuyền Chiều dài cạnh của lưới khống chế nên bằng 0,5 ÷ 1,5 lần chiều dài trục cầu chính

- Đối với lưới khống chế vượt sông, mỗi bờ không ít hơn 3 điểm, trong

đó trên trục cầu mỗi bờ nên bố trí 2 điểm

Khi xây dựng lưới khống chế độ cao thi công cầu phải tuân thủ các quy định sau:

- Các tuyến đo cao ở hai bờ phải tạo thành một lưới độ cao thống nhất

- Điểm độ cao mỗi bờ không ít hơn 3

- Khi vượt sông, căn cứ vào yêu cầu, có thể tiến hành đo cao vượt sông

- Các yêu cầu kỹ thuật khác của đo khống chế độ cao thi công phải tuân thủ các quy định liên quan

5 Lưới khống chế cầu trong quá trình sử dụng cần định kỳ đo kiểm tra,

độ chính xác đo kiểm tra như độ chính xác đo lần đầu

Khi lựa chọn cấp hạng lưới khống chế thi công cầu, cần phải dựa vào kết cấu của cầu và yêu cầu của thiết kế mà xác định hợp lý và tuân thủ các quy định trong Bảng 1.1 [9]

Bảng 1.1 Lựa chọn cấp hạng lưới khống chế thi công cầu

Chiều dài cầu L

(m)

Khẩu độ vượt l (m)

Cấp hạng lưới khống chế mặt bằng

Cấp hạng lưới khống chế độ cao

1.4.2 Tiêu chuẩn kỹ thuật bố trí công trình cầu

Trước khi bố trí thi công cầu cần phải tìm hiểu bản thiết kế thi công, dựa vào bản thiết kế và đặc điểm thi công cầu để xác định phương pháp bố trí

Bố trí vị trí mặt bằng nên dùng phương pháp tọa độ cực, phương pháp giao hội nhiều điểm; bố trí độ cao nên dùng phương pháp đo cao hình học

Sai số cho phép của công tác Trắc địa khi bố trí thi công công trình cầu được quy định trong Bảng 1.2 [9]

Bảng 1.2 Sai số cho phép của công tác Trắc địa bố trí thi công công trình

phép (mm)

Sai số bố trí (mm)

1 Độ sai lệch cho phép về vị trí mặt bằng

đỉnh của cọc khoan so với thiết kế (tính theo

giá trị đường kính cọc) [28a]

* Khi bố trí 1 hàng cọc theo mặt chính

cầu

* Khi bố trí 2 hoặc nhiều hàng cọc theo

mặt chính cầu

2 Sai lệch trục ván khuôn so với thiết kế

3 Sai lệch trục ván khuôn trượt, ván

khuôn leo và di động so với trục công

trình [27]

4 Sai lệch tim các khung cốt thép [27] 15 5

5 Sai lệch của vị trí mặt bằng các bộ

phận cốt thép trong kết cấu khối lớn

(khung, khối, dàn) so với thiết kế [27]

6 Độ lệch của các mặt phẳng và các

đ-ường cắt nhau của các mặt phẳng đó so

với đường thẳng đứng hoặc so với độ

nghiêng thiết kế [26]

b Trên toàn bộ chiều cao kết cấu

* Tường đổ trong cốp pha cố định và cột

* Các kết cấu thi công bằng cốp pha trợt

hoặc cốp pha leo

H/500 nhung≤100mm ≤35mm

- Sự thay đổi về vị trí trên mặt bằng

- Sai số theo đường nằm ngang của các bề

8 Sai số vị trí của tháp cầu dây văng

:[65]

Toàn bộ tháp (theo cả 2 phương dọc và

Chương 2 KHẢO SÁT CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA BẢO ĐẢM THI CÔNG CẦU DÂY VĂNG

2.1 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA MẶT BẰNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC THI CÔNG CẦU

2.1.1 Yêu cầu chung đối với lưới khống chế thi công cầu

Để bố trí công trình cầu trên các sông lớn thường cần phải phát triển một mạng lưới trắc địa đặc biệt dưới dạng tam giác cầu Mạng lưới đó đồng thời được sử dụng để xác định cả chiều dài chỗ vượt

Hình thức của lưới tam giác cầu có thể khác nhau tùy theo dáng đất và địa vật chỗ vượt sông Thông thường hay dùng nhất là tứ giác trắc địa đơn hay kép với hai đường đáy đo trên các bờ đối diện

