NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỊNH …humg.edu.vn/content/tintuc/Lists/News/Attachments/6766/Toàn văn Luận án.pdf · thi công hầm..... 50 . iii

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

DIÊM CÔNG HUY

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO

HIỆU QUẢ ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG

THI CÔNG XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM

Ở VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

DIÊM CÔNG HUY

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO

HIỆU QUẢ ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG

THI CÔNG XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM

Ở VIỆT NAM

NGÀNH: KỸ THUẬT TRẮC ĐỊA - BẢN ĐỒ

MÃ SỐ: 9520503

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS TRẦN VIẾT TUẤN

2. PGS.TS NGUYỄN QUANG THẮNG

HÀ NỘI - 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số

liệu, kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong

bất cứ một công trình nào khác.

Tác giả luận án

Diêm Công Huy

ii

MỤC LỤC

Lời cam đoan ................................................................................................... i

Mục lục ............................................................................................................ ii

Danh mục các chữ viết tắt ................................................................................ iv

Danh mục bảng biểu ......................................................................................... v

Danh mục hình vẽ ............................................................................................ vi

MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO

HIỆU QUẢ ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG

CÔNG TRÌNH HẦM............................................................................................................ 7

1.1. Công nghệ thi công xây dựng các công trình hầm ở Việt Nam ................. 7

1.2. Tổng quan các công trình nghiên cứu ở nước ngoài .................................. 17

1.3. Tổng quan các công trình nghiên cứu ở trong nước ................................... 20

1.4. Định hướng nghiên cứu trong luận án ........................................................ 23

Chương 2: NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CÁC YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC CHO

CÔNG TÁC ĐỊNH HƯỚNG HẦM KHI THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH HẦM

ĐỐI HƯỚNG Ở VIỆT NAM .............................................................................................. 24

2.1. Sai số đào thông hầm và các hạn sai cho phép ........................................... 24

2.2. Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học về yêu cầu độ chính xác định

hướng hầm trong thi công hầm ở Việt Nam ...................................................... 31

2.3. Ước tính yêu cầu độ chính xác cho phép định hướng hầm khi thi công

công trình hầm đối hướng ở Việt Nam ............................................................. 37

Chương 3: NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ

ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG

CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM Ở VIỆT NAM .................................................... 50

3.1. Nâng cao hiệu quả thành lập lưới khống chế mặt bằng trên mặt đất trong

thi công hầm. .................................................................................................... 50

iii

3.2. Nâng cao độ chính xác chuyền tọa độ và phương vị xuống hầm qua giếng đứng. . 59

3.3. Nâng cao độ chính xác chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng. ....... 67

3.4. Lựa chọn dạng lưới khống chế mặt bằng trong hầm phù hợp với đặc điểm điều

kiện thi công hầm ...................................................................................................... 80

Chương 4: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ĐẢM BẢO ĐỘ CHÍNH

XÁC THI CÔNG HẦM BẰNG CÔNG NGHỆ TBM (TUNNEL BORING

MACHINE) .............................................................................................................. 92

4.1. Quy trình đào hầm bằng công nghệ TBM .................................................. 92

4.2. Công tác trắc địa phục vụ thi công hầm bằng công nghệ TBM (Tunnel

Boring Machine) .............................................................................................. 95

4.3. Thành lập lưới mặt bằng thi công trong hầm ở dạng lưới đường chuyền

kép ................................................................................................................... 101

4.4. Ứng dụng máy kinh vĩ con quay để định hướng hầm trong thi công xây

dựng đường hầm. ............................................................................................. 112

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 119

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ............................................ 121

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 122

PHỤ LỤC ........................................................................................................ 128

iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Ý nghĩa

1 EDM Electronic Distance Measurement

2 GPS Global Positioning System

3 KHCN Khoa học Công nghệ

4 NATM New Austrian Tunnelling Mothod

5 PTĐK Phương trình điều kiện

6 SSTP Sai số trung phương

7 TBM Tunnel Boring Machine

8 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

9 TĐĐT Toàn đạc điện tử

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Sai số giới hạn đào thông hầm ................................................................ 26

Bảng 2.2. Độ lệch giới hạn của các thông số kết cấu và mặt cắt ...................27

Bảng 2.3. Sai số giới hạn thi công hầm của các nước trên thế giới ....................... 31

Bảng 2.4. Quy định về sai số trung phương (mi) của các................................33

Bảng 2.5. Hạn sai cho phép của trục tim hầm trong thi công ................................ 36

Bảng 2.6. Hạn sai cho phép trong thi công công trình hầm bằng công nghệ TBM36

Bảng 2.7. Sai số trung phương (mi) khi thi công bằng công nghệ TBM ............... 37

Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp ước tính độ chính xác sai số .................................... 58

Bảng 3.2. Kết quả tổng hợp ước tính độ chính xác phương vị ............................... 58

Bảng 3.3. Giá trị các đại lượng đo của tam giác liên hệ ......................................... 62

