Luận án: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô ở Việt Nam

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết

quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình

nào khác.

Tác giả luận án

NCS Nguyễn Văn Chính

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................... 1

MỤC LỤC ....................................................................................................................... 2

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ........................................................ 7

DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. 8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................................... 10

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 13

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƢỜNG Ô TÔ ................................ 16

1.1. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI............................................ 16

1.1.1. Máy toàn đạc điện tử .............................................................................................. 16

1.1.2. Công nghệ GPS ....................................................................................................... 18

1.1.3. Máy thủy bình điện tử ........................................................................................... 19 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI

TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƢỜNG Ô TÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM .................................................................................................................................... 20

1.2.1. Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đƣờng ô tô trên thế giới ............................................................................................... 20

1.2.1.1. Nghiên cứu đo cao bằng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử . 20

1.2.1.2. Ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô............................................................................................................. 24

1.2.2. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đƣờng ô tô ở Việt Nam ................................................................................................ 26

1.2.2.1. Nghiên cứu đo cao bằng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử . 26

1.2.2.2. Quy định ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại theo các tiêu chuẩn xây dựng và khai thác đường ô tô ........................................................................ 27

1.2.2.3. Ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô............................................................................................................. 29

1.3. XÁC ĐỊNH NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ................................................................... 34

1.3.1. Tổng hợp tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng đƣờng ô tô trên thế giới và ở Việt Nam ........................................................... 34

1.3.2. Xác định nội dung nghiên cứu của luận án ....................................................... 37

CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ .................................... 38

2.1. NỘI DUNG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ ........ 38

2.1.1. Công tác trắc địa trong giai đoạn khảo sát thiết kế ......................................... 38

2.1.2. Công tác trắc địa trong giai đoạn thi công ......................................................... 39 2.2. ĐỘ CHÍNH XÁC YÊU CẦU CỦA CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ .................................................................................................................... 40

2.2.1. Độ chính xác yêu cầu của công tác trắc địa trong giai đoạn khảo sát thiết kế ................................................................................................................................................... 40

2.2.2. Độ chính yêu cầu của công tác trắc địa trong giai đoạn thi công .................. 42 2.3. NGHIÊN CỨU THÀNH LẬP LƢỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG VÀ LƢỚI

KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ BẰNGMÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS ........................................................................... 44

2.3.1. Thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp 2 bằng máy toàn đạc điện tử .................. 44

2.3.1.1. Đồ hình lưới đường chuyền cấp 2 trong xây dựng đường ô tô ........ 44

2.3.1.2. Phương pháp thành lập lưới đường chuyền cấp 2 bằng máy toàn đạc điện tử ................................................................................................................... 46

2.3.2. Thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp 2 bằng phƣơng pháp “GPS- động” ...... 50

2.3.2.1. Nguyên lý và độ chính xác của phương pháp “GPS- động” ............ 50

2.3.2.2. Ứng dụng phương pháp “GPS- động” thành lập lưới đường chuyền cấp 2 ..................................................................................................................... 52

2.3.3. Đánh giá hiệu quả của phƣơng pháp “GPS- động” trong thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp 2 .............................................................................................................. 57

2.3.4. Thành lập lƣới khống chế độ cao bằng máy toàn đạc điện tử ....................... 58

2.3.4.1. Nghiên cứu phương pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy toàn đạc điện tử .................................................................................................... 58

2.3.4.2. Phương pháp thành lập lưới khống chế độ cao bằng máy toàn đạc điện tử ................................................................................................................... 65

2.3.5. Thành lập đồng thời lƣới đƣờng chuyền cấp 2 và lƣới khống chế độ cao hạng IV bằng máy toàn đạc điện tử .................................................................................. 66

2.3.5.1. Phương pháp đo và xử lý số liệu ...................................................... 66

2.3.5.2. Đánh giá hiệu của phương pháp thành lập đồng thời lưới độ cao hạng IV và lưới đường chuyền cấp 2 bằng máy toàn đạc điện tử ........................ 68

2.4. NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ VỊ TRÍ ĐIỂM MẶT BẰNG VÀ ĐỘ CAO BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ TRONG THI CÔNG ĐƢỜNG Ô TÔ ........................................ 69

2.4.1. Ứng dụng máy toàn đạc điện tử bố trí vị trí điểm mặt bằng ......................... 69

2.4.1.1. Phân tích sai số bố trí điểm bằng chương trình “setting out” của máy toàn đạc điện tử .................................................................................................... 69

2.4.1.2. Ứng dụng chương trình “setting out” bố trí vị trí mặt bằng trong thi công đường ô tô .................................................................................................... 71

2.4.2. Ứng dụng máy toàn đạc điện tử bố trí vị trí điểm độ cao ............................... 73

2.4.3. Phƣơng pháp bố trí đồng thời vị trí điểm mặt bằng và độ cao trong thi công

đƣờng ô tô bằng máy toàn đạc điện tử .............................................................................. 75

2.4.4. Ứng dụng phƣơng pháp giao hội nghịch của máy toàn đạc điện tử kiểm tra

vị trí điểm mặt bằng trong thi công đƣờng ô tô .............................................................. 76 2.5. PHƢƠNG PHÁP ĐO VẼ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH TRONG GIAI ĐOẠN KHẢO SÁT THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ ............... 77

2.5.1. Đo mặt cắt dọc tuyến đƣờng bằng máy toàn đạc điện tử ............................... 77

2.5.2. Đo mặt cắt ngang tuyến đƣờng bằng máy toàn đạc điện tử .......................... 78

CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ

MÁY THỦY BÌNH ĐIỆN TỬ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN ĐƢỜNG ......................................................................................................................... 81

3.1. MỤC ĐÍCH VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC CÔNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN ĐƢỜNG .............................................................................................................................. 81

3.1.1. Mục đích công tác quan trắc chuyển vị nền đƣờng ......................................... 81

3.1.2. Độ chính xác quan trắc chuyển vị nền đƣờng ................................................... 82

3.1.2.1. Độ chính xác quan trắc lún nền đường ............................................. 82

3.1.2.2. Độ chính xác quan trắc chuyển vị ngang nền đường ....................... 85

3.2. XÁC ĐỊNH CHU KỲ QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN ĐƢỜNG ......................... 86 3.3. QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƢỜNG TRÊN ĐẤT YẾU BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ MÁY THỦY BÌNH ĐIỆN TỬ .......................................................... 88

3.3.1. Phƣơng pháp thành lập lƣới khống chế cơ sở và phƣơng pháp đo quan trắc ................................................................................................................................................... 88

3.3.2. Phƣơng pháp phân tích số liệu quan trắc lún nền đƣờng trên đất yếu ....... 90

3.3.2.1. Khái quát phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic ....................................................................................................... 90

3.3.2.2. Ứng dụng nguyên lý “số bình phương tối thiểu” phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic ............................................................ 92

3.4. QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NGANG CỦA NỀN ĐƢỜNG BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ ................................................................................................................... 97

3.4.1. Quan trắc chuyển vị ngang nền đƣờng đắp trên đất yếu bằng máy toàn đạc

điện tử ...................................................................................................................................... 97

3.4.1.1. Bố trí mốc lưới khống chế cơ sở và mốc quan trắc chuyển vị ngang .............................................................................................................................. 97

3.4.1.2. Phương pháp quan trắc và xử lý số liệu quan trắc ........................... 98

3.4.2. Quan trắc chuyển vị ngang của nền đƣờng đắp cao bằng máy toàn đạc điện

tử ............................................................................................................................................. 100

3.4.2.1. Bố trí mốc lưới khống chế cơ sở và mốc quan trắc chuyển vị ngang ............................................................................................................................ 100

3.4.2.2. Phương pháp quan trắc và xử lý số liệu quan trắc ......................... 101

3.5. TRÌNH TỰ KỸ THUẬT QUAN TRẮC ĐỒNG THỜI ĐỘ LÚN VÀ CHUYỂN VỊ NGANG CỦA NỀN ĐƢỜNG TRÊN ĐẤT YẾU BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ ........................................................................................................................................... 102

CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ............................................................. 106

4.1. PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC ĐO CAO BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ ................................................................................................................. 106

4.1.1. Mục đích và phƣơng pháp thực nghiệm .......................................................... 106

4.1.2. Xác định chiều dài tia ngắm và đánh giá kết quả thực nghiệm .................. 108 4.2. PHƢƠNG PHÁP BỐ TRÍ VỊ TRÍ ĐIỂM ĐỘ CAO BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC

ĐIỆN TỬ TRONG THI CÔNG NÚT GIAO KHÁC MỨC VÀ ĐƢỜNG TRÊN CAO ........................................................................................................................................... 110

4.2.1. Mục đích, thiết bị và phƣơng pháp thực nghiệm ........................................... 110

4.2.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm ........................................................................... 111 4.3. THÀNH LẬP LƢỚI ĐƢỜNG CHUYỀN CẤP 2 BẰNG PHƢƠNG PHÁP “GPS- ĐỘNG” ........................................................................................................................................... 113

4.3.1. Mục đích, phƣơng pháp thực nghiệm .............................................................. 113

4.3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm ........................................................................... 115 4.4. PHÂN TÍCH SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN TRONG DỰ ÁN XÂY DỰNG

ĐƢỜNG CAO TỐC HÀ NỘI- HẢI PHÒNG ĐOẠN KM8+ 700- KM8+ 880 (EX2-14) ........................................................................................................................................... 118

4.4.1. Khái quát công tác quan trắc chuyển vị nền đƣờng trên đất yếu trong Dự

án đƣờng cao tốc Hà Nội- Hải Phòng, đoạn Km8+700- Km8 + 880 ......................... 118

4.4.2. Ứng dụng nguyên lý “số bình phƣơng tối thiểu” phân tích số liệu quan trắc

lún theo Asaoka và Hyperbolic. ........................................................................................ 119 4.5. QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ TRÊN ĐƢỜNG CAO TỐC NỘI BÀI- LÀO CAI ... 120

4.5.1. Xác định chu kỳ quan trắc và bố trí mốc quan trắc ...................................... 120

4.5.2. Quan trắc chuyển vị ngang bằng máy toàn đạc điện tử ............................... 122

4.5.2.1. Thành lập lưới khống chế cơ sở ..................................................... 122

4.5.2.2. Phương pháp đo quan trắc chuyển vị ngang .................................. 124

4.5.3. Quan trắc độ lún bằng máy thủy bình điện tử ............................................... 128

4.4.3.1. Thành lập lưới khống chế cơ sở quan trắc lún ............................... 128

4.5.3.2. Đo quan trắc lún ............................................................................. 130

4.5.3.3. Xử lý kết quả quan trắc .................................................................. 130

KẾT LUẬN ................................................................................................................. 135

KIẾN NGHỊ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ............................................. 137

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NCS .......................................... 138

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 139

DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC ................................................................................. 145

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

: Central Processing Unit- Bộ xử lý trung tâm CPU

: Electronic Distance Metter- Máy đo xa điện tử EDM

: Digital Theodolite – Máy kinh vĩ điện tử DT

: Đơn vị thời gian của công nghệ GPS Epoch

: Global Positioning System- Hệ thống định vị toàn cầu GPS

: Nghiên cứu sinh NCS

: Real Time Kinematic- Đo động thời gian thực RTK

: Post Processing Kinematic- Đo động xử lý sau PPK

TBĐT : Thủy bình điện tử

TĐĐT : Toàn đạc điện tử

DANH MỤC CÁC BẢNG

Tên bảng Trang TT

1 Bảng 1.1: Độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT ở nước ngoài 23

Bảng 1.2: Tổng hợp ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô trên thế giới và ở Việt Nam

41 3 Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới khống chế mặt bằng hạng IV

4 Bảng 2.2: Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới đường chuyền cấp 2 41

43 5 Bảng 2.3: Độ chính xác bố trí độ cao trong thi công nền mặt đường

51 6 Bảng 2.4: Độ chính xác đo động của một số máy đo GPS phổ biến ở Việt Nam

57 7 Bảng 2.5: So sánh phương pháp “GPS- động” với phương pháp truyền thống trong thành lập lưới đường chuyền cấp 2

Bảng 2.6: Hiệu chỉnh nhiệt độ, áp suất khi đo cao bằng máy 60 8 TĐĐT

Bảng 2.7: Khảo sát ảnh hưởng của sai số ngắm đến kết quả đo 60 9 cao bằng máy TĐĐT

Bảng 2.8: Kết quả ước tính chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT theo chương trình “ETS 2013” khi thành lập lưới khống chế độ cao

Bảng 2.9: So sánh phương pháp thành lập đồng thời lưới độ cao hạng IV và lưới đường chuyền cấp 2 bằng máy TĐĐT với phương pháp truyền thống

72 12 Bảng 2.10: Độ chính xác bố trí điểm bằng chương trình “setting out” của máy TĐĐT

Bảng 2.11: Kết quả ước tính chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT phục vụ bố trí độ cao trong thi công nền mặt đường, nút giao khác mức và đường trên cao

90 14 Bảng 3.1: Ước tính chiều dài tia ngắm và độ chính xác của máy TĐĐT sử dụng quan trắc lún nền đường trên đất yếu

97 15 Bảng 3.2: Bảng dữ liệu khi phân tích số liệu quan trắc lún theo phương pháp Hyperbolic trên Excel

101 16 Bảng 3.3: Kết quả thiết kế lưới khống chế cơ sở quan trắc chuyển vị ngang nền đường đắp cao

109 17 Bảng 4.1: Tổng hợp kết quả xác định chiều dài tia ngắm thực nghiệm

109

Bảng 4.2: So sánh chiều dài tia ngắm thực nghiệm (TN) và chiều dài tia ngắm lý thuyết (LT) xác định theo chương trình “ETS 2013”

112 19 Bảng 4.3: Hiệu độ cao giữa mốc F1 và F3 với điểm bố trí trên các tầng nhà A2 đo bằng máy TĐĐT

113 20 Bảng 4.4: Sai số trung phương của kết quả thực nghiệm bố trí độ cao ở các tầng nhà A2

21 Bảng 4.5: Tổng hợp kết quả đo GPS tĩnh tại các điểm kiểm tra 115

120 22 Bảng 4.6: Kết quả phân tích số liệu quan trắc lún bằng phương pháp giải tích và Trendline của Excel

124 23 Bảng 4.7: Tọa độ và độ chính xác lưới khống chế mặt bằng cơ sở chu kỳ “0”

24 Bảng 4.8: Sai số vị trí điểm yếu nhất của lưới quan trắc 125

126 25 Bảng 4.9: Tổng hợp kết quả tính chuyển vị ngang nền, mặt đường

26 Bảng 4.10: Kết quả thành lập lưới độ cao cơ sở ở chu kỳ “0” 129

130 27 Bảng 4.11: Kết quả đánh giá ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở ở các chu kỳ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

TT Tên hình vẽ Trang

1 Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của máy TĐĐT 16

2 Hình 1.2: Máy TĐĐT tự động 18

3 Hình 1.3: Cấu trúc của GPS 18

4 Hình 1.4: Nguyên tắc định vị GPS 19

5 Hình 1.5: Các phương pháp đo GPS 19

6 Hình 1.6: Máy thủy bình điện tử 20

7 Hình 1.7: Nguyên lý đo cao GPS 21

8 Hình 1.8: Nguyên lý đo cao của máy TĐĐT 22

25 9 Hình 1.9: Ứng dụng GPS và máy TĐĐT trong thi công đường ô tô

30 10 Hình 1.10: Lưới khống chế mặt bằng trong xây dựng đường ô tô

31 11 Hình 1.11: Lưới khống chế độ cao (Dự án đường cao tốc Biên Hòa- Vũng Tàu)

32 12 Hình 1.12: Bố trí độ cao trong thi công trụ đường trên cao và nút giao khác mức

13 Hình 2.1: Các dạng đồ hình lưới đường chuyền hở 45

46 14 Hình 2.2: Sơ đồ lưới đường chuyền cấp 2 khuyết phương vị trong xây dựng đường ô tô

15 Hình 2.3: Xử lý số liệu đường chuyền cấp 2 khuyết phương vị 47

16 Hình 2.4: Phương pháp GPS- RTK 51

53 17 Hình 2.5: Sơ đồ lưới đường chuyền cấp 2 thành lập bằng phương pháp đo “GPS- động”

18 Hình 2.6: Sơ đồ bố trí trạm cơ sở 54

19 Hình 2.7: Hiện tượng chiết quang trong không khí 61

20 Hình 2.8: Góc nghiêng mặt gương 61

21 Hình 2.9: Giao diện của chương trình “ETS 2013” 64

66 22 Hình 2.10: Chiều dài tia ngắm và chiều dài cạnh đường chuyền cấp 2

67 23 Hình 2.11: Sơ đồ thành lập đồng thời lưới đường chuyền cấp 2 và lưới độ cao hạng IV bằng máy TĐĐT

70 24 Hình 2.12: Bố trí điểm bằng chương trình “setting out” của máy TĐĐT

Hình 2.13: Đồ thị khảo sát độ chính xác bố trí điểm bằng chương trình “setting out” của máy TĐĐT trong thi công nút giao khác mức và đường trên cao

26 Hình 2.14: Sơ đồ bố trí độ cao bằng máy TĐĐT 74

75 27 Hình 2.15: Trình tự kỹ thuật bố trí đồng thời vị trí mặt bằng và độ cao bằng máy TĐĐT

76 28 Hình 2.16: Phương pháp giao hội nghịch góc - cạnh bằng máy TĐĐT

29 Hình 2.17: Chức năng đo gián tiếp của máy TĐĐT 78

30 Hình 2.18: Đo mặt cắt ngang bằng máy TĐĐT 79

31 Hình 3.1: Đường cong lún cố kết theo thời gian 83

32 Hình 3.2: Mốc lưới khống chế cơ sở và mốc quan trắc lún 89

33 Hình 3.3: Sơ đồ lưới khống chế cơ sở, lưới quan trắc lún 89

34 Hình 3.4: Đồ thị phương pháp Asaoka 91

94 35 Hình 3.5: Phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka bằng Excel

95 36 Hình 3.6: Trình tự phân tích số liệu quan trắc lún bằng Excel theo phương pháp Asaoka

96 37 Hình 3.7: Phân tích số liệu quan trắc lún theo Hyperbolic bằng Excel

98 38 Hình 3.8: Mốc quan trắc chuyển vị ngang của nền đường đắp trên đất yếu

99 39 Hình 3.9: Các phương án sơ đồ lưới quan trắc chuyển vị ngang

100 40 Hình 3.10: Bố trí lưới khống chế và mốc quan trắc chuyển vị ngang nền đường đắp

102 41 Hình 3.11: Quan trắc chuyển vị ngang nền đường bằng phương pháp giao hội góc- cạnh

103 42 Hình 3.12: Sơ đồ trình tự kỹ thuật quan trắc đồng thời độ lún và chuyển vị ngang nền đường trên đất yếu bằng máy TĐĐT

107 43 Hình 4.1: Sơ đồ và thiết bị thực nghiệm đo cao bằng máy TĐĐT trên đường Láng- Hòa Lạc kéo dài

108 44 Hình 4.2: Xác định chiều dài tia ngắm thực nghiệm trong đo cao bằng máy TĐĐT

45 Hình 4.3: Sơ đồ thực nghiệm bố trí độ cao tại các tầng nhà A2 111

114 46 Hình 4.4: Thiết bị thực nghiệm thành lập đường chuyền cấp 2 bằng phương pháp “GPS- động”

114 47 Hình 4.5: Sơ đồ thành lập lưới đường chuyền cấp 2 bằng phương pháp “GPS- động”

48 Hình 4.6: Điểm kiểm tra đo “GPS- động” 115

49 Hình 4.7: Sai số vị trí điểm trạm động 116

117 50 Hình 4.8: So sánh tọa độ giữa kết quả đo tĩnh và đo động tại các điểm kiểm tra

122 51 Hình 4.9: Mốc quan trắc chuyển vị trên đường cao tốc Nội Bài- Lào Cai

123 52 Hình 4.10: Lưới khống chế cơ sở chuyển vị ngang trên đường cao tốc Nội Bài- Lào Cai

53 Hình 4.11: Sơ đồ đo quan trắc chuyển vị ngang 125

128 54 Hình 4.12: Hướng chuyển vị ngang của mặt đường ở chu kỳ “1”, “2”, “3”, “4”

129 55 Hình 4.13: Sơ đồ đo lưới khống chế độ cao cơ sở quan trắc lún

56 Hình 4.14: Sơ đồ đo quan trắc lún mặt nền mặt đường 130

57 Hình 4.15: Tổng hợp kết quả quan trắc lún trên mặt cắt ngang 131

MỞ ĐẦU

1. Lý do lựa chọn đề tài

Trong những năm qua với sự ưu tiên đầu tư, mạng lưới đường ô tô đã có

bước phát triển vượt bậc về số lượng và cấp hạng kỹ thuật. Tất cả các tuyến

đường quốc lộ được nâng cấp mở rộng, hoàn thành xây dựng một số tuyến

đường cao tốc như Hà Nội- Hải Phòng, Nội Bài- Lào Cai, Pháp Vân- Cầu Giẽ,

Sài Gòn- Trung Lương…, xây dựng nhiều nút giao khác mức và một số tuyến

đường trên cao trong các đô thị lớn như nút giao Cát Lái, nút giao ngã ba Huế,

đường cao tốc trên cao Mai Dịch- Bắc Linh Đàm…. Trong quy hoạch phát triển

giao thông đường bộ đến năm 2020 là ưu tiên phát triển đường cao tốc, dự kiến

xây dựng 17 tuyến cao tốc, quy hoạch 10 tuyến đường trên cao ở Hà Nội và

thành phố Hồ Chí Minh nhằm giảm ùn tắc và tai nạn giao thông.

Song song với những thành tựu xây dựng và phát triển mạng lưới đường ô

tô, cũng đã xuất hiện nhiều vấn đề về chất lượng, tiến độ xây dựng và an toàn

trong khai thác. Sự cố sụt trượt mái taluy vẫn thường xuyên xảy ra trong mùa

mưa bão trên nhiều tuyến đường như quốc lộ 6, quốc lộ 2, quốc lộ 1, đường Hồ

Chí Minh…., hiện tượng lún nền mặt đường ngày càng diễn biến phức tạp, nhiều

công trình bị chậm tiến độ. Thực trạng trên đã gây bức xúc trong xã hội, đồng

thời cũng đặt ra yêu cầu phải đẩy mạnh nghiên cứu, cải tiến quy trình kỹ thuật,

ứng dụng khoa học công nghệ hiện đại để nâng cao chất lượng xây dựng và an

toàn trong khai thác.

Công tác trắc địa được tiến hành từ giai đoạn khảo sát thiết kế đến thi

công và khai thác đường ô tô, là khâu quyết định đến chất lượng khảo sát địa

hình, đảm bảo chất lượng về kích thước hình học trong thi công, thực hiện quan

trắc chuyển vị của nền mặt đường. Vì vậy công tác trắc địa là một yếu tố quan

trọng ảnh hưởng đến chất lượng xây dựng và an toàn khai thác đường ô tô.

Với những tiến bộ của khoa học công nghệ, trong trắc địa đã xuất hiện

những công nghệ hiện đại như công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT…nhiều

quốc gia đã khai thác rất hiệu quả những công nghệhiện đại này trong xây dựng

và khai thác đường ô tô. Ở Việt Nam đã ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại

trong xây dựng đường ô tô từ nhiều năm nhưng chưa có nghiên cứu đầy đủ, thiếu

tiêu chuẩn kỹ thuật, chưa khai thác hết tính năng kỹ thuật của thiết bị, trong

nhiều trường hợp chưa đáp ứng yêu cầu.

Việc lựa chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại

trong xây dựng và khai thác đường ô tô ở Việt Nam” là cần thiết để góp phần

nâng cao chất lượng xây dựng và an toàn khai thác đường ô tô.

2. Mục đích

Phân tích, đánh giá những hạn chế khi ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại

trong xây dựng và khai thác đường ô tô. Đề xuất các giải pháp ứng dụng hiệu

quả công nghệ trắc địa hiện đại phù hợp với thiết bị, điều kiện xây dựng và khai

thác đường ô tô ở Việt Nam.

3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại (công nghệ GPS, máy

TĐĐT, máy TBĐT)trong xây dựng và khai thác đường ô tô ở Việt Nam.

4. Phƣơng pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm

5. Những điểm mới của luận án

- Chỉ ra những bất cập còn tồn tại khi ứng dụng công nghệ trắc địa hiện

đạitrong xây dựng và khai thác đường ô tô ở Việt Nam hiện nay.

- Trong giai đoạn khảo sát thiết kế đường ô tô: Kiến nghị ứng dụng

phương pháp “GPS- động” thành lập lưới đường chuyền cấp 2, kiến nghị ứng

dụng máy TĐĐT thành lập đồng thời lưới khống chế độ cao hạng IV và lưới

đường chuyền cấp 2.

- Trong giai đoạn thi công đường ô tô: Kiến nghị phương pháp bố trí

đồng thời vị trí mặt bằng và độ cao trong thi công nền mặt đường, nút giao khác

mức và đường trên cao bằng máy TĐĐT.

- Quan trắc chuyển vị nền đường

+ Quan trắc chuyển vị nền đường trên đất yếu: Xác định độ chính xác của

công tác quan trắc phù hợp với yêu cầu kiểm soát tốc độ chuyển vị theo quy

định. Kiến nghị ứng dụng máy TBĐT, máy TĐĐT quan trắc độ lún và chuyển vị

ngang. Kiến nghị ứng dụng nguyên lý “số bình phương tối thiểu” và phương

pháp tính để phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic phù hợp

với thực tiễn.

+ Quan trắc chuyển vị nền đường đắp cao: Kiến nghị độ chính xác của

công tác quan trắc và chu kỳ quan trắc, ứng dụng máy TBĐT, máy TĐĐT quan

trắc chuyển vị nền đường.

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

a. Ý nghĩa khoa học

- Xây dựng luận chứng kỹ thuật để ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại

trong xây dựng và khai thác đường ô tô.

- Kết quả nghiên cứu của đề tài là một trong những cơ sở khoa học để xây

dựng và hoàn thiện các tiêu chuẩn kỹ thuật đáp ứng yêu cầu xây dựng, quản lý,

khai thác và phát triển mạng lưới đường ô tô ở Việt Nam.

b. Ý nghĩa thực tiễn

- Là tài liệu tham khảo để xây dựng chỉ dẫn kỹ thuật, ứng dụng công nghệ

trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô.

- Cung cấp luận chứng kỹ thuật về độ chính xác quan trắc và phương pháp

tính phù hợp yêu cầu phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic

trong xây dựng nền đường đắp trên đất yếu.

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƢỜNG Ô TÔ

1.1. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI

Công nghệ trắc địa hiện đại phổ biến ở Việt Nam bao gồm: công nghệ

GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT. Những công nghệ này đã được cung cấp và khai

thác sử dụng trong thực tế, tuy nhiên nhà sản xuất chỉ cung cấp thông tin liên

quan đến độ chính xác đo đạc cơ bản, hướng dẫn sử dụng thiết bị...Vì vậy trong

nội dung dưới đây sẽ trình bày khái quát về cấu trúc và tính năng kỹ thuật cơ bản

của công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT.

1.1.1. Máy toàn đạc điện tử

a. Cấu tạo chung

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều hãng chế tạo các máy TĐĐT, chúng có

hình dạng, kích thước khác nhau nhưng chúng đều có sơ đồ cấu tạo như sau:

1

2 MÁY KINH VĨ ĐIỆN TỬ (DT)

MÁY ĐO XA ĐIỆN TỬ (EDM)

BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM

(CPU)

3

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của máy toàn đạc điện tử

Khối 1: Máy đo xa điện tử (EDM): Thực hiện việc tự động đo khoảng

cách nghiêng từ điểm đặt máy đến gương hoặc các bề mặt phản xạ.

Khối 2: Máy kinh vĩ điện tử (DT): Thực hiện tự động đo góc bằngvà góc

đứng hoặc góc thiên đỉnh. Kết quả đo góc hiển thị dưới dạng số trên màn hình

của máy hoặc chuyển vào bộ phận xử lý (Khối 3).

Khối 3: Bộ xử lý trung tâm (CPU): Thực hiện các bài toán trắc địa, xử lý

các số liệu đo góc, đo cạnh từ máy đo xa và máy kinh vĩ điện tử để tính ra các

đại lượng cần thiết, thực hiện quản lý dữ liệu….

b. Tính năng của máy TĐĐT

- Đo góc: Máy TĐĐT thực hiện đo góc như một máy kinh vĩ điện tử.

- Đo chiều dài:Máy TĐĐT đo khoảng cách nghiêng (D) từ điểm đặt máy

đến điểm dựng gương hoặc các bề mặt phản xạ theo nguyên tắc phản xạ của

sóng điện từ.

- Đo cao: Máy TĐĐT đo cao theo nguyên lý của phương pháp đo cao

lượng giác. Tuy nhiên độ chính xác đo cao không được công bố trong tài liệu

của máy.

- Đo bản đồ: Máy TĐĐT thực hiện đo bình đồ theo nguyên tắc đo điểm

bằng phương pháp toàn đạc. Ưu điểm nổi bật là năng suất và độ chính xác rất

cao.

- Bố trí công trình: Hầu hết các loại máy TĐĐT hiện nay đều có chức

năng bố trí điểm thiết kế (vị trí công trình) ra thực địa.

- Đo gián tiếp: Cho phép xác định khoảng cách và chênh cao, góc phương

vị giữa các điểm đặt gương ngắm liên tiếp.

- Đo giao hội nghịch: Chức năng giao hội nghịch sử dụng để xác định tọa

độ điểm đặt máy thông qua tọa độ đã biết của ít nhất 02 điểm đặt gương ngắm.

- Đo chiều cao chướng ngại vật: Cho phép đo chiều cao điểm khó tiếp cận

để đặt gương như đường điện cao thế, vách taluy…

- Đo và tính diện tích: Chức năng này cho phép đo và tính diện tích từ khu

vực đo thực tế hoặc tính diện tích từ dữ liệu các điểm đo đã lưu trong máy.

c. Sự phát triển của máy TĐĐT

Máy TĐĐT liên tục phát triển

và ngày càng hiện đại, phần mềm

tiện ích được mở rộng thêm nhiều

tính năng như modul “road 2D” và

“road 3D” của thế hệ máy TĐĐT TS

của hãng Leica được ứng dụng trong

thi công đường ô tô. Đặc biệt đã

Hình 1.2: Máy TĐĐT tự động xuất hiện loại máy TĐĐT tự động

hoạt động như những robot trắc địa.

1.1.2. Công nghệ GPS

a. Cấu trúc

Công nghệ GPS là hệ thống định vị vệ tinh được bắt đầu sử dụng từ năm

1978 với cấu trúc như sau:

(1)

(Đoạn không gian)

(3)

(Đoạn sử dụng)

(2)

(Đoạn điều khiển)

Hình 1.3: Cấu trúc của GPS

- Đoạn không gian: Gồm các vệ tinh quay quanh trái đất với quỹ đạo cố

định ở độ cao khoảng 20200km, các vệ tinh nhận tín hiệu từ “Đoạn điều khiển”

và phát tín hiệu tới các máy thu của “Đoạn sử dụng”.

- Đoạn điều khiển: Là các trạm điều khiển đặt ở nhiều khu vực trên trái

đất có nhiệm vụ theo dõi hoạt động của các vệ tinh, cung cấp thông tin, duy trì

và đảm bảo sự hoạt động của hệ thống GPS.

- Đoạn sử dụng: Là các máy thu để thu tín hiệu từ vệ tinh sau đó tính ra

tọa độ hoặc số gia tọa độ.

b. Nguyên tắc định vị và các phương pháp đo GPS

- Nguyên tắc định vị: Nguyên tắc định vị của GPS dựa trên bài toán giao

hội khoảng cách trong không gian, trong đó máy GPS thu tín hiệu của vệ tinh để

sẽ xác định khoảng cách từ máy đến vệ tinh, với tọa độ của vệ tinh đã được xác

định sẽ tính được tọa độ của máy thu theo bài toán giao hội khoảng cách (Hình

1.4).

a) b)

Hình 1.4: Nguyên tắc định vị GPS

- Các phƣơng pháp đo GPS

Đo GPS gồm có 2

phương pháp chủ yếu là đo

tuyệt đối và đo tương đối,

trong mỗi phương pháp được

tiến hành theo các cách khác

nhau như: đo tĩnh, đo động,

đo vi phân, đo giả động. Hình 1.5: Các phương pháp đo GPS

1.1.3. Máy thủy bình điện tử

a. Cấu tạo máy thủy bình điện tử

Cấu tạo của máy TBĐT gồm: Bộ cân bằng con lắc điện tử, bộ phận thu

phát tia laser, bộ nhớ và phần mềm xử lý dữ liệu.