Hình 2.1 Đồ hình lưới tam giác cầu

Lưới tam giác cầu được thiết kế trên bản đồ vượt sông sau khi đã nghiên cứu cẩn thận bản thiết kế công trình cầu, các tài liệu đo vẽ địa chất công trình và kế hoạch tổ chức công tác thi công lắp ráp công trình

Trong mạng lưới thường thiết kế 2 đường đáy trên hai bờ sông Thông thường giữa các điểm lưới tam giác cầu bảo đảm tầm nhìn thông suốt từ mặt đất Trong trường hợp cần thiết có thể xây dựng các cột tiêu dưới dạng hình tháp nhỏ có độ cao 4-6m Mốc được xây bằng bê tông cốt thép chôn sâu 2m

Khi chôn mốc cố gắng sao cho lượng quy tâm bằng không Dấu mốc Dấu mốc nên làm thành những cột bê tông hoặc hình ống cao hơn mặt đất chừng 1,2m, mặt trên của dấu mốc có kết cấu định tâm bắt buộc cho máy và cho bảng ngắm

Khi xây dựng cầu vượt qua sông lớn (hoặc hồ, vịnh…) các điểm tam giác cần xây dựng không những trên bờ mà cả trên dòng nước để tạo ra một

cơ sở khống chế thuận lợi cho các trụ cầu

Quá trình khảo sát lưới trên thực địa cho phép chính xác hóa điều kiện địa chất tại các vị trí cột tiêu và tầm nhìn thông suốt giữa chúng để đảm bảo

độ cao tia ngắm vượt lên trên chướng ngại vật ít nhất 3m Đặc biệt, cần lưu ý đến khả năng thông hướng thường xuyên từ các điểm của lưới tam giác đến các tâm trụ cầu trong suốt quá trình thi công Kiểm tra các bãi đường đáy, bố trí chúng ở chỗ thích hợp để tiến hành đo cạnh chính xác

Các cạnh đáy được đo bằng thước invar hoặc bằng máy đo ca điện quang chính xác Trên những cầu lớn, sai số tương đối đo đáy trung bình khoảng 1/200.000- 1/300.000 Trong quá trình đo cần quan tâm đến các số hiệu chỉnh

do kiểm nghiệm thước, do nhiệt độ, do chênh cao các đầu đoạn đo…

Các góc đo bằng các loại máy kinh vĩ quang học chính xác hoặc máy toàn đạc điện tử Sai số trung phương đo góc là 1÷2” tùy theo chiều dài cầu vượt Để giảm ảnh hưởng chiết quang, cần cố gắng nâng độ cao tia ngắm trên mặt nước và trên mặt đất, thay đổi quan trắc lúc buổi sáng, lúc buổi chiều, đôi khi cả về ban đêm và nên quan trắc vào lúc trời râm mát, gió nhẹ

2.1.2 Các phương pháp xây dựng lưới

2.1.2.1 Phương pháp đo đạc mặt đất

Trước đây, phương pháp đo đạc mặt đất với các trị đo góc, cạnh thường được sử dụng để thành lập lưới trắc địa mặt bằng nói chung, trong đó có lưới

thi công công trình Khi máy đo dài điện tử ra đời và phát triển, việc đo chiều dài trở nên thuận lợi và đạt độ chính xác cao thì mạng lưới thi công thường được xây dựng dưới hình thức tam giác đo cạnh Lưới tam giác đo góc cạnh cho phép phát huy ưu điểm, hạn chế nhược điểm của lưới đo góc hoặc đo cạnh thuần tuý Ngoài dạng lưới tam giác đo góc cạnh, trong một số trường hợp cụ thể còn có thể áp dụng phương pháp đa giác để thành lập lưới thi công

Nhược điểm chung của việc xây dựng lưới theo phương pháp đo đạc mặt đất là trong mạng lưới cần đòi hỏi có sự thông hướng trực tiếp giữa các điểm liền kề, điều này rất khó thực hiện ở những nơi có địa hình phức tạp, bị che khuất nhiều