Bảng 3.4. So sánh tọa độ các điểm khi chuyền điểm P,G trên tầng cao 30m ...... 64

Bảng 3.5. So sánh phương vị các cạnh chuyền qua tam giác liên hệ xuống ........ 65

Bảng 3.6. Kết quả đo khoảng cách bằng từ máy TĐĐT đến phương phụ P ......... 71

Bảng 3.7. So sánh kết quả chuyền độ cao theo ba phương pháp ........................... 72

Bảng 3.8. Kết quả kiểm nghiệm thước thép và Disto ............................................ 77

Bảng 3.9. Kết quả đo khoảng cách bằng thiết bị Disto tại các tầng đến ................ 78

Bảng 3.10. Kết quả đo thực nghiệm tại Block N01 công trình 136 Hồ Tùng Mậu79

Bảng 3.11. So sánh kết quả chuyền độ cao theo hai phương pháp ........................ 79

Bảng 3.12. Bảng so sánh kết quả ước tính theo các phương án ............................ 87

Bảng 3.13. Bảng kết quả so sánh độ lệch tọa độ theo các phương án .......... 88

Bảng 3.14. Bảng kết quả tính toán các phương án ................................................. 88

Bảng 4.1. Bảng kết quả tính toán các phương án đo đường chuyền kép ............. 111

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Thi công theo phương pháp đào mở ......................................................... 9

Hình 1.2. Ảnh thi công theo phương pháp đào mở tại ga Ba Son .................10

Hình 1.3. Thi công theo phương pháp tường trong đất ........................................... 11

Hình 1.4. Thi công hầm theo phương pháp hạ đoạn ............................................... 12

Hình 1.5. Thi công hầm Thủ Thiêm theo phương pháp hạ đoạn............................ 12

Hình 1.6. Thi công hầm theo phương pháp khai mỏ .............................................. 13

Hình 1.7. Thi công hầm theo phương pháp NATM tại hầm Đèo Cả ..................... 15

Hình 1.8. Hình ảnh chung của hệ thống TBM ........................................................ 17

Hình 2.1. Sai số đào thông hầm trong mặt phẳng nằm ngang ............................ 24

Hình 2.2. Sai số đào thông hầm trong không gian .................................................. 24

Hình 2.3. Sơ đồ minh họa đoạn hầm thẳng ………………………………..38

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí các mốc GPS thi công hầm Đèo Cả .................................... 53

Hình 3.2. Sơ đồ lưới GPS thi công hầm Đèo Cả (Phương án 1) ............................ 55



Hình 3.5. Định hướng qua giếng đứng ................................................................... 60

Hình 3.6. Định hướng qua giếng đứng xuống hầm bằng máy chiếu đứng ............ 61

Hình 3.7. Sơ đồ lưới đường chuyền thực nghiệm ................................................... 63

Hình 3.8. Giếng đứng thi công hầm tàu điện ngầm tuyến Bến Thành – Suối Tiên

tại TP Hồ Chí Minh ....................................................................................... 66

Hình 3.9. Sơ đồ chuyền độ cao bằng TĐĐT qua giếng đứng xuống hầm ............. 68

Hình 3.10. Sơ đồ chuyền độ cao bằng thiết bị đo khoảng cách Disto ................... 73

Hình 3.11. Sơ đồ minh họa các giá trị S; D và e ………………….……75

Hình 3.12. Hình ảnh đo đạc thực nghiệm bằng thiết bị đo khoảng cách Disto ...... 78

Hình 3.13. Lưới khống chế trắc địa trong hầm ....................................................... 81

Hình 3.14. Đường chuyền treo ................................................................................. 83

Hình 3.15. Đồ hình lưới so sánh .............................................................................. 84

vii

Hình 3.16. Đường chuyền treo ................................................................................ 84

Hình 3.17. Đường chuyền treo có đo kiểm tra bổ sung các góc bên trái ............... 85

Hình 3.18. Đường chuyền khép kín ......................................................................... 85

Hình 3.19. Đường chuyền khép kín có đo thêm một số góc - cạnh ....................... 85

Hình 3.20. Đường chuyền khép kín đo tất cả các góc và cạnh của lưới ................ 86

Hình 3.21. Sơ đồ bố trí các mũi thi công đường hầm áp lực .................................. 89

Hình 4.1. Khoảng áp dụng các loại khiên theo đường kính hầm ........................... 93

Hình 4.2. Sơ đồ bố trí các bộ phận cấu thành của hệ thống TBM .......................... 93

Hình 4.3. Đầu cắt đường kính 13.9m ...................................................................... 94

Hình 4.4. Thành lập các điểm khống chế mặt bằng trên mặt đất gần giếng đứng . 95

Hình 4.5. Chuyền tọa độ từ trạm khống chế trên mặt đất xuống trạm khống ........ 96

Hình 4.6. Chuyền tọa độ qua đường chuyền kép bên trong đường hầm ................ 96

Hình 4.7. Chuyền tọa độ, độ cao lên các trạm khống chế tạm thời ........................ 97

