Nghiên cứu thành lập lưới khống chế mặt bằng thi công trong xây dựng các công trình thuỷ điện có chiều cao cột nước lớn

Bộ giáo dục v đo tạo
Trờng đại học mỏ địa chất
Lê Đức Lực

Nghiên cứu thnh lập lới khống chế mặt
bằng thi công trong xây dựng các công trình
thủy điện có chiều cao cột nớc lớn

Chuyên ngành : Kỹ thuật trắc địa
MÃ số: 60.52.85

LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT

NGƯời hớng dẫn khoa học
TS Hong xuân thnh
Hà nội - 2010

0


Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. các số liệu
đợc nêu trong luận văn là trung thực, cha từng đợc ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.

Hà nội, ngày 17 tháng 11 năm 2010
Tác giả

Lê Đức Lực

1


Mục lục

Trang
Lời nói đầu

...................5

Chơng 1. Khái niệm về công tác trắc địa trong khảo sát
thiết kế công trình thuỷ điện...10
1.1. Đặc điểm kết cấu của công trình thuỷ điện...10
1.2. Công tác trắc địa đảm bảo thi công công trình thuỷ điện..15
1.3. Yêu cầu kỹ thuật với việc bố trí các hạng mục công trình thuỷ điện17
1.4. Phơng pháp bố trí công trình ..20
Chơng 2. Khảo sát Thành lập lới khống chế mặt bằng thi công
công trình thuỷ điện có chiều cao cột nớc lớn
2.1. Phân tích, so sánh Các phơng pháp thành lập lới thi công công trình thuỷ
điện26

2.2. Khảo sát việc lựa chọn hệ tọa độ và mặt chiếu của lới trắc địa ......38
2.3. Đặc điểm ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa........40
2.4. Tổ chức đo đạc...48
Chơng 3. Tính toán xử lý số liệu lới thi công thủy ®iƯn
3.1. øng dơng phÇn mỊn GPSurvey 2.35 ®Ĩ xư lý số liệu lới trắc địa..55
3.2. Tính chuyển tọa độ gps về hệ tọa độ công trình.58

2

Chơng 4. Thực nghiệm
Thiết kế thành lập và xử lý số liệu công trình thủy điện
thợng kontum
4.1. Giới thiệu chung về công trình thủy điện thợng kontum...67
4.2. Thiết kế lới thi công thủy điện thợng kontum..68
4.3. Xử lý số liệu và phụ lục...72
4.4. kết luận
4.5. Tài liệu tham khảo ……………………..…………………………………..

3


Ti liệu tham khảo.
[1] đỗ ngọc đờng.
Trắc địa cao cấp (phần xây dựng lới trắc địa).
Đại học mỏ - địa chất-2000.
[2] Hoàng ngọc hà - trơng quang hiếu.
Cơ sở toán học sử lý số liệu trắc địa.
Đại học mỏ - địa chất-2000.
[3] trần khánh phan văn hiến.
Cơ sở trắc địa công trình.
Nhà xuất bản giao thông vận tải.
[4] trần khánh.
ứng dụng công nghệ mới trong trắc địa công trình.
Đại học mỏ - địa chất-2010.
[5] Phạm hoàng lân - đặng nam chinh.
Trắc địa cao cấp (phần bình sai lới trắc địa).
Đại học mỏ - địa chất-1999.
[6] Nguyễn Trọng San - Trơng Quang Hiếu - đinh công hoà.

Trắc địa cơ sở I, II.
Nhà xuất bản xây dựng 2002.

4


mở đầu
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nớc việc phát triển các
kho công nghiệp, khu đô thị, nhà ở và mở rộng mạng lới giao thông là nhu cầu
cấp thiết. Chính các nhu cầu đó đà đòi hỏi việc cung cấp điện năng ngày càng
nhiều vì vậy việc xây dựng các công trình thuỷ điện trở lên rất cấp thiết.
Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ có thế áp dụng và xây
dựng những công trình thủy điện có công xuất lớn nhằm đáp ứng đủ nhu cầu sử
dụng điện năng của quốc gia. Trong quá trình thi công xây dựng các công trình
thủy điện cần rất nhiều nghành kinh tế khác trong xà hội tham gia vào, một trong
những ngành không thể thiếu trong suốt quá trình thi công công trình đó là ngành
trắc địa.
Ngày nay, trình độ khoa học đang phát triển với tốc độ rất nhanh, vì vậy
việc ứng dụng những công nghệ tiên tiến vào ngành trắc địa nhằm đáp ứng yêu
cầu độ chính xác cao. Một trong những thành tựu của khoa học kỹ thuật hiện nay
đó là ứng dụng công nghệ GPS vào ngành trắc địa mang lại hiệu quả kinh tế, độ
chính xác cao. Với việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong nghành trắc địa thì
công tác trắc địa trong thi công các công trình thủy điện có chiều cao cột nớc
lớn trở lên hiệu quả và chính xác hơn.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu các biện pháp thµnh lËp vµ xư lý sè liƯu l−íi khèng chÕ mặt
bằng thi công các công trình thủy điện, đặc biệt là các công trình thủy điện có
chiều cao cột nớc lớn.
3. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu các phơng pháp thành lập lới khống chế mặt bằng thi
công công trình thủy điện bằng công nghệ GPS, dựa vào số liệu thực tế của
các công trình trên phạm vi lÃnh thổ Việt Nam.