2.1.2.2 Phương pháp định vị vệ tinh

Trong xây dựng lưới thi công công trình, phương pháp định vị vệ tinh được sử dụng khá phổ biến vì đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật của lưới và hiệu quả kinh tế Ưu điểm vượt trội của phương pháp này là công tác đo đạc ít bị ảnh hưởng bởi thời tiết, thời gian và kinh phí xây dựng lưới giảm đáng kể so với lưới đo góc cạnh, các điểm trong lưới không cần phải thông hướng trực tiếp Tuy nhiên phương pháp này cũng có một số nhược điểm như giá thành thiết bị khá cao, việc chọn điểm phải đảm bảo góc ngưỡng tối thiếu để thu được tín hiệu của vệ tinh

hiện được, lúc này có thể thay thế bằng trị đo GPS theo phương pháp tương đối

2.1.3 Chọn hệ tọa độ và mặt chiếu đối với lưới khống chế thi công cầu

Việc chọn hệ tọa độ và mặt chiếu phù hợp khi thành lập lưới khống chế thi công có ý nghĩa quan trọng để đảm bảo độ chính xác tuyệt đối cũng như tương hỗ khi bố trí phục vụ thi công công trình

Để đảm bảo lưới ít bị biến dạng so với thực tế, cần lựa chọn một hệ quy chiếu cục bộ sao cho thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Lưới thi công là mạng lưới độc lập cục bộ (để tránh ảnh hưởng sai số số liệu gốc)

- Tất cả các bậc lưới thi công cần phải được tính tọa độ (độ cao) trong trong một hệ thống thống nhất, đã được lựa chọn trong giai đoạn khảo sát công trình

- Trong một số trường hợp, lưới khống chế thi công được thiết kế tối ưu

độ chính xác theo hướng đã định trước phù hợp với yêu cầu kĩ thuật của công trình

Những nguyên tắc nêu trên đảm bảo cho lưới thi công không bị biến dạng do ảnh hưởng sai số số liệu gốc, đồng thời lưới được định vị trong cùng một hệ tọa độ chung

Vì các công trình được xây dựng trên bề mặt tự nhiên của trái đất nên cần phải thu được các kết quả đo không qua hiệu chỉnh do phép chiếu Thông thường, trước khi tính toán bình sai các mạng lưới trắc địa, cần phải tính khái lược các trị đo thông qua các số hiệu chỉnh do chiếu lên mặt Elipxoid quy chiếu và lên bề mặt của phép chiếu tọa độ phẳng

2.1.3.1 Số hiệu chỉnh do chiếu lên mặt Elipxoid (∆S H )

Trên hình 2.2, AB là khoảng cách nghiêng đo được giữa 2 điểm trên

mặt đất; A’B’ là khoảng cách đã đưa về nằm ngang; ab là khoảng cách tương

ứng của AB trên mặt Elipxoid

Để nhận được khoảng cách trên Elipxoid, cần phải đưa vào A’B’ số

hiệu chỉnh tính theo công thức:

m H

R

H H S

−

=

∆ (2.1)

Trong đó: S - là chiều dài cạnh đo được, Hm - độ cao trung bình của

cạnh đo, H0 - độ cao của mặt chiếu, Rm - bán kính trung bình của Elipxoid (=

6370km)

2.1.3.2 Số hiệu chỉnh do chiếu về mặt phẳng

Để có thể tính được tọa độ phẳng cho các điểm khống chế, tiếp theo

cần phải chuyển các trị đo trên mặt Elipxoid quy chiếu về mặt phẳng Số hiệu

chỉnh chiều dài cạnh đo trong phép chiếu phẳng được tính theo công thức:

R

y m

là chiều dài cạnh trên Elipxoid quy chiếu, m0 là hệ số biến dạng trên kinh

ình 2.1 Chiếu cạnh đo lên

mặt Elipxoid

A ’ A

B

B ’ b a

O

Elipxoid

Hình 2.2 Cải chính cạnh đo lêm mặt phẳng toạ độ

tuyến trục của múi chiếu Đối với phép chiếu Gauss-Kruger, hệ số m0 = 1; Với phép chiếu UTM múi 60, m0 = 0.9996 và múi chiếu 30, m0 =0.9999

Vì công trình được xây dựng trên mặt đất tự nhiên nên cần phải chọn

hệ tọa độ và mặt chiếu sao cho lưới không bị biến dạng bởi các số hiệu chỉnh nói trên Nói cách khác, cần phải lựa chọn hệ tọa độ và mặt chiếu bảo đảm nguyên tắc bỏ qua các số hiệu chỉnh tính theo công thức (2.1) và (2.2)

Để có thể bỏ qua số hiệu chỉnh độ cao mặt chiếu tính theo công thức (2.1), cần phải có:

H m − H0 ≈ 0, hay H0 ≈H m (2.3) tức là cần phải chọn mặt chiếu có độ cao xấp xỉ độ cao trung bình của khu vực xây dựng, đối với công trình cầu thường chọ độ cao mặt chiếu gần trùng với độ cao trung bình của mặt cầu