Hình 4.8. Hệ thống chỉ dẫn/định hướng TBM ........................................................ 98

Hình 4.9. Hệ thống định hướng TBM tự động ........................................................ 99

Hình 4.10. Buồng điều khiển TBM ....................................................................... 100

Hình 4.11. Độ lệch vị trí trục đường hầm .............................................................. 100

Hình 4.12. Kích nối khớp của TBM ...................................................................... 100

Hình 4.13. Đoạn đường hầm ở phía sau TBM ...................................................... 102

Hình 4.14. Sơ đồ lưới đường chuyền kép ............................................................. 102

Hình 4.15. Sơ đồ đo góc - cạnh trên một trạm của lưới đường chuyền kép ........ 103

Hình 4.16. Sơ đồ đo góc - cạnh trên hai trạm 2 và 2' của đường chuyền kép ...... 104

Hình 4.17. Sơ đồ đo góc - cạnh một đoạn trong lưới đường chuyền kép .......... 105

Hình 4.18. Lưới tứ giác nhỏ ................................................................................... 107

Hình 4.19. Sơ đồ thực nghiệm lưới đường chuyền kép ........................................ 109

Hình 4.20. Sơ đồ lưới đường chuyền treo đơn........................................... 110

Hình 4.21. Sơ đồ lưới đường chuyền treo kép........................................... 110

Hình 4.22. Sơ đồ lưới đường chuyền kép phù hợp ............................................... 111

Hình 4.23. Dọi điểm bằng máy PNL ..................................................................... 112

viii

Hình 4.24. Sơ đồ lưới đường chuyền trong hầm …………………………..114

Hình 4.25. Đường chuyền trong hầm có đo thêm phương vị cạnh bằng kinh vĩ

con quay …………………………………………...………………………117

1

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây cùng với tốc độ phát triển của đất nước, kết

cấu hạ tầng được nhà nước chú trọng đầu tư. Hiện nay, nước ta đã và đang thi

công xây dựng rất nhiều công trình đường hầm giao thông, thủy điện như các

công trình đường hầm đèo Hải Vân, hầm Nậm Chiến, hầm thuỷ điện A

Vương, hầm Đèo Cả... để phục vụ đời sống dân sinh. Đặc biệt tại hai thành

phố lớn là thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh đang tiến hành thi

công xây dựng các tuyến tàu điện ngầm đầu tiên. Theo quy hoạch, tại thành

phố Hà Nội mạng lưới đường sắt đô thị đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm

2050 gồm 08 tuyến. Hiện nay đang thi công xây dựng tuyến số 3 (Nhổn - Ga

Hà Nội), tuyến này có đoạn đi ngầm từ Trường đại học Giao thông vận tải

đến Ga Hà Nội dài khoảng 4 km.Tại TP. Hồ Chí Minh theo quy hoạch mạng

lưới đường sắt đô thị đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 gồm 06 tuyến,

hiện nay đang thi công xây dựng tuyến số 1 (Bến Thành - Suối Tiên) dài 19,7

km, trong đó có khoảng 2,6 Km đi ngầm. Các công trình đường hầm giao

thông này được xây dựng với mục đích cải thiện điều kiện của các tuyến

đường giao thông, giảm ách tắc trong các thành phố lớn. Trong tương lai,

nước ta sẽ thi công nhiều công trình đường hầm quy mô lớn và vận hành phức

tạp.

Đặc điểm của việc thi công xây dựng các công trình đường hầm là thi

công liên hoàn bao gồm: Đào hầm - Gia cố vỏ hầm - Hoàn thiện vỏ hầm. Quá

trình thi công và độ chính xác xây dựng công trình đường hầm phụ thuộc vào

công tác trắc địa định hướng hầm. Như vậy công tác trắc địa định hướng hầm

có ảnh hưởng rất lớn đến tiến độ thi công và độ chính xác xây dựng công trình

hầm, đặc biệt khi áp dụng công nghệ TBM. Do vậy vấn đề thành lập cơ sở

trắc địa cho việc định hướng các công trình đường hầm có ý nghĩa quan trọng

2

đối với chất lượng thi công xây dựng công trình ngầm. Tuy nhiên cho đến

nay, chúng ta chưa có các Quy chuẩn về trắc địa công trình nói chung cũng

như quy chuẩn kỹ thuật về Trắc địa công trình trong thi công đường hầm nói

riêng, những Tiêu chuẩn đã có chỉ đề cập đến phương pháp trắc địa truyền

thống còn các phương pháp trắc địa hiện đại thì chưa được cập nhật, đặc biệt

là trong thi công xây dựng bằng công nghệ mới, định hướng các công trình

phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao như công tác trắc địa trong thi công công

trình tàu điện ngầm.

Vì vậy, nội dung nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả định hướng

đường hầm trong thi công xây dựng các công trình ngầm là rất cần thiết và

phù hợp với thực tiễn ở Việt Nam hiện nay.

2. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Mục đích của luận án nhằm nghiên cứu các giải pháp nâng cao chất

lượng và hiệu quả công tác định hướng đường hầm khi thi công xây dựng các

công trình hầm ở Việt Nam trong giai đoạn thi công xây dựng.

- Đối tượng nghiên cứu là các giải pháp kỹ thuật nâng cao hiệu quả

định hướng đường hầm trong thi công xây dựng các công trình hầm ở Việt

Nam

- Phạm vi nghiên cứu của luận án bao gồm: Tính toán độ chính xác yêu

cầu định hướng đường hầm khi thi công xây dựng các công trình hầm đối

hướng; nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả định hướng đường hầm

trong thi công xây dựng các công trình hầm có độ sâu nhỏ hơn 100 m; nghiên

cứu giải pháp kỹ thuật đảm bảo độ chính xác thi công đường hầm bằng công

nghệ TBM.

3. Nội dung nghiên cứu

1- Nghiên cứu xác lập các yêu cầu độ chính xác cho công tác định

hướng hầm khi thi công các công trình hầm đối hướng ở Việt Nam.

3

2- Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả định hướng đường hầm

trong thi công xây dựng các công trình hầm ở Việt Nam.

3- Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật đảm bảo độ chính xác thi công hầm

bằng công nghệ TBM.

4. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: Tìm kiếm, thu thập tài liệu và cập nhật các

thông tin trên mạng internet và các thư viện.

- Phương pháp phân tích: Phân tích có lôgíc các tư liệu, số liệu làm cơ

sở để giải quyết các vấn đề đặt ra.

- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành các thực nghiệm cụ thể để

chứng minh lý thuyết, khẳng định tính đúng đắn, khả thi và đi đến kết luận.

- Phương pháp so sánh: Đối chiếu với các kết quả nghiên cứu khác

hoặc các nội dung liên quan để so sánh, đánh giá, đưa ra giải pháp phù hợp.

- Phương pháp ứng dụng tin học: Xây dựng các thuật toán và lập các

chương trình tính toán trên máy tính.

- Phương pháp toán học: Tập hợp các quy luật, định lý toán học để

chứng minh một số công thức phục vụ cho việc tính toán.

- Phương pháp chuyên gia: Tiếp thu ý kiến của người hướng dẫn, tham

khảo ý kiến các nhà khoa học, các đồng nghiệp về các vấn đề trong nội dung

đề tài.

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Ý nghĩa khoa học: Góp phần phát triển và hoàn thiện kỹ thuật định

hướng đường hầm trong thi công xây dựng các công trình hầm ở Việt Nam.

Ý nghĩa thực tiễn: Các kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng để

nâng cao hiệu quả định hướng đường hầm trong thi công xây dựng các công

trình ngầm ở Việt Nam trong giai đoạn thi công xây dựng ở thực tế sản xuất;

4

Góp phần phục vụ ngành xây dựng Việt Nam nói chung và ngành xây dựng

công trình ngầm nói riêng ngày càng hiệu quả và an toàn.

6. Các luận điểm bảo vệ

Luận điểm thứ nhất: Để đảm bảo độ chính xác thi công xây dựng các

công trình đường hầm theo đúng thiết kế, cần phải nghiên cứu xác định độ

chính xác định hướng hầm theo các hạn sai cho phép trong thi công xây dựng

các công trình hầm đối hướng.

Luận điểm thứ hai: Áp dụng các giải pháp công nghệ và thiết bị đo đạc

tiên tiến vào công tác định hướng hầm cho phép nâng cao hiệu quả và đảm

bảo tiến độ thi công xây dựng các công trình hầm.

Luận điểm thứ ba: Khi thi công xây dựng đường hầm bằng công nghệ

TBM cần phải thành lập dạng lưới khống chế đặc biệt trong hầm và ứng dụng

công nghệ đo đạc hiện đại nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của quá trình

thi công hầm bằng công nghệ này.

7. Các điểm mới của luận án

1- Đã xây dựng cơ sở khoa học xác định hạn sai cho phép của các yếu

tố định hướng hầm. Từ đó có thể xác định được độ chính xác cần thiết các

yếu tố định hướng hầm trên cơ sở ứng dụng công nghệ đo đạc hiện đại trong

thi công xây dựng các công trình hầm ở Việt Nam.

2- Đã nghiên cứu, đề xuất ứng dụng một số giải pháp kỹ thuật và công

nghệ tiên tiến vào quá trình định hướng hầm (Ứng dụng máy chiếu đứng để

chuyền tọa độ, phương vị xuống hầm; sử dụng các loại máy đo dài điện tử để

chuyền độ cao xuống hầm; ứng dụng máy kinh vĩ con quay khi thành lập lưới

khống chế trong hầm…). Kết quả nghiên cứu các ứng dụng này cho phép

nâng cao độ chính xác và tính hiệu quả công tác trắc địa khi thi công các công

trình hầm đối hướng.