Bộ cân bằng con lắc điện tử

Bộ phận thu phát tia laser

Bộ nhớ và phần mềm xử lý dữ liệu

a. Cấu tạo máy TBĐT b. Máy TBĐT và mia mã vạch

Hình 1.6: Máy thủy bình điện tử

Máy TBĐT thường được sử dụng với mia mã vạch chuyên dụng. Khi sử

dụng với mia thường, máy TBĐT hoạt động như máy thủy bình quang học.

b. Nguyên lý hoạt động và độ chính xác của máy thủy bình điện tử

Khi sử dụng mia mã vạch, máy TBĐT quét chùm tia để đọc thông số mã

vạch trên mia. Phần mềm trong máy sẽ tính được hiệu độ cao và khoảng cách,

thậm trí thực hiện các bài toán bình sai.

Những máy TBĐT ở Việt Nam hiện nay cho phép đo cao với sai số khép

từ 0,3mm/km đến 0,6mm/km với thời gian đo rất ngắn trong khoảng 2÷3 giây.

Mặc dù sử dụng công nghệ số nhưng khoảng cách lớn nhất từ máy TBĐT

đến mia chỉ từ 100÷150m.

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI

TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƢỜNG Ô TÔ TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT

NAM

1.2.1. Nghiên cứu, ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và

khai thác đƣờng ô tô trên thế giới

1.2.1.1. Nghiên cứu đo cao bằng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử

Với máy TĐĐT và công nghệ GPS, nhà sản xuất chỉ công bố độ chính xác

đo đạc các đại lượng cơ bản như đo góc, đo khoảng cách, định vị mặt bằng, đo

cao trắc địa. Tuy nhiên độ cao thủy chuẩn là đại lượng được sử dụng phổ biến lại

chưa được đề cập. Vì vậy đã có nhiều nghiên cứu đo cao bằng máy TĐĐT và

GPS được thực hiện.

a. Nghiên cứu đo cao bằng công nghệ GPS

Kết quả đo GPS xác định được thành phần tọa độ mặt bằng (x, y) và độ

cao trắc địa (h). Tuy nhiên loại độ cao sử dụng phổ biến hiện nay là độ cao thủy

chuẩn (H) tính đến mặt Geoid hoặc Quasigeoid (Hình 1.7).

GPS

H

h

N ( )

Quasigeoid

Hình 1.7: Nguyên lý đo cao GPS

Để đo cao bằng GPS phải tính chuyển từ độ cao trắc địa (h) sang độ cao

thủy chuẩn (H). Trong hình 1.7, bỏ qua độ lệch dây dọi ta có:

(1.1) H= h- N

(1.2) Hoặc H= h-

Trong đó :

N: Độ cao Geoid

: Dị thường độ cao

Để tính chuyển từ độ cao trắc địa (h) sang độ cao thủy chuẩn (H) phải xác

định độ cao Geoid (N) hoặc dị thường độ cao ( ). Hiện nay đã có một số mô

hình Geoid toàn cầu như OSU-91A, EGM-96, EGM 2008 phục vụ đo cao GPS,

tuy nhiên độ chính xác của mô hình không đồng đều giữa các vùng lãnh thổ. Vì

vậy nhiều quốc gia đã đầu tư nguồn kinh phí rất lớn để xây dựng mô hình Geoid

cục bộ phục vụ đo cao bằng GPS đạt độ chính xác cao từ 0,01÷0,04m ([57],

[79]…).

Để xây dựng mô hình Geoid phục vụ đo cao GPS với độ chính xác cao

cần nguồn kinh phí rất lớn. Giải pháp này rất khó khả thi ở các quốc gia đang

phát triển.

b. Nghiên cứu đo cao bằng máy TĐĐT

Máy TĐĐT đo cao theo nguyên lý của phương pháp đo cao lượng giác

(Hình 1.8).

Hình 1.8: Nguyên lý đo cao của máy TĐĐT

Trong hình 1.8, tiến hành đo khoảng cách nghiêng (D), góc đứng (V) hoặc

góc thiên đỉnh (Z), đo chiều cao gương (l), đo chiều cao máy (i). Hiệu độ cao

giữa điểm đặt máy và điểm dựng gương tính như sau:

(1.3)

(1.4) Hoặc:

Với k là hệ số chiết quang đứng, R là bán kính cong của trái đất.

Nhiều nghiên cứu độ chính xác đo cao của máy TĐĐT đã được thực hiện,

trong đó đã xác lập mối quan hệ giữa độ chính xác đo cao với chiều dài tia ngắm,

nhiều quốc gia đã xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật đo cao bằng máy TĐĐT (Bảng

1.1).

Bảng 1.1: Độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT ở nước ngoài

TT Chiều dài tia

Độ chính xác

Tài liệu công bố

ngắm lớn nhất

của máy TĐĐT

đo cao

1000ft (300m) Đo góc: 2”

Đề tài NCKH- 1989

Đo cạnh: 2mm+ 2ppm

250m

Đo góc: 3”

Đo cạnh: 3mm+1ppm

tại Canada, [45] Đề tài NCKH- 2005 tại Ai Cập, [46]

300m

Đo góc: 1” Đo cạnh: 3mm+2ppm

Đề tài NCKH- 2008 tại Thổ Nhĩ Kỳ,

280m

Đo góc: 2”

2,3

Đo cạnh: 2mm+2ppm

[47] Đề tài NCKH- 2001 tại Hàn Quốc, [60]

200m

Đo góc: 3”

Tiêu chuẩn bang

Đo cạnh: 3mm+3ppm

Connecticut- 1997, [49]

300m

Đo góc: 5” Đo cạnh: 5mm+5ppm

Tiêu chuẩn quân đội Mỹ- 2007, [51]

1000ft (300m) Đo góc: 2”

Tiêu chuẩn bang

Đo cạnh: 2mm+2ppm

Newyork- 2009, [70]

180m

Đo góc: 2” Đo cạnh: 2mm+2ppm

Tiêu chuẩn Úc- 2004, [58]

700ft (210m)

Đo góc: 6” Đo cạnh: 3mm+3ppm

Tiêu chuẩn bang Washington- 2005,

[77]

1500ft (500m) Đo góc: 6”

Đo cạnh: 3mm+3ppm

Tiêu chuẩn bang Pensylvania- 2010, [73]

≤1000m

Đo góc: 2”

Tiêu chuẩn của

Đo dài: 10mm

Trung Quốc năm 2008 [67] ( Ghi chú: K là chiều dài đường đo, ft là ký hiệu của đơn vị đo dài foot)

Độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT thống kê trong bảng 1.1 đạt được

rất cao, tuy nhiên chiều dài tia ngắm và độ chính xác của máy TĐĐT không

thống nhất. Do vậy khi ứng dụng ở Việt Nam cần phải nghiên cứu, xem xét các

điều kiện phù hợp.

1.2.1.2. Ứng dụng công nghệtrắc địa hiện đạitrong xây dựng và khai thác

đường ô tô

a. Trong giai đoạn khảo sát thiết kế

Hầu hết các tính năng kỹ thuật của máy TĐĐT và công nghệ GPS đã được

khai thác phục vụ thành lập lưới khống chế mặt bằng, lưới khống chế độ cao, đo

vẽ bản đồ địa hình…. Máy TĐĐT và công nghệ GPS còn được sử dụng để

truyền độ cao trong một số trường hợp địa hình đặc biệt khó khăn như truyền độ

cao qua khu vực đầm lầy, biển đảo [52]. Nhiều quốc gia đã ban hành tiêu chuẩn

kỹ thuật khảo sát địa hình bằng máy TĐĐT và công nghệ GPS ([48], [49], [50],

[53],[67], [68], [69], [70], [78]).

b. Bố trí vị trí mặt bằng và độ cao trong thi công đường ô tô bằng máy

TĐĐT và công nghệ GPS

Với các thành tựu nghiên cứu độ chính xác đo cao của máy TĐĐT và

công nghệ GPS, những thiết bị này đã được sử dụng để bố trí đồng thời cả vị trí

mặt bằng và độ cao trong thi công đường ô tô, thậm chí đã tích hợp máy thi công

với máy TĐĐT hoặc GPS để hình thành dây chuyền thi công tự động (Hình 1.9).

a) Sử dụng máy TĐĐT tự động trong xây dựng đường ô tô ở Ấn Độ b) Kiểm soát độ cao bằng GPS trong xây dựng đường ở bang Houton- Mỹ

c) Tích hợp GPS trên máy ủi ở Đức d) Bố trí vị trí mặt bằng và độ cao bằng

TĐĐT ở nút giao khác mức trên đường

cao tốc I-15 (Mỹ)

Hình 1.9: Ứng dụng GPS và máy TĐĐT trong thi công đường ô tô

Sử dụng máy TĐĐT và GPS trong thi công cầu và nút giao khác mức

cũng được quy định trong nhiều tiêu chuẩn kỹ thuật ([67], [70], [71]…).

c. Quan trắc chuyển vị đường ô tô

- Quan trắc chuyển vị mặt đất khu vực thi công đường ô tô

Với mục đích kiểm soát chuyển vị của mặt đất khi xây dựng đường ô tô,

nhiều hệ thống quan trắc tự động sử dụng máy TĐĐT và công nghệ GPS đã

được xây dựng như: Hệ thống quan trắc bằng máy TĐĐT trong xây dựng nút

giao ở Anh bằng máy TĐĐT [55], hệ thống quan trắc chuyển vị mặt đất bằng

công nghệ GPS và máy TĐĐT trong dự án xây dựng hầm đường bộ Niayesh ở

thủ đô Tehran- Iran [65]…

- Quan trắc chuyển vị nền đường xây dựng trên đất yếu

Quan trắc độ lún và chuyển vị ngang trong xây dựng nền đường trên đất

yếu là yêu cầu kỹ thuật bắt buộc phải thực hiện thường xuyên. Máy TĐĐT và

TBĐT đã được sử dụng phổ biến trong quan trắc chuyển vị ngang và quan trắc

độ lún, công tác này đã được quy định trong nhiều tiêu chuẩn kỹ thuật ([69],

[76], [77]…).

- Phân tích số liệu quan trắc lún: Đã có nhiều phương pháp phân tích số

liệu quan trắc lún nền đường trên đất yếu được đề xuất, trong đó hai phương

pháp Asaoka ([54]) và Hyperbolic được sử dụng phổ biến.

- Quan trắc chuyển vị mái taluy đường ô tô trong quá trình khai thác

Các tuyến đường khi xây dựng qua vùng đồi núi thường phải đào sâu và

đắp cao, mái taluy tại những vị trí này có chiều cao lớn rất dễ mất ổn định và gây

ra sự cố sụt trượt ảnh hưởng an toàn và gây ách tắc giao thông. Quan trắc chuyển

vị bằng máy TĐĐT và công nghệ GPS kết hợp với phân tích địa kỹ thuật cho

phép dự báo ổn định của mái taluy từ đó đưa ra thông tin cảnh báo sớm đối với

người tham gia giao thông. Nhiều hệ thống quan trắc tự động đã được xây dựng

như: Hệ thống quan trắc mái taluy sử dụng công nghệ GPS trên đường cao tốc

Kochi- Nhật Bản [61], hệ thống quan trắc mái taluy bằng máy TĐĐT ở Thụy Sỹ

[74]...

d. Kiểm định yếu tố hình học và đánh giá vận tốc khai thác của tuyến

đường

Đối với các tuyến đường cao tốc, việc kiểm định các yếu tố hình học là

cần thiết để đánh giá an toàn khai thác của tuyến đường. Một số quốc gia đã ứng

dụng công nghệ GPS trong việc đo và kiểm định yếu tố hình học của tuyến ([62],

[72]).

1.2.2. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và

khai thác đƣờng ô tô ở Việt Nam

1.2.2.1. Nghiên cứu đo cao bằng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử

Mặc dù đã có nhiều tiêu chuẩn kỹ thuật đo cao bằng máy TĐĐT và công

nghệ GPS ở nước ngoài, tuy nhiên để áp dụng những tiêu chuẩn này trong điều

kiện Việt Nam còn gặp nhiều khó khăn. Vì vậy ở Việt Nam đã có nhiều tác giả

tiến hành nghiên cứu đo cao bằng công nghệ GPS và máy TĐĐT.

a. Nghiên cứu đo cao bằng công nghệ GPS

Nghiên cứu đo cao GPS đã được nhiều nhà khoa học ở Việt Nam quan

tâm nghiên cứu từ những năm 90 và được thực hiện liên tục cho đến nay. Với

hướng nghiên cứu chủ yếu là: Tìm giải pháp xác định dị thường độ cao dựa trên

mô hình Geoid toàn cầu hoặc xây dựng mô hình Geoid cục bộ ([14], [42], [34],

[24], [41]…), tìm phương án tính chuyển từ độ cao trắc địa sang độ cao thủy

chuẩn ([40], [16], [27], [35]…).

Mặc dù đã đạt được nhiều kết quả rất quan trọng trong lĩnh vực trắc địa

nhưng hiện nay trong tiêu chuẩn xây dựng và khai thác đường ô tô chưa có quy

định đo cao bằng công nghệ GPS.

b. Nghiên cứu đo cao bằng máy TĐĐT

Nghiên cứu đo cao bằng máy TĐĐT cũng được nhiều nhà khoa học quan

tâm nghiên cứu, tuy nhiên có rất ít kết quả nghiên cứu được công bố chính thức.

Một số đề tài nghiên cứu như: Thực nghiệm khảo sát đánh giá độ chính xác đo

cao bằng máy TĐĐT của Phan Hồng Tiến ([39]), nghiên cứu các nguồn sai số

trong đo cao bằng máy TĐĐT do NCS thực hiện ([18], [20], [21], [22]). Ngoài

các nghiên cứu trên, tại trường đại học Mỏ- Địa chất còn một số đề tài nghiên

cứu nhưng chưa công bố rộng rãi trên các tạp chí khoa học chuyên ngành.

Một số kết quả nghiên cứu đo cao bằng máy TĐĐT đã công bố mới chỉ

dừng lại ở mức độ nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn sai số hoặc tiến hành

thực nghiệm với số lượng nhỏ. Do vậy chưa đủ cơ sở để ứng dụng trong xây

dựng và khai thác đường ô tô.

1.2.2.2. Quy định ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại theo các tiêu chuẩn

xây dựng và khai thác đường ô tô

a. Những quy định ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong các

tiêu chuẩn xây dựng và khai thác đƣờng ô tô

Trong các tiêu chuẩn xây dựng đường ô tô chỉ có Quy trình khảo sát

đường ô tô ([1]), Quy phạm thi công và nghiệm thu cầu và cống ([3]) có nội

dung quy định ứng dụng máy TĐĐT và công nghệ GPS.

- Quy định sử dụng máy TĐĐT và công nghệ GPS trong Quy trình khảo

sát đường ô tô [1]

Sử dụng công nghệ GPS và máy TĐĐT trong thành lập lưới khống chế

mặt bằng quy định tại mục 7.32: “Lưới khống chế mặt bằng hạng IV được thực

hiện bằng công nghệ GPS hoặc công nghệ đo đạc thông thường”. Mục 7.33:

“Lưới đường chuyền cấp 2 được đo đạc bằng máy TĐĐT (Total Station) và

gương phản chiếu có chân cố định”.

Sử dụng máy TĐĐT trong đo cao quy định tại điều 12.10: “Đối với các

đơn vị có trang bị máy TĐĐT có thể sử dụng thiết bị này để đo cao, đo dài, nếu

xét thấy cần thiết”.

- Quy định sử dụng máy TĐĐT trong Quy phạm thi công và nghiệm thu

cầu cống [3]

Tại mục 2.8 quy định về phương pháp lập mốc độ cao: “Dùng trắc đạc đo

cao trình theo hình học hoặc lượng giác, dùng máy TĐĐT”.

Quy định ứng dụng máy TĐĐT đo cơ tuyến và kiểm tra vị trí trong thi

công (mục 2.10 và 6.16), nhưng không nêu yêu cầu độ chính xác của thiết bị và

phương pháp đo kiểm tra.

b. Một sốbất cập về quy định ứng dụng công nghệ trắc địa hiện

đạitrong các tiêu chuẩn xây dựng đƣờng ô tô

Phân tích trên cho thấy những quy định ứng dụng công nghệ trắc địa hiện

đại theo các tiêu chuẩn xây dựng đường ô tô còn rất sơ sài, nhiều trường hợp

chưa đủ cơ sở để ứng dụng. Cụ thể:

- Máy TĐĐT:Mới chỉ “để ngỏ” khả năng ứng dụng máy TĐĐT trong đo

cao (mục 12.10 của [1], điều 2.8 của [3]). Chưa có quy định ứng dụng máy

TĐĐT trong thành lập lưới khống chế độ cao, bố trí độ cao, đo vẽ mặt cắt địa

hình. Chưa có quy định cụ thể ứng dụng máy TĐĐT bố trí vị trí mặt bằng, chưa

đánh giá độ chính xác và xác định phạm vi áp dụng….

- Công nghệ GPS:Chưa đề cập đến các phương pháp đo GPS và yêu cầu

kỹ thuật kèm theo trong thành lập lưới khống chế mặt bằng, lưới khống chế độ

cao…

- Máy TBĐT: Chưa đề cập ứng dụng máy TBĐT trong xây dựng và khai

thác đường ô tô.

- Quan trắc chuyển vị nền đường ô tô: Chưa có quy định ứng dụng công

nghệ trắc địa hiện đại quan trắc chuyển vị trong xây dựng và khai thác đường ô

tô. Trong quy trình khảo sát thiết kế nền đường trên đất yếu quy định không

đúng tính năng của máy kinh vĩ (Mục II.3.3). Chưa có quy định kỹ thuật lập mốc

lưới khống chế cơ sở quan trắc lún và chuyển vị ngang.

Những bất cập trên đã gây lúng túng, khó khăn đối với nhà thầu, chủ đầu

tư, cơ quan quản lý trong việc ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT

trong xây dựng khai thác đường ô tô.

1.2.2.3. Ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác

đường ô tô

a. Kết quả ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và

khai thác đƣờng ô tô

- Ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT trong giai đoạn khảo sát

Hiện nay máy TĐĐT và công nghệ GPS đã được ứng dụng khá hiệu quả

trong công tác khảo sát đường ô tô, hầu hết các tuyến đường cấp cao và đường

cao tốc, các tuyến quốc lộ đều sử dụng máy TĐĐT và công nghệ GPS trong

công tác khảo sát địa hình.

+ Sơ bộ xác định hướng tuyến trên thực địa bằng máy GPS cầm tay

Một trong những ứng dụng quan trọng của công nghệ GPS là tính năng

dẫn đường. Tính năng này đã được khai thác để xác định sơ bộ vị trí tuyến ngoài

thực địa. Trong dự án xây dựng đường Hồ Chí Minh, tọa độ điểm khống chế

hướng tuyến được xác định trên bản đồ và nhập vào máy đo GPS cầm tay, căn

cứ vào chỉ dẫn trên máy sẽ xác định được vị trí ngoài thực địa.

+ Kết hợp máy TĐĐT và công nghệ GPS thành lập lưới khống chế mặt

bằng

Lưới khống chế mặt bằng trong xây dựng đường ô tô là lưới khống chế

mặt bằng hạng IV và lưới đường chuyền cấp 2 (Hình 1.10a,b), trong thi công

đường trên cao là lưới tam giác giải tích cấp 1 (Hình 1.10c).

a) Lưới đường chuyền cấp 2 (Dự án đường cao tốc Biên Hòa- Vũng Tàu)

b) Lưới khống chế mặt bằng hạng IV (Dự án đường cao tốc Biên Hòa- Vũng Tàu)

c) Lưới khống chế mặt bằng dự án đường trên cao Mai Dịch- Bắc Linh Đàm

Hình 1.10: Lưới khống chế mặt bằng trong xây dựng đường ô tô

Phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng là sử dụng kết hợp công

nghệ GPS và máy TĐĐT, trong đó công nghệ GPS với phương pháp đo tĩnh

được sử dụng để thành lập lưới khống chế mặt bằng hạng IV, máy TĐĐT sử

dụng để đo góc, cạnh của đường chuyền cấp 2 và lưới giải tích cấp 1.Nhược

điểm của phương pháp này là sử dụng nhiều thiết bị đo, thời gian đo chậm, nếu

đo kiểm tra hoặc bổ sung điểm lưới thì phải bình sai lại cả tuyến đo nên rất bất

tiện.

+Ứng dụng máy TBĐT thành lập lưới khống chế độ cao

Độ chính xác của lưới khống chế độ cao trong xây dựng đường ô tô là

lưới khống chế độ cao hạng IV và lưới thủy chuẩn kỹ thuật. Hầu hết các dự án

đều ứng dụng phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn với thiết bị là máy

TBĐT có độ chính xác trung bình hoặc máy thủy bình quang học.

Hình 1.11: Lưới khống chế độ cao (Dự ánđường cao tốc Biên Hòa- Vũng Tàu)

Nhược điểm của phương pháp đo cao hình học là tia ngắm luôn nằm

ngang và chiều dài tia ngắm từ 100÷150m nên rất khó triển khai trong trường

hợp địa hình phức tạp như khi xây dựng tuyến đường ven biển điqua vùng đầm

lầy, sông rộng. Tạidự án đường cao tốc Hạ Long- Hải Phòng, Hà Nội- Lạng Sơn,

đường vành đai 4- thành phố Hồ Chí Minh… không thể sử dụng được phương

pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn, đơn vị tư vấn đã thực hiện đo cao bằng

công nghệ GPS, tuy nhiên do thiếu tiêu chuẩn kỹ thuật và cơ sở khoa học nên

không thuyết phục được Chủ đầu tư và cơ quan quản lý chấp thuận.

+Ứng dụng máy TĐĐT đo vẽ bình đồ tuyến, bình đồ nút giao, đo vẽ mặt

cắt địa hình

Bình đồ tuyến, bình đồ nút giao với tỷ lệ đo vẽ 1/2000, 1/1000, 1/500 đều

được thành lập bằng phương pháp toàn đạc với thiết bị đo là máy TĐĐT. Số liệu

đo được chuyển sang máy tính thành lập bản đồ số.

Mặc dù chưa có quy định, tuy nhiên đối với các dự án lớn bắt buộc thực

hiện đo mặt cắt ngang bằng máy TĐĐT như dự án Cải tạo mở rộng quốc lộ 2

năm 2001, dự án xây dựng đường cao tốc Nội Bài- Lào Cai, Hà Nội- Hải Phòng,

Sài Gòn- Trung Lương…

- Ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT trong thi công đƣờng ô tô

+ Kiểm tra, đo bổ sung lưới khống chế mặt bằng và độ cao: Công tác này

được thực hiện tương tự như trong giai đoạn khảo sát thiết kế.

+ Bố trí vị trí mặt bằng: Trong thi công đường ô tô đã ứng dụng máy

TĐĐT để bố trí vị trí mặt bằng với chương trình “setting out”. Tuy nhiên khi

triển khai chưa có luận chứng kỹ thuật, chưa đánh giá độ chính xác bố trí và xác

định phạm vi áp dụng.

+ Bố trí độ cao: Mặc dù máy TĐĐT có tính năng đo cao nhưng vẫn chưa

được khai thác để bố trí độ cao. Trong thi công nền mặt đường, nút giao khác

mức và đường trên cao vẫn sử dụng máy thủy bình quang học và máy TBĐT kết

hợp với thước thép treo để bố trí độ cao (Hình 1.12).

Hình 1.12: Bố trí độ cao trong thi công trụ đường trên cao và nút giao khác mức

Nhược điểm của phương phương pháp này là rất khó thực hiện với chiều

cao lớn.

- Ứng dụng máy TĐĐT, máy TBĐT trong quan trắc chuyển vị nền

đƣờng đắp trên đất yếu

+ Độ chính xác quan trắc:Độ chính xác quan trắc là cơ sở để lựa chọn

thiết bị và phương pháp đo. Tuy nhiên trong Quy trình khảo sát thiết kế nền

đường đắp trên đất yếu [2], trong đề cương cũng như báo cáo kết quả quan trắc

của các dự án như: Dự án xây dựng đường cao tốc Hà Nội- Hải Phòng [73],

đường cao tốc Hà Nội- Lào Cai, Sài Gòn- Trung Lương, Láng- Hòa Lạc…. đều

không có luận chứng kỹ thuật về độ chính xác quan trắc, đặc biệt chưa có luận

chứng kỹ thuật đảm bảo kiểm soát tốc độ lún và tốc độ chuyển vị ngang.

+ Phương pháp quan trắc:Mặc dù chưa có quy định nhưng nhiều dự án

đã sử dụng máy TĐĐT, máy TBĐT quan trắc chuyển vị nền đường ô tô đắp trên

đất yếu. Quan trắc chuyển vị ngangđược thực hiện bằng máy TĐĐT độ chính

xác cao,sử dụng hai mốc lưới đường chuyền cấp 2 dọc tuyến làm lưới khống chế

cơ sở, phương pháp quan trắc chuyển vị ngang thực hiện bằng chức năng đo tọa

độ của máy TĐĐT.Quan trắc độ lún được thực hiện bằng phương pháp đo cao

hình học với thiết bị là máy TBĐT độ chính xác cao như: SDL 30, Geomax ZDL

700, DiNi 12T…Lưới khống chế cơ sở được tận dụng từ mốc lưới độ cao kỹ

thuật dọc tuyến, sử dụng vật kiến trúc cố định để kiểm tra mốc lưới khống chế cơ

sở.

+ Phân tích số liệu quan trắc lún:Phương pháp phân tích số liệu quan trắc

lún quy định trong Quy trình khảo sát thiết kế nền đường trên đất yếu [2] là

phương pháp hàm số mũ (Mục II.2.5). Nhưng trong thực tế nhiều dự án (đặc biệt

là dự án có yếu tố nước ngoài) không sử dụng phương pháp hàm số mũ mà sử

dụng hai phương pháp Asaoka và Hyperbolic, công tác tính toán thường thực

hiện trên phần mềm nước ngoài cung cấp.

b. Đánh giá những tồn tại khi ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại

trong xây dựng và khai thác đƣờng ô tô

Mặc dù ở Việt Nam đã ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây

dựng và khai thác đường ô tô từ nhiều năm. Tuy nhiên do thiếu luận chứng khoa

học và những quy định trong tiêu chuẩn kỹ thuật chưa đầy đủ nên việc ứng dụng

còn hạn chế. Cụ thể:

- Chưa thuyết phục được Chủ đầu tư và các cơ quan quản lý chấp thuận

phương pháp đo cao bằng máy TĐĐT và công nghệ GPS.

- Chưa khai thác hết tính năng kỹ thuật của thiết bị: Chưa ứng dụng

phương pháp “GPS- động” trong thành lập lưới khống chế mặt bằng. Chưa ứng

dụng máy TĐĐT trong thành lập lưới khống chế độ cao, quan trắc độ lún, bố trí

và kiểm tra độ cao…Chưa kết hợp các tính năng đo góc, đo cạnh, đo cao của

máy TĐĐT để nâng cao hiệu quả khai thác.

- Một số ứng dụng đã triển khai nhưng chưa có khảo sát đánh giá độ chính

xác và xác định phạm vi ứng dụng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật: Chưa khảo sát

đánh giá và xác định phạm vi ứng dụng chương trình “setting out” của máy

TĐĐT trong bố trí vị trí mặt bằng, chưa có khảo sát đánh giá độ chính xác khi

ứng dụng máy TĐĐT trong đo vẽ mặt cắt ngang.

- Quan trắc chuyển vị nền đường: Sử dụng chức năng đo tọa độ của máy

TĐĐT để quan trắc chuyển vị ngang của nền đường trên đất yếu chưa đáp ứng

yêu cầu kiểm soát tốc độ chuyển vị 5mm/ngày đêm.Chưa tuân thủ đầy đủ yêu

cầu thành lập, đánh giá ổn định mốc lưới khống chế cơ sở. Công tác phân tích số

liệu quan trắc lún không thống nhất, chưa có cơ sở và phương pháp tính.

Phân tích những quy định trong các tiêu chuẩn và thực tế ứng dụng công

nghệ GPS, máy TĐĐT, máy TBĐT trong xây dựng và khai thác đường ô tô chưa

đáp ứng được yêu cầu, thiếu cơ sở khoa học kỹ thuật, chưa khai thác hết tính

năng của thiết bị.

1.3. XÁC ĐỊNH NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.3.1. Tổng hợp tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại

trong xây dựng đƣờng ô tô trên thế giới và ở Việt Nam

Từ kết quả phân tích tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa

hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô trên thế giới và ở Việt Nam, kết

quả được tổng hợp trong bảng 1.2.

Bảng 1.2: Tổng hợp ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô trên thế giới và ở Việt Nam

TT

Nội dung

Trên thế giới

Ở Việt Nam

1 Nghiên cứu độ chính xác đo cao

Đạt độ chính xác cao, xây dựng thành

Chưa có quy định cụ thể, trong tiêu chuẩn xây dựng

bằng máy TĐĐT và công nghệ

các tiêu chuẩn kỹ thuật

đường ô tô mới “để ngỏ” khả năng ứng dụng máy

GPS

TĐĐT trong đo cao.

Thành lập lưới khống chế mặt

Sử dụng máy TĐĐT, công nghệ GPS

- Lưới khống chế mặt bằng: Sử dụng kết hợp máy

bằng và lưới khống chế độ cao

với phương pháp đo tĩnh và đo động

TĐĐT và phương pháp “GPS- tĩnh”, chưa ứng dụng

để thành lập đồng thời lưới khống chế

phương pháp “GPS- động”, chưa kết hợp các tính

mặt bằng và lưới khống chế độ cao

năng kỹ thuật của máy TĐĐT.

- Lưới khống chế độ cao: Đã đề cập sử dụng máy

TĐĐT nhưng chưa đủ cơ sở để áp dụng

3 Đo bản đồ địa hình, đo mặt cắt địa

Sử dụng phổ biến máy TĐĐT và

Đã sử dụng máy TĐĐT đo bình đồ, đo mặt cắt dọc và

hình

phương pháp đo “GPS- động”

mặt cắt ngang nhưng chưa quy định thành tiêu chuẩn.

4 Bố trí vị trí mặt bằng và độ cao

Sử dụng phổ biến máy TĐĐT và

Bố trí vị trí mặt bằng và độ cao được tiến hành độc lập

trong thi công đường ô tô

phương pháp GPS- RTK bố trí đồng

bằng các thiết bị khác nhau:

thời vị trí mặt bằng và độ cao

- Bố trí vị trí mặt bằng: Sử dụng máy TĐĐT nhưng

chưa có nghiên cứu xác định phạm vi áp dụng.

- Bố trí độ cao: Chưa ứng dụng máy TĐĐT và công

nghệ GPS, vẫn chỉ sử dụng máy thủy bình kết hợp với

thước thép treo.

5 Quan trắc chuyển vị nền mặt

Sử dụng phổ biến máy TĐĐT, máy

- Chưa có luận chứng độ chính xác quan trắc

đường

thủy bình điện tử. Phân tích số liệu

- Đã sử dụng máy TĐĐT và máy thủy bình điện tử

quan trắc lún nền đường trên đất yếu

nhưng chưa đáp ứng yêu cầu.

theo Asaoka và Hyperbolic

- Phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún chưa

thống nhất, chưa xây dựng phương pháp tính.

6 Kiểm định yếu tố hình học trong

Đã ứng dụng GPS trong kiểm định

Chưa kiểm định yếu tố hình học của tuyến đường

khai thác đường ô tô

yếu tố hình học, xác định vận tốc và

đánh giá khai thác.

7 Quan trắc chuyển vị và cảnh báo

Đã ứng dụng máy TĐĐT và GPS xây

Chưa có nghiên cứu xây dựng hệ thống quan trắc

ổn định mái taluy

dựng nhiều hệ thống quan trắc tự động

chuyển vị mái taluy đường ô tô

mái taluy đường ô tô.

1.3.2.Xác định nội dung nghiên cứu của luận án

Từ thực tế ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại là công nghệ GPS, máy

TĐĐT, máy TBĐT trong xây dựng và khai thác đường ô tô trên thế giới và ở

Việt Nam. Luận án hướng tới nghiên cứu các nội dung sau:

- Nghiên cứu phương pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy

TĐĐT phù hợp với yêu cầu đo cao trong xây dựng đường ô tô.

- Nghiên cứu ứng dụng phương pháp đo “GPS- động” thành lập lưới

đường chuyền cấp 2.

- Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT thành lập đồng thời lưới khống chế độ

cao và lưới đường chuyền cấp 2.

- Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT bố trí đồng thời vị trí mặt bằng và độ

cao trong thi công đường ô tô.

- Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT và TBĐT trong quan trắc chuyển vị

của nền đường.

- Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học và phương pháp tính để phân tích

số liệu quan trắc lún của nền đường trên đất yếu theo Hyperbolic và Asaoka phù

hợp với quy định và thực tiễn.