5


4. Nhiệm vụ nghiên cứu
Để đạt đợc mục tiêu đề ra, luận văn cần tập trung vào các nhiệm vụ sau:
- Nghiên cứu các phơng pháp thành lập lới không chế mặt bằng thi công
các công trình thủy điện.
- ứng dụng công nghệ GPS để thành lập và xử lý số liệu lới khống chế mặt
bằng thi công các công trình thủy điện có chiều cao cột nớc lớn.
- Lựa chọn hệ tọa độ và múi chiếu, phơng pháp xử lý số liệu lới khống
chế mặt bằng thi công bằng phần mền GPSurvey 2.35
5. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu thành lập lới khống chế mặt bằng thi công trong xây dung
các công trình thủy điện có chiều cao cột nớc lớn.
6. ý nghĩa khoa học thực tiễn
khả năng ứng dụng công nghệ GPS vào trong trắc địa, việc thành lập lới
khống chế mặt bằng thi công trong các công trình thủy điện có chiều cao cột
nớc lón tai Việt Nam.
7. Cấu trúc luận văn
Các nội dung và kết quả nghiên cứu chủ yếu của luận văn đợc trình bầy
trong 4 chơng gồm 82 trang và 20 hình minh họa và 18 bảng.

6


Danh mục các bảng

Bảng 1.1 Phân cấp công trình thủy điện .....18
Bảng 1.2 Tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác thi công .19
Bảng 1.3 Quy định độ chính xác bố trí công trình..20
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của một số loại máy thu GPS hiện đại..36
Bảng 2.2 Tham số hình học cơ bản....51
Bảng 2.3 Yêu cầu kỹ thuật chủ yếu của lới GPS đợc thành lập để phục vụ
đo vẽ bản đồ....52
Bảng 2.4 Qui định về số lợng cạnh trong vòng đo độc lập hoặc tuyến phù
hợp đối với các cấp lới GPS.52
Bảng 2.5 Thời gian tối thiểu ca đo GPS....52
Bảng 2.6 Sai số khép tơng đối giới hạn trong đo GPS..53
Bảng 2.7 Yêu cầu kỹ thuật cơ bản khi do GPS các cấp..53
Bảng 4.1 Bảng trị đo gia số tọa độ và các chỉ tiêu sai số.74
Bảng 4.2 Bảng sai số khép hình....75
Bảng 4.3 Bảng trị đo, số hiệu chỉnh và trị bình sai góc phơng vị...........76
Bảng 4.4 Bảng trị đo, số hiệu chỉnh và trị bình sai cạnh....77
Bảng 4.5 Bảng trị đo, số hiệu chỉnh và trị bình sai chênh cao...78
Bảng 4.6 Bảng tọa độ vuông góc không gian sau bình sai..79
Bảng 4.7 Bảng tọa độ trắc địa sau bình sai..80
Bảng 4.8 Bảng kết quả tọa độ phẳng và độ cao bình sai....81

7


Danh mục các hình vẽ
Hình 1.1 Hồ thủy điện xả lũ...11
Hình 1.2 Tuyến đập thủy điện ..13
Hình 1.3 Đờng hầm......14
Hình 1.4 Phơng pháp tọa độ cực.....21
Hình 1.5 Phơng pháp đờng chuyền..22

Hình 1.6 Phơng pháp tọa độ vuông góc.....23
Hình 1.7 Phơng pháp giao hội thuận.....24
Hình 2.1 Chuỗi tam giác đo góc với một cạnh đáy .27
Hình 2.2 Chuỗi tam giác đo góc với hai cạnh đáy...28
Hình 2.3 Tam giác đo cạnh....29
Hình 2.4 Chuỗi tam giác đo cạnh..29
Hình 2.5 Vệ tinh GPS trên quỹ đạo..32
Hình 2.6 Các trạm điều khiển trên mặt đất của hệ thống GPS.33
Hình 2.7 Một số loại máy thu GPS…………………………………...………34
H×nh 2.8 Sè hiƯu chØnh trong phÐp chiÕu…………………………..…….…..38
H×nh 2.9 Đồ hình liên kết các điểm GPS......39
Hình 3.1 Tính khái lợc của cạnh đo....56
Hình 3.2 Quá trình chuyền tải dữ liệu.....56
Hình 3.3 Sơ đồ tính cạnh...57
Hình 3.4 Tính chuyển tọa độ phẳng.....62
Hình 4.1 Sơ đồ lới tam giác thi công thủy điện thợng kontum..71