5

3- Đã nghiên cứu phương pháp thiết kế và thành lập lưới khống chế

trong hầm ở dạng lưới đường chuyền kép, thành lập các công thức dùng để

kiểm tra các yếu tố kỹ thuật của lưới đường chuyền kép khi thành lập lưới

khống chế thi công trong hầm. Điều này cho phép triển khai ứng dụng một

cách rộng rãi dạng lưới khống chế đặc biệt này vào quá trình thi công hầm

bằng công nghệ TBM ở Việt Nam.

8. Cấu trúc và nội dung luận án

Cấu trúc luận án gồm ba phần:

Phần mở đầu: Giới thiệu tổng quan về luận án, tính cấp thiết, mục đích,

ý nghĩa, phương pháp, nội dung nghiên cứu của luận án, đồng thời đưa ra các

luận điểm bảo vệ và điểm mới của luận án.

Phần nội dung nghiên cứu chính được trình bày trong 04 chương:

Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả

định hướng đường hầm trong thi công xây dựng các công trình hầm.

Chương 2: Nghiên cứu xác lập các yêu cầu độ chính xác cho công tác

định hướng hầm khi thi công các công trình hầm đối hướng ở Việt Nam.

Chương 3: Nghiên cứu các giải pháp nâng cao hiệu quả định hướng

đường hầm trong thi công xây dựng các công trình hầm ở Việt Nam.

Chương 4: Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật đảm bảo độ chính xác thi

công hầm bằng công nghệ TBM.

Phần kết luận: Tổng hợp lại những vấn đề nghiên cứu trong luận án,

đưa ra những nhận xét, đánh giá các giải pháp nâng cao hiệu quả định hướng

đường hầm trong thi công xây dựng các công trình ngầm ở Việt Nam cũng

như định hướng cho phát triển trong tương lai.

6

9. Lời cảm ơn

Trước hết, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành và

sâu sắc đến người hướng dẫn khoa học PGS.TS Trần Viết Tuấn, PGS. TS

Nguyễn Quang Thắng đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và cho nhiều chỉ dẫn

khoa học có giá trị giúp nghiên cứu sinh hoàn thành các nội dung của luận án.

Nghiên cứu sinh xin cảm ơn các Thầy, Cô trong khoa Trắc địa - Bản đồ

và Quản lý đất đai - Trường Đại học Mỏ - Địa chất, các đồng nghiệp trong

ngành Trắc địa và đặc biệt là các Thầy, Cô trong bộ môn Trắc địa công trình

đã giúp đỡ và có những ý kiến đóng góp quý báu cho tác giả hoàn thiện nội

dung của luận án.

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn các đồng nghiệp ở Viện KHCN

Xây dựng - Bộ Xây dựng đã tận tình giúp đỡ cho tác giả được tiếp cận và tham

gia vào thực tế sản xuất để có được các số liệu thực nghiệm trong luận án.

Nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý

báu đó.

7

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO

HIỆU QUẢ ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG THI CÔNG

XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH HẦM

1.1. CÔNG NGHỆ THI CÔNG XÂY DỰNG CÁC CÔNG TRÌNH HẦM Ở

VIỆT NAM

1.1.1. Khái niệm về các công trình hầm ở Việt Nam

Đường hầm là loại công trình dưới mặt đất có chiều dài ít nhất là gấp đôi

chiều rộng, kín ở hai sườn và mở an toàn ở hai đầu. Tùy theo chức năng, mục

đích sử dụng, đường hầm có thể phân thành các loại chính sau 12:

- Đường hầm giao thông: Gồm đường hầm trên các tuyến đường sắt,

đường bộ, đường tàu điện ngầm; đường hầm cho người đi bộ ở thành phố;

đường hầm vận chuyển vật liệu từ nơi khai thác đến nhà máy ...

- Đường hầm thuỷ lợi: Được xây dựng trên các kênh dẫn có tác dụng hạ

thấp độ cao ở phía thượng lưu để cải thiện chế độ cấp nước cho các tuyến

kênh. Một ví dụ là đường hầm dẫn nước ở các nhà máy thuỷ điện, có chiều

dài từ vài trăm mét tới hàng chục cây số, với kích thước từ vài mét đến hàng

chục mét, là hạng mục rất quan trọng.

- Đường hầm dân dụng và công nghiệp: Được xây dựng ở vùng núi hoặc

thành phố để khai thác khoáng sản, làm kho chứa vật liệu, vũ khí. Trong các

thành phố lớn, đường hầm được xây dựng để đặt các hệ thống cáp điện lực

hoặc cáp thông tin, tạo thuận lợi cho việc quản lý khai thác và bảo dưỡng.

1.1.2 Các phương pháp thi công đường hầm

Với nhu cầu xây dựng công trình ngầm nói chung và công trình đường

hầm nói riêng ngày càng nhiều, đặc biệt là ở các nước công nghiệp phát triển,

hàng loạt các giải pháp kỹ thuật đã được hình thành và hoàn thiện tùy theo

8

các điều kiện, yêu cầu thi công và theo trình độ phát triển khoa học kỹ thuật.

