Đồ Án Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công hầm

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay ở trên thế giới và ở nước ta, các công trình dạng hầm được ứng dụng rất nhiểu trong các lĩnh vực khác nhau như giao thông, thủy lợi, thủy điện . Công trình dạng hầm là một trong những dạng công trình có yêu cầu độ chính xác cao. Do đó, công tác trắc địa trong đó cũng cần phải có những yêu cầu riêng.
Thông thường, khi chúng ta thành lập lưới khống chế thi công theo phương pháp truyền thống thì số lượng điểm khống chế là rất lớn, nhưng lại không hề sử dụng hết tất cả các điểm trong lưới. Bởi lẽ trong quá trình thi công hầm chúng ta chỉ sử dụng các điểm khống chế nằm ở các cửa hầm để phục vụ thi công, như vậy sự xuất hiện của các điểm trung gian là không cần thiết và còn gây lãng phí về mặt nhân lực cũng như mặt kinh tế. Vấn đề đặt ra là cần phải có một phương pháp thành lập lưới khác phương pháp thành lập truyền thống để giảm thiểu số lượng điểm khống chế và tận dụng tối đa các điểm khống chế phục vụ cho công tác thi công.
Hiện nay ngoài các phương pháp truyền thống phục vụ cho công tác thành lập lưới thì chúng ta còn có thể thành lập lưới bằng công nghệ GPS. Bởi lẽ khi thành lập lưới bằng công nghệ GPS sẽ khắc phục được rất nhiều những nhược điểm của công nghệ cũ mà chúng gặp phải khi thành lập lưới như khả năng chọn điểm linh hoạt hơn, độ chính xác cao có thể cao Tuy có nhiều ưu điểm như vậy nhưng để có thể áp dụng vào công tác thành lập lưới khống chế thi công hầm thì chúng ta cần phải nghiên cứu một cách kỹ lưỡng hơn. Chính vì lý do đó nên tôi đã chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công hầm” làm đề tài tốt nghiệp của mình. Đồ án này gồm có 3 chương:
Chương 1: Công tác trắc địa trong xây dựng đường hầm.
Chương 2: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới không chế thi công hầm.
Chương 3: Thực nghiệm “Thiết kê lưới khống chế thi công công trình hầm thủy điện Nậm Chiến – Sơn La”

Sau một thời gian dài dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS.Trần Viết Tuấn, các bạn đồng nghiệp cùng với sự nghiên cứu của bản thân thì đồ án đã được hoàn thành. Do khả năng của bản thân và quá trình tiếp xúc với công nghệ GPS còn hạn chế nên trong đồ án sẽ không thể tránh khỏi được các thiếu sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng của thầy cô và các ban.

Mục Lục
Chương 1 6
CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG HẦM 6
1.1 CƠ SỞ TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH HẦM 6
1.1.1 Lưới khống chế mặt bằng trên mặt đất 6
1.1.2 Định hướng cơ sở trắc địa trong hầm 7
1.1.3 Lưới khống chế trắc địa trong hầm 7
1.1.4 Thành lập hệ thống khống chế độ cao 8
1.2 SAI SỐ ĐÀO THÔNG HẦM VÀ CÁC HẠN SAI CHO PHÉP 9
1.2.1 Phân loại sai số đào thông hầm và hạn sai cho phép 9
1.2.1 Các nguồn sai số thông hầm và nguyên tắc phân phối 11
1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG HẦM 15
1.3.1 Phương pháp thành lập lưới truyền thống 15
1.3.2 Phương pháp thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS 18
Chương 2 19
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ GPS ĐỂ THÀNH LẬP LƯỚI KHÔNG CHẾ THI CÔNG HẦM 19
2.1 HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU GPS 19
2.1.1. Cấu trúc hệ thống GPS 19
2.1.2. Các nguyên lý định vị GPS 20
2.1.3 Các phương pháp đo GPS 20
2.1.4 Các nguồn sai số trong đo GPS 22
2.2 ỨNG DỤNG CỦA CÔNG NGHỆ GPS ĐỂ THÀNH LẬP LƯỚI THI CÔNG CÔNG TRÌNH HẦM 23
2.2.1. Thành lập lưới khống chế thi công hầm bằng công nghệ GPS 23
2.2.2. Một số ứng dụng công nghệ GPS trong thành lập lưới khống chế thi công hầm ởi nước ta 23
2. 3 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ ƯỚC TÍNH ĐỘ CHÍNH XÁC LƯỚI GPS ĐỂ THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG HẦM 24
2.3.1. Thiết kế lưới GPS cho công trình hầm 24
2.3.2. Phương pháp ước tính độ chính xác lưới GPS trong thành lập lưới khống chế thi công hầm 25
2.4. TÍNH CHUYỂN TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH KHI SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ GPS 31
2.4.1. Vấn đề đặt ra. 31
2.4.2. Vấn đề lựa chọn kinh tuyến trục và mặt chiếu cho công trình 31
2.4.3. Vấn đề tính chuyển tọa độ các điểm đo GPS về hệ tọa độ thi công công trình 34
2.4.4. Kết quả tính chuyển tọa độ giữa hai hệ tọa độ phẳng 39
2.5. TRUYỀN ĐỘ CAO QUA CÁC CỬA HẦM BẰNG CÔNG NGHỆ GPS 41
2.5.1. Nguyên lý đo cao GPS 41
2.5.2. Vấn đề chuyền độ cao qua các cửa hầm bằng công nghệ GPS 42
Chương 3 43
THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG XÂY DỰNG HẦM THUỶ ĐIỆN NẬM CHIẾN - SƠN LA 43
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH THUỶ ĐIỆN NẬM CHIẾN - SƠN LA. 43
3.2. ĐẶC ĐIỂM TỰ NHIÊN, XÃ HỘI KHU VỰC CÔNG TRÌNH. 44
3.2.1. Vị trí địa lý. 44
3.2.2. Địa hình, địa chất và khí hậu. 44
3.2.3. Đặc điểm xã hội. 45
3.2.4. Tài liệu trắc địa 45
3.3. TÍNH CÁC HẠN SAI THÔNG HẦM CHO PHÉP 47
3.4. THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT ĐẤT PHỤC VỤ THI CÔNG CÔNG TRÌNH HẦM THUỶ ĐIỆN NẬM CHIẾN - SƠN LA THEO PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ RIÊNG BIỆT 48
3.4.1. Tính các điều kiện đặc trưng lưới GPS 48
3.4.2. Thiết kế lưới GPS mặt đất 49
3.4.3. Thiết kế ca đo GPS 50
3.4.4. Kết quả ước tính độ chính xác lưới GPS 51
3.4.5. Thiết kế và ước tính độ chính xác lưới đường chuyền trong hầm 52
3.5. THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT ĐẤT PHỤC VỤ THI CÔNG CÔNG TRÌNH HẦM THUỶ ĐIỆN NẬM CHIẾN - SƠN LA THEO PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TỔNG THỂ 53
3.5.1. Thiết kế lưới GPS mặt đất 53
3.5.2. Thiết kế lưới đường chuyền trong hầm 53
3.5.3. Kết quả ước tính độ chính xác lưới theo phương án tổng thể 54
3.6. TỔ CHỨC ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM 55
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56
TÀI LIỆU THAM KHẢO 57