8


LờI CảM ƠN
Đề tài luận văn là lĩnh vực rộng lớn và phức tạp, thời gian nghiên cứu
những ý kiến đóng góp không nhiều, trình độ kiến thức bản thân còn có hạn, do
vậy luận văn không tránh khỏi thiêu xót. Rất mong nhận đợc những ý kiến đóng
góp quý báu của các chuyên gia, các nhà khoa học, các thầy cô giáo và các bạn
đồng nghiệp để kết quả của luận văn hoàn thiện và có tính sử dụng cao hơn, hiệu
quả hơn.
Qua đây tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ngời hớng dẫn khoa
học: TS Hoàng Xuân Thành đà tận tình hớng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ trong
suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Tác giả xin cảm ơn các thầy,

cô trong khoa trắc địa, trờng Đại Học Mỏ- Địa Chất, các bạn đồng nghiệp và
dặc biệt là các thầy, cô trong bộ môn Trắc Địa Công Trình đà tạo điều kiện giúp
đỡ và có những đóng góp quý báu cho tác giả hoàn thành bản luận

9


Kết luận v kiến nghị
Qua quá trình thực hiện luận văn: Nghiên cứu thành lập lới khống chế mặt
bằng thi công trong xây dựng các công trình thủy điện có chiều cao cột nớc lớn
tôi rút ra những kết luận sau:
Việc xác định vị trí điểm bằng công nghệ định vị vệ tinh có những u điểm rõ
rệt so với khi sử dụng các phép đo mặt đất truyền thống, đặc biệt là trong công
tác đo đạc lới khống chế trắc địa mặt bằng.
đối với các công trình thủy điện cã chiỊu cao cét n−íc lín, khi xư lý sè liệu để
các trị đo ít bị biến dạng nhất cần chọn một hệ tọa độ phù hợp với khu vực công
trình thông qua chọn mặt chiếu phải là mặt có cao độ trung bình của công trình,
kinh tuyến trung bình của khu vực xây dựng, có hệ số biến dạng gần bằng 1.
Việc tính toán và xử lý số liệu đo GPS bằng phần mền GPSurvey 2.35, việc xử
lý cạnh sẽ ảnh hởng đến kết quả tính toán cho toàn mạng lới, tính toán tốt các
cạnh sẽ cho kết quả tốt trong bình sai.
Do thời gian,va khả năng nghiên cứu còn nhiều hạn chế, tuy bản luận văn đÃ
hoàn thành, nhng không tránh khỏi nhiều thiếu sót. Vì vậy tôi mong đợc sự
đóng góp ý kiến của các thầy, cô, các cán bộ chuyên nghành và các bạn đồng
nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn ngời hớng dẫn khoa học TS Hoàng Xuân Thành,
trờng Học Viện Thủy Lợi, cùng các thầy, cô trong khoa trắc địa trờng Đai
Học Mỏ - Địa Chất đà giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn.

10

10

Chơng 1
Khái niệm về công tác trắc địa trong khảo sát v
thi công công trình thuỷ điện
1.1. Đặc điểm cấu trúc của công trình thuỷ điện
Công trình thuỷ điện là loại công trình làm việc trong môi trờng nớc,
chịu tác dụng của các loại lực do nớc gây nên nh lực thuỷ tĩnh, thuỷ động, áp
lực cột sóng, áp lực thấm, áp lực đẩy nổi. Ngoài ra nó còn chịu tác dụng của các
loại lực khác nh áp lực gió, ¸p lùc ®Êt, ¸p lùc do ®éng ®¸, ¸p lùc do bùn cát.
Công trình thuỷ điện đợc xây dựng để sử dụng tài nguyên thuỷ năng và
nguồn dự trữ nớc vào việc cung cấp điện năng cho đất nớc và góp phần điều
hoà nguồn nớc cho một vùng rộng lớn.
Do vậy, các công trình thuỷ điện thờng thuộc loại công trình trọng điểm
của quốc gia. Có số vốn đầu t lớn, thời gian chuẩn bị và thi công kéo dài nhiều
năm với rất nhiều hạng mục kết cấu phức tạp, đa dạng cần phải có sự tham gia
của nhiều ngành khoa học kỹ thuật với trình độ cao.
Công trình thuỷ ®iƯn cã ¶nh h−ëng trùc tiÕp ®Õn nỊn kinh tÕ xà hội và môi
trờng của cả vùng và cả nớc. Thật vậy, việc xây dựng các bậc thang thuỷ điện
đầu mối trên sông và sự hình thành các hồ chứa nớc lớn đà phá vỡ dòng chảy,
dẫn tới hàng loạt các biến đổi lớn đối với môi trờng tự nhiên. Do tính đặc thù
của công trình thuỷ điện thờng đợc xây dựng ở các sông suối miền núi nên
việc nghiên cứu các báo cáo kinh tế, kỹ thuật cần phải đợc tiến hành công khai
và theo đúng các trình tự để tránh các sai sót. Công trình thuỷ điện ngoài chức
năng phát điện còn có thể kết hợp với việc điều tiết nớc và xả lũ cho vùng
thợng lu và hạ lu.
Cấu trúc của công trình thuỷ điện cơ bản có các hạng mục chính là hồ
chứa nớc, các công trình chính và các công trình phụ trợ.