Những tiến bộ khoa học kỹ thuật và trình độ công nghệ hiện nay cho phép thi

công xây dựng các công trình hầm hầu như trong mọi điều kiện địa chất và

môi trường khác nhau.

Các công nghệ thi công công trình hầm rất phong phú và đa dạng, đó là

tổ hợp khá linh hoạt của nhiều giải pháp kỹ thuật và sơ đồ công nghệ khác

nhau. Tên gọi của các phương pháp, công nghệ thi công xây dựng công trình

hầm cũng có nhiều xuất xứ khác nhau, có thể theo nơi đã phát triển công nghệ

hay phương pháp, theo giải pháp kỹ thuật phổ biến … Vì vậy, người thiết kế

và thi công có thể linh hoạt lựa chọn các phương pháp thi công, các giải pháp

kỹ thuật xử lý các tình huống có thể xảy ra, trên cơ sở hiểu biết rõ ràng, đầy

đủ về các yếu tố, các khâu kỹ thuật quan trọng của công nghệ thi công.

Theo vị trí của không gian thi công các kết cấu công trình hầm có thể

phân chia các phương pháp thi công vào hai nhóm là phương pháp thi công lộ

thiên và phương pháp thi công ngầm.

1.1.2.1 Xây dựng công trình đường hầm bằng phương pháp lộ thiên

Các phương pháp thi công lộ thiên đã được phát triển mạnh và khá

hoàn chỉnh về công nghệ. Phương pháp thi công lộ thiên khác nhau ở phương

thức tiến hành công việc và có thể phân ra các nhóm khác nhau tùy theo tiêu

chí phân nhóm. Theo đặc điểm công nghệ, thi công lộ thiên được chia thành

các phương pháp sau: Phương pháp đào mở và phương pháp tường trong đất.

a. Phương pháp thi công đào mở

Đối với đường hầm nông thì đào và xây bằng phương pháp đào mở. Ở

vùng chưa xây dựng hoặc có không gian mặt bằng đầy đủ thì đào hào với mái

dốc tự nhiên, không cần đặt khung chống, tường chắn (hình 1.1.a). Bề rộng

của hào ở phía dưới B2 cần phải lớn hơn bề rộng Bo của hầm. Chiều sâu của

hào bao gồm chiều sâu của hầm và độ dày của lớp lót d [4].

9

Khi không thể đào hào có mái dốc rộng, thì đào hào với vách thẳng

đứng có bổ trụ, đặt khung chống, tường chắn (hình 1.1.b). Nếu điều kiện địa

chất cho phép thì có thể đào hào với mái dốc tự nhiên đến mực nước ngầm,

còn phần dưới thì đào với vách thẳng đứng, gia cố bằng bổ trụ, khung chống,

tường chắn (hình 1.1.c); cũng có thể phần trên đào vách thẳng đứng gia công

bằng bổ trụ, khung chống, tường chắn, phần dưới thi công với mái dốc tự

nhiên (hình 1.1.d).

Hình 1.1.Thi công theo phương pháp đào mở

1m

2

4

3

H

B0

1 1m

d

1m1m

B

21

3

B

B

HH

2

1

0

2

b 4

H H

d

T

B

2

1

3

B

1

0

41m

B

1m

HH

21

a )

c ) d )

b )

B

21

3

B

B

hH

H T

1

0

2

10

Hình 1.2. Ảnh thi công theo phương pháp đào mở tại ga Ba Son thuộc

tuyến tầu điện ngầm Bến Thành - Suối Tiên

b. Phương pháp tường trong đất

Khi thi công các công trình đường hầm nông, nhưng gần các công trình

kiến trúc cũng như trong điều kiện giao thông thành phố dày đặc có thể áp

dụng phương pháp đào hào, xây tường trong đất.

Đầu tiên, ở những chỗ sẽ xây dựng tường của công trình hầm, người ta

đào hào và gia cố theo từng đoạn, rộng 0,6 m ÷ 0,8 m, sâu đến 18m ÷ 20m,

trong đó sẽ xây dựng kết cấu tường của công trình đường hầm (hình 1.3).

Sau đó, từ mặt đất tiến hành đào đến độ cao nóc của công trình đường

hầm rồi đặt tấm trần dạng lắp ghép hoặc bê tông toàn khối đổ tại chỗ tựa lên

tường đã xây, tiến hành chống thấm cho tầng nóc và lấp đất. Dưới sự bảo vệ

của tường và trần đã xây dựng, tiến hành đào đất phần bên trong, xây các tấm

11

lõi và các vách ngăn. Phương pháp này không đòi hỏi phải dùng tường cừ,

đảm bảo ổn định cho nhà cửa và các công trình bên cạnh khu xây dựng.