CHƢƠNG 2: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ

2.1. NỘI DUNG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ

2.1.1. Công tác trắc địa trong giai đoạn khảo sát thiết kế

Công tác khảo sát được tiến hành theo các mức độ khác nhau tùy theo giai

đoạn khảo sát để lập dự án đầu tư hay thiết kế kỹ thuật, thiết kế bản vẽ thi công,

trong đó vai trò của công tác trắc địa là thu thập các số liệu về địa hình phục vụ

thiết kế tuyến đường.

a. Xác định vị trí tuyến đƣờng trên thực địa

Vị trí tuyến đường gồm các cọc tim đường ở phần đường thẳng và đường

cong, có hai phương pháp xác định vị trí tuyến như sau:

- Xác định trực tiếp trên thực địa: Căn cứ theo yêu cầu kỹ thuật của tuyến

và đặc điểm địa hình xác định vị trí các đỉnh tuyến bằng mắt thường. Từ đỉnh

tuyến, sử dụng máy kinh vĩ và thước thép xác định vị trí các cọc trên đường

thẳng và đường cong. Đây là phương pháp truyền thống và phù hợp với các

tuyến đường cấp thấp có chiều dài cánh tuyến ngắn.

- Xác định vị trí tuyến trên bình đồ sau đó bố trí tuyến ra ngoài thực địa:

Sau khi xác định vị trí tuyến trên bình đồ, dựa vào lưới khống chế sẽ bố trí tuyến

đường ra thực địa. Phương pháp này phù hợp với tuyến đường cấp cao với cánh

tuyến dài, tuyến đường trong khu vực đã có quy hoạch xây dựng.

b. Thành lập lƣới khống chế và đo vẽ bình đồ tuyến

- Lưới khống chế mặt bằng: Trước đây lưới khống chế mặt bằng được lập

phục vụ đo bình đồ tuyến dưới dạng đường chuyền kinh vĩ với thiết bị là máy

kinh vĩ và thước thép. Với các tuyến đường cấp cao, lưới khống chế mặt bằng

thành lập là lưới đường chuyền cấp 2 với các thiết bị đo là máy TĐĐT và công

nghệ GPS.

- Lưới khống chế độ cao: Được thành lập bằng phương pháp đo cao hình

học với máy thủy bình có độ chính xác trung bình.

- Đo bình đồ tuyến: Bình đồ tuyến được đo chủ yếu bằng phương pháp

toàn đạc với dụng cụ là máy kinh vĩ và mia đứng, trong thời gian gần đây bắt

đầu sử dụng máy TĐĐT, nhiều dự án còn sử dụng phương pháp mặt cắt để lập

bình đồ tuyến từ số liệu đo mặt cắt dọc và mặt cắt ngang.

Công tác lập lưới khống chế mặt bằng, lưới khống chế độ cao, đo vẽ bình

đồ tuyến được thực hiện ngay từ bước khảo sát lập Dự án đầu tư [1].

c. Đo vẽ mặt cắt dọc và mặt cắt ngang

- Đo vẽ mặt cắt dọc tuyến: Với địa hình thuận lợi dễ dàng thực hiện đo vẽ

mặt cắt dọc tuyến bằng máy kinh vĩ, thước thép, máy thủy bình và mia đứng.

Tuy nhiên trong trường hợp khó khăn như tuyến qua sông, đầm lầy… những

thiết bị truyền thống rất khó thực hiện.

- Đo vẽ mặt cắt ngang tuyến: Đo mặt cắt ngang là công việc mất nhiều

thời gian và công sức, đây cũng là công việc rất khó kiểm soát chất lượng. Có

nhiều phương pháp đo mặt cắt ngang như:

+ Đo bằng máy kinh vĩ và mia đứng

+ Đo bằng máy thủy bình, mia và thước thép

+ Đo bằng thước chữ A…

Với các dự án lớn đã yêu cầu phải sử dụng máy TĐĐT để đo mặt cắt

ngang mặc dù phương pháp này chưa được đề cập trong tiêu chuẩn.

Theo quy trình khảo sát đường ô tô [1], công tác đo vẽ mặt cắt địa hình

được thực hiện trên thực địa ngay từ bước khảo sát lập dự án. Tuy nhiên hiện

nay bản đồ địa hình đo bằng máy TĐĐT có độ chính xác rất cao, vì vậy công tác

đo mặt cắt địa hình trong bước khảo sát lập dự án chỉ cần thực hiện trên bản đồ

địa hình. Trong bước khảo sát lập thiết kế kỹ thuật và thiết kế bản vẽ thi công

mới thực hiện đo đạc ngoài thực địa bằng thiết bị đo đạc hiện đại.

2.1.2. Công tác trắc địa trong giai đoạn thi công

Vai trò của công tác trắc địa trong giai đoạn thi công đường ô tô là đảm

bảo thi công tuyến đường chính xác về kích thước hình học. Công tác trắc địa

trong giai đoạn thi công đường ô tô gồm các nội dung sau:

a. Thành lập lƣới khống chế và bố trí tuyến đƣờng

- Thành lập lưới khống chế:Lưới khống chế trong thi công đường ô tô sử

dụng lưới khống chế đã thành lập trong giai đoạn khảo sát thiết kế (chỉ kiểm tra

và bổ sung nếu thấy cần thiết).

- Bố trí vị trí mặt bằng: Với các tuyến đường cấp thấp, đỉnh tuyến đường

đã được đánh dấu cố định trên thực địa từ giai đoạn khảo sát thiết kế, vì vậy các

cọc trên tim đường dễ dàng được bố trí bằng máy kinh vĩ và thước thép. Với

đường cấp cao, mặc dù chưa có quy định nhưng hiện nay sử dụng rất phổ biến

chương trình “setting out” của máy TĐĐT để bố trí tuyến đường.

- Bố trí độ cao: Công tác bố trí độ cao được thực bằng phương pháp đo

cao hình học, trong thi công nút giao khác mức và đường trên cao sử dụng kết

hợp máy thủy bình với thước thép.

b. Quan trắc chuyển vị trong thi công nền đƣờng đắp trên đất yếu

Nền đất yếu là môi trường phức tạp nên trong tính toán phải dựa trên

nhiều giả thiết gần đúng. Do vậy công tác quan trắc được thực hiện nhằm kiểm

tra, hiệu chỉnh kết quả thiết kế, xác định lại các tham số tính toán trên cơ sở số

liệu quan trắc thực tế. Nội dung quan trắc gồm quan trắc lún và quan trắc chuyển

vị ngang. Mặc dù chưa có quy định nhưng trong thực tế đã sử dụng máy TĐĐT

để quan trắc chuyển vị ngang và sử dụng máy TBĐT để quan trắc lún.

2.2. ĐỘ CHÍNH XÁC YÊU CẦU CỦA CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY

DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ

2.2.1. Độ chính xác yêu cầu của công tác trắc địa trong giai đoạn khảo sát

thiết kế

Độ chính xác yêu cầu của công tác trắc địa trong giai đoạn khảo sát thiết

kế được quy định chi tiết trong Quy trình khảo sát đường ô tô [1].

a. Độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng

Quy định tại mục (7.31, 7.32, 7.33), trong đó độ chính xác lưới khống chế

mặt bằng gồm lưới khống chế mặt bằng hạng IV và lưới đường chuyền cấp 2.

Lưới khống chế mặt bằng hạng IV là số liệu gốc để thành lập lưới đường

chuyền cấp 2. Các chỉ tiêu kỹ thuật chính của lưới mặt bằng hạng IV thể hiện

trong bảng 2.1.

Bảng 2.1: Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới khống chế mặt bằng hạng IV

Lƣới đƣờng

Lƣới tam giác

TT

Yếu tố đặc trƣng

chuyền hạng

hạng IV

IV

1 Chiều dài cạnh (km)

2- 5

0,25- 2

2 Sai số trung phương đo góc

±2”

Sai số trung phương tương đối đo cạnh

đáy

Sai số trung phương tương đối đo cạnh

yếu nhất

Sai số trung phương tương đối đo cạnh

đường chuyền

6 Giá trị góc nhỏ nhất trong tam giác

300

7 Sai số khép góc tam giác cho phép

±8”

Lưới đường chuyền cấp 2 được thành lập dọc theo tuyến đường phục vụ

đo vẽ bình đồ tuyến trong giai đoạn khảo sát thiết kế và bố trí vị trí mặt bằng

trong giai đoạn thi công. Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu của đường chuyền cấp 2

thể hiện trong bảng 2.2.

Bảng 2.2: Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới đường chuyền cấp 2

TT

Yếu tố đặc trƣng

Giá trị

1 Chiều dài cạnh (m)

80÷350

2 Độ chính xác đo góc

±10”

)

3 Độ chính xác đo cạnh (

Sai số khép tương đối đường chuyền (

)

Sai số khép góc

Sai số vị trí điểm (mm)

b. Độ chính xác của lưới khống chế độ cao

Quy định tại các mục7.30, 7.31, 7.34, 7.35, 12.9, 15.7 ([1]), trong đó lưới

khống chế độ cao gồm 02 cấp là lưới khống chế độ cao hạng IV và lưới khống

chế độ cao kỹ thuật.

- Lưới khống chế độ cao hạng IV: Được thành lập trong giai đoạn khảo sát

thiết kế các tuyến đường có cấp kỹ thuật từ 60÷80. Yêu cầu sai số khép lưới

khống chế độ cao hạng IV là , sai số trung phương ngẫu nhiên trên

1km đường đo là 10mm/km.

- Lưới độ cao kỹ thuật: Được bố trí trùng với lưới đường chuyền cấp 2.

Yêu cầu sai số khép lưới khống chế độ cao kỹ thuật là

c. Độ chính xác đo tim tuyến

Độ chính xác đo tim tuyến quy định trong các mục12.6, 12.9, 12.10 ([1]).

- Độ chính xác đo góc đỉnh tuyến: Mỗi góc đo một lần đo (đo thuận và

đảo kính) sai số giữa 2 vòng đo không quá 30".

- Độ chính xác đo cao: Đo cao phải đo 2 lần, một lần đo tổng quát để đặt

mốc và một lần đo chi tiết. Sai số khép cho phép đo tổng quát . Đo

cao chi tiết phải đo khớp vào mốc đo cao tổng quát với sai số cho phép

- Độ chính xác đo dài: Đo dài tổng quát được đo 2 lần, sai số cho phép

giữa 2 lần đo . Đo chiều dài chi tiết một lần, để kiểm tra dựa vào kết

quả đo dài tổng quát đảm bảo độ chính xác .

2.2.2. Độ chính yêu cầu của công tác trắc địa trong giai đoạn thi công

a. Độ chính xác bố trí mặt bằng

- Thi công nền mặt đường: Yêu cầu sai số của công tác trắc địa khi bố trí

cọc tim đường là ±10cm [28].

- Thi công nút giao khác mức (tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cầu

cống): Sai số vị trí thi công móng là ±5cm, vị trí tim cầu là ±15mm.

- Thi công đường trên cao (Chỉ dẫn kỹ thuật của Dự án xây dựng đường

trên cao Mai Dịch- Bắc Linh Đàm): Sai số vị trí tim cọc là 100 mm, vị trí bệ

móng là 50mm, vị trí tim tuyến là 25mm, vị trí lớp móng trên của kết cấu mặt

đường là 20mm.

b. Độ chính xác bố trí độ cao

- Yêu cầu độ chính xác bố trí độ cao trong thi công nền mặt đường: Độ

chính xác bố trí và kiểm tra độ cao được quy định trong nhiều tiêu chuẩn thi

công và nghiệm thu đường ô tô (Bảng 2.3).

Bảng 2.3: Độ chính xác bố trí độ cao trong thi công nền mặt đường

Yêu cầu

TT

Tên tiêu chuẩn

độ chính xác

Nền đường ô tô- thi công và nghiệm thu (TCVN

10mm÷30mm.

9436:2012) ([8])

Quy trình thi công và nghiệm thu lớp móng cấp

Sai cao độ móng: -1cm đến

phối sỏi cuội gia cố xi măng và trong kết cấu áo

+0,5cm

đường ô tô (22TCN 245-98) ([9])

Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu lớp

- Lớp móng dưới: - 10mm

móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô

- Lớp móng trên: - 5mm

tô (22TCN 334- 06)([4])

Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cát gia cố

Sai số thi công lớp móng:

xi măng và trong kết cấu áo đường ô tô 22TCN

Từ -1cm đến +0.5cm

246-98 ([10])

Quy trình thi công và nghiệm thu lớp mặt BTN

22TCN 249- 98. Quy trình công nghệ thi công

- Lớp dưới: -10mm ÷ +5mm

và nghiệm thu mặt đường BTN sử dụng nhựa

- Lớp trên: ±5mm

đường Polime TCN 356-06([5])

Quy định tạm thời về kỹ thuật thi công và

Cao độ tim đường: Từ

nghiệm thu mặt đường BTXM trong xây dựng

±10mm đến ±15mm

CTGT theo Quyết định số 1951/QĐ- BGTVT

ngày 17/8/2012 của Bộ GTVT ([6])

- Yêu cầu độ chính xác bố trí độ cao trong thi công nút giao khác mức

(Theo tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cầu cống)

Độ chính xác cao độ đỉnh móng hoặc bệ móng nông là ±(1÷2)cm. Độ

chính xác độ cao đỉnh cọc là ±50mm. Độ chính xác thi công ván khuôn: ±10mm.

Độ chính xác cao độ đỉnh trụ: ±10mm

- Yêu cầu độ chính xác bố trí độ cao (Theo chỉ dẫn kỹ thuật của Dự án xây

dựng đường trên cao Mai Dịch- Bắc Linh Đàm)

Độ chính xác cao độ đập đầu cọc: ±20mm. Độ chính xác cao độ đỉnh bệ

móng: ±13mm. Độ chính xác đo cao trong thi công đường: ±20mm đối với lớp

móng dưới, ±15mm đối với lớp móng trên, ±10mm đối với lớp mặt bê tông nhựa

và bê tông xi măng.

2.3. NGHIÊN CỨU THÀNH LẬP LƢỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG VÀ LƢỚI

KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ BẰNGMÁY TOÀN

ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS

2.3.1. Thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp 2 bằng máy toàn đạc điện tử

2.3.1.1.Đồ hình lưới đường chuyền cấp 2 trong xây dựng đường ô tô

Lưới đường chuyền cấp 2 trong xây dựng đường ô tô bố trí dọc theo tuyến

đường, vì vậy sơ đồ lưới là lưới đường chuyền hở. Tuy nhiên lưới đường chuyền

hở có nhiều dạng đồ hình khác nhau nên cần lựa chọn dạng đồ hình phù hợp.

a. Các dạng đồ hình lƣới đƣờng chuyền hở

Lưới đường chuyền hở với 03 dạng đồ hình (Hình 2.1):

a. Lưới đường chuyền phù hợp

b. Lưới đường chuyền khuyết phương vị

c. Lưới đường chuyền treo

Hình 2.1: Các dạng đồ hình lưới đường chuyền hở

- Lưới đường chuyền phù hợp:Đây là dạng đồ hình truyền thống với yêu

c) và hai tọa độ gốc G2, G3. Do

cầu số liệu gốc gồm hai phương vị gốc ( đ và

việc đo phương vị gốc khó khăn nên thực tế thường áp dụng sơ đồ lưới với 04

điểm gốc G1, G2, G3, G4. Ưu điểm của đồ hình này là đồ hình chặt chẽ, tuy

nhiên yêu cầu số liệu gốc nhiều nên làm tăng chi phí.

- Lưới đường chuyền khuyết phương vị: Chỉ cần hai điểm gốc là đủ điều

kiện định vị lưới và yêu cầu bình sai, tuy nhiên việc tính toán bình sai phức tạp.

- Lưới đường chuyền treo:Đồ hình có số liệu gốc chỉ gồm 01 điểm gốc và

01 phương vị gốc, số liệu gốc chỉ đủ tính tọa độ các điểm trong lưới, chưa đủ

điều kiện bình sai.

b. Lựa chọn đồ hình lƣới đƣờng chuyền cấp 2 trong xây dựng đƣờng

ô tô

Lưới đường chuyền cấp 2 trong xây dựng đường ô tô với số liệu gốc là

lưới khống chế mặt bằng hạng IV được đo bằng công nghệ GPS.Đơn giá lập một

điểm lưới khống chế mặt bằng hạng IV gấp khoảng 5 lần lập một điểm lưới

đường chuyền cấp 2 nên cần hạn chế số lượng điểm gốc ở mức tối thiểu.

Hiện nay với sự hỗ trợ của máy tính điện tử nên việc tính toán bình sai rất

đơn giản, do vậy vấn đề bình sai lưới đường chuyền khuyết phương vị dễ dàng

thực hiện được bằng các phần mềm bình sai.

Với các lý do trên lựa chọn đồ hình lưới đường chuyền cấp 2 khuyết

phương vị là phù hợp trong xây dựng đường ô tô.

2.3.1.2. Phương pháp thành lập lưới đường chuyền cấp 2 bằng máy toàn đạc

điện tử

a. Ƣớc tính độ chính xác đo góc đo cạnh

Hình 2.2: Sơ đồ lưới đường chuyền cấp 2 khuyết phương vị trong xây dựng

đường ô tô

Trước khi đo lưới phải thiết kế sơ đồ lưới và ước tính độ chính xác đo

góc, đo cạnh trong lưới. Đồ hình lưới đã lựa chọn là lưới khuyết phương vị, khi

thiết kế trên bản đồ địa hình phải tuân thủ các chỉ tiêu kỹ thuật trong bảng 2.2.

Căn cứ phương án sơ đồ lưới đã thiết kế tiến hành ước tính độ chính xác đo góc

và đo cạnh bằng máy TĐĐT.

Công thức ước tính độ chính xác đo góc (m ), đo cạnh (mS) của đường

chuyền nêu trong giáo trình Trắc địa cơ sở [38] như sau:

- Độ chính xác đo góc: (2.1)

- Độ chính xác đo cạnh: (2.2)

Trong đó:

n: là số góc đo hoặc số cạnh đo trong đường chuyền, My là sai số vị trí

điểm yếu của đường chuyền cấp 2 (Bảng 2.2: My=50mm), [S] là tổng chiều dài

cạnh đường chuyền.

: là sai số tương đối giới hạn đo cạnh của đường chuyền cấp 2 (Bảng

2.2: ).

b. Phƣơng pháp đo và xử lý số liệu

- Đo lưới

Căn cứ kết quả ước tính độ chính xác đo góc, đo cạnh sẽ lựa chọn được

loại máy TĐĐT phù hợp. Khi đo lưới cần lưu ý hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất,

sử dụng kẹp gương để đảm bảo độ chính xác đo góc, đo cạnh.

- Xử lý số liệu

Đường chuyền khuyết phương vị là đường chuyền chỉ có 2 điểm gốc ở hai

đầu (Hình 2.2). Để tính được các hệ số của phương trình số hiệu chỉnh cần phải

biết phương vị của các cạnh hoặc tọa độ gần đúng của các điểm cần xác định. Do

đây là đường chuyền khuyết phương vị, không có phương vị đầu và phương vị

cuối nên không thể chuyền phương vị tới các cạnh của đường chuyền để tính tọa

độ gần đúng.

Hình 2.3: Xử lý số liệu đường chuyền cấp 2 khuyết phương vị

Để bình sai đường chuyền khuyết phương vị trước tiên giả định phương vị

3.....đo được tính góc định

cạnh GPS1- DC1 là ’1. Dựa vào các góc

hướng các cạnh còn lại theo công thức:

(2.3)

Tính tọa độ gần đúng của các điểm trong lưới (bao gồm cả điểm gốc

GPS2) theo công thức:

(2.4)

Trong đó:

Từ kết quả tính tọa độ điểm gốc GPS2 theo góc phương vị giả định ban

. đầu α’1 tínhđượcphương vị cạnh GPS1- GPS2 là

Với tọa độ điểm gốc GPS1 và GPS2 đã biết sẽ tính được góc phương vị

gốc g. Như vậy giữa góc phương vị và αglệch một góc chứng tỏ hướng gốc

GPS1-GPS2 đã bị xoay góc , việc tiếp theo là xoay hướng gốc GPS1-GPS2 về

đúng hướng bằng cách xác định lại góc phương vị cạnh GPS1- DC1 là α1.

(2.5) α1= α’1 ±

Sau khi xác định được α1 sẽ tính được tọa độ gần đúng của các điểm

đường chuyền trong lưới sau đó sẽ tiến hành bình sai theo phương pháp bình sai

gián tiếp.Các bước tiến hành như sau:

Bước1. Chọn ẩn số

Ẩn số thường được chọn là tọa độ các điểm trong lưới, số lượng ẩn số

bằng 2 lần số điểm cần xác định tọa độ.

Bước 2. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh

Đối với lưới đo góc cạnh thì có 2 dạng phương trình số hiệu chỉnh:

+ Phương trình số hiệu chỉnh góc:

(2.6)

Trong đó:

;

+ Phương trình số hiệu chỉnh cạnh:

(2.7)

Trong đó:

; ;

+ Hệ phương trình số hiệu chỉnh viết dưới dạng ma trận là:

(2.8)

Trong đó:

; ; ;

Bước 3. Thành lập hệ phương trình chuẩn

(2.9)

Trong đó: , với C là hằng số, mi là sai số của trị đo.

Viết hệ phương trình số hiệu chỉnh dưới dạng ma trận ta được:

(2.10)

Trong đó: R = ATPA; b = ATPL

Bước 4. Giải hệ phương trình chuẩn

(2.11)

Giải hệ phương trình chuẩn tính được số hiệu chỉnh Vi và từ đó tính giá trị

sau bình sai.

Bước 5. Đánh giá độ chính xác

- Sai số trung phương trọng số đơn vị: (2.12)

- Sai số trung phương của hàm số: (2.13)

Hiện nay công tác bình sai lưới đường chuyền cấp 2 thường được thực

hiện bằng các phần mềm chuyên dụng như PickNet, DPSurvey...

2.3.2. Thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp 2 bằng phƣơng pháp “GPS- động”

2.3.2.1. Nguyên lý và độ chính xác của phương pháp “GPS- động”

a. Nguyên lý đo “GPS- động”

Đo “GPS- động” là một dạng của phương pháp đo GPS tương đối, trong

đó một máy đặt cố định tại điểm đã biết tọa độ gọi là trạm cơ sở (Base station)

và một hoặc nhiều máy khác di động đến các điểm cần đo toạ độ gọi là trạm

động (Rover stations), điều kiện đo là trạm cơ sở và trạm động phải cùng thu tín

hiệu tối thiểu 04 vệ tinh. Kết quả đo và xử lý số liệu sẽ xác định được hiệu tọa độ

( X, Y, Z) giữa trạm cơ sở và các trạm động từ đó dễ dàng tính được tọa độ

các trạm động.

Tuỳ thuộc vào thời điểm xử lý số liệu đo là xử lý tức thời ngay tại thực

địa hay xử lý trong phòng, người ta chia thành 2 dạng là đo động thời gian thực

và đo động xử lý sau.

- Đo động thời gian thực (GPS- RTK)

Ngoài các máy thu ở trạm cơ sở và trạm động còn cần thêm hệ thống

truyền dữ liệu(Radio link) truyền số liệu liên tục từ trạm cơ sở đến thiết bị xử lý

số liệu ở trạm động (Hình 2.4).

Do phải dùng đến hệ thống truyền dữ liệu để truyền số liệu từ trạm cơ sở

đến trạm động nên phạm vi hoạt động của trạm di động bị hạn chế bởi công suất

của hệ thống truyền dữ liệu.

Kết quả đo của trạm động được xử lý tức thời và hiển thị ngay trên màn

hình.

Trạm cơ sở (Base stations

Hệ thống truyền dữ liệu

Trạm động (Rover stations

(Radio- link)

Hình 2.4: Phương pháp GPS- RTK

- Đo động xử lý sau (GPS- PPK)

Phương pháp đo động xử lý sau cũng tương tự như phương pháp đo động

thời gian thực, tuy nhiên không cần sử dụng thiết bị truyền số liệu nên phạm vi

hoạt động của trạm động lớn hơn phương pháp đo động thời gian thực, dữ liệu

đo được xử lý sau khi đo để tính ra tọa độ các trạm động.

b. Độ chính xác đo “GPS- động”

Độ chính xác đo động của công nghệ GPS đã được nhà sản xuất công bố

trong tài liệu của máy (Bảng 2.4).

Bảng 2.4: Độ chính xác đo động của một số máy đo GPS phổ biến ở Việt Nam

Độ chính xác đo động

TT

Loại máy

GPS- RTK

GPS- PPK

1 GPS900 - Leica

10mm +1ppm.D

EPOCH 35- Spectra Precision

10mm +1ppm.D

RTK S82- South

10mm +1ppm.D

SOKKIA GRX2

10mm +1ppm.D

Trimble R8 GNSS

8mm +1ppm.D

6 GPS-X90- Huace

10mm +1ppm.D

Thống kê trong bảng 2.4 cho thấy độ chính xác đo “GPS- động” của

phương pháp đo động thời gian thực và đo động xử lý sau là như nhau. Theo kết

quả đo kiểm định do Viện nghiên cứu địa chính thực hiện năm 1999 tại bãi

chuẩn Xuân Đỉnh với phương pháp đo động thời gian thực và đo động xử lý sau,

kết quả cho thấy độ chính xác của phương pháp đo động ≤ ±20mm ([37]).

Sai số vị trí điểm cho phép của đường chuyền cấp 2 là 50mm (Bảng 2.2),

do vậy độ chính xác của phương pháp “GPS- động” đáp ứng yêu cầu thành lập

lưới đường chuyền cấp 2.

2.3.2.2. Ứng dụng phương pháp “GPS- động” thành lập lưới đường chuyền

cấp 2

Ứng dụng phương pháp đo “GPS- động” trong thành lập lưới khống chế

mặt bằng đã được xây dựng thành nhiều tiêu chuẩn ở nước ngoài, đặc biệt trong

tiêu chuẩn bang Washington [77] đã đưa ra quy trình đo “GPS- động” với độ

chính xác của trạm động là 5cm (0,16ft) phù hợp với độ chính xác yêu cầu của

đường chuyền cấp 2 theo tiêu chuẩn Việt Nam.

Trên cơ sở những quy định của tiêu chuẩn đo GPS của bang Washington

về độ chính xác của trạm cơ sở, thời gian đo, tần suất ghi dữ liệu, lịch đo…kết

hợp các nghiên cứu và thực tế đo GPS ở Việt Nam để xây dựng phương pháp

thành lập đường chuyền cấp 2 bằng phương pháp đo “GPS- động”.

a. Thiết lập trạm cơ sở và trạm động

- Sơ đồ bố trí trạm cơ sở và trạm động

Về nguyên tắc chỉ cần một trạm cơ sở là đủ để xác định tọa độ các trạm

động. Tuy nhiên để nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của kết quả đo cần bố trí

hai trạm cơ sở ở hai đầu tuyến đo [15]. Sơ đồ bố trí trạm cơ sở và trạm động

trong hình 2.5.

Hình 2.5: Sơ đồ lưới đường chuyền cấp 2 thành lập bằng phương pháp đo

“GPS- động”

- Xác định khoảng cách lớn nhất từ trạm động đến trạm cơ sở và khoảng

cách lớn nhất giữa hai trạm cơ sở.

+ Xác định khoảng cách lớn nhất từ trạm cơ sở đến trạm động

Trong phương pháp đo “GPS- động”, sai số vị trí điểm của trạm động xác

định theo [15] như sau:

(mm) (2.14)

Với a và b là các tham số độ chính xác của máy GPS, theo Bảng 2.4 ta có

a=10, b=1, D là khoảng cách từ trạm cơ sở đến trạm động.

Để thành lập đường chuyền cấp 2 bằng phương pháp “GPS- động” sai số

giới hạn vị trí điểm của trạm động ( GPS=2mGPS) phải thỏa mãn điều kiện GPS≤

50mm. Do vậy ta có bất phương trình sau:

(2.15)

Giải bất phương trình (2.15) tìm được Dmax=14,6km. Tuy nhiên theo một

số tiêu chuẩn nước ngoài ([70], [77]…) nên giới hạn khoảng cách lớn nhất từ

trạm cơ sở đến trạm động là Dmax=10km. Do vậy kiến nghị khi thành lập lưới

đường chuyền cấp 2 thì khoảng cách lớn nhất giữa trạm cơ sở và trạm động là

Dmax=10km.

+ Xác định khoảng cách lớn nhất giữa hai trạm cơ sở

Để đảm bảo một trạm động kết nối đồng thời với hai trạm cơ sở, khoảng

cách lớn nhất từ trạm động đến trạm cơ sở là 10km. Do vậy khoảng cách lớn

nhất giữa hai trạm cơ sở cũng không được vượt quá 10km.

- Thiết lập trạm cơ sở

10km

+ Lựa chọn vị trí trạm cơ

sở phải đảm bảo yêu cầu thu tín

10km

hiệu GPS, và phù hợp với vị trí

10km

trạm động.

+ Đồ hình của trạm cơ sở

10km

là phải hình thành các tam giác

để kiểm tra sai số khép tam giác

(Hình 2.6).

Hình 2.6: Sơ đồ bố trí trạm cơ sở

+ Hệ số suy giảm độ chính xác lớn nhất (PDOP) là 5.

+ Sai số vị trí điểm ≤3cm.

+ Thời gian đo với phương pháp đo tĩnh là 70 phút, đo tĩnh nhanh là 10

phút.

+ Tần suất ghi dữ liệu là 15 giây.

+ Loại lịch sử dụng: Lịch quảng bá.

+ Số vệ tinh quan sát tối thiểu là 5. + Góc cao của vệ tinh ≥150.

Lƣu ý: Hiện nay mật độ điểm lưới địa chính cơ sở ở Việt Nam khoảng

4km/ điểm, độ chính xác của lưới địa chính cơ sở đáp ứng yêu cầu độ chính xác

của trạm cơ sở. Do vậy có thể sử dụng trực tiếp điểm lưới địa chính cơ sở để làm

trạm cơ sở mà không cần thành lập mới.

- Thiết lập trạm động

+ Trạm động là các điểm đường chuyền cấp 2 cần thành lập, vị trí trạm

động ngoài đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của đường chuyền cấp 2 và yêu cầu sử

dụng trong xây dựng đường ô tô, còn phải đảm bảo yêu cầu thu tín hiệu GPS,

đồng thời khoảng cách tối từ trạm động đến trạm cơ sở không được vượt quá

10km.

+ Thời gian đo tối thiểu với phương pháp động xử lý sau là 5 epochs.

+ Số vệ tinh quan sát tối thiểu là 5.

+ Hệ số suy giảm độ chính xác lớn nhất (PDOP) là 5.

+ Loại lịch sử dụng: Lịch quảng bá. + Góc cao của vệ tinh ≥150.

+ Tần suất ghi dữ liệu một lần từ 1 giây đến 15 giây.

b. Phƣơng pháp đo

Sử dụng phương pháp đo động xử lý sau, đây là phương pháp phù hợp với

các loại máy GPS thông dụng ở Việt Nam, đo theo sơ đồ “dừng và đi” (stop and

go). Các thủ tục cần tiến hành trong quá trình đo là:

- Khởi đo:Là việc xác định nhanh số nguyên lần bước sóng từ vệ tinh đến

ăng ten máy thu dựa vào việc thu tín hiệu vệ tinh tại hai trạm máy (trạm cơ sở và

trạm động) đồng thời trên một đường đáy. Khi đã có được số nguyên đa trị thì

việc giải tọa độ các điểm đo tiếp theo chỉ cần thực hiện trong thời gian đo rất

ngắn với số lượng (1÷ 2) trị đo.

Đường đáy đã biết ở đây có thể chọn là hai điểm đã biết tọa độ, có thể là

một đoạn thẳng có độ dài xác định được định hướng theo hướng Bắc hoặc cũng

có thể là một đoạn thẳng được đo theo phương pháp tĩnh. Sau khi giải được số

nguyên đa trị qua phép khởi đo, việc đo đạc các điểm khác được tiến hành trong

thời gian đo rất ngắn, nếu cả trạm cơ sở và trạm động đều duy trì được việc thu

liên tục tín hiệu của ít nhất 4 vệ tinh. Khi mất tín hiệu thu vệ tinh hoặc số lượng

vệ tinh ít hơn 4 thì thông tin về số nguyên đa trị bị mất khi đó việc khởi đo phải

được tiến hành lại.

- Quy chuẩn hệ tọa độ:Đo “GPS động” xác định số gia tọa độ trong hệ

WGS84 giữa trạm động so với trạm cơ sở. Để tính chuyển về hệ tọa độ địa

phương cần phải có thông số chuyển đổi. Việc chuyển đổi đó gọi là thủ tục quy

chuẩn hệ tọa độ. Việc quy chuẩn hệ tọa độ có thể sử dụng một trong các cách

+ Sử dụng 7 tham số tính chuyển

Để chuyển đổi từ hệ tọa độ GPS (WGS84) về hệ tọa độ địa phương cần có

tham số tính chuyển chính xác giữa hai hệ thống tọa độ. Các tham số đó là:

3 giá trị về độ lệch gốc tọa độ ΔX, ΔY, ΔZ.

3 tham số về góc xoay của 3 trục tọa độ.