11

1.1.1. Hồ chứa nớc
Hồ chứa nớc đợc hình thành do việc ngăn sông đắp đập, lợng nớc này
nhằm để phục vụ cho nhà máy thuỷ điện. Các thông số của hå chøa bao gåm:
diÖn tÝch l−u vùc, dung tÝch hå, mức nớc dâng bình thờng, mức nớc chết, mức
nớc gia cờng. Hồ chứa nớc gây ngập, ảnh hởng đến môi trờng trong khu
vực, vì vậy các cơ quan thiết kế phải đa ra nhiều phơng án mức nớc dâng
khác nhau để so sánh, lựa chọn với nhau nhằm giảm thiểu ảnh hởng tiêu cực của
hồ chứa nớc tới môi trờng và đảm bảo an toàn cho vùng hạ lu. Khi thiết kế hồ
phải giải quyết những nhiệm vụ cơ bản sau:
- Xác định biên giới ngập nớc của hồ chứa ứng với độ cao mực nớc thiết
kế. Xác định biên giới lòng hồ và thể tích hồ chứa, tính toán tổn thất ngập lụt.
- Đề xuất bản thiết kế phòng ngập cho các thành phố, các điểm dân c, xí
nghiệp công nghiệp, những vùng đất canh tác có giá trị cũng nh bản thiết kế các
công tác gia cố bờ hồ.
- Thiết kế các tuyến giao thông thuỷ trong phạm vi bờ hồ.

Hình 1.1: Hồ thủy điện xả lũ


12

1.1.2. Công trình chính
Đây là hạng mục quan trọng nhất của nhà máy thuỷ điện, đòi hỏi tính kinh
tế, kỹ thuật cao nhất. Công trình chính gồm tổ hợp các hạng mục quan trọng là:
1. Cụm công trình đầu mối gồm đập dâng tạo hồ và đập tràn
a) Đập dâng tạo hồ

Đập dâng gồm nhiều loại đợc thiết kế có kết cấu khác nhau tuỳ theo từng
điều kiện cụ thể của công trình, các kết cấu của đập thông dụng hiện nay nh:
+ Đập đất: Vật liệu đắp đập là đất (sét, á sét, cát, á cát, cuội sỏi). Đập
đất có cấu tạo đơn giản, vững chắc, có khả năng thi công cơ giới hoá cao và rẻ
tiền, đợc ứng dụng rộng rÃi nhất. Khi xây dựng loại đập này cần chú ý các điều
kiện làm việc của đập đất.
- Phía thợng lu của đập là hồ chứa nên có sóng tác động, sẽ làm h hỏng
mái dốc thợng lu.
- Nớc thấm qua thân đập làm mất ổn định thân đập và xói ngầm hạ lu, từ
đó phải lựa chọn mặt cắt đập một cách hợp lý. Nếu hạ lu có nớc còn xuất hiện
áp lực đẩy nổi góp phần làm mất ổn định của đập.
+ Đập đá: là một loại đập đợc cấu tạo bằng đá mà không cần chất kết
dính, là một trong những loại công trình dâng nớc kinh tế nhất khi xây dựng ở
những vùng có sẵn đá, giao thông không thuận lợ1.
+ Đập bê tông gồm:
- Đập bê tông đầm lăn.
- Đập bê tông thờng.
- Đập bê tông trọng lực: đập bê tông trọng lực là loại đập mà sự ổn định
chủ yếu dựa vào trọng lợng bản thân của nó. Ưu điểm của đập bê tông trọng lực
là có tính bền vững lớn, có thể sử dụng kết hợp với đập tràn và nhà máy thuỷ
điện. Nhợc điểm của đập bê tông trọng lực là chỉ sử dụng đợc khi có đủ cốt
liệu chế tạo bê tông, đòi hỏi nhiều nguyên vật liệu, yêu cÇu vỊ nỊn mãng cao.