Để có thể bỏ qua số hiệu chỉnh tính theo công thức (2.2), cần phải có:

2

y

m Hay: y m ≈R m 2 ( 1 −m0) (2.4)

Từ đó suy ra cách lựa chọn kinh tuyến trục của phép chiếu đối với lưới thi công cầu như sau: Kinh tuyến trục của phép chiếu chọn trùng với kinh tuyến trục côn (phép chiếu Gauss- Kruger) (phép chiếu Gauss- Kruger), chọn cách kinh tuyến trung bình của công trình ± 90 Km hoặc ± 180 Km khi sử dụng hệ toạ độ Vn-2000 (phép chiếu UTM) ứng với các múi chiếu 30 hoặc 60 2.2 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CÔNG CẦU BẰNG CÔNG NGHỆ GPS

Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) được bắt đầu triển khai từ những năm 1970 do quân đội Mỹ thực hiện Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác định tọa độ không gian và tốc độ chuyển động của tàu

vũ trụ, máy bay, tàu thủy và các chuyển động trên đất liền, phục vụ cho bộ

quốc phòng Mỹ và các cơ quan dân sự của Mỹ Vào đầu thập kỷ 80, hệ thống GPS đã chính thức cho phép sử dụng rộng rãi trên thế giới Từ đó các nhà khoa học của nhiều nước đã nghiên cứu phát triển công nghệ GPS để đạt được những thành quả cao nhất trong việc phát huy nguồn tiềm năng to lớn này

Ở Việt Nam, công nghệ GPS đã có mặt từ đầu những năm 90 của thế

kỷ trước, chủ yếu được nghiên cứu ứng dụng để thành lập lưới tọa độ quốc gia và lưới địa chính cơ sở Trong những năm gần đây, công nghệ GPS bắt đầu được nghiên cứu ứng dụng trong một số lĩnh vực của trắc địa công trình

và đặc biệt tỏ ra có hiệu quả khi thành lập các mạng lưới khống chế chuyên dung như lưới thi công công trình

2.2.1 Thiết kế liên kết đồ hình lưới GPS

Trong quá trình thiết kế đồ hình lưới GPS cần chú ý đến điều kiện địa hình, địa vật tại khu vực công trình Đồ hình lưới tối ưu cần đạt các tiêu chí:

- Số ca đo (Session) là ít nhất, số cạnh đo được trong một ca đo là nhiều nhất;

- Số cạnh đo trong lưới ít nhất và lưới vẫn đạt độ chính xác theo yêu cầu;

- Các điểm gốc khống chế phân bố đều về các phía khác nhau của lưới

Vị trí điểm và đồ hình lưới GPS được thiết kế linh hoạt hơn so với lưới mặt đất do thường không cần thông hướng giữa các điểm lưới Khi thiết kế đồ hình lưới, căn cứ vào mục đích sử dụng, thông thường có 3 phương thức cơ bản thành lập lưới.: liên kết điểm, liên kết cạnh, liên kết hỗ trợ cạnh - điểm để tạo thành liên kết lưới Ngoài ra còn có liên kết hình sao, liên kết đường chuyền phù hợp, liên kết chuỗi tam giác Lựa chọn phương thức nào là tùy thuộc độ chính xác yêu cầu của công trình, điều kiện bên ngoài thực địa và số lượng máy thu GPS

1- Liên kết điểm

Là dạng liên kết các vòng đo đồng bộ kề nhau bởi một điểm chung Phương thức liên kết này có cường độ đồ hình yếu, có rất ít điều kiện khép hình không đồng bộ

2- Liên kết cạnh

Là dạng liên kết giữa các vòng đo đồng bộ kề nhau bởi một cạnh chung Phương thức liên kết này có nhiều cạnh đo lặp, nhiều điều kiện khép hình không đồng bộ và cường độ đồ hình chặt chẽ

3- Liên kết hỗn hợp cạnh - điểm

Phương thức liên kết này cho phép đảm bảo cường độ đồ hình, độ tin cậy của lưới và giảm khối lượng công tác ngoại nghiệp