1 tham số là hệ số tỷ lệ.

+ Sử dụng tập hợp điểm trùng

Chọn ít nhất 3 điểm trong khu đo có tọa độ trong hệ tọa độ địa phương để

đo trong hệ tọa độ GPS. Trên cơ sở hai tọa độ trong hai hệ thống của các điểm

trùng sẽ tính được các thông số quan hệ cục bộ giữa hai hệ thống tại khu đó và từ

đó tọa độ các điểm đo khác sẽ tính được theo các thông số này.

- Đo tọa độ các trạm động: Trong quá trình đo cần ghi chú tên các trạm

động, sử dụng kẹp định vị để giảm sai số lệch tâm. Trong quá trình đo nếu một

trạm động bị mất tín hiệu cần phải thiết lập lại thủ tục khởi đo.

c. Xử lý dữ liệu

Công tác xử lý dữ liệu được thực hiện trên phần mềm chuyên dụng. Công

tác xử lý gồm:

- Xử lý số liệu đo tĩnh của trạm cơ sở

- Xử lý số liệu đo động của trạm động

Tùy theo phần mềm kèm theo máy đo GPS, xử lý dữ liệu có thể tiến hành

đồng thời cả kết quả đo tĩnh và đo động hoặc xử lý riêng cho từng kết quả đo.

d. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp “GPS- động” trong thành lập lƣới

đƣờng chuyền cấp 2

- Khó áp dụng trong khu vực thành phố, khu vực rừng rậm: Tín hiệu từ vệ

tinh đến máy thu GPS chỉ truyền theo đường thẳng và không xuyên qua được bề

mặt mà ánh sáng không truyền qua. Do vậy khu vực thành phố có nhiều nhà cửa

và khu vực rừng rậm dễ ảnh hưởng đến thu tín hiệu vệ tinh làm sai lệch kết quả

đo.

- Không áp dụng trong trường hợp gần các nguồn gây nhiễu tín hiệu như

trạm rađa, tháp truyền hình, đường điện cao thế…

2.3.3. Đánh giá hiệu quả của phƣơng pháp “GPS- động” trong thành lập

lƣới đƣờng chuyền cấp 2

Để đánh giá hiệu quả của phương pháp “GPS- động” trong thành lập lưới

đường chuyền cấp 2 bằng cách so sánh với phương pháp truyền thống.

Phương pháp truyền thống thành lập lưới đường chuyền cấp 2 là sử dụng

kết hợp công nghệ GPS và máy TĐĐT. Trong đó sử dụng công nghệ GPS với

phương pháp đo tĩnh để thành lập điểm gốc, sau đó sử dụng máy TĐĐT để đo

góc, cạnh trong lưới. So sánh giữa phương pháp “GPS- động” và phương pháp

truyền thống trong thành lập lưới đường chuyền cấp 2 thể hiện trong bảng 2.5.

Bảng 2.5: So sánh phương pháp “GPS- động” với phương pháp truyền

thống trong thành lập lưới đường chuyền cấp 2

Phƣơng pháp

TT

Chỉ tiêu

“GPS- động”

truyền thống

1 Thiết bị tối thiểu

03 máy GPS

1 máy TĐĐT + 2gương

2 Nhân lực (người)

4 người đo

Số điểm đường chuyền cấp 2

300 điểm

10 điểm

đo được trong một ca (ngày)

Chi phí thực tế để lập 01

4.667 đồng

100.000 đồng

điểm đường chuyền cấp 2

Thời gian đo 1 điểm đường

30 giây

15 phút

chuyền

6 Yêu cầu đồ hình lưới

- Yêu cầu thông hướng giữa

- Không cần thông

- Bắt buộc phải thông

hai điểm đường chuyền

hướng

hướng giữa một điểm lưới

- Yêu cầu chiều dài cạnh, độ

- Không yêu cầu

với hai điểm liền kề.

lớn góc

- Phải tuân thủ yêu cầu về

chiều dài cạnh, độ lớn góc

Rất khó khăn, phải tiến

Khả năng kiểm tra, bổ sung,

Rất dễ dàng, thực

hành đo lại một cụm lưới

khôi phục điểm lưới ở các

hiện riêng lẻ cho

và bình sai cả tuyến đường

giai đoạn sau

từng điểm lưới

chuyền.

Có thể không cần

điểm gốc, sử dụng

Bắt buộc phải thành lập

8 Yêu cầu điểm gốc

trực tiếp lưới địa

điểm gốc

chính cơ sở

(Ghi chú: Chi phí trong bảng 2.5 tính theo giá thuê máy và nhân công

thực tế, với giá ca máy là 200.000đ/ca, giá nhân công là 200.000đ/công, trong

phương pháp truyền thống chưa tính chi phí thành lập điểm gốc bằng phương

pháp GPS- tĩnh)

So sánh trong Bảng 2.5 cho thấy: Phương pháp “GPS- động” ngoài các

ưu điểm về thời gian đo, đồ hình lưới…còn có chi phí thực tế để lập một điểm

đường chuyền rất thấp (chỉ bằng 4,67% so với phương pháp truyền thống).

Đồng thời khi đo kiểm tra hoặc bổ sung điểm lưới rất dễ dàng, đặc điểm này rất

phù hợp khi kiểm tra bổ sung điểm lưới trong thi công đường ô tô. Đây là

phương pháp mang lại hiệu quả rất lớn về kinh tế và kỹ thuật.

2.3.4. Thành lập lƣới khống chế độ cao bằng máy toàn đạc điện tử

Nhiều tiêu chuẩn nước ngoài đã quy định đo cao bằng máy TĐĐT ([49],

[53], [70], [77]…), tuy nhiên chưa có sự thống nhất về độ chính xác và quy định

kỹ thuật giữa các tiêu chuẩn. Ở Việt Nam mới chỉ “để ngỏ” khả năng đo cao

bằng máy TĐĐT trong Quy trình khảo sát đường ô tô [1]. Do vậy để ứng dụng

máy TĐĐT lưới độ cao hạng IV cần phải nghiên cứu phương pháp nâng cao độ

chính xác đo cao bằng máy TĐĐT phù hợp với yêu cầu trong xây dựng đường ô

tô.

2.3.4.1. Nghiên cứu phương pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy

toàn đạc điện tử

Máy TĐĐT đo cao theo nguyên lý của phương pháp đo cao lượng giác,

hiệu độ cao của sơ đồ đo cao phía trước tính theo công thức (1.3) và (1.4). Với

sơ đồ đo cao từ giữa và đo cao đối hướng hiệu độ cao tính như sau:

- Sơ đồ đo cao từ giữa:

(2.16)

- Sơ đồ đo cao đối hướng:

(2.17)

b. Phân tích ảnh hƣởng của các nguồn sai số trong đo cao bằng máy

TĐĐT

Từ nguyên lý đo cao bằng máy TĐĐT và các công thức tính hiệu độ cao

cho thấy các nguồn sai số trong đo cao gồm:

- Sai số đo cạnh nghiêng: mD

Công thức tính sai số đo cạnh nghiêng của máy TĐĐT được công bố

trong tài liệu của máy như sau:

(2.18) mD=a+ b.D (mm)

Với a và b là các hệ số thực nghiệm do nhà sản xuất cung cấp.

Máy TĐĐT đo dài theo nguyên lý phản xạ của sóng điện từ, vì vậy sự

thay đổi của môi trường truyền sóng sẽ ảnh hưởng đến vận tốc truyền sóng từ đó

làm thay đổi kết quả đo dài. Do vậy để giảm sai số đo cạnh nghiêng cần giảm

chiều dài tia ngắm D và hiệu chỉnh các yếu tố khí tượng.

Hiệu chỉnh các yếu tố khí tượng vào kết quả đo dài của máy TĐĐT nêu

trong [63] và xét trong trường hợp D=1km, ta có:

(2.19)

Trong đó:

D: Hiệu chỉnh kết quả đo dài (mm)

p: Áp suất không khí (mbar). t: Nhiệt độ không khí (0C)

h: Độ ẩm tương đối (%)

α=1/273,16

Sử dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng để xác định lượng hiệu chỉnh nhiệt

độ và áp suất khi đo cao hạng II, III, IV và hạng kỹ thuật [25], kết quả nêu trong

Bảng 2.6.

Bảng 2.6: Hiệu chỉnh nhiệt độ, áp suất khi đo cao bằng máy TĐĐT

Đại lƣợng

Độ chính xác đo cao

hiệu chỉnh

Hạng kỹ thuật

Nhiệt độ

Hạng II 3,20

Hạng III 6,40

Hạng IV 13,60

Không hiệu chỉnh

Áp suất (mbar)

12,4 Không hiệu chỉnh Không hiệu chỉnh Không hiệu chỉnh

- Sai số đo góc đứng (mV) hoặc góc thiên đỉnh (mZ)

Giảm sai số đo góc đứng hoặc góc thiên đỉnh bằng cách đo góc trên hai vị

trí của ống kính để khắc phục sai số MO.

- Sai số do đo chiều cao gương (ml): Chiều cao gương được đọc trực tiếp

trên sào gương nên nguồn sai số này rất nhỏ, do vậy coi ml=0.

- Sai số do ngắm gương [22]:

(mm) (2.20)

Trong đó:

” là hệ số chuyển đổi đơn vị từ giây sang radian ( ”=206265) Vxlà độ phóng đại của ống kính

là góc nhìn giới hạn phụ thuộc vào cấu tạo bảng ngắm ( =15”÷60”), với

loại bộ bảng ngắm vàsào gương của máy TĐĐT ta có =60”.

Khảo sát ảnh hưởng của sai số ngắm với Vx=30 và =60”, kết quả thể

hiện trong bảng 2.7.

Bảng 2.7: Khảo sát ảnh hưởng của sai số ngắm đến kết quả đo cao bằng máy

TĐĐT

D (m) 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1500

1,9 2,9 3,9 4,8 5,8

6,8

7,8

8,7

9,7

11,6 13,6 14,5

Kết quả khảo sát trong Bảng 2.6 cho thấy sai số ngắm tăng tỷ lệ thuận với

chiều dài tia ngắm. Vì vậy cần phải hạn chế ảnh hưởng của sai số ngắm bằng

cách hạn chế chiều dài tia ngắm.

- Sai số do khúc xạ:

Hình 2.7: Hiện tượng chiết quang trong không khí

Khúc xạ không khí là hiện tượng vật lý biến đổi phức tạp theo cả không

gian và thời gian nên không thể khắc phục triệt để ảnh hưởng của khúc xạ. Tuy

nhiên trong các phương trình (2.16) và (2.17), thành phần ảnh hưởng của khúc

xạ là và với R=6371km

nên sai số của hệ số khúc xạ ảnh hưởng nhỏ đến kết quảđo hiệu độ cao.Vì vậy để

giảm ảnh hưởng của hiện tượng khúc xạ chỉ cần sử dụng hệ số khúc xạ gần đúng

(k=0,14) và hạn chế chiều dài tia ngắm.

- Sai số do đo chiều cao máy: mi

Chiều cao máy thường được đo trực tiếp bằng thước thép. Nếu sử dụng sơ

đồ đo từ giữa sẽ loại bỏ được sai số đo chiều cao máy.

- Sai số do góc nghiêng của mặt gương

Khi mặt gương quay góc

thì vị trí tâm quang học của

gương thay đổi theo phương đứng

là , điều này đã ảnh

hưởng rất lớn đến kết quả đo cao

của máy TĐĐT. Hình 2.8: Góc nghiêng mặt gương

Kết quả nghiên cứu do NCS thực hiện cho thấy để khắc phục ảnh hưởng

của góc nghiêng mặt gương đến kết quả đo cao bằng máy TĐĐT là phải cố định

mặt gương trong suốt quá trình đo, luôn sử dụng bảng ngắm, không ngắm theo

tâm gương [21].

Phân tích trong mục (b) cho thấy chiều dài tia ngắm có ảnh hưởng đến

nhiều nguồn sai số đo cao, do vậy cần phải thiết lập mối quan hệ giữa chiều dài

tia ngắm với độ chính xác đo cao của máy TĐĐT.

c. Thiết lập mối quan hệ giữa chiều dài tia ngắm và độ chính xác đo

cao bằng máy TĐĐT.

Với nguyên tắc coi độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu

độ chính xác đo cao theo tiêu chuẩn đo cao hình học. Do vậy:

(2.21)

(2.22) mh≤ a

Trong đó:

mh: Sai số trung phương đo hiệu độ cao bằng máy TĐĐT, mh xác định

theo luật truyền sai số Gauss.

: Sai số cho phép trên 1km đường đo theo tiêu chuẩn đo cao hình học.

L: Chiều dài đường đo.

a: là yêu cầu độ chính xác bố trí độ cao

Lần lượt xem xét phương trình (2.21) và (2.22) với các sơ đồ đo cao phía

trước, đo cao từ giữa và đo cao đối hướng, kết quả như sau:

+ Sơ đồ đo cao phía trước:

(2.23)

(2.24)

+ Sơ đồ đo cao từ giữa:

(2.25)

(2.26)

+ Sơ đồ đo cao đối hướng:

(2.27)

(2.28)

Trong các bất phương trình (2.23), (2.24), (2.25), (2.26), (2.27), (2.28) với

bán kính trung bình trái đất là R=6371km nên thành phần có giá trị rất nhỏ

nên bỏ qua các thành phần công thức có chứa . Các bất phương trình (2.23),

(2.24), (2.25), (2.26), (2.27), (2.28) được viết gọn lại như sau:

+ Sơ đồ đo cao phía trước:

(2.29)

(2.30)

+ Sơ đồ đo cao từ giữa:

(2.31)

(2.32)

+ Sơ đồ đo cao đối hướng:

(2.33)

(2.34)

Các bất phương trình (2.29), (2.30), (2.31), (2.32), (2.33), (2.34) liên quan

các ẩn số: D, Z, Z1, Z2. Để giải các bất phương trình trên tìm D bằng phương

pháp “thử dần”.

Sử dụng ngôn ngữ lập trình C# để lập chương trình tính “ETS 2013”, sơ

đồ khối và mã nguồn của chương trình trong Phụ lục 2, giao diện của chương

trình trong hình 2.9.

Hình 2.9: Giao diện của chương trình “ETS 2013”

Với thông số máy TĐĐT, độ chính xác đo cao yêu cầu sau khi lựa chọn

sơ đồ đo, khoảng giá trị của góc thiên đỉnh, chương trình “ETS 2013” sẽ ước

tính chiều dài tia ngắm lớn nhất từ máy TĐĐT đến gương.

Trong 03 sơ đồ đo cao bằng máy TĐĐT, sơ đồ đo cao phía trước chứa

nhiều nguồn sai số (sai số đo chiều cao máy, sai số do chiết quang…) làm giảm

độ chính xác, do vậy không nên sử dụng sơ đồ này.

d. Phƣơng pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT

Trên cơ sở phân tích ảnh hưởng các nguồn sai số và thiết lập mối quan hệ

giữa độ chính xác đo cao với chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT,xác định

phương pháp nâng cao độ chính xác đo cao của máy TĐĐT như sau:

1. Luôn đo góc thiên đỉnh hoặc góc đứng ở hai vị trí ống kính để khắc

phục sai số MO.

2. Hiệu chỉnh nhiệt độ, áp suất không khí để giảm sai số đo cạnh nghiêng

3. Luôn cố định mặt gương trong suốt quá trình đo và sử dụng bảng

ngắm, không ngắm theo tâm gương.

4. Lựa chọn sơ đồ đo cao từ giữa hoặc đo cao đối hướng đồng thời

5. Tính hiệu độ cao theo công thức: Hiện nay tất cả các máy TĐĐT đều

hiển thị giá trị hiệu độ cao theo sơ đồ đo cao phía trước trên màn hình, tuy nhiên

kết quả này vẫn chứa nhiều nguồn sai số. Do vậy phải sử dụng công thức (2.16)

và (2.17) để tính hiệu độ cao.

6. Sử dụng chương trình “ETS 2013” để giới hạn chiều dài tia ngắm từ

máy TĐĐT đến gương.

2.3.4.2. Phương pháp thành lập lưới khống chế độ cao bằng máy toàn đạc

điện tử

- Ƣớc tính chiều dài tia ngắm

Sử dụng chương trình “ETS 2013” để ước tính chiều dài tia ngắm khi đo

cao hạng III, hạng IV, độ chính xác của máy TĐĐT thay đổi (Bảng 2.8).

Bảng 2.8: Kết quả ước tính chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT theo chương trình

“ETS 2013”khi thành lập lưới khống chế độ cao

Độ chính xác của máy TĐĐT Sơđồ đo từ giữa

Sơđồ đo đối hƣớng

1", 1mm+ 1ppm.D

>2500

2", 2mm+ 2ppm.D

2402

>2500

3", 3mm+ 3ppm.D

1546

>2500

4", 4mm+ 4ppm.D

1021

2382

5", 5mm+ 5ppm.D

700

1839

6", 6mm+ 6ppm.D

493

1544

Kết quả ước tính trong bảng 2.8 cho thấy chiều dài tia ngắm của máy

TĐĐT hoàn toàn phù hợp thành lậplưới khống chế độ cao hạng III, hạng IV.

- Phƣơng pháp đo và xử lý số liệu

+ Phương pháp đo: Căn cứ vào độ chính xác của máy TĐĐT để ước tính

chiều dài tia ngắm lớn nhất từ máy TĐĐT đến gương. Thực hiện đo hiệu độ cao

theo sơ đồ đo cao từ giữa, hiệu độ cao tính theo công thức (2.16).Khi đo cần tuân

thủ phương pháp nâng cao độ chính xác trong mục (d).

+ Xử lý số liệu: Kết quả đo thu được hiệu độ cao của các trạm máy, công

tác kiểm tra sai số khép, bình sai lưới độ cao được thực hiện như với lưới độ cao

thông thường.

2.3.5. Thành lập đồng thời lƣới đƣờng chuyền cấp 2 và lƣới khống chế độ

cao hạng IV bằng máy toàn đạc điện tử

2.3.5.1. Phương pháp đo và xử lý số liệu

a. Kiểm tra sự phù hợp của chiều dài tia ngắm

Kết quả ước tính chiều dài tia ngắm lớn nhất của máy TĐĐT theo sơ đồ

đo cao từ giữa với độ chính xác đo cao hạng IV trong bảng 2.8 cho thấy

Dmax=493m.

Theo quy định chiều dài

lớn nhất của cạnh đường

chuyền cấp 2 là Smax=350m,

cũng chính là chiều dài tia

ngắm lớn nhất của máy

TĐĐT (Hình 2.10), chiều dài

này nhỏ hơn yêu cầu chiều dài

tia ngắm khi thành lập lưới độ Hình 2.10: Chiều dài tia ngắm và chiều dài

cạnh đường chuyền cấp 2 cao hạng IV là Dmax=493m.

Vì vậy chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu thành lập đồng

thời lưới độ cao hạng IV và lưới đường chuyền cấp 2 trên cùng một trạm máy.

b. Phƣơng pháp đo

Với mục đích thành lập đồng thời lưới đường chuyền cấp 2 và lưới độ cao

hạng IV trong cùng một trạm máy,phương pháp đo như sau:

+ Đặt máy TĐĐT tại đỉnh đường chuyền thực hiện các thao tác tại trạm

máy, dựng gương tại hai đỉnh đường chuyền. Sau khi ấn phím chức năng đo,

máy TĐĐT tự động đo khoảng cách nằm ngang, khoảng cách nghiêng, góc bằng,

góc thiên đỉnh và hiển thị kết quả trên màn hình.

+ Số liệu để thành lập lưới đường chuyền cấp 2 gồm khoảng cách ngang

và góc bằng, số liệu để thành lập lưới độ cao hạng IV gồm góc thiên đỉnh và

khoảng cách nghiêng. Như vậy để thành lập lưới độ cao hạng IV trong khi thành

lập lưới đường chuyền cấp 2 chỉ cần đọc thêm giá trị góc thiên đỉnh và khoảng

cách nghiêng.

Do chỉ đặt máy TĐĐT tại đỉnh đường chuyền và thực hiện với sơ đồ đo từ

giữa, do vậy hình thành hai tuyến đo tương ứng với vị trí đặt máy TĐĐT với

đỉnh chẵn và đỉnh lẻ (Hình 2.11).

a) Số đỉnh đường chuyền chẵn (n chẵn)

b) Số đỉnh đường chuyền lẻ (n lẻ)

Hình 2.11: Sơ đồ thành lập đồng thời lưới đường chuyền cấp 2 và lưới độ cao

hạng IV bằng máy TĐĐT

Trong cả hai trường hợp số đỉnh đường chuyền là chẵn và lẻ thì hai tuyến

đo chưa đủ hình thành tuyến đo kín hoặc tuyến đo phù hợp. Vì vậy phải bổ sung

hai trạm phụ PI và PII để đo bổ sung hiệu độ cao hPI và hPII.

Khi đo phải tuân thủ phương pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng

máy TĐĐT. Hiệu độ cao tính theo công thức (2.16).

c. Xử lý số liệu

- Tính và kiểm tra sai số khép đường đo (fh): Với tuyến phù hợp, tính sai

số khép đường đo tính theo hai tuyến đo tương ứng với máy TĐĐT đặt tại đỉnh

chẵn (fh_chẵn) và đặt tại đỉnh lẻ (fh_lẻ).Với tuyến kín (trường hợp có một điểm

gốc), hai tuyến đo tạo thành vòng kín nên dễ dàng tính được sai số khép (fh_kín)

Tuyến đo thỏa mãn sai số khép lưới độ cao hạng IV khi: ,

với L là chiều dài đường đo.

- Bình sai lưới: Lưới khống chế độ cao hạng IV và lưới đường chuyền cấp

2 bình sai độc lập bằng phần mềm trắc địa chuyên dụng như PickNet, Pronet,

DPsuvey....theo phương pháp bình sai lưới phụ thuộc.

2.3.5.2. Đánh giá hiệu của phương pháp thành lập đồng thời lưới độ cao hạng

IV và lưới đường chuyền cấp 2 bằng máy toàn đạc điện tử

Để đánh giá hiệu quả của phương pháp thành lập đồng thời lưới độ cao

hạng IV và lưới đường chuyền cấp 2 bằng máy TĐĐT, tiến hành so sánh hiệu

quả của phương pháp này với phương pháp truyền thống.

Phương pháp truyền thống để thành lập lưới đường chuyền cấp 2 và lưới

độ cao hạng IV là sử dụng kết hợp máy TĐĐT và máy thủy bình, trong đó máy

TĐĐT sử dụng thành lập lưới đường chuyền cấp 2, máy thủy bình sử dụng thành

lập lưới độ cao hạng IV.

Kết quả so sánh giữa phương pháp sử dụng máy TĐĐT và phương pháp

truyền thống thể hiện trong bảng 2.9.

Bảng 2.9: So sánh phương pháp thành lập đồng thời lưới độ cao hạng IV và lưới

đường chuyền cấp 2 bằng máy TĐĐT với phương pháp truyền thống

TT

Chỉ tiêu

Phƣơng pháp chỉ sử dụng máy TĐĐT

Phƣơng pháp truyền thống

Thiết bị

01 máy TĐĐT + 02 bộ gương+ 01 máy thủy

01 máy TĐĐT + 02 bộ gương

bình+ 02 mia

2 Nhân lực (người)

3,894,000

6,136,000

Kinh phí tính cho 1km (đồng)

Vượt địa hình khó khăn:

Dễ dàng do chiều dài

đầm lầy, qua sông, đồi

tia ngắm lớn, sự linh

Rất khó thực hiện

núi…

hoạt của ống kính

(Ghi chú: Kinh phí tính theo đơn giá khảo sát 2012 của Hà Nội, mật độ

điểm đường chuyền cấp 2 là 5 điểm/km, phương án chỉ sử dụng máy TĐĐT đã

tính thêm chi phí xử lý số liệu đo cao)

Kết quả so sánh trong Bảng 2.9 cho thấy phương pháp sử dụng máy

TĐĐT thành lập đồng thời lưới độ cao hạng IV và lưới đường chuyền cấp 2 có

chi phí chỉ bằng 63% chi phí của phương pháp truyền thống. Đặc biệt là dễ dàng

vượt qua địa hình khó khăn mà phương pháp truyền thống rất khó thực hiện.

2.4. NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ VỊ TRÍ ĐIỂM MẶT BẰNG VÀ ĐỘ CAO BẰNG MÁY

TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ TRONG THI CÔNG ĐƢỜNG Ô TÔ

2.4.1. Ứng dụng máy toàn đạc điện tử bố trí vị trí điểm mặt bằng

Tất cả các máy TĐĐT đều có chương trình bố trí điểm mặt bằng (chương

trình “setting out”). Tuy nhiên trong tài liệu của máy không có thông tin về độ

chính xác của phương pháp, do vậy để ứng dụng chương trình“setting out” bố trí

vị trí điểm mặt bằng trong thi công đường ô tô cần phải khảo sát đánh giá độ

chính xác từ đó xác định điều kiện áp dụng.

2.4.1.1. Phân tích sai số bố trí điểm bằng chương trình “setting out” của máy

toàn đạc điện tử

a. Khái quát chƣơng trình “setting out” của máy TĐĐT

- Chương trình “setting out” của máy TĐĐT bố trí vị trí điểm điểm ra

thực địa theo phương pháp tọa độ cực. Trong hình 2.12,đặt máy tại điểm lưới

khống chế DCi, định hướng đến DCj, khi đó vị trí điểm C được xác định thông

qua kết quả bố trí góc và bố trí cạnh S.

Hình 2.12: Bố trí điểm bằng chương trình “setting out” của máy TĐĐT

- Trình tự thực hiện bố trí điểm bằng chương trình “setting out”:

+ Chọn chương trình “setting out” của máy TĐĐT

+ Thiết lập các thông số trạm máy và thông số điểm định hướng

+ Nhập tọa độ điểm cần bố trí, trên màn hình máy TĐĐT hiển thị giá trị

góc và cạnh cần bố trí.

+ Thực hiện thao tác bố trí góc sau đó bố trí cạnh sẽ đánh dấu được điểm

bố trí.

b. Phân tích sai số bố trí điểm bằng chƣơng trình “setting out”

Bổ sung ảnh hưởng của sai số do lưới khống chế [29], khi đó sai số vị trí

điểm C xác định như sau:

(2.35)

Trong đó:

- Sai số do bố trí khoảng cách S: mS=a+b.ppm.S (mm)

(Với a, b là các hệ số thực nghiệm do nhà sản xuất cung cấp)

- Sai số bố trí góc bằng: m

Theo [38], sai số bố trí góc bằng được hình thành từ 05 nguồn sai số: Sai

số đo góc do bản thân máy TĐĐT (mm), sai số do ngắm (mng), sai số do định tâm

máy (me,m), sai số do định tâm tiêu (me,t), sai số do môi trường đo (mt,p,c). Do đó:

(2.36)

Sử dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng, ta có: mm=mng=me,m=me,t=mt,p,c=m

Trong đó sai số đo góc do bản thân máy TĐĐT mmđược nhà sản xuất

cung cấp trong catalog của máy, lấy m=mm. Do vậy:

(2.37)

- Sai số do lưới khống chế (mg) xác định theo [29]:

(2.38)

Với mluoi là sai số vị trí điểm của lưới khống chế, b là chiều dài trung bình

cạnh lưới khống chế.

Thay (2.37), (2.38) vào (2.35), ta có:

(2.39)

Trong công thức (2.39) cho thấy khoảng cách S từ máy TĐĐT đến gương

có ảnh hưởng đến nhiều nguồn sai số bố trí. Theo thông tin của nhà sản xuất,

khoảng cách từ máy TĐĐT đến gương từ 1,5m÷ 1500m nên sẽ ảnh hưởng lớn

đến độ chính xác bố trí. Vì vậy cần khảo sát ảnh hưởng của khoảng cách S đến

sai số vị trí điểm cần bố trí từ đó xác định phạm vi ứng dụng trong từng trường

hợp cụ thể.

2.4.1.2. Ứng dụng chương trình “setting out” bố trí vị trí mặt bằng trong thi

công đường ô tô

a. Ứng dụng chƣơng trình “setting out” bố trí cọc tim tuyến

Độ chính xác của lưới đường chuyền cấp 2 trong thi công nền mặt đường

là mDC2=50mm, độ chính xác bố trí cọc tim tuyến là mtim=10cm. Khảo sát độ

chính xác bố trí điểm theo công thức (2.39) với chiều dài cạnh lưới trung bình là

b=200m, kết quả thể hiện trong bảng 2.10.

Bảng 2.10: Độ chính xác bố trí điểm bằng chương trình “setting out” của máy

TĐĐT

Khoảng cáchS (m)

Độ chính xác

máy TĐĐT

50 100 150 200 210 220 230 240 250 260 270 280 300 320 340

1", 1mm+ 1ppm.S 57.3 66.2 76.1 86.6 88.8 91.0 93.2 95.4 97.7 99.9 102.2 104.5 109.0 113.6 118.3

2", 2mm+ 2ppm.S 57.3 66.2 76.1 86.7 88.9 91.1 93.3 95.6 97.8 100.1 102.3 104.6 109.2 113.8 118.5

3", 3mm+ 3ppm.S 57.4 66.3 76.3 86.9 89.1 91.3 93.5 95.8 98.0 100.3 102.6 104.9 109.5 114.1 118.8

4", 4mm+ 4ppm.S 57.5 66.4 76.5 87.2 89.4 91.6 93.8 96.1 98.4 100.6 102.9 105.2 109.9 114.5 119.3

5", 5mm+ 5ppm.S 57.6 66.6 76.7 87.5 89.7 91.9 94.2 96.5 98.8 101.1 103.4 105.7 110.4 115.1 119.8

6", 6mm+ 6ppm.S 57.7 66.8 77.0 87.9 90.1 92.4 94.7 96.9 99.3 101.6 103.9 106.3 111.0 115.7 120.5

(Ghi chú: Đơn vị của sai số vị trí điểm trong bảng 2.10 là milimet)

Kết quả tính trong Bảng 2.10 cho thấy:

- Mặc dù chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT lớn nhất đến 1500m với

gương đơn, tuy nhiên để bố trí cọc tim đường với độ chính xác mtim= 10cm thì

chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT không được lớn hơn 260m (Smax≤ 260m).

- Độ chính xác đo góc, đo cạnh của máy TĐĐT ít ảnh hưởng đến độ chính

xác bố trí. Do vậy không cần lựa chọn máy TĐĐT có độ chính xác cao khi bố trí

cọc tim đường.

b. Ứng dụng chƣơng trình “setting out” bố trí vị trí mặt bằng trong

thi công nút giao khác mức và đƣờng trên cao

Khảo sát độ chính xác bố trí điểm theo công thức (2.39) với chiều dài

cạnh lưới trung bình là b=150m, độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng là

mluoi=6mm ([3]), kết quả thể hiện trong đồ thị hình 2.13.

1",1mm+1ppm.S

,

2",2mm+2ppm.S

x a m C m

3",3mm+3ppm.S

4",4mm+4ppm.S

5",5mm+5ppm.S

6",6mm+6ppm.S

36.0 34.0 32.0 30.0 28.0 26.0 24.0 22.0 20.0 18.0 16.0 14.0 12.0 10.0 8.0 6.0

2 5

5 0

7 5

1 0 0

1 2 5

1 5 0

1 7 5

2 0 0

2 2 5

2 5 0

2 7 5

3 0 0

3 2 5

3 5 0

3 7 5

4 0 0

S (m)

Hình 2.13: Đồ thị khảo sát độ chính xác bố trí điểm bằng chương trình “setting

out” của máy TĐĐT trong thi công nút giao khác mức và đường trên cao

Yêu cầu độ chính xác bố trí mặt bằng trong thi công nút giao khác mức và

đường trên cao từ 15mm đến 100mm. Căn cứ đồ thị hình 2.13, với độ chính xác

của máy TĐĐT cho trước sẽ xác định được khoảng cách lớn nhất từ máy TĐĐT

đến điểm cần bố trí.

2.4.2. Ứng dụng máy toàn đạc điện tử bố trí vị trí điểm độ cao

Kết quả nghiên cứu đo cao bằng máy TĐĐT cho thấy chiều dài tia ngắm

có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác đo cao. Do vậy để ứng dụng máy TĐĐT

bố trí độ cao trong xây dựng đường ô tô cần ước tính chiều dài tia ngắm phù hợp

với độ chính xác yêu cầu.

a. Ước tính chiều dài tia ngắm

Sử dụng chương trình “ETS 2013” để ước tính chiều dài tia ngắm tương

ứng với độ chính xác yêu cầu khi thi công nền, móng, các lớp kết cấu áo đường,

đỉnh trụ đường trên cao và nút giao khác mức. Các thông số sử dụng ước tính:

- Độ chính xác của máy TĐĐT: Độ chính xác đo cạnh (a=1 ÷ 4, b=1 ÷ 4),

độ chính xác đo góc thiên đỉnh mz=1” ÷ 4”.