13

Hiện nay trong xây dựng đập bê tông trọng lực ngời ta đà sử dụng loại bê tông
RCC vừa có hiệu quả kinh tế cao, vừa đẩy nhanh tiến độ thi công.
b) Đập tràn
Đập tràn gồm có đập tràn tự do và đập tràn có điều khiển đóng mở bằng

cáp hay thuỷ lực. Thờng thì ngời ta xây dựng các đập bê tông dạng vòm uốn
công làm việc nh một hệ thống vòm cuốn đàn hồi tựa trên các bờ cứng. Ngoài ra
có thể là dạng đập bê tông dạng thẳng và một số dạng đập khác.
2. Nhà máy
Về kiểu nhà máy thuỷ điện, thông thờng có hai loại nhà máy thuỷ điện đó là:
- Nhà máy thuỷ điện kiểu sau đập.
- Nhà máy thuỷ điện kiểu đờng dẫn (có áp và không áp).

Hình 1.2: Tuyến đập thủy điện


14

3. Các công trình tuyến năng lợng gồm
Kênh dẫn, đờng hầm dẫn nớc, tuyến áp lực.
Mục đích của các công trình này là dẫn nớc từ hồ chứa đến nhà máy,
thông thờng thì kết cấu của hệ thống công trình tuyến năng lợng đợc thi công
bằng bê tông, riêng tuyến áp lực kết cấu là thép và đợc bao bọc bằng bê tông.
Công suất của nhà máy điện và sản lợng điện năng phụ thuộc vào độ cao
cột nớc và lu lợng dòng chảy, khối lợng dòng chảy. Các công trình này khó
thiết kế, khó thi công nhất và phải sử dụng các thiết bị thi công đắt tiền. Các thiết
bị lắp đặt nh ống thép chịu áp lực cao, các tổ máy phát điện hiện nay phải nhập
của các hÃng chế tạo nớc ngoà1.

Hình 1.3: Đờng hầm
1.1.3. Công trình phụ trợ
Hạng mục này gồm có hai nhóm công trình chủ yếu sau:
- Các công trình phục vụ cho thi công và vận hành nh: hệ thống điện, hệ
thống nớc, nhà xởng, kho vật t thiết bị, bÃi để chuyển nguyên vật liệu cùng
các công trình khác nh giao thông, thông tin liên lạc.

- Các công trình phục vụ cho làm việc và sinh hoạt của cán bộ công nhân
viên nh: nhà quản lý vận hành, văn phòng, nhà ở và nhà văn hoá.


15

1.2. Công tác trắc địa đảm bảo thi công công trình thuỷ điện
Khi đà có bản thiết kế hoàn chỉnh của toàn bộ công trình thì lúc này nhiệm
vụ của công tác trắc địa là:
1.2.1. Xây dựng hệ thống lới thi công công trình
Xây dựng, tăng dầy hệ thống mạng lới trắc địa trên toàn bộ khu vực xây
dựng, từ đây làm cơ sở để chuyển ra thực địa trục chính của các công trình nổi và
ngầm, để bố trí các công trình bằng bê tông, lắp đặt các cấu kiện và thiết bị kỹ
thuật.
Việc xây dựng hệ thống mạng lới phải phù hợp với những yêu cầu kỹ
thuật của công tác xây dựng trong những điều kiện cụ thể. Và mạng lới này
đợc đánh giá theo phơng pháp chặt chẽ, toạ độ các điểm và các góc dùng để
tính toán bản thiết kế đợc đo trên bình đồ lới với độ chính xác cần thiết để có
thể phục vụ cho việc đo vẽ bình đồ và quan trắc chuyển dịch công trình về sau.
Ngoài ra hệ thống lới đợc xây dựng phải đảm bảo đợc độ chính xác,
mật độ điểm, và kết cấu đồ hình theo quy phạm, quy định.
1.2.2. Bố trí công trình đầu mối
Công tác đa tim và trục chính công trình từ bản thiết kế ra thực địa là
nhiệm vụ hết sức quan trọng, nó đòi hỏi độ chính xác rất cao và công việc bố trí
phải tuân thủ theo một trình tự nhất định.
Để bố trí đợc công trình với độ chính xác cho phép và không gây ra một
biến dạng nào trong suốt quá trình bố trí thì một nguyên tắc cơ bản là lới khống
chế thi công phải đợc tính toán bình sai trong cïng mét hƯ thèng täa ®é ®· chän
khi thiÕt kế công trình.
1. Bố trí các trục đập