Hình 2.4 Liên kết cạnh Hình 2.3 Liên kết điểm

Lưới khống chế thi công có yêu cầu độ chính xác cao hơn nhiều so với lưới đo vẽ bản đồ, phải phù hợp với lưới đo vẽ bản đồ để có thể bố trí các yếu

tố thiết kế công trình ra thực địa, tọa độ mốc khống chế phải phù hợp với tọa

độ của hệ thống lưới khống chế đo vẽ bản đồ Để thỏa mãn yêu cầu này thì khi tính toán bình sai, các số liệu đo nối với mạng lưới cũ chỉ dùng làm số liệu gốc tối thiểu để định vị lưới vào hệ thống tọa độ đang sử dụng của công trình

Độ chính xác của lưới khống chế thi công đo bằng công nghệ GPS phụ thuộc vào các yếu tố: đồ hình lưới, đồ hình của vệ tinh, thời gian đo, thiết bị

đo (loại 1 tần số, 2 tần số, ), các yếu tố ảnh hưởng của môi trường, v.v

2.2.2 Ước tính độ chính xác lưới GPS

Có thể coi một cách gần đúng các trị đo được trong lưới GPS là chiều dài và phương vị cạnh, các trị đo này độc lập nhau Khi đó việc ước tính độ chính xác lưới có thể được thực hiện theo thuật toán của phương pháp bình sai gián tiếp theo quy trình sau:

Trong hệ phương trình (2.5), ma trận A có số hàng bằng số đại lượng

đo, số cột bằng số ẩn số Xác định ma trận trọng số của vector các đại lượng đo:

1

2 −

Trong đó: K là ma trận tương quan giữa các đại lượng đo

Trong lưới GPS mặt bằng có 2 loại trị đo là trị đo cạnh và trị đo phương

vị Phương trình số hiệu chỉnh đối với các loại trị đo trên có dạng:

ik i ik i ik k ik k ik

Trong đó các hệ số aik, bik đối với các trị đo cạnh và phương vị theo thứ

tự được tính theo các công thức (2.8) và (2.9):

ik ik ik

ik

Sin S a

PA A

Còn đối với lưới tự do, thay cho ma trận nghịch đảo Q cần sử dụng ma

trận giả nghịch đảo R~, được tính theo công thức:

T T

T TP C

CP R

− +

Với: T =B(C T B) − 1 (2.12) Trong đó: C là ma trận định vị tùy chọn, B là ma trận không suy biến, thỏa mãn điều kiện AB = 0, P0 là ma trận không suy biến tùy chọn

Trường hợp tổng quát, ước tính lưới được dựa trên công thức sai số

trung phương của hàm số sau bình sai:

F F

Qf f P

T F

=

P

T F

~

1

Trong đó f là vector với các phần tử là vi phân của hàm số theo các ẩn

Sai số trung phương ẩn sốđược tính theo công thức:

ii

m

2.2.3 Tính toán bình sai lưới GPS

2.2.3.1 Bình sai lưới GPS trong hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm

Tương tự như các mạng lưới trắc địa truyền thống khác, lưới GPS được bình sai theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất Khi bình sai mạng lưới GPS

tự do trong hệ tọa độ vuông góc không gian địa tâm theo phương pháp bình sai gián tiếp, chọn ẩn số là tọa độ X, Y, Z của các điểm cần xác định Trong

lưới GPS tự do (số khuyết bằng 0) chỉ cần tọa độ của một điểm khởi tính, mỗi

điểm còn lại trong lưới xác định 3 ẩn số, tổng sốẩn số tương ứng là T = 3P (P

là điểm cần xác định)

Kết quả đo GPS nhận được là số gia tọa độ không gian giữa các cặp

điểm, cho nên các trị đo tham gia bình sai sẽ là các số gia tọa độ DX, DY, DZ

của vector Baseline, ma trận hiệp phương sai của các trị đo MXYZ(3x3) có

COV

yz COV y

V xy COV

xz COV xy

COV x

(A T P A)DX + A T P L = 0 (2.20) Trong đó :

A là ma trận hệ số của hệ phương trình số hiệu chỉnh và vector ẩn số là:

Đánh giá độ chính xác kết quả sau bình sai :

- Sai số trung phương trọng sốđơn vịđược tính theo công thức :

Trong đó: n là số cạnh đo và t là sốđiểm cần xác định trong mạng lưới

- Sai số trung phương của hàm số F:

m F =µ F (2.25)