- Góc thiên đỉnh thay đổi từ 800 ÷ 1000 khi bố trí và kiểm tra độ cao trong thi công nền mặt đường, thay đổi từ 600 ÷ 1200 khi bố trí và kiểm tra độ cao

trong thi công nút giao khác mức và đường trên cao.

- Sử dụng sơ đồ đo cao từ giữa

Kết quả ước tính thể hiện trong bảng 2.11.

Bảng 2.11: Kết quả ước tính chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT phục vụ bố trí

độ cao trong thi công nền mặt đường, nút giao khác mức và đường trên cao

TT Độ chính

Chiều dài tia ngắm (m)

Ghi chú

a= 1, b=1

a= 2, b=2

a= 3, b=3

a= 4, b=4

xác yêu cầu (mm)

mz=2”

mz=3”

mz=4”

± 15

Thi công nền đất

666

665

396

252

± 10

Thi công lớp mặt đường

296

295

174

110

± 13

Thi công móng

557

338

208

± 10

Thi công đỉnh trụ

334

323

186

110

Kết quả ước tính trong bảng 2.11 cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu

bố trí độ cao với độ chính xác cao nhất là ±10mm, chiều dài tia ngắm từ

110m÷334m.

b. Phương pháp bố trí độ cao

Hình 2.14: Sơ đồ bố trí độ cao bằng máy TĐĐT

Để bố trí độ cao điểm C từ mốc độ cao, sử dụng phương pháp đo cao từ

giữa, vị trí đặt máy đảm bảo chiều dài tia ngắm D1≤Dmax, D2≤Dmax và D1≈D2, với

Dmax xác định trong bảng 2.11.

Khi thực hiện bố trí độ cao phải tuân thủ phương pháp nâng cao độ chính

xác đo cao bằng máy TĐĐT. Hiệu độ cao (h) tính theo công thức (2.16), độ cao

của điểm C xác định như sau:

(2.40) HC= Hmốc + h

2.4.3. Phƣơng pháp bố trí đồng thời vị trí điểm mặt bằng và độ cao trong thi

công đƣờng ô tô bằng máy toàn đạc điện tử

Tổng hợp kết quả trong đồ thị hình 2.13 và bảng 2.10, bảng 2.11 cho thấy

độ chính xác và chiều dài tia ngắm của máy TĐĐT hoàn toàn đáp ứng yêu cầu

bố trí đồng thời vị trí mặt bằng và độ cao trong thi công đường ô tô trong cùng

một trạm máy.

Sơđồ và trình tự kỹ thuật bố trí đồng thời vị trí mặt bằng và độ cao thể

- Đo nhiệt độ, áp suất không khí

hiện trong hình 2.15.

CÔNG TÁC CHUẨN BỊ

- Kiểm tra điều kiện chiều dài tia ngắm (D

- Lựa chọn chương

trình “setting

THỰC HIỆN BỐ TRÍ

out”để bố trí vị trí mặt bằng. - Đo góc thiên đỉnh, khoảng cách nghiêng ở vị trí thuận kính và đảo kính.

- Tính hiệu độ cao theo công thức (2.16), tính độ cao điểm bố trí (2.30).

Hình 2.15: Trình tự kỹ thuật bố trí đồng thời vị trí mặt bằng và độ cao bằng máy

TĐĐT

2.4.4. Ứng dụng phƣơng pháp giao hội nghịch của máy toàn đạc điện tử

kiểm tra vị trí điểm mặt bằng trong thi công đƣờng ô tô

Phương pháp giao hội nghịch góc - cạnh sử dụng xác định tọa độ điểm đặt

máy. Trước đây phương pháp này ít được sử dụng vì việc tính toán khá phức tạp,

tuy nhiên trong máy TĐĐT đã lập sẵn chương trình “Free Station” nên việc tính

toán bằng phần mềm tiện tích của máy. Trình tự thực hiện như sau:

- Đặt máy TĐĐT tại điểm cần xác định tọa độ (hay là điểm cần kiểm tra vị

trí trong quá trình thi công đường ô tô)

- Lựa chọn chương trình “Free Station”

- Dựng gương ở tối thiểu 02 điểm lưới khống chế, ấn phím chức năng đo,

tọa độ điểm đặt máy hiển thị trên màn hình (Hình 2.16b).

a) Sơ đồ đo

b) Hiển thị kết quả trên màn hình

Hình 2.16: Phương pháp giao hội nghịch góc - cạnh bằng máy TĐĐT Khi số lượng điểm lưới nhiều hơn 2, tọa độ điểm đặt máy được tính theo

nguyên lý “số bình phương tối thiểu” và hiển thị sai số vị trí điểm trên màn hình.

Sau khi xác định tọa độ, chênh lệch giữa tọa độ thực tế và tọa độ thiết kế của

điểm P xác định như sau.

(2.41) Rx = xP - xPtk

(2.42) Ry = yP - yPtk

(2.43)

2.5. PHƢƠNG PHÁP ĐO VẼ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH TRONG GIAI ĐOẠN KHẢO

SÁT THIẾT KẾ BẢN VẼ THI CÔNG BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ

Yêu cầu của công tác khảo sát lập thiết kế bản vẽ thi công là phải thể hiện

đúng địa hình thực tế để xác định chính xác khối lượng của hồ sơ thiết kế bản vẽ

thi công. Do vậy cùng với công tác bố trí tuyến đường, phải tiến hành đo lại mặt

cắt dọc và mặt cắt ngang.

2.5.1. Đo mặt cắt dọc tuyến đƣờng bằng máy toàn đạc điện tử

Công tác đo mặt cắt dọc được tiến hành song song với công tác bố trí

tuyến đường, trong đó khoảng cách và độ cao của các cọc trên tim tuyến được

xác định như sau:

- Khoảng cách giữa hai cọc trên tim tuyến:

(2.44)

Với (xi, yi) là tọa độ của cọc đã bố trí

- Độ cao của cọc tim tuyến xác định theo công thức (2.40)

Với khoảng cách và độ cao đã xác định, dễ dàng vẽ được mặt cắt dọc

tuyến đường bằng các phần mềm chuyên dụng như Nova TDN, TKD….

- Đánh giá độ chính xác của phương pháp đo mặt cắt dọc tuyến đường

bằng máy TĐĐT

Độ chính xác đo mặt cắt dọc được hình thành từ độ chính xác đo chiều dài

và độ chính xác đo cao.

+ Độ chính xác đo chiều dài

Phương pháp bố trí vị trí mặt bằng đảm bảo sai số vị trí điểm là 10cm. Do

vậy sai số đo dài trong 1km là , yêu cầu độ chính xác đo

chiều dài chi tiết trong quy trình khảo sát đường ô tô là . Do vậy độ chính

xác đo chiều dài đáp ứng yêu cầu trong đo mặt cắt dọc tuyến đường.

+ Độ chính xác đo cao

Kết quả nghiên cứu cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu bố trí độ cao

các cọc tim tuyến với độ chính xác 10mm, đây là độ chính xác cao nhất trong thi

công đường ô tô. Vì vậy độ chính xác này hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đo mặt cắt

dọc.

Trước đây công tác đo mặt cắt dọc được thực hiện sau khi bố trí tuyến

đường. Khi sử dụng máy TĐĐT cho phép kết hợp công tác bố trí tuyến đường và

đo mặt cắt dọc trong cùng một trạm máy, đồng thời độ chính xác đo mặt cắt dọc

được nâng cao so với phương pháp truyền thống.

2.5.2. Đo mặt cắt ngang tuyến đƣờng bằng máy toàn đạc điện tử

a. Chức năng đo gián tiếp của máy toàn đạc điện tử

Chức năng đo gián tiếp (Tie distance) là một tiện ích của máy TĐĐT cho

phép đo khoảng cách, hiệu độ cao, góc phương vị giữa hai điểm dựng gương liên

tiếp (Hình 2.17a).

2

1

a) Sơ đồ đo b) Hiển thị kết quả trên màn hình

Hình 2.17: Chức năng đo gián tiếp của máy TĐĐT

Trong hình 2.17a, sau khi lựa chọn chức năng đo gián tiếp, dựng gương

tại điểm khởi đầu (điểm 1) ấn phím chức năng đo, sau đó di chuyển đến các

điểm tiếp theo và ấn phím đo. Kết quả hiển thị trên màn hình là khoảng cách và

hiệu độ cao giữa hai điểm gương (Hình 2.17b).

b. Ứng dụng chức năng đo gián tiếp của máy TĐĐT để đo mặt cắt

ngang tuyến đường

Sử dụng chức năng đo gián tiếp của máy TĐĐT để đo mặt cắt ngang

tuyến đường, trình tự thực hiện như sau:

- Đặt máy tại vị trí thuận lợi để đo được nhiều mặt cắt

- Lựa chọn chức năng đo gián tiếp trong máy TĐĐT

- Dựng gương đầu tiên tại tim đường, ấn phím chức năng đo. Tiếp tục

dựng gương và đo các điểm tiếp theo trên mặt cắt.

S4, h4

S3, h3

S5, h5

S1, h1

S2, h2

- Tại mỗi điểm đo ghi số liệu là khoảng cách và hiệu độ cao ra sổ đo.

Hình 2.18: Đo mặt cắt ngang bằng máy TĐĐT

Khoảng cách lớn nhất từ máy TĐĐT đến gương đơn khoảng 1500m cùng

với sự linh hoạt của ống kính cho phép đo được nhiều mặt cắt ngang với chênh

cao đặc biệt lớn. Khi đo mặt cắt ngang bằng máy TĐĐT cần lưu ý hiệu chỉnh

nhiệt độ, áp suất không khí để tăng độ chính xác.

KẾT LUẬN CHƢƠNG 2

Với mục tiêu nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT và công nghệ GPS trong

xây dựng đường ô tô, nội dung nghiên cứu đạt được những kết quả sau:

1. Phƣơng pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT

Thông qua việc phân tích các nguồn sai số và lập chương trình ước tính

chiều dài tia ngắm “ETS 2013” đã đề xuất phương pháp nâng cao độ chính xác

đo cao bằng máy TĐĐT. Kết quả cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu đo cao

trong xây dựng đường ô tô.

2. Ứng dụng phƣơng pháp “GPS- động” để thành lập lƣới đƣờng

chuyền cấp 2

Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp “GPS- động” hoàn toàn đáp

ứng yêu cầu thành lập lưới đường chuyền cấp 2 trong xây dựng đường ô tô. Đây

là phương pháp có năng suất cao gấp khoảng 30 lần và chi phí chỉ bằng 1,4% so

với phương pháp truyền thống.

3. Ứng dụng máy TĐĐT thành lập đồng thời lƣới đƣờng chuyền cấp 2

và lƣới độ cao hạng IV

Với kết quả nghiên cứu phương pháp nâng cao độ chính xác đo cao cho

phép ứng dụng máy TĐĐT để thành lập đồng thời lưới đường chuyền cấp 2 và

lưới độ cao hạng IV. Phương pháp này không chỉ giảm chi phí, khắc phục nhược

điểm của phương pháp đo cao hình học mà còn góp phần khai thác hiệu quả các

tính năng kỹ thuật của máy TĐĐT.

4. Ứng dụng máy TĐĐT bố trí đồng thời vị trí mặt bằng và độ cao

Trên cơ sở phân tích các nguồn sai số bố trí, từ đóxây dựng phương pháp

ứng dụng chương trình “setting out” của máy TĐĐT trong bố trí vị trí mặt bằng

trong xây dựng đường ô tô. Kết hợp với tính năng đo cao của máy TĐĐT đã xây

dựng phương pháp bố trí đồng thời vị trí mặt bằng và độ cao.Phương pháp này

không chỉ nâng cao năng suất và còn thực hiện được trong nhiều trường hợp khó

khăn mà phương pháp truyền thống rất khó thực hiện.

5. Ứng dụng máy TĐĐT đo mặt cắt địa hình

Đo mặt cắt địa hình là công việc có khối lượng lớn và khó kiểm soát chất

lượng trong khảo sát lập thiết kế bản vẽ thi công đường ô tô.

Với việc ứng dụng tiện ích đo gián tiếp trong máy TĐĐT cho phép thực

hiện công tác đo mặt cắt ngang với độ chính xác và năng suất rất cao so với các

phương pháp truyền thống. Công tác đo mặt cắt dọc được thực hiện đồng thời

khi bố trí tuyến đường, đây là giải pháp vừa nâng cao độ chính xác vừa tiết kiệm

được thời gian và chi phí thực hiện.

CHƢƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN

TỬ VÀ MÁY THỦY BÌNH ĐIỆN TỬ TRONG QUAN TRẮC

CHUYỂN VỊ NỀN ĐƢỜNG

3.1. MỤC ĐÍCH VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC CÔNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ

NỀN ĐƢỜNG

3.1.1. Mục đích công tác quan trắc chuyển vị nền đƣờng

a. Quan trắc chuyển vị nền đường đắp trên đất yếu

- Quan trắc lún: Quy trình khảo sát thiết kế nền đường đắp trên đất yếu

[2] tại mục IV.5.2 quy định: Do mang nhiều giả thiết về lý thuyết tính toán và

thông số sử dụng nên kết quả dự báo lún trong hồ sơ thiết kế phải được kiểm

chứng bằng số liệu quan trắc thực tế. Với ý nghĩa đó, công tác quan trắc lún

được thực hiện liên tục trong suốt quá trình thi công và kéo dài đến giai đoạn

khai thác. Giá trị độ lún không chỉ sử dụng để kiểm chứng và điều chỉnh giá trị

thiết kế mà còn là cơ sở để điều chỉnh giải pháp và tiến độ thi công.

- Quan trắc chuyển vị ngang: Mục đích của đắp gia tải trong xử lý nền đất

yếu là tạo áp lực tăng tốc độ cố kết của nền đất yếu nhưng cũng tạo tải trọng có

thể gây mất ổn định cho nền đất yếu. Vì vậy công tác quan trắc chuyển vị ngang

ở chân taluy nhằm theo dõi chuyển vị từ đó đánh giá ổn định của nền đất. Cùng

với quan trắc lún, công tác quan trắc chuyển vị ngang cũng được tiến hành liên

tục trong suốt quá trình thi công.

b. Quan trắc chuyển vị nền đường đắp cao, mái taluy và tường chắn

- Quan trắc chuyển vị nền đường đắp cao:Đặc điểm của nền đường đắp

cao và nền đường đầu cầu là tạo áp lựctác dụng lên nền đất và mố cầu. Vì vậy

quan trắc chuyển vị sẽ đánh giá trạng thái làm việc của nền đường từ đó kiểm

soát ảnh hưởng đến nền đất và mố cầu, đồng thời cũng đánh giá chất lượng đắp

nền.

- Quan trắc chuyển vị mái taluy và tường chắn:Khi chuyển vị của mái

taluy và tường chắn vượt quá giá trị cho phép sẽ bị mất ổn định và xảy ra các sự

cố sụt trượt. Quan trắc chuyển vị cho phép theo dõi diễn biến của chuyển vị theo

thời gian, đặc biệt trong điều kiện thời tiết xấu, từ đó đánh giá khả năng ổn định

của kết cấu mái taluy và tường chắn, cung cấp thông tin cảnh báo đến cơ quan

quản lý và người tham gia giao thông.

3.1.2. Độ chính xác quan trắc chuyển vị nền đƣờng

3.1.2.1. Độ chính xác quan trắc lún nền đường

a. Nguyên tắc xác định độ chính xác quan trắc lún

- Yêu cầu độ chính xác của công tác quan trắc

Trong Quy trình kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và công

nghiệp bằng phương pháp đo cao hình học [11], yêu cầu độ chính xác của công

tác quan trắc lún xác định như sau:

(3.1)

Trong đó

mS,ti: Yêu cầu độ chính xác đo lún tại thời điểm ti

Sti và St(i-1): Độ lún dự báo tại thời điểm ti và t(i-1).

: Hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc. Lựa chọn =2

tương ứng với độ tin cậy 95%.

- Độ chính xác của lưới khống chế cơ sở và độ chính xác đo quan trắc

Độ chính xác của lưới khống chế cơ sở và độ chính xác đo quan trắc lún

xác định theo [32] như sau:

+ Độ chính xác của lưới khống chế cơ sở

(3.2)

K là hệ số suy giảm độ chính xác (với hai cấp lưới ta có K=2)

+ Độ chính xác đo quan trắc

(3.3)

b. Xác định độ chính xác quan trắc lún nền đƣờng đắp trên đất yếu

Công thức (3.1) xác định độ chính xác quan trắc lún dựa trên kết quả dự

báo lún theo thời gian. Tuy nhiên trong thi công nền đường trên đất yếu phải

đảm bảo yêu cầu phải kiểm soát tốc độ lún/ngày đêm. Vì vậy độ chính xác quan

trắc lún phải đáp ứng đồng thời yêu cầu theo kết quả dự báo lún và yêu cầu kiểm

soát tốc độ lún.

- Xác định độ chính xác quan trắc lún dựa trên yêu cầu kiểm soát tốc độ

lún

Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ôtô đắp trên đất yếu [2] quy định về

tốc độ lún tại tim đường không được vượt quá 10mm/ngày đêm, chu kỳ quan

trắc trong giai đoạn đắp nền theo ngày. Do vậy vấn đề đặt ra là phải xác định độ

chính xác của công tác quan trắc lún đảm bảo nhận biết được tốc độ lún trong

một ngày đêm là lớn hơn hay nhỏ hơn 10mm.

Với quy định chu kỳ quan trắc lún theo ngày, ta có Sti - St(i-1)=10mm.

Thay Sti - St(i-1)=10mm vào công thức (3.1) ta được: mS,ti=5,0mm

- Xác định độ chính xác quan trắc lún dựa trên kết quả dự báo lún theo

thời gian.

Trong hồ sơ thiết kế đã thể hiện đường cong lún cố kết theo thời gian

(Hình 3.1).

Hình 3.1: Đường cong lún cố kết theo thời gian

Trên đường cong lún cố kết lựa chọn chu kỳ có hiệu độ lún nhỏ nhất (tức

là ) làm cơ sở xác định độ chính xác quan trắc lún theo công

thức (3.1).

Theo quy định [2], độ lún còn lại ở tim đường sau khi thi công từ 10cm

đến 40cm nên độ chính xác đo lún sẽ nhỏ hơn rất nhiều so với độ chính xác đo

lún xác định theo yêu cầu kiểm soát tốc độ lún. Vì vậy chỉ cần xác định độ chính

xác đo lún theo yêu cầu kiểm soát tốc độ lún.

Thay mS,ti=5,0mm vào (3.2) và (3.3) sẽ xác định được độ chính xác lưới

khống chế cơ sở và độ chính xác đo quan trắc lún nền đường xây dựng trên đất

yếu như sau:

+ Độ chính xác lưới khống chế cơ sở: mHI=1,58mm

+ Độ chính xác đo quan trắc: mHII=3,16mm

c. Đánh giá độ ổn định của lưới khống chế cơ sở quan trắc lún

Yêu cầu quan trọng của lưới khống chế cơ sở là phải ổn định trong suốt

thời gian quan trắc. Vì vậy trong quá trình quan trắc phải kiểm tra, đánh giá độ

ổn định của lưới khống chế cơ sở theo một trong các tiêu chuẩn sau ([32]):

- Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi độ cao của các mốc

Tại mỗi chu kỳ, mốc lưới khống chế cơ sở thứ i được xem là ổn định khi

sự thay đổi độ cao của mốc không vượt qua giá trị giới hạn Si.

(3.4)

h: Sai số trung phương chênh cao trên 1 trạm đo

t: Hệ số chuyển từ sai số trung phương sang sai số giới hạn (t=2 ÷3)

[ h]: Trọng số đảo tương đương của tuyến đo cao

- Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc

Mốc được xem là ổn định khi chênh cao giữa các mốc trong hai chu kỳ

không vượt qua giá trị giới hạn hgh

tr: Sai số trung phương đo cao trên 1 trạm máy

(3.5)

n: Số trạm máy trong tuyến đo giữa các mốc lưới khống chế cơ sở

- Tiêu chuẩn ổn định dựa vào độ chính xác cần thiết quan trắc lún

Mốc lưới khống chế cơ sở được xem là ổn định khi sự thay đổi độ cao của

chúng giữa hai thời điểm so sánh ( Hi) phải thỏa mãn bất đẳng thức sau:

(3.6)

t: Hệ số chuyển từ sai số trung phương sang sai số giới hạn (t=2 ÷3)

mS: Độ chính xác cần thiết quan trắc lún

K: Hệ số giảm độ chính xác của các bậc lưới

3.1.2.2. Độ chính xác quan trắc chuyển vị ngang nền đường

a. Độ chính xác của các bậc lƣới

Sai số tổng hợp của các bậc lưới quan trắc chuyển vị ngang (mP) xác định

theo [32] như sau:

(3.7)

Với mQ là yêu cầu độ chính xác xác định chuyển vị ngang

Độ chính xác của các bậc lưới:

(3.8)

Nếu xây dựng lưới theo 2 cấp là lưới khống chế cơ sở và đo quan trắc

(n=2, k=2). Khi đó độ chính xác của mỗi cấp lưới như sau:

- Lưới khống chế cơ sở: (3.9)

- Đo quan trắc: (3.10)

b. Xác định độ chính xác quan trắc chuyển vị ngang nền đƣờng

- Độ chính xác quan trắc chuyển vị ngang của nền đường đắptrên đất yếu

Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu quy định tốc

độ di động ngang của nền đường không được vượt quá là 5mm/ngày đêm và với

chu kỳ quan trắc theo ngày do vậy Qti - Qt(i-1)=5mm.

Tương tự như yêu cầu độ chính xác của công tác quan trắc lún, xác định

yêu cầu độ chính xác quan trắc chuyển vị ngang như sau:

(3.11)

Qti và Qt(i-1)) là chuyển vị ngang tại thời điểm ti và t(i-1).

Lấy =2 tương ứng với độ tin cậy là 95%. Thay vào (3.11) ta được

mQ,ti=2,5mm. Theo công thức (3.9) và (3.10) tính được độ chính xác của lưới

khống chế cơ sở và độ chính xác đo quan trắc như sau:

+ Lưới khống chế cơ sở:

+ Đo quan trắc:

Với độ chính xác của lưới khống chế cơ sở mI=1,12mm thì các phương

pháp thành lập lưới thông dụng hiện nay rất khó đáp ứng. Vì vậy lựa chọn

phương án thành lập một cấp lưới với độ chính xác mQ=2,5mm.

- Độ chính xác quan trắc chuyển vị ngang của nền đường đắp cao

Quy trình kỹ thuật quan trắc chuyển dịch ngang nhà và công trình ([12])

quy định sai số trung phương quan trắc chuyển vị ngang của công trình bằng đất

đắp là mQ= 15mm. Khi đó xác định được độ chính xác lưới khống chế cơ sở và

độ chính xác đo quan trắc theo các công thức (3.9) và (3.10) như sau:

+ Độ chính xác lưới khống chế cơ sở: mluoi=4,7mm

+ Độ chính xác đo quan trắc: mquantrac=9,4mm.

c. Đánh giá ổn định của lƣới khống chế cơ sở

Từ chu kỳ “1” trở đi phải đánh giá ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở.

Điều kiện ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở tại chu kỳ “i” như sau:

(3.12) Qi ≤ t.mQ

t là hệ số xác định theo tiêu chuẩn sai số giới hạn (lấy t=2) Qi: Chuyển vị ngang tại chu kỳ “i”, được xác định theo các công thức:

(3.13)

3.2. XÁC ĐỊNH CHU KỲ QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN ĐƢỜNG

a. Yêu cầu xác định chu kỳ quan trắc

Chu kỳ quan trắc liên quan đến khối lượng và chi phí thực hiện quan trắc.

Xác định chu kỳ quan trắc phù hợp sẽ xác định khối lượng và chi phí quan trắc

tối thiểu nhưng vẫn đảm bảo yêu cầu của công tác quan trắc.

Quy định về chu kỳ quan trắc chuyển vị nền đường chưa đầy đủ, trong

tiêu chuẩn mới chỉ có quy định chu kỳ quan trắc chuyển vị nền đường trên đất

yếu trong quá trình thi công [2], chưa có quy định chu kỳ quan trắc trong giai

đoạn khai thác. Do vậy cần thiết phải xác định chu kỳ quan trắc chuyển vị nền

đường.

b. Xác định chu kỳ quan trắc chuyển vị nền đƣờng ([17])

Trong công tác quan trắc chuyển vị, chúng ta cần xác định chương trình

quan trắc hợp lý để đạt được mục đích quan trắc. Chương trình quan trắc hợp lý

có liên quan đến 3 yếu tố sau:

- Khoảng thời gian giữa các chu kỳ quan trắc, ký hiệu là t

- Độ chính xác xác định chuyển vị, ký hiệu là MS

- Vận tốc chuyển vị, ký hiệu là V

Có thể thấy rằng giải quyết giữa 3 yếu tố trên mang ý nghĩa kinh tế - kỹ

thuật. Khoảng thời gian t giữa các chu kỳ quan trắc mang ý nghĩa kinh tế, độ

chính xác quan trắc chuyển vị Ms mang ý nghĩa kỹ thuật, song chúng lại phụ

thuộc vào đặc tính vận tốc chuyển vị. Nếu chuyển vị diễn ra chậm (V nhỏ) mà

quan trắc với độ chính xác thấp và khoảng thời gian giữa các chu kỳ ngắn (t nhỏ)

thì không thể phát hiện được chuyển vị vì sai số đo lớn hơn giá trị chuyển vị.

Ngược lại trong trường hợp chuyển vị xảy ra nhanh (V lớn) thì vẫn có thể phát

hiện và xác định được chuyển vị ngay cả khi sử dụng kỹ thuật quan trắc với độ

chính xác thấp. Trong thực tế khi chưa quan trắc chưa thể biết được vận tốc

chuyển vị V, do đó để ước tính buộc phải ước lượng V và sau đó nhờ số liệu

quan trắc của một vài chu kỳ đầu chúng ta sẽ “chuẩn hoá dần” chương trình và

các chỉ tiêu quan trắc.

Ký hiệu S là khoảng chuyển vị trong thời gian t, ta có

S=V.t (3.14)

Mối quan hệ giữa sai số trung phương của công tác quan trắc tương ứng

với độ tin cậy 95% và khoảng chuyển vị S như sau:

(3.15)

Thay (3.14) vào (3.15) ta tìm được t

(3.16)

Giá trị chuyển vị S xác định từ hiệu số đo vị trí mặt bằng hoặc hiệu số độ

cao, do vậy MS được tính như sau:

(3.17)

Với M1, M2 là sai số trung phương vị trí mặt bằng hoặc độ cao ở hai chu

kỳ liên tiếp.

Nếu coi công tác quan trắc ở hai chu kỳ là độc lập và cùng độ chính xác

,khi đó công thức (3.16) viết thì M1= M2=M. Thay vào (3.17) ta được

lại như sau:

(3.18)

Trong công thức (3.18), sai số trung phương M xác định được từ kết quả

ước tính độ chính xác của mạng lưới quan trắc, quan trắc chuyển vị ngang M là

sai số vị trí điểm yếu nhất, quan trắc lún M là sai số mốc độ cao yếu nhất.

Trong quá trình quan trắc cần dựa vào vận tốc chuyển vị thực tế để điều

chỉnh khoảng thời gian giữa các chu kỳ. Nếu vận tốc chuyển vị có xu hướng tăng

cần giảm khoảng thời gian giữa các chu kỳ quan trắc, ngượclại khi nhận thấy

vận tốc chuyển vị giảm dần thì nên giãn thời gian giữa các chu kỳ.

3.3. QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƢỜNG TRÊN ĐẤT YẾU BẰNG MÁY TOÀN

ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ MÁY THỦY BÌNH ĐIỆN TỬ

3.3.1. Phƣơng pháp thành lập lƣới khống chế cơ sở và phƣơng pháp đo

quan trắc

a. Bố trí mốc lưới khống chế cơ sở và mốc quan trắc

Sơ đồ mốc lưới cơ sở và mốc quan trắc thể hiện trong hình 3.2, trong đó

lưới cơ sở gồm 04 mốc (KC1 ÷ KC4) bố trí trùng với lưới khống chế quan trắc

chuyển vị ngang, các mốc quan trắc bố trí tại tim đường và vai đường theo quy

định của Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu [2].

Hình 3.2: Mốc lưới khống chế cơ sở và mốc quan trắc lún

b. Ước tính độ chính xác và phương pháp thành lập lưới cơ sở

Yêu cầu độ chính xác

của lưới khống chế cơ sở là

mHI=1,58mm, sử dụng phần

mềm PickNet 3.0 ước tính độ

chính xác theo phương pháp

ước tính lưới tự do, sơ đồ

tính theo lưới kín (Hình 3.3),

trong đó mốc độ cao KC1

được đo nối với hệ cao độ

chung của tuyến. Hình 3.3: Sơ đồ lưới khống chế cơ sở, lưới

quan trắc lún

Thử dần nhiều phương án, kết quả cho thấy phương án phù hợp là phương

án thành lập lưới bằng máy TBĐT với số trạm máy trên mỗi tuyến đo là 2 trạm,

sai số trọng số đơn vị là 1mm/trạm. Sai số độ cao mốc yếu nhất mKC3=1,4mm.

Căn cứ kết quả ước tính để tiến hành đo lưới, tại mỗi chu kỳ phải đánh giá

độ ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở.

c. Ước tính độ chính xác và phương pháp đo quan trắc lún

Yêu cầu độ chính xác đo quan trắc là mHII=3,16mm. Sử dụng phần mềm

PickNet 3.0ước tính với phương pháp đo cao hình học và đo cao lượng giác.

- Phƣơng pháp đo cao hình học (sai số đo tính theo trạm máy)

Số trạm máy trên mỗi tuyến đo là 1 trạm, sai số trọng số đơn vị là

3,0mm/trạm. Sai số độ cao mốc yếu nhất mM2=3,0mm. Với độ chính xác

3,0mm/trạm, có thể sử dụng máy thủy bình độ chính xác trung bình để thực hiện

công tác quan trắc.

- Phƣơng pháp đo cao lƣợng giác

Để đảm bảo độ chính xác quan trắc lún là mHII=3,16mm tương ứng với độ

chính xác bố trí độ cao là a=3,16mm. Sử dụng chương trình “ETS 2013” để ước

tính chiều dài tia ngắm lớn nhất, kết quả thể hiện trong bảng 3.1.

Bảng 3.1: Ước tính chiều dài tia ngắm và độ chính xác của máy TĐĐT sử dụng

quan trắc lún nền đường trên đất yếu

TT

Độ chính xác của máy TĐĐT

Chiều dài tia ngắm

Sơ đồ đo cao

lớn nhất (m)

lƣợng giác

Đo góc (giây)

Đo cạnh

1mm+ 1ppm.D

101

Từ giữa

2mm+ 2ppm.D

Từ giữa

3mm+ 3ppm.D

Từ giữa

4mm+ 4ppm.D

Từ giữa

5mm+ 5ppm.D

Từ giữa

Kết quả trong bảng 3.1 cho thấy để quan trắc lún bằng máy TĐĐT thì độ

chính xác tối thiểu của máy là đo góc 2”, đo cạnh 2+ 2ppm.D. Chiều dài tia

ngắm lớn nhất từ máy TĐĐT đến gương từ 59÷101m.

3.3.2. Phƣơng pháp phân tích số liệu quan trắc lún nền đƣờng trên đất yếu

3.3.2.1. Khái quát phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka

và Hyperbolic

Phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic

được sử dụng rất phổ biến trong nhiều dự án, cũng là phương pháp được quy

định trong Quy phạm tạm thời về kỹ thuật thi công và nghiệm thu nền đất yếu

bằng phương pháp cố kết hút chân không theo Quyết định số 384/QĐ-BGTVT

ngày 07/2/2013 của Bộ giao thông vận tải.

- Phương pháp Asaoka

Phương pháp Asaoka do Akira Asaoka đề xuất năm 1978 ([54]), trong đó

Asaoka đã chứng minh rằng nếu chia đường cong quan trắc lún thành nhiều

điểm Si có các khoảng thời gian bằng nhau thì khi vẽ đồ thị với trục hoành là Si-1

và trục tung là Si thì các điểm đó là đường thẳng. Độ lún cuối cùng (Sgh) là điểm giao nhau giữa đường nối các điểm và đường kẻ từ gốc tọa độ một góc 450.

Từ hình 3.4 ta có:

(3.19)

(3.20)

Độ tin cậy của phương pháp

Asaoka: Khi độ kết đạt vượt 80%, sai

số giữa độ lún dự đoán và độ lún quan

trắc là 10%.

Hình 3.4: Đồ thị phương pháp Asaoka

Điều kiện áp dụng phương pháp Asaoka: Tải trọng tác dụng là hằng số.

- Phương pháp Hyperbolic

Phương pháp Hyperbolic xây dựng trên cơ sở coi diễn biến độ lún theo

thời gian phù hợp với hàm Hyperbol. Hàm độ lún theo thời gian như sau:

(3.21)

Trong đó:

S0 là độ lún ban đầu ngay khi kết thúc đắp gia tải.