Tuỳ theo kết cấu của đập mà công tác trắc địa có những yêu cầu và nhiệm
vụ khác nhau.
Đối với đập bằng bê tông thì đòi hỏi công tác trắc địa khi thi công phải đạt
độ chính xác cao hơn so với đập bằng đất đá. Các trục chính, trục phụ và đờng


16

biên giới hạn các đoạn xây thân đập tạo thành một hệ thống phức tạp, trong đó
các yếu tố của chúng cần đợc xác định với độ chính xác cả về mặt phẳng cũng
nh độ cao.
2. Bố trí các tuyến năng lợng
- Tuyến kênh dẫn: các điểm cơ bản của tuyến kênh dẫn nh đỉnh của các
góc ngoặt, các điểm giao nhau của các con kênh. Thờng đợc biết trớc nhờ
có toạ độ thiết kế đợc chuyển ra thực địa với sai số trung phơng tơng đối
không vợt quá 1:500.
- Đờng hầm dẫn nớc, tuyến áp lực: các trục dọc và ngang của đờng
hầm và tuyến áp lực đợc bố trí ra ngoài thực địa theo thiết kế, và phải đảm bảo
độ chính xác tuỳ theo yêu cầu của công việc.
1.2.3. Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình
Công việc quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình phải đợc tiến
hành đồng thời cùng với công tác xây dựng và thi công công trình, nhằm đảm
bảo độ chính xác cần thiết cho các công tác trắc địa tiếp theo.
Mặt khác để quan trắc biến dạng công trình thờng thì ngời ta thành lập
lới khống chế 2 cấp độc lập, trong đó cấp lới cơ sở dùng làm cơ sở khởi tính
toạ độ hoặc độ cao trong các chu kỳ, có yêu cầu độ chính xác và độ ổn định rất
cao. Điều này quyết định tính đúng đắn của các giá trị chuyển dịch công trình
xác định đợc từ các số liệu quan trắc. Cấp lới thứ 2 là lới quan trắc đợc gắn
trực tiếp vào công trình cần quan trắc.
Ngoài ra trong giai đoạn này nhiệm vụ của công tác trắc địa còn phải tiến

hành đo vẽ bình đồ hoàn công các hạng mục công trình, các đờng biên đờng
bao ..


17

1.3. yêu cầu kỹ thuật với việc bố trí các hạng mục công trình
thuỷ điện
1.3.1. Xác định yêu cầu độ chính xác lới khống chế thi công công trình thủy điện
1. Nhiệm vụ
Thành lập lới thi công công trình là việc đầu tiên trong giai đoạn xây
dựng công trình. Dựa trên lới khống chế thi công đà đợc lập ngời ta tiến hành
xác định các vị trí mặt bằng, độ cao của các điểm, độ thẳng đứng của các kết cấu,
các trục và các mặt phẳng đặc trng của công trình đúng với thiết kế.
Lới khống chế thi công công trình thủy điện <lới thủy công> là cơ sở để
đa tim các hạng mục công trình thiết kế ra thực địa, để bố trí các công trình
bằng bê tông, lắp đặt các thiết bị kỹ thuật cũng nh quan trắc chuyển dịch biến
dạng công trình trong giai đoạn thi công.
Lới thi công còn là cơ sở gốc để khôi phục và phát triển các hệ thống mốc
khống chế khác phục vụ cho công tác đo các loại bản đồ tỉ lệ lớn phục vụ bản
thiết thiết kế thi công. Là cơ sở để theo dõi, kiểm tra, bổ sung và điều chỉnh khôi
phục các tim tuyến, các đờng viền công trình trong quá trình thi công và đo vẽ
hoàn công cũng nh kiểm tra nghiệm thu các hạng mục công trình.
Hệ thống này đợc sử dụng trong suốt quá trình thi công cũng nh cải
tạo sửa chữa công trình sau này và là cơ sở để xây dựng lới quan trắc biến
dạng công trình.
2. Yêu cầu
Lới khống chế thi công công trình phải đáp ứng yêu cầu nh sau:
- Tối u về độ chính xác, tức là lới có độ chính xác đáp ứng đợc yêu cầu
bố trí công trình với chi phí lao động, thời gian và kinh phí ít nhất. Tối u về giá

thành, tức là lới có độ chính xác cho trớc với giá thành nhỏ nhất.