Hình 1.3.Thi công theo phương pháp tường trong đất

1.1.2.2. Xây dựng công trình đường hầm bằng phương pháp hạ đoạn

Khi xây dựng đường hầm dưới nước bằng phương pháp hạ đoạn, từng

đốt hầm riêng rẽ có thể tích chiếm chỗ đến 50.000m3 được chế tạo trên mặt

đất, phía đường dẫn, chuyển lên phao đưa đến hiện trường rồi hạ vào hố đào

sẵn ở dưới đáy của vùng nước (hồ, sông, biển,…). Các đốt hầm được nối với

nhau tạo nên liên kết không cho nước thấm qua. Sau đó lấp đất đá và tháo các

vách ngăn tạm thời ở đầu đốt hầm.

Phương pháp hạ đoạn được áp dụng trong các điều kiện thành phố, điều

kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn khác nhau, trong các vùng nước

sâu từ 6 m ÷ 40 m, khi tồn tại các loại đất nền có khả năng đảm bảo sự ổn

định của mái dốc và đáy hào trong nước. Trong một số trường hợp, phương

pháp này được dùng để thi công cả phần trên bờ của hầm dưới nước bằng

a )

c ) d )

b )

aT

HT

aT

a0

2 3

4

5

5

RH

12

cách hạ những đoạn hầm đúc sẵn vào hố đã đào, chứa đầy nước có gia cố

tường cừ.

Sơ đồ công nghệ thi công hầm theo phương pháp hạ đoạn được trình

bày như hình 1.4.

Hình 1.4. Thi công hầm theo phương pháp hạ đoạn

Hình 1.5. Thi công hầm Thủ Thiêm theo phương pháp hạ đoạn

1.1.2.3. Xây dựng công trình đường hầm bằng phương pháp khai mỏ

Do đặc điểm nằm hoàn toàn dưới đất, xây dựng đường hầm theo

phương pháp khai mỏ bao gồm 2 quá trình chính:

A

A

B

B

C

C

D

D

1

23 4 5 6

7

8I II III IV V VI

B TP

h TP

1:m

1:m

15 1413

1011 12

A A B B C C D D

13

- Đào đất đá để tạo không gian cho hầm, hay còn gọi là đào ngầm.

- Xây dựng kết cấu chống đỡ bảo vệ không gian hầm, để đảm bảo điều kiện

khai thác của công trình.

Những năm trước đây, ở nước ta và các nước trên thế giới vẫn sử dụng

phương pháp khai mỏ để thi công các đường hầm. Nội dung cơ bản của

phương pháp khai mỏ là: Sau khi đào hầm, để giữ ổn định đất đá xung quanh

hầm người ta tiến hành dựng các vỉ chống tạm bằng gỗ hoặc chống bằng vòm

thép. Kết cấu vỏ hầm được thi công bằng biện pháp đổ bê tông hoặc xây đá

theo từng phân đoạn sau khi đào xong hầm một khoảng thời gian. Sau khi bê

tông vỏ hầm đạt cường độ cho phép, để tạo sự liên kết chặt chẽ giữa vỏ hầm

và đất đá xung quanh, người ta tiến hành bơm ép vữa vào phía sau vỏ. Với

phương pháp thi công hầm như thế, hiệu quả chống đỡ tạm chỉ có tại các điểm

chống và vỏ hầm, giữa vỏ hầm và địa tầng không có sự liên kết chặt chẽ với

nhau nên sau khi đào hầm xong dần dần đất đá xung quanh hầm bị biến dạng,

nứt vỡ, sụt lở và đè lên vỏ hầm. Trong trường hợp này, vỏ hầm là kết cấu

chống đỡ cuối cùng đảm bảo ổn định của hầm, chịu toàn bộ tải trọng đất đá

(áp lực địa tầng) nên kích thước tiết diện vỏ hầm rất lớn (Hình 1.6).

Hình1.6. Thi công hầm theo phương pháp khai mỏ

14

Hiện nay có hai phương pháp chính để thi công hầm: Đó là phương

pháp khoan nổ và phương pháp cơ giới.

- Để đào đường hầm bằng phương pháp khoan nổ trước hết cần vẽ đường biên

của tiết diện hầm lên gương hầm, dùng máy khoan, khoan các lỗ vào gương

hầm tại các vị trí nhất định theo thiết kế phương án nổ mìn, tra thuốc nổ, nổ

mìn và bốc xúc đất đá bằng máy cào vơ và vận chuyển ra ngoài bằng các

phương tiện vận tải.

- Trong phương pháp cơ giới, người ta sử dụng các máy đào hầm chuyên

dụng. Hiện nay trên thị trường có dùng công nghệ TBM để đào hầm.

1.1.2.4. Xây dựng công trình đường hầm bằng công nghệ NATM (New

Austrian Tunnelling Method)

a. Khái niệm chung về phương pháp NATM

Phương pháp NATM lấy phun bê tông và neo làm biện pháp che

chống chủ yếu, thông qua giám sát đo đạc khống chế biến dạng giới hạn, tiện

cho việc phát huy phương pháp thi công dùng năng lực tự chịu tải của đất đá.