, : Là hệ số hồi quy

+ Độ lún cuối cùng (độ lún giới hạn) tương ứng với t→∞. Từ (3.21) ta có:

(3.22)

+ Độ tin cậy của phương pháp Hyperbolic: Khi độ kết đạt vượt 70%, sai

số giữa độ lún dự đoán và độ lún quan trắc là 10%.

Mặc dù hai phương pháp Asaoka và Hyperbolic đang được sử dụng phổ

biến nhưng chưa có tài liệu hướng dẫn phương pháp tính nên đã gây nhiều khó

khăn khi áp dụng trong thực tế. Vì vậy cần xác lập cơ sở và xây dựng phương

pháp tính toán dựa trên các số liệu quan trắc lún.

3.3.2.2. Ứng dụng nguyên lý “số bình phương tối thiểu” phân tích số liệu

quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic

a. Nguyên tắc phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và

Hyperbolic

Trong các phương trình (3.19) và (3.20) là phương trình bậc nhất đối với

các cặp ẩn ( 0, 1) và ( , ). Để giải phương trình tìm hai ẩn số cần lập hệ hai

phương trình, khi đó chỉ cần 02 số liệu quan trắc lún ở hai chu kỳ. Tuy nhiên

thực tế số chu kỳ quan trắc thường rất lớn và bắt buộc phải sử dụng tất cả các số

liệu quan trắc, vì vậy các phương trình (3.19) và (3.20) được giải theo nguyên lý

“số bình phương tối thiểu” là phù hợp nhất.

Khi phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic cần đảm

bảo tương quan giữa số liệu quan trắc lún với mô hình sử dụng là “tương quan

chặt”. Theo nhiều tài liệu công bố ở nước ngoài cũng như thực tế yêu cầu tại Dự

án đường cao tốc Hà Nội- Hải Phòng, mô hình dự báo lún đảm bảo “tương quan chặt” khi hệ số tương quan hồi quy tối thiểu là R2=0,7.

b. Phƣơng pháp giải tích

Biến đổi phương trình (3.19) và (3.20) ta được:

0+ 1.Si-1- Si= 0

(3.23)

(3.24)

Ứng với mỗi chu kỳ quan trắc sẽ lập được một phương trình (3.23) và

(3.24), với n chu kỳ quan trắc sẽ lập được n phương trình (3.23) và n phương

trình (3.24). Trình tự giải hệ phương trình theo nguyên lý “số bình phương tối

thiểu” bằng phương pháp giải tích dùng ma trận như sau:

- Lập hệ phương trình quan trắc

AX + L = 0 (3.25)

A: Ma trận hệ số của hệ phương trình quan trắc gồm n hàng và 2 cột. Ma

trận A tương ứng với phương trình (3.23) và (3.24) như sau:

Phương pháp Asaoka:

Phương pháp Hyperbolic:

X: Véc tơẩn số (gồm 2 phần tử)

Phương pháp Asaoka: ; Phương pháp Hyperbolic:

L: Véc tơ số hạng tự do

Phương pháp Asaoka: ; Phương pháp Hyperbolic:

- Lập hệ phương trình chuẩn

N.X + B = 0 (3.26)

Trong đó:

N = ATA; B = ATL

- Giải hệ phương trình chuẩn, tính véc tơ ẩn số

X = -R-1.B (3.27)

* Xác định hệ số tƣơng quan hồi quy

Phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic

tuân theo luật phân bố chuẩn, hệ số tương quan xác định như sau:

(3.28)

: giá trị trung bình cộng

c. Sử dụng Trendline trong Excel

Trendline là ứng dụng lập đường xu hướng của Excel từ tập điểm rời rạc

theo nguyên lý “số bình phương tối thiểu”. Sau khi sử dụng Trendline với hàm

tuyến tính sẽ thu được phương trình của đường xu hướng và hệ số tương quan R2.

1), ( , ). Trình tự ứng dụng Trendine để phân tích số liệu quan trắc lún theo

Phương trình (3.23) và (3.24) là phương trình bậc nhất với các ẩn số ( 0,

phương pháp Asaoka và Hyperbolic như sau.

* Phƣơng pháp Asaoka

- Chia đường cong quan trắc lún theo các khoảng thời gian t bằng nhau

tương ứng với độ lún S1, S2......Sn

- Vẽ đồ thị với trục tung là

Si và trục hoành là Si-1.

- Sử dụng Trendline của

Excel để vẽ đường xu hướng với

lựa chọn “Linear”, kết quả thu

được phương trình của đường xu

hướng có dạng y=ax+ b và hệ số tương quan R2.

- Xác định biến số ( 0,

Hình 3.5: Phân tích số liệu quan trắc lún từ phương trình của đường xu

0= b, 1= a

theo Asaoka bằng Excel hướng ta có:

- Xác định độ lún giới hạn Sgh: Độ lún giới hạn tại vị trí giao giữa đường

y= x và y= a.x + b. Do vậy:

(3.29)

Trình tự tính toán trên Excel

- Bước 1: Lập bảng dữ liệu gồm 03 cột (Hình 3.6a)

- Bước 2: Chọn vùng dữ liệu, lựa chọn Insert Scatter. Kết quả là các

điểm trong hệ tọa độ (x,y) (Hình 3.6b)

- Bước 3: Chọn “Add Trendline” và lựa chọn “Linear” được phương trình,

hệ số tương quan R2 của đường xu hướng (Hình 3.6c và 3.6d)

y

12 10 8 6 4 2 0

x

b) a)

y

Bƣớc 3

y = a.x + b R² = 0......

12 10 8 6 4 2 0

x

d) c)

Hình 3.6: Trình tự phân tích số liệu quan trắc lún bằng Excel theo phương pháp

Asaoka

So với phương pháp giải tích, sử dụng Trendline của Excel có ưu điểm là

nhanh chóng, khối lượng tính toán ít, trực quan, đặc biệt là hiển thị ngay giá hệ

số tương quan từ đó đánh giá sự phù hợp của kết quả quan trắc với phương pháp

tính.

* Phƣơng pháp Hyperbolic

Chuyển vế phương trình (3.24) ta được:

(3.30)

Trong phương trình (3.30), đặt ẩn phụ: , x=t

Sau khi đặt ẩn phụ ta được: y= .x+ (3.31)

Với x, y được xác định từ kết quả quan trắc. Giải phương trình (3.31) theo

nguyên lý “số bình phương tối thiểu” trên Excel như sau:

- Vẽ đồ thị với trục tung là và trục hoành là x=t.

- Sử dụng Trendline của excel để với lựa chọn “Linear”, kết quả thu được

phương trình của đường xu hướng có dạng y=ax+ b và hệ số tương quan R2.

Hình 3.7: Phân tích số liệu quan trắc lún theo Hyperbolic bằng Excel

- Xác định biến số ( , ) từ phương trình của đường xu hướng.

= b, = a

- Trình tự tính toán trên Excel: Thực hiện tương tự như phương pháp tính

theo Asaoka chỉ khác ở bảng dữ liệu (Bảng 3.2).

Bảng 3.2: Bảng dữ liệu khi phân tích số liệu quan trắc lún theo phương pháp

Hyperbolic trên Excel

x TT y

1 t1

t2 ...... .... ....

n tn

3.4. QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NGANG CỦA NỀN ĐƢỜNG BẰNG MÁY TOÀN

ĐẠC ĐIỆN TỬ

3.4.1. Quan trắc chuyển vị ngang nền đƣờng đắp trên đất yếu bằng máy

toàn đạc điện tử

3.4.1.1. Bố trí mốc lưới khống chế cơ sở và mốc quan trắc chuyển vị ngang

a. Bố trí mốc lƣới khống chế cơ sở

- Mốc lưới khống chế cơ sở bố trí ngoài phạm vi ảnh hưởng của nền

đường và đảm bảo ổn định trong suốt thời gian quan trắc. Mốc lưới khống chế

cơ sở bố trí trùng với mốc lưới khống chế quan trắc lún.

- Khoảng cách giữa các mốc lưới khống chế cơ sở theo chiều dọc tuyến

khoảng 130m, khoảng cách theo phương ngang tuyến tùy theo kích thước mặt

cắt ngang. Trong trường hợp khu vực nền đất yếu kéo dài thì có lập thêm các

điểm lưới khống chế cơ sở hoặc thành lập cụm lưới khống chế cơ sở mới.

b. Bố trí mốc quan trắc

- Mốc quan trắc bố trí tại chân taluy theo phương vuông góc với tim

tuyến.

- Cấu tạo mốc quan trắc: Sử dụng cọc BTCT 10x10cm hoặc cọc thép

không gỉ hoặc cọc gỗ, trên đầu cọc có gắn gương cố định, mặt gương xoay được

theo các hướng.

≥0,5m

≥1,2m

a. Sơ đồ bố trí mốc b. Cấu tạo mốc quan trắc

Hình 3.8: Mốc quan trắc chuyển vị ngang của nền đường đắp trên đất yếu

3.4.1.2. Phương pháp quan trắc và xử lý số liệu quan trắc

a. Thiết kế sơđồ đo lƣới và xác định độ chính xác đo góc, đo cạnh

Sử dụng phần mềm PickNet 3.0 để ước tính độ chính xác và sơđồ đo lưới

với các yêu cầu:

- Đảm bảo sai số vị trí điểm yếu của lưới mQ≤2,5mm

- Hệ tọa độ sử dụng: Hệ tọa độ giả định

- Thực hiện ước tính với tất cả các sơ đồ lưới đo góc, đo cạnh và góc-

cạnh, thử dần với độ chính xác của thiết bị đo là máy TĐĐT từ thấp đến cao. So

sánh, đánh giá các sơ đồ để lựa chọn sơ đồ phù hợp với điều kiện triển khai ở

công trường.

- Phương pháp ước tính theo lưới tự do

Sau khi thử rất nhiều phương án, kết quả cho thấy có 03 phương án sơ đồ

lưới đáp ứng yêu cầu (Hình 3.9a, 3.9b, 3.9c). Chi tiết kết quả ước tính trong Phụ

lục 6.

a) Phương án 1: Đo 02 góc, 16 cạnh b) Phương án 2: Đo 12 góc, 16 cạnh

mp=0,0014m, mp=0,0018m,

máy TĐĐT: 2”, 1+ 1ppm.D máy TĐĐT: 2”, 2+ 2ppm.D

c) Phương án 3: Đo 16 góc, 16 cạnh

mp=0,0015m,

máy TĐĐT: 3”, 3+ 3ppm.D

Hình 3.9: Các phương án sơ đồ lưới quan trắc chuyển vị ngang

Từ kết quả ước tính cho thấy:

+ Độ chính xác tối thiểu của máy TĐĐT để quan trắc chuyển vị ngang là:

đo góc 3”, đo cạnh 3+ 3ppm.D.

+ Tất cả các phương án đều chỉ đặt máy tại các lưới khống chế, dựng

gương tại mốc quan trắc nên phù hợp với điều kiện triển khai tại công trường.

100

b. Phƣơng pháp đo và xử lý số liệu quan trắc chuyển vị ngang nền

đƣờng trên đất yếu

- Phương pháp đo:Đo lưới theo sơ đồ lưới đã thiết kế, gương phải gắn cố

định tại mốc quan trắc trong suốt thời gian quan trắc. Trong quá trình đo cần

hiệu chỉnh nhiệt độ và áp suất không khí để giảm sai số đo dài.

- Xử lý số liệu: Bình sai mạng lưới theo phương pháp lưới tự do, tính

chuyển vị của các mốc quan trắc theo công thức (3.13) và kiểm tra ổn định của

mốc lưới khống chế cơ sở theo công thức (3.12).

3.4.2. Quan trắc chuyển vị ngang của nền đƣờngđắp cao bằng máy toàn đạc

điện tử

Độ chính xác lưới khống chế cơ sở và độ chính xác đo quan trắc đã xác

định là mluoi=4,7mm và mquantrac=9,4mm. Giải pháp thực hiện là thành lập riêng

biệt hai cấp lưới khống chế cơ sở và lưới quan trắc.

3.4.2.1. Bố trí mốc lưới khống chế cơ sở và mốc quan trắc chuyển vị ngang

- Mốc lưới khống chế cơ sở: Bố trí cách nhau khoảng 150m theo phương

vuông góc với tuyến đường và cách khoảng 300m theo chiều dọc tuyến.

Hình 3.10: Bố trí lưới khống chế và mốc quan trắc chuyển vị ngang nền đường

đắp cao

- Mốc quan trắc: Gắn tại vị trí cần quan trắc chuyển vị nền đường, khoảng

100m bố trí 01 mặt cắt ngang quan trắc, trên mặt cắt ngang bố trí mốc quan trắc

101

tại đỉnh, giữa và chân taluy nền đường (Hình 3.10). Mốc quan trắc sử dụng là

cọc thép không gỉ hoặc BTCT đóng sâu xuống nền đất tối thiểu 0.8m.

3.4.2.2. Phương pháp quan trắc và xử lý số liệu quan trắc

- Ƣớc tính độ chính xác và sơđồ đo lƣới khống chế cơ sở

Yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế cơ sở là mluoi=4,7mm. Sử dụng

phần mềm PickNet 3.0 để ước tính độ chính xác của lưới, với lưới khống chế cơ

sở ước tính theo phương pháp tự do, lưới quan trắc ước tính theo phương pháp

lưới phụ thuộc. Thực hiện với nhiều sơ đồ đo và độ chính xác khác nhau của

máy TĐĐT, kết quả cho thấy có 03 sơ đồ đáp ứng yêu cầu (Bảng 3.3).

Bảng 3.3: Kết quả thiết kế lưới khống chế cơ sở quan trắc chuyển vị ngang nền

đường đắp cao

TT

Sơ đồ lƣới

Độ chính xác máy TĐĐT mluoi (mm)

Số trị đo góc, đo cạnh

Đo cạnh

Đo góc

2”

2mm+ 2ppm.D

2,7

5 cạnh

4”

4mm+ 4ppm.D

3,8

6 cạnh

5”

5mm+ 5ppm.D

3,6

4 góc, 4 cạnh

(Chi tiết kết quả thiết kế trong Phụ lục 6.)

- Phƣơng pháp quan trắc

Phương pháp quan trắc là phương pháp giao hội góc- cạnh (Hình 3.11)

102

Hình 3.11: Quan trắc chuyển vị ngang nền đường bằng phương pháp giao hội

góc- cạnh

Trong sơ đồ hình 3.11, tọa độ mỗi mốc quan trắc được xác định đồng thời

trị đo góc- cạnh đến 02 mốc lưới khống chế cơ sở.

- Xử lý kết quả quan trắc chuyển vị ngang

+ Lưới khống chế cơ sở: Bình sai lưới theo phương pháp bình sai lưới tự

do. Tại mỗi chu kỳ đánh giá độ ổn định của lưới theo công thức (3.12).

+ Lưới quan trắc: Bình sai lưới quan trắc theo phương pháp bình sai lưới

phụ thuộc. Chuyển vị ngang của mốc quan trắc tính theo công thức (3.13).

3.5. TRÌNH TỰ KỸ THUẬT QUAN TRẮC ĐỒNG THỜI ĐỘ LÚN VÀ CHUYỂN VỊ

NGANG CỦA NỀN ĐƢỜNG TRÊN ĐẤT YẾU BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ

Kết quả nghiên cứu cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu quan trắc độ

lún và chuyển vị ngang của nền đường trên đất yếu. Trên cơ sở đó xây dựng

trình tự kỹ thuật quan trắc đồng thời độ lún và chuyển vị ngang của nền đường

trên đất yếu bằng máy TĐĐT như sau:

- Mốc lưới khống chế cơ sở quan lún và

chuyển vị ngang bố trí trùng nhau

103

1. THÀNH LẬP LƢỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ

- Sơ đồ lưới đảm bảo có các cặp cạnh liền

VÀ BỐ TRÍ MỐC QUAN TRẮC

kề xấp xỉ bằng nhau để thực hiện sơ đồ đo cao từ giữa bằng máy TĐĐT, chiều dài

cạnh lưới phù hợp với bảng 3.1.

- Lưới khống chế cơ sở quan trắc lún

thành lập bằng máy TBĐT (mục 3.3.1).

- Bố trí mốc quan trắc độ lún và chuyển vị

ngang theo quy định [2].

- Đo nhiệt độ và áp suất không khí nhập

2. QUAN TRẮC ĐỘ

vào máy TĐĐT để hiệu chỉnh kết quả đo cạnh.

LÚN VÀ CHUYỂN VỊ NGANG

- Quan trắc chuyển vị ngang theo sơ đồ

lưới đã thiết kế, trong quá trình đo đọc thêm giá trị góc thiên đỉnh và khoảng cách

nghiêng để tính độ cao mốc quan trắc.

- Quan trắc lún tại tim đường và vai

đường theo sơ đồ đo cao từ giữa, chiều dài

tia ngắm phù hợp yêu cầu trong bảng 3.1.

- Khi quan trắc lún phải tuân thủ các giải

pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT.

Xử lý số liệu quan trắc độ lún và chuyển

3. XỬ LÝ SỐ LIỆU QUAN TRẮC

vị ngang được thực hiện độc lập (mục 3.3.2 và 3.4.1.2).

Hình 3.12: Sơ đồ trình tự kỹ thuật quan trắc đồng thời độ lún và chuyển vị

ngang nền đường trên đất yếu bằng máy TĐĐT

104

KẾT LUẬN CHƢƠNG 3

Với mục đích nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT và máy TBĐT trong quan

trắc chuyển vị nền đường ô tô, nội dung nghiên cứu trong Chương 3 đạt được

những kết quả sau:

1. Xác định độ chính xác và chu kỳ quan trắc chuyển vị nền đƣờng

- Độ chính xác quan trắc: Trên cơ sở sử dụng hệ số đặc trưng cho độ tin

cậy của kết quả quan trắc =2 tương ứng với độ tin cậy 95%, kết quả nghiên cứu

đã xác định độ chính xác lưới khống chế cơ sở, độ chính xác đo quan trắc của

nền đường trên đất yếu và của nền đường đắp cao phù hợp với yêu cầu kiểm soát

tốc độ chuyển vị.

- Xác định chu kỳ quan trắc: Kiến nghị xác định chu kỳ quan trắc theo tốc

độ chuyển vị và độ chính xác quan trắc, chu kỳ quan trắc sẽ được chuẩn hóa

trong quá trình quan trắc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật- kinh tế.

2. Ứng dụng máy TBĐT, máy TĐĐT quan trắc độ lún nền đƣờng trên

đất yếu

Để đảm bảo yêu cầu kiểm soát tốc độ lún là 10mm/ngày đêm, kiến nghị

phương án thành lập lưới khống chế cơ sở và đo quan trắc như sau:

- Thành lập lưới khống chế cơ sở:Phương án thành lập lưới bằng máy

TBĐT với số trạm máy trên mỗi tuyến đo là 2 trạm, sai số trọng số đơn vị là

1mm/trạm.

- Phương pháp đo quan trắc: Thực hiện bằng máy thủy bình với độ chính

xác trung bình hoặc máy TĐĐT với sơ đồ đo từ giữa (chiều dài tia ngắm của

máy TĐĐT nêu trong bảng 3.1)

3. Nghiên cứu phƣơng pháp phân tích số liệu quan trắc lún

Phương pháp Asaoka và Hyperbolic là hai phương pháp xử lý số liệu quan

trắc lún được sử dụng phổ biến trên thế giới và trong nhiều dự án lớn ở Việt

Nam, tuy nhiên ở Việt Nam chưa có tài liệu hướng dẫn tính toán. Kiến nghị sử

dụng nguyên lý “số bình phương tối thiểu” để phân tích số liệu quan trắc lún,

xây dựng hai phương pháp tính bằnggiải tích và Trendline của Excel. Trong đó

105

phương pháp tính sử dụng Trendline có ưu điểm nhanh chóng, trực quan, đánh

giá ngay được mức độ tương quan của kết quả quan trắc.

4. Ứng dụng máy TĐĐT quan trắc chuyển vị ngang của nền đƣờng

- Quan trắc chuyển vị ngang của nền đường trên đất yếu

Để đảm bảo kiểm soát tốc độ chuyển vị là 5mm/ngày đêm thì yêu cầu độ

chính xác tại mỗi chu kỳ là mQ,ti=2,5mm, vì vậy phương pháp đo tọa độ của máy

TĐĐT không thể đáp ứng yêu cầu. Kiến nghị thành lập lưới khống chế cơ sở và

lưới quan trắc thành một cấp, sử dụng phần mềm PickNet 3.0 thiết kế được 3

phương án lưới quan trắc với yêu cầu độ chính xác tối thiểu của máy TĐĐT là:

đo góc 3”, đo cạnh 3+ 3ppm.D.

- Quan trắc chuyển vị ngang của nền đường đắp

Với độ chính xác lưới khống chế cơ sở là mluoi=4,7mm, độ chính xác quan

trắc là mquantrac=9,4mm. Sử dụng PickNet thiết kế và đề xuất 03 phương án lưới

khống chế cơ sở, kiến nghị quan trắc chuyển vị ngang bằng phương pháp giao

hội góc- cạnh.

5. Ứng dụng máy TĐĐT quan trắc đồng thời độ lún và chuyển vị

ngang của nền đƣờng đắp trên đất yếu

Kết quả nghiên cứu cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu đo quan trắc

lún với sơ đồ đo cao từ giữa. Do vậy khi sử dụng máy TĐĐT quan trắc chuyển

vị ngang cho phép thực hiện đồng thời công tác quan trắc lún trong cùng một

trạm máy.

106

CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

4.1. PHƢƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC ĐO CAO BẰNG MÁY TOÀN

ĐẠC ĐIỆN TỬ

4.1.1. Mục đích và phƣơng pháp thực nghiệm

a. Mục đích thực nghiệm

Công tác thực nghiệm nhằm kiểm chứng phương pháp nâng cao độ chính

xác đo cao bằng máy TĐĐT, đồng thời đánh giá kết quả ước tính chiều dài tia

ngắm của chương trình tính “ETS 2013”.

b. Phương pháp thực nghiệm

Địa điểm thực nghiệm thực hiện trên đường Láng- Hòa Lạc kéo dài (gần

Làng văn hóa các dân tộc Việt Nam), chiều dài tuyến thực nghiệm khoảng

1100m (Hình 4.1a), khu vực thực nghiệm có địa hình thay đổi nhiều, chênh cao

lớn nhất là 12,6m. Trên tuyến bố trí các mốc thực nghiệm với khoảng cách

≈20m.

a) Mặt bằng bố trí mốc thực nghiệm

b) Sơ đồ đo cao từ giữa

107

c) Sơ đồ đo cao đối hướng

TBĐT DiNi12T TBĐT NA3003 Máy TĐĐT TCR 703

Mia mã vạch của Trimble Mia mã vạch của Leica Gương của máy TĐĐT d) Thiết bị thực nghiệm Hình 4.1: Sơđồ và thiết bị thực nghiệm đo cao bằng máy TĐĐT trên đường Láng- Hòa Lạc kéo dài

Thời gian thực nghiệm tiến hành trong hai đợt với điều kiện nhiệt độ khác nhau. Đợt 1 từ 27/4/2012 đến 8/5/2012 với nhiệt độ không khí từ 250÷ 400C. Đợt 2 từ 24/11/2012 đến 3/12/2012 với nhiệt độ không khí từ 190÷ 220C. Tổng số 10

kết quả thực nghiệm.

Nội dung thực nghiệm bao gồm đo độ cao các mốc bằng phương pháp đo

cao hình học với độ chính xác cao và đo cao bằng máy TĐĐT, kết quả đo cao

hình học sử dụng làm số liệu gốc để đánh giá kết quả đo cao bằng máy TĐĐT.

108

- Đo cao hình học độ chính xác cao: Sử dụng máy TBĐT DiNi12T và

NA3003, độ chính xác đạt hạng I. Kết quả đo cao được bình sai bằng phần mềm

DPSurvey để tính độ cao các mốc (Chi tiết kết quả bình sai trong Phụ lục 1).

- Đo cao bằng máy TĐĐT: Sử dụng máy TĐĐT TCR703 của hãng Leica

và DTM332 của hãng Nikkon để đo cao lượng giác theo sơ đồ đo từ giữa và đo

đối hướng, thay đổi chiều dài tia ngắm bằng cách thay đổi vị trí đặt máy và đặt

gương (Hình 4.1b, c). Thực hiện đầy đủ phương pháp nâng cao độ chính xác đo

cao bằng máy TĐĐT. Hiệu độ cao tính theo công thức (2.16) và (2.17). Chi tiết

kết quả thực nghiệm thể hiện trong Phụ lục 1.

4.1.2. Xác định chiều dài tia ngắm và đánh giá kết quả thực nghiệm

a. Xác định chiều dài tia ngắm thực nghiệm

Trên đồ thị, biểu diễn

đồng thời đường thực nghiệm

(đườngthể hiện sai số khép đo

cao bằng máy TĐĐT: fhđo) và

đường thể hiện sai số khép

cho phép (fhCP). Trong đó fhđo

(4.1) xác định như sau: fhđo= hTC- hTĐĐT

hTC: Hiệu độ cao đo

bằng phương pháp đo cao hình học độ chính xác cao. Hình 4.2: Xác định chiều dài tia ngắm thực

hTĐĐT: Hiệu độ cao đo nghiệm trong đo cao bằng máy TĐĐT

bằng máy TĐĐT.

Tại vị trí fhđo = fhCP tương ứng với chiều dài tia ngắm thực nghiệm của

máy TĐĐT đáp ứng độ chính xác đo cao theo tiêu chuẩn đo cao hình học(Hình

4.2).

109

Bảng 4.1: Tổng hợp kết quả xác định chiều dài tia ngắm thực nghiệm đo cao

bằng máy TĐĐT

TT

2 1 0 2 / 4

g n á h T

2 1 0 2 / 1 1

g n á h T

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Đo cao từ giữa III 370,0 363,0 370,5 387,0 388,0 354,0 365,0 392,5 387,5 380,7

IV >559.5 >520 >520 >520 >559.5 >520 >520 >520 >520 >520

II 119,5 104,0 121,0 116,5 168,5 136,0 91,5 133,5 133,5 99,0

Đo cao đối hƣớng IV II >840 234 >840 216 >840 211 >840 228 >840 222 >1040 404 >1040 447 >1040 401 >1040 227 >1040 398

III 741 743 741 832 831 879 886 878 800 853

Loại máy TĐĐT TCR 703 TCR 703 DTM 332 DTM 332 DTM 332 TCR 703 TCR 703 DTM 332 DTM 332 DTM 332

Kết quả thực nghiệm cho thấy khi đo cao hạng II, chiều dài tia ngắm của

máy TĐĐT không lớn hơn nhiều so với chiều dài tia ngắm của máy thủy bình.

Vì vậy trong trường hợp này sử dụng máy TĐĐT không hiệu quả bằng máy thủy

bình. Do vậy chỉ nên sử dụng máy TĐĐT đo cao hạng III, IV.

b. So sánh giữa chiều dài tia ngắm thực nghiệm với chiều dài tia ngắm

xác định bằng chương trình tính “ETS 2013”.

Sử dụng chương trình “ETS 2013” để ước tính chiều dài tia ngắm của

máy TĐĐT TCR703 và DTM332 (ký hiệu là LT), so sánh với chiều dài tia ngắm

thực nghiệm (ký hiệu là TN). Kết quả thể hiện trong Bảng 4.2.

Bảng 4.2: So sánh chiều dài tia ngắm thực nghiệm (TN) và chiều dài tia ngắm lý

thuyết (LT) xác định theo chương trình “ETS 2013”

Đo cao từ giữa

Đo cao đối hƣớng

Hạng IV

Hạng III

Hạng IV

TT

Loại máy TĐĐT

1335,4

681,8

2500

332

361,1

1501,8

791,2

2500

TCR 703 TCR 703 TCR 703 TCR 703 DTM 332 DTM 332 DTM 332

TN >840 >840 >1040 >1040 >840 >840 >840

Hạng III TN LT 370 1 363 2 354 3 4 365 5 370,5 387 6 388 7

TN >559,5 >520 >520 >520 >520 >520 >559,5

TN 741 743 879 886 741 832 831

878 800 853

8 392,5 9 387,5 10 380,7

>520 >520 >520

>1040 >1040 >1040

DTM 332 DTM 332 DTM 332

110

Kết quả so sánh trong Bảng 4.2 cho thấy: Trong phạm vi thực nghiệm khi

đo cao đến hạng III thì chiều dài tia ngắm thực nghiệm lớn hơn chiều dài tia

ngắm xác định theo chương trình “ETS 2013”. Trường hợp đo cao hạng IV,

phạm vi thực nghiệm chưa đủ kiểm chứng, nguyên nhân là khi chiều dài tia

ngắm lớn hơn 840m và 1040m thì rất khó ngắm gương.

Trong phạm vi thực nghiệm cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu đo cao

với sai số khép của lưới độ cao hạng III, IV. Chương trình “ETS 2013” phù hợp

để ước tính chiều dài tia ngắm.

4.2. PHƢƠNG PHÁP BỐ TRÍ VỊ TRÍ ĐIỂM ĐỘ CAO BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC

ĐIỆN TỬ TRONG THI CÔNG NÚT GIAO KHÁC MỨC VÀ ĐƢỜNG TRÊN CAO

4.2.1. Mục đích, thiết bị và phƣơng pháp thực nghiệm

a. Mục đích, thiết bị thực nghiệm

- Mục đích: Kiểm chứng sự phù hợp của máy TĐĐT bố trí độ cao trong

thi công nút giao khác mức và đường trên cao, đồng thời kiểm tra kết quả ước

tính chiều dài tia ngắm của chương trình “ETS 2013” trong bố trí độ cao.

- Thiết bị: Sử dụng máy TĐĐT TCR 703 của Leica- Thụy Sỹ.

b. Phương pháp thực nghiệm

- Ƣớc tính chiều dài tia ngắm bằng của máy TĐĐT TCR 703

Sử dụng chương trình “ETS 2013” để ước tính chiều dài tia ngắm lớn nhất

cho thiết bị thực nghiệm là máy TĐĐT TCR 703. Kết quả ước tính như sau:

+ Bố trí và kiểm tra độ cao với độ chính xác 20mm: Dmax=1566m

+ Bố trí và kiểm tra độ cao với độ chính xác 10mm: Dmax=376

- Tiến hành thực nghiệm

Bản chất của công tác bố trí độ cao trong thi công nút giao khác mức và

đường trên cao là thực hiện truyền độ cao từ mốc ở mặt đất lên các bộ phận công

trình theo phương đứng. Trong điều kiện Việt Nam hiện nay chưa có công trình

111

nút giao khác mức với chiều cao lớn, vì vậy lựa chọn thực nghiệm theo mô hình

truyền độ cao lên các tầng của nhà A2 trong khuôn viên trường đại học GTVT.

T1 Hình 4.3: Sơ đồ thực nghiệm bố trí độ cao tại các tầng nhà A2

Trong hình 4.3, coi vị trí tại các tầng của nhà A2 (từ A2÷A6) là vị trí công

trình cần phải bố trí độ cao từ các mốc độ cao F1, F3. Chênh cao lớn nhất từ các

mốc lên vị trí A6 khoảng 19,2m. Công tác thực nghiệm tiến hành theo sơđồ đo

cao từ giữa, thực hiện phương pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy

TĐĐT đã nghiên cứu trong Chương 2.

Nội dung thực nghiệm do NCS hướng dẫn nhóm sinh viên lớp Cầu đường

bộ B- K52 thực hiện từ tháng 1/2013 đến tháng 3/2013 với nhiệt độ không khí

thay đổi để đánh giá sự phù hợp của kết quả thực nghiệm với điều kiện thực tế.

4.2.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm

Với tổng số 290 kết quả thực nghiệm, sau khi kiểm tra và loại bỏ các kết

quả đo chứa sai số thô (sai số thô được phát hiện qua kết quả đo khoảng cách

nghiêng và góc thiên đỉnh ở vị trí thuận kính và đảo kính), kết quả tổng hợp

trong bảng 4.3.