2.2.3.2 Lựa chọn phương án tính toán bình sai

Có 4 phương án bình sai lưới trắc địa nói chung là bình sai phụ thuộc, bình sai với sai số số liệu gốc, bình sai với số liệu gốc tối thiểu và bình sai tự

do

1 Phương án bình sai lưới phụ thuộc: phương án bình sai này sẽ chịu ảnh

hưởng của sai số số liệu gốc đến kết quả bình sai, dẫn đến sự biến dạng của các bậc lưới, do vậy không dùng phương pháp này để bình sai lưới khống chế

thi công công trình

2 Phương án bình sai với sai số số liệu gốc hoặc bình sai chung các bậc

lưới: phương án này chấp nhận được về mặt nguyên tắc nhưng khó thực hiện

được ởđiều kiện thực tế trong trắc địa công trình

3 Phương án bình sai với số liệu gốc tối thiểu: phương án này bảo toàn

được cấu trúc nội tại của lưới, nhưng thiếu chặt chẽ về mặt định vị Do quy

luật lan truyền sai số, dẫn đến các điểm càng xa điểm gốc sẽ có sai số tích lũy

lớn, vì vậy phương pháp này cũng không áp dụng được cho lưới khống chế

thi công

4 Phương án bình sai lưới tự do: phương án này tránh được ảnh hưởng

của sai số số liệu gốc, quá trình định vị lưới linh hoạt phù hợp với kết cấu công trình

2.2.3.3 Biện pháp nâng cao chất lượng bình sai

Cần bình sai tự do với một điểm có B, L, H trên WGS-84, các điểm còn

lại dùng làm các điểm kiểm tra So sánh, đối chiếu các điểm đã có tọa độ, nếu sai số nhỏ thì cho phép tiếp tục dùng các điểm đó làm gốc (FIXED) để bình sai lưới Nếu sự sai khác giữa các tọa độ gốc mà lớn thì cần kiểm tra lại các công đoạn có liên quan để quyết định các bước tiếp theo (xử lý lại hay đo lại) Khi bình sai cần phải chú ý sử dụng trọng số của các trị đo một cách hợp lý,

nhất là các mạng lưới trắc địa có đồ hình không chuẩn (các cạnh trong lưới có chiều dài khác nhau nhiều)

Tận dụng tối đa các cạnh đã đo được đểđưa vào tham gia xây dựng lưới,

tạo cho đồ hình lưới có nhiều trị đo thừa, khi đó đồ hình lưới có thể không

giống với đồ hình thiết kế

Với qui trình xây dựng lưới theo công nghệ cũ cần phát triển lưới thành nhiều bậc, thi công xong lưới cấp cao mới phát triển lưới cấp thấp hơn, do đó quá trình bình sai được thực hiện riêng rẽ cho từng cấp lưới là hợp lý Với công nghệ GPS thời gian thi công nhanh, tính chất đo đạc không nhất thiết theo tuần tự (có thể gộp vào đểđo chung theo một lịch đo), do đó nên bình sai chung các cấp lưới vừa đảm bảo nâng cao độ chính xác của mạng lưới, vừa

giảm thiểu sự tích luỹ sai số số liệu gốc

2.2.4 Tính chuyển tọa độ GPS về hệ tọa độ công trình

Sau khi bình sai lưới GPS, kết quả thu được là tọa độ các điểm lưới

Phần mềm chuyên dụng cho phép biểu diễn tọa độ các điểm đó trong hệ tọa

độ toàn cầu WGS-84 theo các dạng: tọa độ vuông góc không gian địa tâm (X,Y,Z), tọa độ trắc địa (B,L,H) và tọa độ phẳng (x,y) trên múi chiếu Gauss

hoặc UTM

Để đảm bảo độ chính xác bố trí và thi công, hệ tọa độ công trình được

chọn nằm ở độ cao trung bình và có kinh tuyến trục của múi chiếu Gauss hoặc

đường cát tuyến của múi chiếu UTM đi qua giữa khu vực xây dựng công trình sao cho kích thước của mạng lưới có độ biến dạng ít nhất so với thực địa Ngoài ra, mạng lưới còn cần phải được định vị theo số liệu của hệ tọa độ đã

được lựa chọn trong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình Vì vậy xuất hiện bài toán tính chuyển kết quả tọa độđo bằng công nghệ GPS về hệ tọa độ công trình

Để thực hiện nhiệm vụ trên, đã có một số đề xuất về quy trình tính chuyển tọa độ, có thể tóm lược quy trình tính chuyển tọa độ trong các công bố

nêu trên theo 2 quy trình sau:

Quy trình 1: Tính chuyển từ tọa độ vuông góc không gian địa tâm về hệ

tọa độđịa diện chân trời, sau đó tính chuyển về hệ tọa độ công trình