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

2


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
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN
ĐẠI TRONG XÂY DỰNG VÀ KHAI THÁC ĐƯỜNG 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 ĐƯỜNG 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 đường 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 đường 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 đường ô tô trên thế giới và ở Việt Nam . 34
1.3.2. Xác định nội dung nghiên cứu của luận án . 37 3

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ
CÔNG NGHỆ GPS TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ 38
2.1. NỘI DUNG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG 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
ĐƯỜNG 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 LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG VÀ LƯỚI
KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO TRONG XÂY DỰNG ĐƯỜNG Ô TÔ BẰNGMÁY TOÀN
ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ CÔNG NGHỆ GPS . 44
2.3.1. Thành lập lưới đường 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 lưới đường chuyền cấp 2 bằng phương 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 phương pháp “GPS- động” trong thành lập lưới
đường chuyền cấp 2 57
2.3.4. Thành lập lưới 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 lưới đường chuyền cấp 2 và lưới 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 4

2.4. NGHIÊN CỨU BỐ TRÍ VỊ TRÍ ĐIỂM MẶT BẰNG VÀ ĐỘ CAO BẰNG MÁY
TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ TRONG THI CÔNG ĐƯỜNG 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. Phương pháp bố trí đồng thời vị trí điểm mặt bằng và độ cao trong thi công
đường ô tô bằng máy toàn đạc điện tử 75
2.4.4. Ứng dụng phương pháp giao hội nghịch của máy toàn đạc điện tử kiểm tra
vị trí điểm mặt bằng trong thi công đường ô tô 76
2.5. PHƯƠNG 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 đường bằng máy toàn đạc điện tử . 77
2.5.2. Đo mặt cắt ngang tuyến đường bằng máy toàn đạc điện tử 78
CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ
MÁY THỦY BÌNH ĐIỆN TỬ TRONG QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN
ĐƯỜNG . 81
3.1. MỤC ĐÍCH VÀ ĐỘ CHÍNH XÁC CÔNG TÁC QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NỀN
ĐƯỜNG 81
3.1.1. Mục đích công tác quan trắc chuyển vị nền đường . 81
3.1.2. Độ chính xác quan trắc chuyển vị nền đường . 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 ĐƯỜNG . 86
3.3. QUAN TRẮC ĐỘ LÚN NỀN ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU BẰNG MÁY TOÀN
ĐẠC ĐIỆN TỬ VÀ MÁY THỦY BÌNH ĐIỆN TỬ 88
3.3.1. Phương pháp thành lập lưới khống chế cơ sở và phương pháp đo quan trắc
. 88
3.3.2. Phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún nền đường trên đất yếu . 90
3.3.2.1. Khái quát phương pháp phân tích số liệu quan trắc lún theo Asaoka
và Hyperbolic . 90 5

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 ĐƯỜNG BẰNG MÁY TOÀN
ĐẠC ĐIỆN TỬ . 97
3.4.1. Quan trắc chuyển vị ngang nền đường 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 đường 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 ĐƯỜNG TRÊN ĐẤT YẾU BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ
. 102
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM . 106
4.1. PHƯƠNG PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC ĐO CAO BẰNG MÁY TOÀN
ĐẠC ĐIỆN TỬ . 106
4.1.1. Mục đích và phương pháp thực nghiệm 106
4.1.2. Xác định chiều dài tia ngắm và đánh giá kết quả thực nghiệm 108
4.2. PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ VỊ TRÍ ĐIỂM ĐỘ CAO BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC
ĐIỆN TỬ TRONG THI CÔNG NÚT GIAO KHÁC MỨC VÀ ĐƯỜNG TRÊN CAO
. 110
4.2.1. Mục đích, thiết bị và phương pháp thực nghiệm . 110
4.2.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm . 111
4.3. THÀNH LẬP LƯỚI ĐƯỜNG CHUYỀN CẤP 2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP “GPS- ĐỘNG”
. 113
4.3.1. Mục đích, phương 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
ĐƯỜNG CAO TỐC HÀ NỘI- HẢI PHÒNG ĐOẠN KM8+ 700- KM8+ 880 (EX2-14)
. 118 6

4.4.1. Khái quát công tác quan trắc chuyển vị nền đường trên đất yếu trong Dự
án đường cao tốc Hà Nội- Hải Phòng, đoạn Km8+700- Km8 + 880 . 118
4.4.2. Ứng dụng nguyên lý “số bình phương tối thiểu” phân tích số liệu quan trắc
lún theo Asaoka và Hyperbolic. 119
4.5. QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ TRÊN ĐƯỜNG 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 HƯỚNG 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



7

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

CPU : Central Processing Unit- Bộ xử lý trung tâm
EDM : Electronic Distance Metter- Máy đo xa điện tử
DT : Digital Theodolite – Máy kinh vĩ điện tử
Epoch : Đơn vị thời gian của công nghệ GPS
GPS : Global Positioning System- Hệ thống định vị toàn cầu
NCS : Nghiên cứu sinh
RTK : Real Time Kinematic- Đo động thời gian thực
PPK : Post Processing Kinematic- Đo động xử lý sau
TBĐT : Thủy bình điện tử
TĐĐT : Toàn đạc điện tử