112

Bảng 4.3: Hiệu độ cao giữa mốc F1 và F3 với điểm bố trí trên các tầng nhà A2

đo bằng máy TĐĐT

TT

Mốc F3 A4

Mốc F1 A4

A5

A6

A2

A3

A5

A6

A2

A3

4,5496

19,1364 4,5466 8,1817 11,7956

4,6505 8,2831 11,9015 15,5152 19,1292 4,5591 8,1936 11,8154 15,4260 19,0457 1 4,6588 11,9179 15,5225 19,1478 4,5508 8,1825 11,8011 15,4147 19,0305 2 4,6494 8,2831 11,9032 15,5163 19,1349 4,5552 8,1908 11,8090 15,4230 19,0395 3 4,6456 8,2788 11,8985 15,5115 19,1284 4,5509 8,1830 11,8021 15,4132 19,0306 4 4,6583 8,2905 11,9105 15,5228 19,1400 4,5473 8,1822 11,8025 15,4154 19,0315 5 4,6547 8,2861 11,9091 15,5211 19,1389 4,5542 8,1882 11,8078 15,4210 19,0364 6 4,6479 8,2800 11,9057 15,5158 19,1305 4,5573 8,1908 11,8090 15,4223 19,0338 7 4,6516 8,2870 11,9059 15,5194 19,1334 4,5432 8,1825 11,8006 15,4223 19,0309 8 4,6477 8,2827 11,9022 15,5161 19,1322 4,5509 8,1843 11,8043 15,4150 19,0320 9 10 4,6494 8,2822 11,9023 15,5139 19,1294 4,5478 8,1813 11,7981 15,4135 19,0278 11 4,6416 8,2839 11,9035 15,5163 19,1323 4,5518 8,1872 11,8068 15,4188 19,0335 12 4,6507 8,2866 11,9046 15,5165 19,1339 4,5502 8,1845 11,8023 15,4308 19,0303 13 4,6555 8,2893 11,9083 15,5219 19,1390 4,5497 8,1852 11,8025 15,4173 19,0339 14 4,6523 8,2859 11,8984 15,5180 19,1347 4,5551 8,1877 11,8073 15,4190 19,0338 15 4,6555 8,2905 11,9101 15,5222 19,1369 4,5537 8,1833 11,8096 15,4197 19,0332 16 4,6524 8,2865 11,9089 15,5392 19,1359 4,5498 8,1826 11,8057 15,4155 19,0335 17 4,6491 8,2834 11,9041 15,5139 19,1351 4,5477 8,1818 18 4,6484 8,2816 11,9013 15,5145 19,1295 4,5495 8,1757 11,7991 15,4171 19,0333 19 4,6520 8,2859 11,9057 15,5190 19,1340 4,5559 8,1928 11,8138 15,4169 19,0312 11,8027 15,4126 19,0302 20 21 4,6511 8,2845 11,9042 15,5186 19,1339 4,5468 8,1813 11,7994 15,4175 19,0275 22 4,6526 8,2864 11,9075 15,5208 19,1401 4,5490 8,1815 11,7997 15,4144 19,0300 23 4,6495 8,2864 11,9056 15,5192 19,1328 4,5474 8,1828 11,8021 15,4163 19,0310 24 4,6571 8,2925 11,9129 15,5271 19,1435 4,5477 8,1820 11,8000 15,4143 19,0311 25 4,6540 8,2890 11,9094 19,0251 - 11,8020 15,4092 19,0311 26 4,6425 8,2813 11,9005 15,5146 19,1296 27 4,6520 8,2852 11,9058 15,5208 19,1369 4,5520 8,1863 11,8046 15,4194 19,0352 4,5453 8,1811 11,7932 15,4148 19,0244 28 - 29 4,6451 8,2783 11,8936 15,5119 19,1224

Ghi chú: Ký hiệu (-) là những kết quả chứa sai số thô, đơn vị tính trong

bảng 4.3 là mét. Chi tiết kết quả thực nghiệm trong Phụ lục 3.

Kết quả thực nghiệm được đánh giá thông qua sai số trung phương một

lần đo của hiệu độ cao.Coi kết quả đo từ mỗi mốc lên vị trí kiểm tra cùng độ

chính xác, sử dụng công thức Bessel, ta có:

(4.2)

Trong đó:

vi=x- hi

113

n: Số lần đo

x: Giá trị trung bình cộng,

hi: Chênh cao đo bằng máy TĐĐT

Kết quả tính trong Bảng 4.4.

Bảng 4.4: Sai số trung phương của kết quả thực nghiệm bố trí độ cao lên các

tầng nhà A2

Tên

Điểm

Chiều dài

Số lần

x

m

TT

mốc

truyền độ cao

tia ngắm (m)

(m)

(mm)

đo

115,324

4,6509

±4,3

118,347

8,2850

±3,6

119,835

11,9052

±5,0

121,414

15,5188

±5,6

121,503

19,1345

±5,2

181,548

4,5505

±3,8

189,263

8,1845

±4,2

190,477

11,8036

±5,1

191,729

15,4177

±4,6

191,509

19,0321

±4,2

Nhận xét: Kết quả đánh giá trong bảng 4.4 cho thấy sai số trung phương

bố trí và kiểm tra độ cao từ 02 mốc lên 05 vị trí từ tầng 2 đến tầng 6 của nhà A2

lớn nhất là ±5,6mm, đáp ứng yêu cầu bố trí độ cao với độ chính xác ±10mm.

Kết quả thực nghiệm cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu bố trí độ cao

trong xây dựng nút giao khác mức và đường trên cao.

4.3. THÀNH LẬP LƢỚI ĐƢỜNG CHUYỀN CẤP 2 BẰNG PHƢƠNG PHÁP “GPS- ĐỘNG”

4.3.1. Mục đích, phƣơng pháp thực nghiệm

a. Mục đích

Mục đích thực nghiệm nhằm kiểm chứng phương pháp đo “GPS- động”

để thành lập lưới đường chuyền cấp 2, đồng thời từ thực tế thực nghiệm xác định

những vấn đề cần lưu ý khi ứng dụng phương pháp đo “GPS- động” trong thành

lập lưới đường chuyền cấp 2.

b. Phương pháp thực nghiệm

114

Công tác thực nghiệm tiến hành trên tuyến đường đê ven sông Hồng,

chiều dài tuyến khoảng 10km (từ cầu Thanh Trì đến cầu Long Biên).

Đo tĩnh bằng máy một tần số GPS Ruide GPS R70 của hãng South (Hình

4.4a), đo động bằng máy hai tần R8 của hãng Trimble (Hình 4.4b).

a. Máy đo GPS Ruide GPS R70- South b. Máy đo GPS R8- Trimble

Hình 4.4: Thiết bị thực nghiệm thành lập đường chuyền cấp 2 bằng phương

pháp “GPS- động”

- Thiết lập trạm cơ sở: Ở hai đầu tuyến đo sử dụng hai điểm lưới địa chính

cơ sở số hiệu là 104528 và 104554 làm trạm cơ sở 1 và cơ sở 2 (Hình 4.5)

Trạm cơ sở 2 (104554)

Trạm cơ sở 1 (104528)

Trạm động

Hình 4.5: Sơ đồ thành lập lưới đường chuyền cấp 2 bằng phương pháp “GPS- động” - Trạm động: Bố trí với khoảng cách từ 200÷300m/điểm với tổng số 29

điểm (từ điểm số 3 đến số 32), phù hợp với khoảng cách quy định giữa hai điểm

115

đường chuyền cấp 2. Tần suất thu tín hiệu tại trạm động là 2 giây, số trị đo là 10

epoch, thời gian thu tín hiệu tại một điểm là 20 giây.

- Phương pháp đo: Sử dụng phương pháp đo động xử lý sau

- Điểm kiểm tra: Trên tuyến đo

bố trí 06 điểm kiểm tra từ KT2 đến KT7

(điểm kiểm tra là điểm được đo kiểm

tra bằng phương pháp đo tĩnh). Thời

gian đo tĩnh tại điểm kiểm tra là 1h20’.

- Tổng thời gian thực nghiệm đo

Hình 4.6: Điểm kiểm tra đo “GPS- động hết 50 phút, như vậy trong mỗi ca

động” đo sẽ đo được khoảng 280 điểm.

4.3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm

a. Xử lý kết quả thực nghiệm

Kết quả đo tĩnh và đo động sau khi trút sang máy tính được xử lý bằng

phần mềm chuyên dụng kèm theo máy. Chi tiết kết quả xử lý trong Phụ lục 4.

Tổng hợp kết quả đo tĩnh thể hiện trong Bảng 4.5.

Bảng 4.5: Tổng hợp kết quả đo GPS tĩnh tại các điểm kiểm tra

Tọa độ (m)

Sai số (mm)

TT Tên điểm

Ghi chú

X

Y

104528

2323154,5360 595608,1950

mx

my

mp

Điểm gốc

104554

2330086,5060 589574,2750

Điểm gốc

KT2

2324376,4049 593846,3783 0,0025 0,0030 0,0040

KT3

2325554,9057 593309,4013 0,0019 0,0025 0,0031

KT4

2326036,8736 591721,8665 0,0028 0,0031 0,0042

KT5

2327122,1603 590516,7578 0,0022 0,0026 0,0034

KT6

2327976,1628 589757,6567 0,0024 0,0036 0,0043

KT7

2328984,4236 589584,4005 0,0023 0,0035 0,0042

Kết quả đo động xử lý theo 03 phương án, trong đó hai phương án 1 và

phương án 2 đo lần lượt với từng trạm cơ sở (fix 528 và fix 554), phương án 3

đo với cả hai trạm cơ sở (fix 528+ 554). Kết quả xử lý thể hiện trong hình 4.7.

116

)

m m

( ố s i

a S

17 16 16 15 14 14 13 13 12

11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33

Trạm Rover

Hình 4.7: Sai số vị trí điểm trạm động

- Trong đồ thị hình 4.7 cho thấy sai số vị trí điểm của trạm động sau khi

xử lý giữa các phương án một trạm cơ sở và hai trạm cơ sở chênh lệch rất ít, sai

số lớn nhất khoảng 16mm.

b. Đánh giá kết quả thực nghiệm

- Độ chính xác đo động và đo tĩnh: Từ bảng 4.5 và hình 4.7 cho thấy sai

số vị trí điểm lớn nhất của kết quả đo động là mđộng=16mm, đo tĩnh là

mtĩnh=4,3mm. Độ chính xác này phù hợp với sai số cho phép của đường chuyền

cấp 2 là 50mm.

- So sánh kết quả đo tĩnh và đo động: So sánh tọa độ giữa kết quả đo tĩnh

và đo động tại điểm kiểm tra tương ứng với phương án một và hai trạm cơ sở.

Công thức kiểm tra như sau:

(4.3)

Xt, Yt: Tọa độ đo tĩnh

Xd, Yd: Tọa độ đo động

Kết quả thể hiện trong đồ thị hình 4.8.

117

Hình 4.8: So sánh tọa độ giữa kết quả đo tĩnh và đo động tại các điểm kiểm tra

Kết quả kiểm tra cho thấy sự chênh lệch rõ ràng giữa phương án đo một

trạm cơ sở với phương án đo hai trạm cơ sở.

- Càng gần trạm cơ sở thì chênh lệch tọa độ giữa kết quả đo tĩnh và đo

động càng nhỏ.

- Khi đo hai trạm cơ sở chênh lệch tọa độ nhỏ hơn phương án một trạm cơ

sở.

Kết quả kiểm tra phù hợp với đánh giá lý thuyết và phù hợp với quy luật

sai số của phương pháp đo động (càng xa trạm cơ sở thì sai số càng lớn và ngược

lại).

Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp đo “GPS- động” với hai

trạm cơ sở đáp ứng yêu cầu thành lập lưới đường chuyền cấp 2 trong xây

dựng đường ô tô.

* Một số lƣu ý khi thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp 2 bằng phƣơng

pháp “GPS- động”

Từ thực tế thực nghiệm cho thấy, để thành lập lưới đường chuyền cấp 2

bằng phương pháp “GPS- động” cần lưu ý một số vấn đề sau:

- Khảo sát trước khu vực đo, nếu khu đo bị che khuất ảnh hưởng đến thu

tín hiệu GPS thì cần tăng thời gian thu tín hiệu.

118

- Phương pháp đo: Trong điều kiện Việt Nam hiện nay nên sử dụng

phương pháp đo động xử lý sau là phương pháp dễ dàng thực hiện với sơ đồ hai

trạm cơ sở.

- Sử dụng kẹp chuyên dụng để định vị ăng ten tại trạm động.

- Xử lý dữ liệu bằng phần mềm do hãng sản xuất cung cấp kèm theo máy.

- Số trị đo (epoch) cần thiết nêu trong Chương 2 là 5epoch, tuy nhiên thực

tế số trị đo không nên dưới 10epoch.

4.4. PHÂN TÍCH SỐ LIỆU QUAN TRẮC LÚN TRONG DỰ ÁN XÂY DỰNG

ĐƢỜNG CAO TỐC HÀ NỘI- HẢI PHÒNG ĐOẠN KM8+ 700- KM8+ 880 (EX2-14)

4.4.1. Khái quát công tác quan trắc chuyển vị nền đƣờng trên đất yếu trong

Dự án đƣờng cao tốc Hà Nội- Hải Phòng, đoạn Km8+700- Km8 + 880

Công tác quan trắc chuyển vị nền đường trên đất yếu đoạn km8+700- km8

+ 880 (EX2- 14) được thực hiện bởi liên danh tư vấn Meinhardt International –

Vjec ([44]).

a. Thiết bị và thời gian quan trắc

- Thiết bị quan trắc bằng phương pháp trắc địa gồm: máy TĐĐT Nikon

NPL 632. Máy thủy bình Sokkia B20.

- Thời gian quan trắc: Công tác quan trắc tiến hành từ 01/4/2011 đến

10/6/2013 với 801 ngày và thời gian chờ là 197 ngày.

b. Phƣơng pháp quan trắc

- Quan trắc lún

+ Thành lập lưới khống chế cơ sở: Thành lập 01 mốc lưới khống chế cơ

sở là DC45 (tận dụng mốc lưới đường chuyền cấp 2, trong báo cáo gọi là “mốc

cao độ công tác”). Để kiểm tra ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở sử dụng

“mốc cao độ cơ chuẩn”, “mốc cao độ cơ chuẩn” được bố trí trên những vật kiến

trúc vĩnh cửu hoặc trên những nền móng có tính ổn định chắc chắn.

+ Phương pháp đo quan trắc: Sử dụng phương pháp đo cao hình học từ

giữa, cứ 03 tháng một lần tiến hành kiểm tra đối chiếu lại “mốc cao độ công tác”

so sánh với “mốc cao độ cơ chuẩn”. Tổng thời gian đắp tương ứng với số chu kỳ

119

quan trắc theo ngày là 801 chu kỳ. Thực hiện 5 lần đo kiểm tra mốc cao độ công

tác với tổng độ lệch là -12mm.

- Quan trắc chuyển vị ngang

+ Mốc lưới khống chế cơ sở và mốc quan trắc: Sử dụng 02 điểm lưới

đường chuyền cấp 2 liền kề làm mốc lưới khống chế cơ sở quan trắc chuyển vị

ngang.

+ Phương pháp quan trắc: Sử dụng máy TĐĐT đo tọa độ của các cọc

quan trắc để tính chuyển vị ngang, kiểm tra điều kiện tốc độ di động ngang là

5mm/ngày đêm.

c. Phân tích số liệu quan trắc lún

Công tác phân tích số liệu quan trắc tại mặt cắt Km8+700 và Km8+ 880

được yêu cầu thực hiện trên phần mềm chuyên dụng theo Asaoka và Hyperbolic.

d. Nhận xét:

- Độ chính xác:Chưa có luận chứng kỹ thuật độ chính xác quan trắc lún và

độ chính xác quan trắc chuyển vị ngang, độ chính xác đo kiểm tra từ mốc cơ

chuẩn đến mốc lưới khống chế cơ sở.

- Quan trắc lún: Thành lập 03 loại mốc gồm: mốc quan trắc, mốc khống

chế cơ sở và mốc cơ chuẩn. Với số lượng 01 mốc lưới khống chế cơ sở và 01

mốc cơ chuẩn. Sơ đồ này chỉ sử dụng được trong trường hợp “mốc cơ chuẩn”

tuyệt đối ổn định.

- Quan trắc chuyển vị ngang: Sử dụng hai mốc đường chuyền cấp 2 làm

lưới khống chế cơ sở không đảm bảo yêu cầu về cấu tạo mốc và không đủ điều

kiện kiểm tra ổn định của lưới.Sử dụng phương pháp đo tọa độ của máy TĐĐT

không đảm bảo yêu cầu kiểm soát tốc độ chuyển vị ngang là 5mm/ngày đêm

Phương án quan trắc đã thực hiện đảm bảo tối thiểu về chi phí nhưng

thiếu luận chứng kỹ thuật về độ chính xác cũng như phương pháp quan trắc.

4.4.2. Ứng dụng nguyên lý “số bình phƣơng tối thiểu” phân tích số liệu quan

trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic.

Công tác phân tích số liệu thực hiện bằng giải tích và Trendline của Excel

theo nguyên lý “số bình phương tối thiểu” với hai phương pháp Asaoka và

120

Hyperbolic, sử dụng các công thức và trình tự tính toán nêu trong Chương 3. Kết

quả tổng hợp trong bảng 4.6, chi tiết kết quả tính toán trong Phụ lục 5.

Bảng 4.6: Kết quả phân tích số liệu quan trắc lún bằng phương pháp giải

tích và Trendline của Excel

Giải tích

Trendline của Excel

TT

Nội dung

Đơn vị

Km8+ 700 Km8+ 800 Km8+ 700 Km8+ 800

1 Độ lún cuối cùng

+ Asaoka

130,8

277,2

131,0

278,0

+ Hyperbolic

134,7

279,1

135,0

279,0

2 Độ cố kết

+ Asaoka

97,08

99,20

96,95

98,92

+ Hyperbolic

94,27

98,53

94,07

98,57

3 Hệ số tương quan

+ Asaoka

0,9774

0,9759

0,9766

0,9740

+ Hyperbolic

0,7245

0,8681

0,7182

0,8709

Nhận xét: Kết quả tính trong bảng 4.6 cho thấy:

- Giá trị độ lún cuối cùng và độ cố kết tính theo Asaoka và Hyperbolic

chênh lệch nhỏ.

- Cùng một phương pháp Asaoka hoặc Hyperbolic nếu tính theo giải tích

hoặc Trendline kết quả là như nhau. Nhưng sử dụng Trendline có tốc độ tính

toán nhanh và đơn giản.

Kết quả tính toán phù hợp với nghiên cứu lý thuyết trong Chương 3.

4.5. QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ TRÊN ĐƢỜNG CAO TỐC NỘI BÀI- LÀO CAI

4.5.1. Xác định chu kỳ quan trắc và bố trí mốc quan trắc

a. Xác định chu kỳ quan trắc

Trong chương 3 đã xây dựng công thức (3.18) để xác định khoảng thời

gian giữa hai chu kỳ quan trắc. Theo (3.18) đó để xác định khoảng thời gian t

cần biết tốc độ chuyển vị V và độ chính xác quan trắc Ms.

Trong các tiêu chuẩn xây dựng và khai thác đường ô tô mới chỉ đề cập

đến quan trắc độ lún yêu cầu sau khi hoàn thành công trình (Bảng II.1 của [2]),

121

chưa đề cập quan trắc chuyển vị ngang. Do vậy chu kỳ quan trắc được xác định

theo yêu cầu quan trắc lún.

- Dự kiến tốc độ lún: Theo quy định [2], độ lún còn lại tại tim đường sau

khi hoàn thành công trình ≤10cm, giả thiết thời gian theo dõi trong 12 tháng. Do

vậy tính tốc độ chuyển vị dự kiến V=8,33mm/tháng.

- Độ chính xác quan trắc: Sử dụng độ chính xác quan trắc lún nền đường

trên đất yếu với mquan trắc=3,16mm.

Thay V=8,33mm/tháng và mquan trắc=3,16mm vào (3.18) tính được t≥1

tháng.

Do vậy lựa chọn chu kỳ quan trắc theo tháng.

b. Bố trí mốc quan trắc

Khu vực thực nghiệm là một đoạn tuyến có chiều dài khoảng 300m, lý

trình từ Km22+ 450m đến Km 22+ 750m trên đường cao tốc Nội Bài- Lào Cai,

địa phận thuộc thành phố Vĩnh Yên- tỉnh Vĩnh Phúc.Đây là đoạn đường đầu cầu

nút giao khác mức với quốc lộ 2B có chiều cao đắp lớn.

Công tác quan trắc được thực hiện ngay sau khi hoàn thành lớp thảm Bê

tông nhựa hạt trung và bắt đầu khai thác. Tiến hành quan trắc từ tháng 6/2013

đến tháng 10/2013. Với chu kỳ quan trắc là 01 tháng/chu kỳ,tổng số chu kỳ quan

trắc là 05 chu kỳ, chu kỳ “0” đo trong tháng 6, chu kỳ “1”, “2”, “3”, “4” đo trong

tháng 7, 8, 9, 10.Trên đoạn tuyến quan trắc 4 mặt cắt (Hình 4.9a).

a) Mặt bằng mốc quan trắc

122

b) Bố trí mốc quan trắc trên mặt cắt ngang

c) Mốc quan trắc chuyển vị mặt đường d) Mốc quan trắc chuyển vị mái

taluy

Hình 4.9: Mốc quan trắc chuyển vị trên đường cao tốc Nội Bài- Lào Cai

Trên mỗi mặt cắt bố trí mốc quan trắc như sau:

+ Mốc quan trắc chuyển vị của mái taluy âm: Bố trí 06 mốc quan trắc

chuyển vị ở hai mái taluy âm (i.1, i.2, i.3, i.7, i.8, i.9), trên mỗi mái taluy bố trí

mốc quan trắc tại đỉnh giữa và chân taluy. Mốc quan trắc chuyển vị bằng cọc gỗ

cứng =4,5cm, đóng sâu vào đất 50cm, đỉnh cọc có đinh vít.

+ Mốc quan trắc chuyển vị trên mặt đường: Bố trí 03 điểm quan trắc,

trong đó hai điểm tại vệt bánh xe là (i.4) và (i.5), một điểm i.6 tại mép của vệt

bánh xe phía giáp với giải phân cách. Mốc quan trắc chuyển vị ngang là đinh vít

dài 4cm đóng trực tiếp xuống mặt đường.

4.5.2. Quan trắc chuyển vị ngang bằng máy toàn đạc điện tử

4.5.2.1. Thành lập lưới khống chế cơ sở

a. Yêu cầu độ chính xác và bố trí mốc lƣới khống chế cơ sở

123

Độ chính xác của lưới khống chế cơ sở nêu trong chương 3 là mluoi=

4,74mm. Sơ đồ lưới gồm 06 mốc (từ KC1 đến KC6), trong đó mốc KC1, KC2,

KC3, KC6 bố trí cách mép chân taluy đắp khoảng 5m trên đất tự nhiên, mốc

KC5 và KC6 trên mép mố của cầu vượt quốc lộ 2C. Sơ đồ mốc thể hiện trong

Hình 4.10a. Mốc trên nền đất cứng, chôn bằng BTXM, kích thước 20x20cm,

KC6

KC1

KC5

KC4

KC2

KC3

tim mốc bằng sứ.

a) Vị trí mốc lưới khống chế cơ sở

b) Sơ đồ đo lưới khống chế cơ sở

Hình 4.10: Lưới khống chế cơ sở chuyển vị ngang trên đường cao tốc Nội Bài-

Lào Cai

b. Đo lƣới khống chế cơ sở

Sử dụng máy TĐĐT TCR 703 với sào+ kẹp gương để đo góc và đo cạnh

trong lưới, số góc đo là 6 góc và số cạnh đo là 8 cạnh (Hình 4.10b)

124

Đo góc được tiến hành với 03 vòng đo (00, 600, 1200), đo cạnh 02 lần (đo

đi và đo về). Đo và hiệu chỉnh nhiệt độ không khí khi nhiệt độ thay đổi 50C.

c. Xử lý kết quả

Bình sai lưới khống chế cơ sở bằng phần mềm PickNet 3.0 theo phương

pháp lưới tự do. Từ chu kỳ “1” trở đi tiến hành đánh giá ổn định của lưới khống

chế cơ sở theo công thức (3.12). Điều kiện ổn định của lưới khống chế cơ sở tại chu kỳ “i” là Qi ≤ 9,4mm. Kết quả cho thấy tất cả các mốc lưới khống chế cơ sở

đều ổn định. Tọa độ và độ chính xác lưới khống chế cơ sở ở chu kỳ “0” thể hiện

trong Bảng 4.7.

Bảng 4.7: Tọa độ và độ chính xác lưới khống chế mặt bằng cơ sở chu kỳ “0”

Tọa độ

Sai số vị tríđiểm (m)

Số

Tên điểm

TT

X (m)

Y (m)

Mx

My

Mp

KC1

1999,9999 5000,0019 0,0018 0,0020 0,0027

KC2

1999,9999 5038,9627 0,0018 0,0020 0,0026

KC3

2178,4861 5066,1180 0,0028 0,0022 0,0036

KC4

2291,9480 5046,7685 0,0017 0,0021 0,0027

KC5

2292,4291 5020,5973 0,0017 0,0020 0,0026

KC6

2197,8166 4996,8706 0,0028 0,0022 0,0035

4.5.2.2. Phương pháp đo quan trắc chuyển vị ngang

a. Yêu cầu độ chính xác và thiết bị đo

- Trong chương 3 đã xác định độ chính xác đo quan trắc chuyển vị ngang

của nền, mặt đường là mquantrac=9,4mm

- Thiết bị đo là máy TĐĐT TCR 703 (Độ chính xác đo góc 3”, đo cạnh 2+

2ppm.D. Máy TĐĐT TCA 1800 (Độ chính xác đo góc 1”, đo cạnh 1+ 2ppm.D).

b. Phƣơng pháp quan trắc

Sử dụng phương pháp giao hội góc cạnh (Hình 4.11), trong đó góc bằng

được đo bằng phương pháp đo đơn giản, cạnh đo 02 lần.

125

Hình 4.11: Sơ đồ đo quan trắc chuyển vị ngang

c. Xử lý kết quả quan trắc

Coi các điểm quan trắc cùng với mốc lưới khống chế cơ sở hình thành

mạng lưới trắc địa đo góc- cạnh. Sử dụng phần mềm PickNet 3.0 để bình sai.

Sau khi xác định tọa độ của các điểm quan trắc và đánh giá độ chính xác, tính

giá trị chuyển vị ngang.

- Sai số vị trí điểm yếu nhất của các mốc quan trắc thể hiện trong Bảng 4.8

Bảng 4.8: Sai số vị trí điểm yếu nhất của lưới quan trắc

Chu kỳ đo

Hạng mục

“0”

“1”

“2”

“3”

“4”

- Mặt cắt 2

3,2mm

2,5mm 2,5mm 2,5mm 2,0mm

- Mặt cắt 3

3,7mm

3,3mm 2,4mm 2,4mm 2,3mm

- Mặt cắt 4

4,0mm

1,9mm 2,2mm 2,7mm 2,2mm

- Mặt cắt 5

1,7mm

3,7mm 2,3mm 2,2mm 2,4mm

Kết quả thống kê trong Bảng 4.8 cho thấy sai số vị trí điểm nhất của kết

quả quan trắc đáp ứng yêu cầu độ chính xác là 9,5mm.

- Kết quả tính chuyển vị ngang thể hiện trong Bảng 4.9, đơn vị tính là

milimet.

126

Bảng 4.9: Tổng hợp kết quả tính chuyển vị ngang nền, mặt đường

Chu kỳ 4

Chu kỳ 2

Chu kỳ 3

Tổng Ghi chú

Vị Điểm Chu kỳ 1 trí đo Qx Qy Q Qx Qy Q Qx Qy Q Qx Qy Q

Mặt cắt 2

-3,7 1,5 -2,8 4,8

4,0 15,8 5,6 18,3 -0,7 2,1 23,7

-3,5 3,8

-0,9 3,9 -2,1 -0,6 2,2 -3,8 -1,5 3,2 3,5 -4,3 2,7 5,1 0,2 -0,4 0,4 5,3 -10,8 12,0 -1,7 0,3 1,7 -6,0 11,6 13,1 2,9 -5,0 3,2 5,9 -2,3 1,7 3,9 -2,2 3,2 3,9 -3,9 0,0 -3,0 3,2 -2,8 -0,3 2,8 -1,2 3,0 -1,8 0,4 1,8 -0,7 2,9 1,6 -1,9 8,2 8,4 -1,5 0,4

-5,4 5,7 1,9 -0,6 -4,1 4,1 -2,2 8,8 9,1 2,0 -1,6 -2,6 3,1 -2,0 11,2 11,4 -0,7 -6,3 10,5 12,2 -0,7 -1,0 -1,7 1,3 2,1 -2,3 4,0 -1,2 1,2 -0,3 -4,8 3,5 -0,6 1,7 1,6

5,2 23,0 mặt đường -0,7 1,0 21,2 mặt đường -5,8 5,8 25,9 mặt đường -5,5 5,6 13,8 4,6 10,7 5,9 17,6

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Mặt cắt 3

-5,7 16,6 0,4 4,1 6,2 15,6 0,5 0,5 4,3 0,0 -18,6 3,4 18,9 -0,3 1,0

4,1 28,2 -5,7 7,1 15,9 1,0 27,2

-5,4 6,5 7,2 -8,1 11,0 1,5

-3,1

-0,4 1,2 1,3 -5,3 3,3 -1,2 -1,2 1,7 -3,7 0,1 0,0 0,1 6,1 3,8 -1,1 -3,4 3,6 -7,4 -3,1 1,2 3,3 -6,8 7,9 10,4 -8,2 12,2 -2,6 -1,5 3,0 -9,1 1,1 8,6 8,7 1,8 8,7 8,9 -3,1 3,4 -0,3 -2,1 2,1 -1,5 3,5 0,8 2,9 3,0 1,3 3,3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9

-2,4 4,6 20,9 mặt đường -1,0 1,8 -3,9 -4,2 -20,8 21,2 39,1 mặt đường -3,6 2,1 4,2 3,2 19,3 mặt đường -3,2 0,4 -0,4 0,8 -0,7 1,2 19,9 1,1 1,1 1,2 0,1 0,3 -6,0 6,8 16,6 2,2 4,3 3,7 2,6 13,9 -3,2 4,7 2,1 1,5 -3,5 Mặt cắt 4

1,9 21,9 1,3 12,3 -0,4 4,3 14,1

4,6 19,2 mặt đường -2,0 3,5 17,4 mặt đường -0,3 6,4 24,6 mặt đường

1,0 12,6 12,6 1,7 0,9 -2,2 4,1 -3,0 -1,0 3,2 -3,5 -0,6 1,1 -2,4 6,9 7,3 2,8 -0,5 0,7 0,9 -1,8 2,2 -4,3 -1,4 1,7 -1,0 -1,2 -0,2 1,2 -3,6 -5,8 6,8 -3,1 3,4 -0,3 0,5 -0,4 -3,0 1,1 3,2 -7,1 8,3 10,9 -2,9 -1,5 2,9 -2,5 -7,9 10,3 -0,6 -0,2 0,6 -6,6 -6,4 2,8 3,3 -1,9 3,3 3,8 -5,7 9,5 11,1 1,8 -0,3 1,3 1,3 6,8 2,6 7,3 7,5 3,1 -1,9 0,5 -0,3 4,1 4,8 4,7 4,1 1,3 1,7 2,1 1,2 2,3 -2,1 3,7 0,4 3,0 0,4 -2,0 2,0 5,3

8,1 2,6 -3,0 6,1

2,0 18,7 6,7 15,6 -2,8 2,8 14,6

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9

Mặt cắt 5

-1,0 2,6 11,9 0,5 2,3 2,4 -2,4 3,7 -1,8 2,8 3,3 -1,6 3,3 -2,1 5,3 25,3 -1,5 2,2 4,9 -1,6 -9,2 9,6 2,4 -7,8 8,2 2,9 7,2 21,6 -5,9 0,3 5,9 1,3 7,1 -3,4 1,5 3,7 -4,1 2,5 4,8 3,4 26,1 mặt đường -0,5 3,4 -5,3 4,7 7,1 -1,0 4,2 4,3 -8,8 7,1 11,3 -2,4 -26,5 26,6 45,4 mặt đường -2,5 2,6 3,6 -3,0 2,2 3,7 -6,2 9,6 11,4 1,8 21,9 mặt đường -1,8 0,2 4,2 4,2 -4,0 0,0 4,0 -5,7 10,4 11,9 0,0 5,1 16,7 -4,8 1,8 1,7 -0,6 4,1 4,1 -1,9 5,3 -0,5 1,8 8,2 2,0 -0,9 1,8 -2,0 2,0 2,8 -0,3 0,3 0,4 -2,0 2,2 5,1 20,6 -4,9 1,4 -0,4 1,3 1,4 0,5 6,4 6,4 2,5 7,3

5,6 3,0 7,7

1 2 3 4 5 6 7 8 9

5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9

127

d. Độ lớn và hƣớng chuyển vị ngang trên mặt đƣờng

Kết quả tính chuyển vị ngang trong bảng 4.7 cho thấy độ lớn của chuyển

vị ngang lớn nhất tại vị trí trên mặt đường sau 4 chu kỳ quan trắc trên mặt cắt 5

là 45,4mm.