18

- Phù hợp với sự phân bố các phần, các bộ phận của công trình trên phạm
vi xây dựng.
- Thuận tiện cho việc bố trí công trình, đảm bảo độ chính xác tốt nhất và
bảo vệ đợc lâu dài.
- Công tác trắc địa khi lập lới khống chế thi công cần đợc thực hiện theo
một quy trình thống nhất, kết hợp chặt chẽ với thời gian hoàn thành từng bộ phận
công trình và từng khâu công việc, đảm bảo vị trí mặt bằng và đô cao của đối
tợng xây lắp đúng với yêu cầu thiết kế. Việc bố trí lới khống chế thi công phải
căn cứ vào bản vẽ tổng thể mặt bằng do bên thiết kế cung cấp, kết hợp với công
tác khảo sát ngoài thực địa. Lới khống chế thi công phải đợc đo nối với các
mốc trắc địa nhà nớc, hoặc các mốc đà đợc thành lập trong giai đoạn khảo sát
trớc đây.
3. Xác định cấp hạng và tiêu chuẩn kỹ thuật lới
Cấp hạng xây dựng của công trình đầu mối đợc quy định tùy thuộc vào
công suất thiết kế của các trạm thủy điện, vào kích thớc lớn nhất của công trình
và đợc chia thành các cấp đợc trình bày trong bảng 2.1
Bảng 1.1. Phân cấp công trình thủy điện
Cấp thiết kế của công
trình

Công suất của nhà
máy điện
<MW>

Cấp hạng lới tam

giác thủy công

I

300

I

II

50 300

II

III - IV - V

< 50

III


19

Lới khống chế thi công mặt bằng đợc chia thành 3 cấp: I, II, III. Các
thông số kỹ thuật và độ chính xác của cấp lới nêu trong bảng 2.2.
Do lới khảo sát không đáp ứng đợc những yêu cầu kỹ thuật của lới tam
giác thủy công nên cần phải thành lập một hệ thống lới chuyên dùng với độ
chính xác phụ thuộc chủ yếu vào cấp hạng của công trình đầu mối.
Bảng 1.2. Tiêu chuẩn đánh giá độ chính xác thi công
Cấp

Cấp lới

Chiều

SSTP

SS

Sai số tơng đối

hạng

tam giác

dài

đo góc

khép

chiều dài cạnh

công

thủy công

cạnh

lới tam

<km>

giác

trình

Cạnh đáy

Cạnh yếu

I

I

0.5 - 1.5

1.0 "

3.5 "

1:800.000 1:200.000

II

II

0.3 - 1.0

± 1.5 "

± 5.0 "

1:500.000 1:150.000

III-IV-V

III-IV-V

0.2 - 0.8

± 2.0 "

± 7.5 "

1:150.000

1:70.000

ViƯc lùa chän cÊp h¹ng cđa lới khống chế thi công công trình phụ thuộc
vào cấp thiết kế công trình, ngoài ra còn phải xét đến tính phức tạp của công
trình, các hạng mục công trình phát tán hay tập trung, mức độ khó khăn, điều
kiện địa hình.
4. Xác định yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục công trình thủy điện
Theo quy định xây dựng lới tam giác thuỷ công phục vụ thi công và
quản lý vận hành các công trình thuỷ điện của tổng công ty điện lực Việt Nam
thì yêu cầu độ chính xác bố trí các hạng mục của công trình thủy điện đợc quy
định nh bảng 2.3 sau:.

20

Bảng 1.3. Quy định độ chính xác bố trí công trình
sai số tuyến
(cm)

Hạng mục công trình

Chiều

Chiều

dài

ngang

Ghi chú

Độ chính xác tơng đơng
I. Công trình cấp I, II

đờng chuyền hạng IV nhà
nớc

1. Đập tràn, dâng

1-2

1-2

2. Tuyến năng lợng

2-5

2-5



3. Nhà máy tổ trục máy

1-5

1-5


Độ chính xác tơng đơng

2. Công trình cấp III,

đờng chuyền cấp I nhà

IV,V

nớc

1. Đập tràn

5

5



2. Kênh tuyến năng

7

7



1-5

1-5



lợng
3. Nhà máy

1.4. phơng pháp bố trí công trình
1.4.1. Khái niệm
Bố trí công trình là công tác trắc địa nhằm chuyển bản thiết kế ra thực địa.
Nội dungcủa công tác bố trí là xác định vị trí mặt bằng, độ cao của các điểm, độ
thẳng đứng của kết cấu, các mặt phẳng đặc trng của công trình đang đợc xây
dựng theo đúng thiết kế. Việc bố trí công trình đợc tiến hành theo 3 giai đoạn:
1. Bố trí cơ bản:

21

Từ điểm khống chế trắc địa bố trí trục chính của công trình, từ trục chính
bố trí các trục cơ bản. Đối với công trình lớn, để thực hiện bố trí cơ bản phải
thực hiện xây dựng lới cục bộ.
2. Bố trí chi tiết:
Từ trục chính và trục cơ bản bố trí các trục dọc, ngang của các bộ phận
công trình, đồng thời bố trí các điểm và mặt phẳng theo độ cao thiết kế. Giai
đoạn này yêu cầu độ chính xác cao hơn giai đoạn bố trí cơ bản.
3. Bố trí công nghệ:
Công tác bố trí trong giai đoạn này nhằm bảo đảm lắp đặt và điều chỉnh
các kết cấu xây dựng và thiết bị kỹ thuật. Giai đoạn này đòi hỏi độ chính xác
cao nhất.
1.4.2. Các phơng pháp bố trí
1. Phơng pháp tọa độ cực
Tọa độ điểm 1,2 và phơng vị () đợc xác định từ lới khống chế cơ sở.
Tọa độ điểm C đà cho trong thiết kế.
Điểm C đợc bố trí ở thực địa bằng cách dùng gãc (β) vµ chiỊu dµi ngang l.
β vµ l đợc tính từ số liệu cho trớc và theo các c«ng thøc sau:
tgα =

Yc − Y1
x c − x1

C1

ml

c

Yc − Y1
xc − x1
=
l=
sin α 1.c
cos α 1.c

β = α1.2 – 1.c

l
m

(1.1)


1

Hình 1.4 Phơng pháp tọa độ cực

2


22

Với phơng pháp bố trí tọa độ cực thì độ chính xác của điểm bố trí chịu
ảnh hởng của sai số bố trí góc , sai số định tâm máy định tâm tiêu, sai số của
số liệu gốc. Cụ thể sai số trung phơng tổng hợp của điểm đợc bố trí là:
2
0

2
1

m =m +

m2

2

l2 +m2t.p + mg2 + mđ.đ2

(1.2)

2. Phơng pháp đờng chuyền thiết kế
Trong trờng hợp các điểm cần bố trí ở xa các điểm khống chế cơ sở thì
phải đặt một số cạnh và góc liên tiếp nhau, tạo thành đờng chuyền thiết kế. Khi
giữa các điểm cuối I và II thông hớng thì đo góc và , để có điều kiện kiểm
tra tổng các góc trong đa giác. Nếu yêu cầu bố trí với độ chính xác cao thì bình
sai góc và tính tọa độ của điểm I, II. So sánh tọa độ ớc tính với tọa độ thiết kế để
chuyển các điểm đó về vị trí thiết kế.
Sai số tơng hỗ vị trí điểm I, II
đợc tính theo công thức:
2
I.II

m

2
I.1

=m

2
II.2

+m

I
2
1.2

+m

(1.3)





3

Trong đó:

l


2

mI.1, mII.2 sai số của điểm cuối

đờng chuyền so với điểm đầu.

II

1
1

1
2

m1.2 sai số tơng hỗ vị trí điểm 1,2
Hình 1.5 Đờng chuyền thiết kế
Trong trờng hợp mật độ điểm của lới khống chế cơ sở rất tha thì có thể áp
dụng phơng pháp đờng chuyền thiết kế để bố trí các trục bao quanh công trình
từ 1 điểm gốc.
3. Phơng pháp tọa độ vuông góc


23

Phơng pháp này đợc áp dụng khi trên khu vực xây dựng đà thành lập
lới ô vuông xây dựng.

X

a) Phơng pháp bố trí

c

m^x

Tính các gia số tọa độ x và y
Trên các cạnh của lới ô vuông

m

x

xây dựng đặt đoạn x trên trục x

m^y

(hoặc y trên trục y) đợc điểm P.

1

P

P

2

Hình 1.6 Phơng pháp tọa độ vuông góc
Đặt máy ở P, dựng góc vuông và trên cạnh thu đợc, đặt đoạn y (hoặc x)
sẽ đợc điểm C cần bố trí.
b) Độ chính xác
Do sai số bố trí chiều dài và góc nên thu đợc điểm P và điểm C. Nếu bố
trí theo tuần tự: Δ y, β, Δ x th× sai sè bè trÝ sẽ là:
2
1

2
y

m =m

2

+ mx +

m2

2

x2

(1.4)

nếu bố trí theo tuần tù: Δ x, β, Δ y th×:
2
1

2

2
Δy

m = mΔx + m

+

m2β

ρ

2

Δ y2

(1.5)

¶nh h−ëng cđa sai sè sè liƯu gèc:
Cã thĨ coi phơng pháp tọa độ vuông góc là trờng hợp đặc biệt của phơng
pháp tọa độ cực, trong đó.
m12 = m2x + m2y

(1.6)

Và dọc theo trục có = 0.
Vì vậy có thể sử dụng công thức đà chứng minh đợc ở phơng pháp tọa độ cực.