Hướng của chuyển vị tại các điểm quan trắc mặt đường trên mặt cắt 2, 3,

4, 5 qua các chu kỳ “1”, “2”, “3”, “4” thể hiện trong Hình 4.12.

mặt cắt 2

20.0

"3"

16.0

"4"

"3"

"4"

Điểm 2.4

)

12.0

"2"

"3"

Điểm 2.5

m m

Điểm 2.6

( y Q

8.0

"4"

"1"

"2"

4.0

"1"

"2"

"1"

0.0

-15

-11

-7

-3

Qx (mm)

a) Hướng chuyển vị mặt đường trên mặt cắt “2”

mặt cắt 3

"3"

)

"2"

m m

"1"

( y Q

Điểm 3.4

"1"

-16

-12

-8

-4

Điểm 3.5

-4

0 "1"

"2"

Điểm 3.6

-8

"2"

"4"

"3"

"4"

-12

"3"

"4"

-16

Qx (mm)

b) Hướng chuyển vị mặt đường trên mặt cắt “3”

128

mặt cắt 4

"4"

"3"

"2"

"4"

"3"

)

"1"

Điểm 4.4

"1"

m m

Điểm 4.5

"1"

-16

-12

-8

-4

( y Q

"2"

Điểm 4.6

-8

"3"

-12

"4"

-16

Qx (mm)

c) Hướng chuyển vị mặt đường trên mặt cắt “4”

mặt cắt 5

"3"

"4"

"3"

"4"

"2"

"3"

)

"1"

"2"

m m

Điểm 5.4

"1"

( y Q

"1'

Điểm 5.5

-16

-12

-8

-4

Điểm 5.6

-8

-12

"4"

-16

Qx (mm)

d) Hướng chuyển vị mặt đường trên mặt cắt 5 Hình 4.12: Hướng chuyển vị ngang của mặt đường ở chu kỳ “1”, “2”, “3”, “4”

Kết quả phân tích cho thấy qua 4 chu kỳ quan trắc, mặt đường bê tông

nhựa đã chuyển vị ngang đến 45,4mm, đồng thời hướng chuyển vị không có quy

luật, kết quả này cũng phù hợp với thực tế chuyển vị trên mặt đường nhựa.

4.5.3. Quan trắc độ lún bằng máy thủy bình điện tử

4.4.3.1. Thành lập lưới khống chế cơ sở quan trắc lún

- Lưới khống chế cơ sở quan trắc lún bố trí trùng với lưới khống chế cơ sở

quan trắc chuyển vị ngang.

129

- Đo lưới theo

phương pháp đo cao hình

học từ giữa với thiết bị là

máy thủy bình điện tử

NA3002 của hãng Leica

(Hình 4.13)

- Xử lý số liệu: Giả

định cao độ mốc KC6 là

15,000m, sử dụng phần Hình 4.13: Sơ đồ đo lưới khống chế độ cao cơ sở

mềm PickNet 3.0 để bình quan trắc lún

sai tính độ cao các mốc.

Tại mỗi chu kỳ đánh giá độ ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở theo

“Tiêu chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc” nêu trong

Chương 3.

Tổng hợp kết quả thành lập lưới khống chế độ cao ở chu kỳ “0” trong

bảng 4.10.

Bảng 4.10: Kết quả thành lập lưới khống chế độ cao cơ sở ở chu kỳ “0”

Độ cao

TT Tên mốc

Ghi chú

(m)

Sai số mH(mm)

Mốc gốc, độ cao giả định

KC6

15,0000

KC1

15,5870

0,6

KC2

16,0942

0,7

KC3

15,8188

0,7 Kết quả bình sai cho thấy sai trung phương độ cao của mốc yếu nhất là

0,7mm.

Kết quả đánh giá độ ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở theo “Tiêu

chuẩn ổn định dựa vào sự thay đổi chênh cao giữa các mốc” thể hiện trong

bảng 4.11.

130

Bảng 4.11: Kết quả đánh giá ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở ở các chu kỳ

Chu kỳ "1"

Chu kỳ "2"

Chu kỳ "3"

Chu kỳ "4"

Tên mốc

Chu kỳ "0"

n KL

tr n KL

KC6

0,5870 0,5872 0,24 3 Ổđ 0,5875 0,4 3 Ổđ 0,5872 0,26 3 Ổđ 0,5873 0,35 3 Ổđ

KC1

0,5073 0,5076 0,24 1 Ổđ 0,5073 0,4 1 Ổđ 0,5071 0,26 1 Ổđ 0,5074 0,35 1 Ổđ

KC2

-0,2754 -0,2755 0,24 2 Ổđ -0,2753 0,4 2 Ổđ -0,2754 0,26 2 Ổđ -0,2757 0,35 2 Ổđ

KC3

(Ghi chú: “Ôđ” là ký hiệu mốc ổn định,” h” là chênh cao giữa các mốc)

4.5.3.2. Đo quan trắc lún

- Thiết bị đo, sơ đồ đo

Thiết bị đo là máy TBĐT NA3002. Sơ đồ đo theo tuyến phù hợp với điểm

gốc là lưới khống chế độ cao cơ sở (Hình 4.14)

Hình 4.14: Sơ đồ đo quan trắc lún mặt nền mặt đường

4.5.3.3. Xử lý kết quả quan trắc

Kết quả đo được bình sai bằng phần mềm PickNet 3.0 với phương pháp

bình sai lưới phụ thuộc.

Độ lún của điểm quan trắc tại chu kỳ “i” là Si xác định như sau:

(4.3) Si= Hi- Hi-1

131

Trong đó Hi và Hi-1 là độ cao sau bình sau của mốc quan trắc ở chu kỳ “i”

và “i-1”

Biểu diễn độ lún trên mặt cắt ngang thể hiện trong hình 4.15.

132

Hình 4.15: Tổng hợp kết quả quan trắc lún trên mặt cắt ngang

Kết quả tổng hợp trong hình 4.15 cho thấy độ lún tổng cộng sau 04 chu kỳ

quan trắc lớn nhất tại mặt cắt 4 là 270mm, nhỏ nhất tại mặt cắt 5 là 63,4mm.

Theo quy định [2], độ lún trên đường cao tốc ở gần mố cầu ≤10cm. Kết

quả quan trắc tại mặt cắt 2 (gần mố cầu vượt) độ lún là 269,5mm, lớn hơn

khoảng 150% so với quy định.

Do vậy tại vị trí này độ lún không đảm bảo yêu cầu, cần phải tiếp tục

theo dõi, kiểm tra trong quá trình khai thác.

KẾT LUẬN CHƢƠNG 4

Với mục đích kiểm chứng kết quả nghiên cứu lý thuyết ở Chương 2 và

Chương 3, công tác thực nghiệm trong Chương 4 đã đạt được các kết quả sau:

1. Thực nghiệm phƣơng pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy

TĐĐT

Sử dụng máy TĐĐT TCR703 và DTM 332 với 10 kết quả thực nghiệm

theo phương pháp nâng cao độ chính xác cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu

đo cao đến với sai số khép của hạng III, IV. Chương trình tính “ETS 2013” phù

hợp để ước tính chiều dài tia ngắm lớn nhất của máy TĐĐT.

2. Thực nghiệm bố trí độ cao bằng máy TĐĐT trong thi công nút giao

khác mức và đƣờng trên cao

133

Với 290 kết quả thực nghiệm bằng máy TĐĐT TCR703 theo sơ đồ đo cao

từ giữa cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu bố trí độ cao với độ chính xác

±10mm, phù hợp với yêu cầu bố trí độ cao trong xây dựng đường ô tô.

3. Thực nghiệm thành lập lƣới đƣờng chuyền cấp 2 bằng phƣơng

pháp “GPS- động”

Kết quả thực nghiệm cho thấy phương pháp “GPS- động” với hai trạm cơ

sở đáp ứng yêu cầu thành lập đường chuyền cấp 2. Với điều kiện thiết bị đo GPS

ở Việt Nam hiện nay nên lựa chọn phương pháp đo động xử lý sau.

Năng suất thực tế theo kết quả thực nghiệm khoảng 280 điểm/ca, cao gấp

khoảng 28 lần so với phương pháp truyền thống.

4. Thực nghiệm phân tích số liệu quan trắc lún trong dự án xây dựng

đƣờng cao tốc Hà Nội- Hải Phòng- đoạn Km8+700- Km8 + 880 (EX2- 14)

Phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka và Hyperbolic với cả hai

phương pháp giải tích và Trendline của Excel. Kết quả tính chênh lệch ít giữa hai

phương pháp tính, phương pháp sử dụng Trendline có tốc độ tính toán rất nhanh

và đơn giản.

5. Thực nghiệm quan trắc chuyển vị nền đƣờng đắp và mặt đƣờng bê

tông nhựa trên đƣờng cao tốc Nội Bài- Lào Cai

Khu vực thực nghiệm là một đoạn tuyến có chiều dài khoảng 300m, lý

trình từ Km22+450m đến Km 22+ 750m trên đường cao tốc Nội Bài- Lào Cai.

Thiết bị đo là máy TĐĐT TCR703 và TCA 1800, máy TBĐT NA3002.

a. Quan trắc chuyển vị ngang

- Thành lập lưới khống chế cơ sở: Với đồ hình lưới đo góc- cạnh, thành

lập bằng máy TĐĐT có sai số vị trí điểm yếu nhất của lưới mp=3,6mm. Ở các

chu kỳ quan trắc tiến hành đánh giá ổn định của mốc lưới khống chế cơ sở.

- Quan trắc chuyển vị ngang: Sử dụng phương pháp giao hội góc- cạnh.

Kết quả quan trắc cho thấy qua 4 chu kỳ quan trắc, mặt đường đã chuyển vị

ngang đến 45,4mm, đồng thời hướng chuyển vị không có quy luật, kết quả này

cũng phù hợp với thực tế chuyển vị trên mặt đường nhựa.

b. Quan trắc lún

134

- Thành lập lưới khống chế cơ sở: Sử dụng máy thủy bình độ chính xác

cao NA3002 đo lưới theo phương pháp đo cao hình học từ giữa, sai số mốc độ

cao yếu nhất myếu=0,7mm. Tại mỗi chu kỳ đánh giá độ ổn định của mốc lưới

khống chế cơ sở.

- Đo quan trắc lún: Sau 04 chu kỳ quan trắc cho thấy độ lún tại mặt cắt 2

(gần mố cầu vượt) độ lún là 269,5mm, lớn hơn 150% so với quy định. Do vậy tại

vị trí này độ lún không đạt yêu cầu  Cần có phải tiếp tục theo dõi, kiểm tra

trong quá trình khai thác.

135

KẾT LUẬN

Phân tích cho thấy công tác trắc địa đóng vai trò quan trọng trong đảm

bảo chất lượng xây dựng và an toàn khai thác đường ô tô. Tuy nhiên những quy

định trong tiêu chuẩn kỹ thuật và thực tế ứng dụng công nghệ GPS, máy TĐĐT

và máy TBĐT ở Việt Nam chưa đáp ứng yêu cầu. Để góp phần nâng cao chất

lượng xây dựng và an toàn khai thác đường ô tô, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng

công nghệ trắc địa hiện đại trong xây dựng và khai thác đường ô tô ở Việt

Nam” được tiến hành và đạt được những kết quả sau:

1. Nghiên cứu phƣơng pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy

TĐĐT

Kiến nghị 06 giải pháp nâng cao độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT và

lập chương trình ước tính chiều dài tia ngắm “ETS 2013”. Những giải pháp được

kiểm chứng bằng 10 kết quả thực nghiệm cho thấy máy TĐĐT đáp ứng yêu cầu

đo cao với sai số khép độ cao hạng III.

2. Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT và công nghệ GPS trong thi công

đƣờng ô tô

- Nghiên cứu phương pháp thành lập lưới đường chuyền cấp 2 từ kết quả

đo “GPS- động”. Đây là phương pháp có ưu thế nổi trội về năng suất đo so với

phương pháp truyền thống.

- Trên cơ sở kết hợp kết quả nghiên cứu đo cao bằng máy TĐĐT và

phương pháp thành lập lưới đường chuyền cấp 2, đề tài đã xây dựng phương

pháp thành lập đồng thời lưới đường chuyền cấp 2 và lưới độ cao hạng IV bằng

máy TĐĐT.

- Từ kết quả nghiên cứu đo cao bằng máy TĐĐT và khảo sát độ chính xác

bố trí điểm bằng chương trình “setting out”, đề tài đã xác định điều kiện và xây

dựng trình tự kỹ thuật để bố trí đồng thời vị trí mặt bằng và độ cao bằng máy

TĐĐT trong thi công đường ô tô.

136

3. Nghiên cứu phƣơng pháp quan trắc chuyển vị nền đƣờng bằng

máy TĐĐT, máy TBĐT.

- Quan trắc chuyển vị nền đường trên đất yếu: Xuất phát từ yêu cầu kiểm

soát tốc độ lún và chuyển vị ngang, đề tài đã đề xuất phương pháp xác định độ

chính xác của công tác quan trắc chuyển vị nền đường trên đất yếu. Trên cơ sở

chính xác quan trắc, kết quả nghiên cứu đã xây dựng phương pháp thành lập

lưới, phương pháp quan trắc bằng máy TĐĐT và TBĐT phù hợp yêu cầu kỹ

thuật và đáp ứng yêu cầu kiểm soát tốc độ chuyển vị theo quy định.

- Quan trắc chuyển vị nền đường đắp cao: Đề tài đã xây dựng phương

pháp thành lập lưới khống chế cơ sở, phương pháp quan trắc chuyển vị nền

đường đắp cao. Kết quả thực nghiệm quan trắc một đoạn tuyến của dự án đường

cao tốc Nội Bài- Lào Cai đã đánh giá chuyển vị ngang của mặt đường, xác định

độ lún của nền đường vượt quá tiêu chuẩn, điều này đã minh chứng ý nghĩa khoa

học và thực tiễn của công tác quan trắc chuyển vị nền đường trong quá trình khai

thác.

4. Nghiên cứu phƣơng pháp phân tích số liệu quan trắc lún nền

đƣờng trên đất yếu

Phương pháp Asaoka và Hyperbolic được sử dụng phổ biến trên thế giới

và trong một số dự án lớn ở Việt Nam. Kiến nghị sử dụng nguyên lý “số bình

phương tối thiểu” và phương pháp tính bằng giải tích và Trendline của Excel để

phân tích số liệu quan trắc lún phương pháp Asaoka và Hyperbolic, kết quả thực

nghiệm phân tích số liệu quan trắc lún một đoạn tuyến trong dự án xây dựng

đường cao tốc Hà Nội- Hải Phòng cho thấy phương pháp sử dụng Trendline có

ưu điểm nhanh chóng, đơn giản và trực quan.

137

KIẾN NGHỊ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Để thực hiện mục tiêu ứng dụng hiệu quả công nghệ GPS, máy TĐĐT

trong xây dựng và khai thác đường ô tô ở Việt Nam. Kiến nghị hướng nghiên

cứu tiếp theo như sau:

1. Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong kiểm định yếu tố hình học,

khảo sát đánh giá tình trạng tuyến đường.

2. Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT và công nghệ GPS trong xây dựng

các hệ thống quan trắc tự động mái taluy đường ô tô.

138

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA NCS

1. Nguyễn Văn Chính (2008), Phương pháp thành lập lưới đường chuyền cấp 2 bằng công nghệ GPS trong khảo sát đường ô tô, Tạp chí cầu đường số 8+9/2008

2. Nguyễn Văn Chính (2010), Đánh giá ảnh hưởng của sai số ngắm gương đến kết quả đo cao lượng giác bằng máy TĐĐT, Tạp chí khoa học GTVT số 32.

3. Nguyễn Văn Chính (2012), Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện khí quyển khi đo bằng máy TĐĐT và giải pháp khắc phục trong điều kiện Việt Nam, Tạp chí khoa học GTVT số 40- 12/2012

4. Lã Văn Chăm, Nguyễn Văn Chính (2013), Đánh giá độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT trong điều kiện Việt Nam, Tạp chí cầu đường số tháng 6/2013

5. Nguyễn Văn Chính (2013), Ứng dụng máy TĐĐT phục vụ bố trí và kiểm tra độ cao trong thi công nút giao khác mức và đường trên cao trong điều kiện Việt Nam, Tạp chí giao thông vận tải số 7/2013

6. Nguyễn Văn Chính (2005), Nghiên cứu đánh giá độ chính xác đo cao của máy TĐĐT phục vụ xây dựng công trình giao thông, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2005- CT12.

7. Nguyễn Văn Chính (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng độ lớn góc đứng đến độ chính xác đo hiệu độ cao của máy TĐĐT, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2009- CT01.

8. Nguyễn Văn Chính (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng mặt gương đến kết quả đo cao của máy TĐĐT, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2010- CT08.

9. Nguyễn Văn Chính (2011), Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến độ chính xác đo cao bằng công nghệ GPS phục vụ xây dựng công trình giao thông, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2009- CT01.

10. Nguyễn Văn Chính (2011), Nghiên cứu ứng dụng đo cao bằng công nghệ GPS trong xây dựng đường ô tô, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số NCS2011- CT08.

11. Nguyễn Văn Chính (2013), Nghiên cứu phương pháp bố trí và kiểm tra độ cao bằng máy TĐĐT trong thi công nút giao khác mức và đường trên cao, Đề tài NCKH cấp trường đại học GTVT- mã số T2013- CT25.

139

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

1. Bộ giao thông vận tải (2000), Quy trình khảo sát đường ô tô- 22TCN 263-

2000.

2. Bộ giao thông vận tải (2000), Quy trình khảo sát thiết kế nền đường ôtô đắp

trên đất yếu, 22TCN 262-2000.

3. Bộ giao thông vận tải (2000), Quy phạm thi công và nghiệm thu cầu và

cống- 22TCN 266-2000.

4. Bộ giao thông vận tải (2006), Quy trình kỹ thuật thi công và nghiệm thu lớp

móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô tô 22 TCN 334 – 06.

5. Bộ giao thông vận tải (2006), Quy trình công nghệ thi công và nghiệm thu

mặt đường BTN sử dụng nhựa đường Polime TCN 356-06.

6. Bộ giao thông vận tải (2012), Quy định tạm thời về kỹ thuật thi công và nghiệm thu mặt đường bê tông xi măng trong xây dựng công trình giao thông theo Quyết định số 1951/QĐ- BGTVT ngày 17/8/2012 của Bộ GTVT. 7. Bộ giao thông vận tải (1987), Quy trình khảo sát địa chất công trình và thiết kế biện pháp ổn định nền đường vùng có hoạt động trượt, sụt lở- 22TCN 171-87.

8. Bộ giao thông vận tải (2012), Nền đường ô tô- thi công và nghiệm thu

(TCVN 9436:2012)

9. Bộ giao thông vận tải (1998), Quy trình thi công và nghiệm thu lớp móng cấp phối sỏi cuội gia cố xi măng và trong kết cấu áo đường ô tô (22TCN 245-98)

10. Bộ giao thông vận tải (1998), Quy trình thi công và nghiệm thu lớp cát gia

cố xi măng và trong kết cấu áo đường ô tô 22TCN 246-98

11. Bộ xây dựng (2002), Quy trình kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và công nghiệp bằng phương pháp đo cao hình học- TCVN 9360:2012

12. Bộ xây dựng (2005), Quy trình kỹ thuật quan trắc chuyển vị ngang nhà và

công trình-TCXDVN 351: 2005.

13. Bùi Xuân Cậy, Nguyễn Quang Phúc (2006), Thiết kế yếu tố hình học đường

ô tô, Nhà xuất bản giao thông vận tải.

14. Đặng Nam Chinh (1998), Nghiên cứu các phương pháp nâng cao độ chính xác xác định độ cao bằng công nghệ GPS, Hội nghị khoa học Đại học Mỏ-

140

Địa chất lần thứ 13, Hà Nội 14/11/1998

15. Đặng Nam Chinh (2007), Độ chính xác của phương pháp đo động ”Dừng

và đi”, Tạp chí KHKT Mỏ- Địa chất, số 19 tháng 7/2007.

16. Đặng Nam Chinh, Nguyễn Duy Đô, Lê Văn Thủ (2008), Xác định số hiệu chỉnh địa hình trong đo cao GPS ở vùng núi có sử dụng mô hình Geoid toàn cầu. Tuyển tập báo cáo Hội nghị Khoa học lần thứ 18, Đại học Mỏ- Địa chất, Hà Nội, 14/11/2008.

17. Đặng Nam Chinh (2011), Các phương pháp trắc địa trong nghiên cứu địa

động lực và chuyển dịch mặt đất, Bài giảng cao học ngành trắc địa.

18. Nguyễn Văn Chính (2005), Nghiên cứu đánh giá độ chính xác đo cao của máy TĐĐT phục vụ xây dựng công trình giao thông, Trường đại học GTVT- Đề tài NCKH T2005- CT12.

19. Nguyễn Văn Chính (2007), Công tác trắc địa khảo sát đường ô tô bằng

thiết bị đo đạc hiện đại, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật.

20. Nguyễn Văn Chính (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng độ lớn góc đứng đến độ chính xác đo hiệu độ cao của máy TĐĐT, Trường đại học GTVT- Đề tài NCKH của NCS: T2009- CT01.

21. Nguyễn Văn Chính (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng góc nghiêng mặt gương đến kết quả đo cao của máy TĐĐT, Trường đại học GTVT- Đề tài NCKH của NCS: T2010- CT08.

22. Nguyễn Văn Chính (2010), Đánh giá ảnh hưởng của sai số ngắm gương đến kết quả đo cao lượng giác bằng máy TĐĐT, Tạp chí khoa học GTVT số 32- Tháng 11/2010.

23. Nguyễn Văn Chính (2010), Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến độ chính xác đo cao bằng công nghệ GPS phục vụ xây dựng công trình giao thông, Trường đại học GTVT- Đề tài NCKH cấp trường T2009- CT01. 24. Nguyễn Văn Chính (2011), Nghiên cứu ứng dụng đo cao bằng công nghệ GPS trong xây dựng đường ô tô, Trường đại học GTVT- Đề tài NCKH của NCS: NCS2011- CT06.

25. Nguyễn Văn Chính (2012), Đánh giá ảnh hưởng của điều kiện khí quyển khi đo bằng máy TĐĐT và giải pháp khắc phục trong điều kiện Việt Nam, Tạp chí khoa học GTVT số 40- 12/2012

26. Công tác trắc địa trong xây dựng- Yêu cầu chung- TCXDVN309 : 2004. 27. Bùi Quang Đăng (2009), Khảo sát đo cao GPS, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật.

141

28. Dương Học Hải (2005), Thiết kế đường ô tô- tập 4, Nhà xuất bản giáo dục. 29. Phan Văn Hiếu và nnk (2001), Trắc địa công trình, Nhà xuất bản GTVT 30. Hồ Thị Lan Hương (2010), Nghiên cứu ứng dụng máy TĐĐT và công nghệ GPS trong xây dựng và khai thác công trình cầu ở Việt Nam, Luận án tiến sỹ kỹ thuật.

31. Ngô Văn Hợi (2010), Đánh giá độ cố kết của đất yếu thông qua các kết quả

quan trắc lún bằng phương pháp trắc địa, http://www.ibst.vn

32. Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc (2010), Quan trắc chuyển dịch và biến

dạng công trình, Nhà xuất bản giao thông vận tải.

33. Trần Khánh (2011), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới khống chế thi công công trình thủy điện, Đề tài NCKH sinh viên. 34. Phạm Hoàng Lân (2007), Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính xác đo

cao GPS trong điều kiện Việt Nam, Đề tài NCKH cấp bộ.

35. Vũ Đức Long (2010), Nghiên cứu ứng dụng đo cao GPS trong khảo sát

công trình giao thông, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật.

36. Vũ Tiến Quang (2002), Công nghệ GPS động và khả năng ứng dụng trong công tác đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn tại Việt Nam, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật. 37. Nguyễn Đình Thứ, Phạm Văn Lương, Nguyễn Trọng Quang (2013), Phân tích và đánh giá kết quả quan trắc trong thi công xử lý nền đường đắp trên đất yếu từ thực tế gói thầu EX-9, Km91+300- Km96+300 Dự án xây dựng đường ô tô cao tốc Hà Nội- Hải Phòng, Phần 1- Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học kỷ niệm 50 năm ngày thành lập Viện khoa học công nghệ xây dựng.

38. Nguyễn Trọng San, Đào Quang Hiếu, Đinh Công Hoà (2002), Trắc địa cơ

sở tập 1,2, Nhà xuất bản Xây dựng.

39. Phan Hồng Tiến (1999), Khảo sát độ chính xác đo cao bằng máy TĐĐT, Tuyển

tập công trình khoa học số 28 tháng 10 năm 1999- Đại học Mỏ Địa chất.

40. Trần Viết Tuấn (2006), Tính chuyển độ cao các điểm đo GPS về hệ độ cao thi công công trình, Tuyển tập báo cáo khoa học chuyên đề kỷ niệm 40 năm thành lập khoa Trắc địa, Hà nội- 2006.

41. Bùi Quang Tuyền, Phạm Hoàng Lân, Đào Xuân Lộc (2011), Một số kết quả xác định cao độ thủy chuẩn từ đo GPS và mô hình EGM2008 khu vực Nam Trung Bộ, Hội nghị khoa học lần thứ 12- Tiểu ban địa tin học- Đại học Bách khoa TP HCM.

42. Đặng Hùng Võ, Lê Minh, Phạm Hoàng Lân, Nguyễn Anh Tuấn (2004),

142

Xây dựng mô hình geoid độ chính xác cao ở Việt Nam (GeoVN- 2003), Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học Trắc địa Bản đồ và Quản lý đất đai, tr.01-26.

43. Cao Tuấn Dũng, Võ Thanh Bình, Lê Văn Thủ, Phạm Văn Tuấn, Trần Nam Bình, Phạm Thị Tuyết Lan (2011), Nghiên cứu khả năng và giải pháp ứng dụng công nghệ mới trong công tác khảo sát địa hình phục vụ các dự án xây dựng công trình giao thông, Tuyển tập các báo cáo khoa học của Hội nghị KHCN ngành GTVT giai đoạn 2005-2010

44. Meinhardt International – Vjec (2013), Báo cáo phân tích tích quan trắc địa kỹ thuật nền đắp giai đoạn dỡ tải- Đoạn Km8+ 700- Km8+880 (EX2- 14)

Tiếng Anh

45. Adam Chrzanowski (1989), Implementation of Trignomtric Height Tranversing in Geodetic Leveling of High Precision, Department of Surveying Engineering University of New Brunswick P.O. Box 4400 Fredericton, N.B. Canada E3B 5A3.

46. Ayhan Ceylan, Cevat Inal and Ismail Sanliouglu (2005), Modern Height Determination Techniques and Comparison of Accuracies, Pharaohs to Geoinformatics FIG Working Week 2005 and GSDI-8 Cairo, Egypt.

47. Ayhan Ceylan and Orhan Baykal (2008), Precise Height Determination Using Simultaneous- Reciprocal Trigonometric Leveling, Survey Review, 40, 308 pp.195-205.

48. California Department of Transportation (2011), Surveys Manual, Office of

Land Surveys, MS-35.

49. Connecticut Deparment of Tranportation (1997), Location Survey Manual,

www.wsdot.wa.gov

50. Crown Registry and Geographic Base Branch (2009), Specifications and Guidelines For Control Surveys Using Conventional Survey Technology, ISO CRGB Procedures Manual V4.5 JA04 wCBM.doc

51. Daniel C. Brown (2011), Accelerated bridge construction aided by precise I-15 CORE project,

survey work speeds completion of Utah’s www.deipro.com.

52. Daniel Perozzo Dos Santos (2009), Availacao do uso do nivelamento Trigonomtrico no Transporte de Altitudes Para Regioes de Dificil Acesso, www.dspace.c3sl.ufpr.br

143

53. Department of the Army_ US Army Corps of Enginners (2007), Control

and Topographic Surveying EM 1110-1-1005, www.publications.usace.army.mil

54. Akira Asaoka, Observation procedure of settlement prediction, Soil &

Foundation Vol.18, No.4, Sept.1978

55. Edmund Nuttall (2002), Leica Geosystems TruStory Motorway Surface

Monitoring, Northamptonshire, UK , www.leica-geosystems.com 56. Geomatics Industry Assosiation of American –GIA (2006), Consider Sources of Error When Trigonometric Leveling With Total Stations, Professional Surveyor Magazine/ www.profsurv.com/magazine/article.aspx?i=1736

57. Harli Jürgenson, Kristina Türk&Jüri Randjärv (2011), Determination and evaluation of the Estonian fitted geoid model EST-GEOID 2003, Geodesy and Cartography Volume 37, Issue 1, 2011.

58. Inter- Governmental committee on Surveying and Mapping (2004), Standards and Practices for Control survey (SP1), ICSM Publication No. 1

59. Jesse Kozlowski (1998), Application: Modern Total Stations are Levels,

Too, Professional Surveyor Magazine.

60. Jongchool LEE and Taeho RHO (2001), Application to leveling using Total station, New Technology for a New Century- International Conference FIG Working Week 2001, Seoul, Korea 6–11 May 2001- Section 17.

61. http://www.jice.or.jp/itschiiki-e/areas/05-1confinuous.html 62. Kaitlin Chuo (2008), Evaluation of the applicability of the interactive highway safety design model to safety audits of two-lane rural highways, Department of Civil and Environmental Engineering- Master of Science.

63. Leica, TPS700 User Manual 2.4.0en 64. LiXueGang (2007), The Research on Deformation Monitoring Technology

of the Huge Highway Building, www.dissertationtopic.net

65. M. Ghorbani, M. Sharifzadeh, S. Yasrobi ,M. Daiyan (2011), Geotechnical, structural and geodetic measurements for conventional tunnelling hazards in urban areas – The case of Niayesh road tunnel project,

66. National Geodetic Survey Instrumentation & Methodologies Branch Corbin

(1999), Cooper river bridges project- Project

144

Report,,http://www.ngs.noaa.gov/heightmod/report.htm

67. Nation standard of the people’s Republic of China (2008), Code for engineering surveying GB 50026-2007/www.codeofchina.com › National Standard › Metering

68. National Institute for certification in engineering technologies (2004),

Highway survey.

69. New Jersey Department of Transportation (2000), New Jersey DOT Survey

Manual BDC99T-003- Chapter 3 Surveying Measurements

70. New York State Department of Transportation (NYSDOT) (2009), Land

Surveying Standards and Procedures Manual.

71. Oregon Department of Tranportation Geometronics Unit (2000), Basic

surveying- Theory and practice, Ninth Annual Seminar.

72. Pengfei Cheng, Xiyin Li, Li Zhang, Yanhui Cai, Xiujuan Wu and Jingbin Liu (2004), DGPS Based Nationwide Highway Surveying in China, 1st FIG International Symposium on Engineering Surveys for Construction Works and Structural Engineering Nottingham, United Kingdom.

73. Pennsylvania Department of Transportation (2010), Surveying and

Mapping Manual, Publication 122M is the second Edition

74. Project Summary (2003), Leica Geosystems TruStory Rock Stability

Monitoring in Interlaken, Switzerland , www.leica-geosystems.com

75. Project Management Unit Thang Long (2010), Ha Noi City ring road NO.3

constructioan Project- Tender Documents.

76. Surveying & Geospatial Manager and MAIN ROADS Western Australia

(2012), Settlement and Monitoring Issue 1- Standard No. 67/08/108

(2005), Highway

77. Washington State Department of Transportation Surveying Manual M 22-97, www.wsdot.wa.gov

78. Wang Zemin, Al SongTao, Zhang ShengKai, Du Yujun (2011), Elevation determinination of nunataks in the Grove Mountains, Advances in Polar Science September 2011, Vol.22 No.3, 199-204.

79. Zhicai Luo, Jinsheng Ning, Yongqi Chen&Zhanji Yang (2005), High Precision Geoid Models HKGEOID-2000 for Hong Kong and SZGEOID- 2000 for Shenzhen, China, Marine Geodesy Volume 28, Issue 2, 2005

145

DANH SÁCH CÁC PHỤ LỤC

Phụ lục gồm được đóng quyển riêng, bao gồm các nội dung sau

Phụ lục 1: Kết quả thực nghiệm các giải pháp nâng cao độ chính xác đo

cao bằng máy TĐĐT trên đường Láng- Hòa Lạc kéo dài

Phụ lục 2: Sơ đồ khối và mã nguồn của chương trình “ETS 2013”

Phụ lục 3: Kết quả thực nghiệm truyền độ cao từ các mốc lên các tầng

nhà A2- Đại học GTVT

Phụ lục 4: Chi tiết kết quả xử lý số liệu thực nghiệm thành lập lưới đường

chuyền cấp 2 bằng phương pháp “GPS- động”

Phụ lục 5: Phân tích số liệu quan trắc lún trong dự án đường cao tốc Hà

Nội- Hải Phòng, đoạn km8+700- km8 + 880 (EX2- 14).

Phụ lục 6: Kết quả ước tính độ chính xác lưới quan trắc chuyển vị nền

mặt đường bằng phần mềm PickNet 3.0 for window

Phụ lục 7: Kết quả quan trắc chuyển vị nền đường đắp và mặt đường Bê

tông nhựa đoạn Km22+ 450÷ Km22+ 750- Dự án đường cao tốc Nội Bài- Lào

Cai.