Do vậy phương pháp thi công NATM là một phương pháp đã được áp dụng

nhiều trên phạm vi toàn thế giới.

b. Quá trình lịch sử phát triển của công nghệ NATM

Cho đến giữa thế kỉ 20, để làm vỏ chống giữ ổn định tạm thời cho các

đường hầm người ta vẫn sử dụng các phương pháp chống giữ truyền thống

với các kết cấu chống giữ bằng gỗ và sau này là bằng thép trước khi sử dụng

một kết cấu chống cố định cuối cùng bổ sung. Lớp vỏ chống cuối cùng này có

thể là vỏ chống xây (bằng gạch đá ...) hoặc bằng bê tông. Áp lực của đất đá

lên công trình phát triển do sự phân huỷ và sụt lún bất lợi của khối đá bao

quanh công trình. Đá sụt lún gây ra tải trọng bên ngoài lên vỏ chống chính là

tải trọng bản thân của đá lên vòm sụt lở. Kết quả là tồn tại những loại tải trọng

không theo một qui luật nào cả với cường độ lớn tác dụng lên lớp vỏ chống

dày của công trình. Tại thời điểm đó với sự phát triển của công nghệ xây dựng

công trình ngầm thì các nhà khoa học xây dựng đã hiểu sự cần thiết phải giảm

biến dạng của khối đá nhằm sử dụng tốt khả năng mang tải của khối đá, cũng

15

như hiểu được mối tác động qua lại giữa sức kháng của vỏ chống và biến

dạng.

Phương pháp NATM (New Austrian Tunnelling Method) được phát

triển trên cơ sở kinh nghiệm của một số phương pháp cũ trước đó. Trong phát

minh của mình giáo sư Ladislaus von Rabcewicz đã nêu lên điều cốt lõi trong

nguyên tắc NATM là sử dụng một kết cấu chống sơ bộ (chống ngay sau khi

đào) có tính linh hoạt cao để đạt được trạng thái cân bằng mới thay thế cho

trạng thái cân bằng cũ đã bị phá vỡ. Công việc này được thực hiện bằng công

tác đo đạc và quan trắc hiện trường, Sau khi đạt được trạng thái cân bằng mới,

lớp vỏ chống bên trong sẽ thi công lắp dựng (lớp vỏ chống cuối cùng thường

là bê tông đổ tại chỗ). Trong một số trường hợp đặc biệt có thể không cần

dùng lớp vỏ này (Hình 1.7).

Hình 1.7: Thi công hầm theo phương pháp NATM tại hầm đèo Cả

Từ năm 1956-1958, lần đầu tiên các đường hầm tiết diện lớn đã được

xây dựng tại Venezuela do Rabcewicz thực hiện theo nguyên tắc của NATM.

Tại Áo việc áp dụng đầu tiên của phương pháp NATM là vào những năm 50

của thế kỉ 20 cho các đường hầm thuỷ lợi nhỏ.

Vào năm 1963, phương pháp NATM đã được giới thiệu tại cuộc hội

thảo về cơ học đá tổ chức tại Salzburg. Phương pháp được gọi là “mới” bởi vì

16

trước đó đã tồn tại một phương pháp truyền thống cũ của Áo được xây dựng

và phát triển bởi các kĩ sư người Áo.

1.1.2.5. Xây dựng công trình đường hầm bằng công nghệ TBM (Tunnel

Boring Machine)

Máy khoan đường hầm (TBM) là thiết bị chuyên dụng để đào hầm

trong hầu hết các loại nền đất dưới các điều kiện địa chất, thuỷ văn khác nhau.

Có nhiều loại TBM khác nhau, từ TBM trong đá cứng tới khiên trong đất yếu,

từ khiên đầu hở đến khiên đầu quay kín. Chức năng của TBM:

- Đào đường hầm trong đất đá;

- Vận chuyển đất đá đào ra khỏi mặt đào;

- Duy trì kích thước và độ dốc của đường hầm;

- Chống đỡ tạm thời đường hầm cho tới khi hoàn thành kết cấu chống

đỡ lâu dài;

- Xử lý điều kiện nền bất lợi;

Các chức năng cơ bản này được đi kèm với các ưu thế về điều kiện thi công

sau:

- An toàn chắc chắn cho con người, thiết bị và nền xung quanh;

- Vận hành liên tục trong thời gian dài;

- Vận hành hiệu quả trong hầu hết các điều kiện đất nền;

- Thi công nhanh;

- Tiết kiệm năng lượng và chi phí phụ;

Với những ưu điểm nổi bật, công nghệ TBM được áp dụng ở nhiều công

trình. Ngày nay, với sự phát triển của ngành chế tạo máy, các hệ thống TBM

được thiết kế đặc biệt đã đáp ứng và sử dụng phù hợp trong các điều kiện nền

khác nhau từ đá cứng đến đất yếu. Hệ thống TBM là thiết bị chịu được áp lực

lớn, cường độ làm việc cao, liên tục trong thời gian dài, nhiều khi làm việc trong

môi trường có tính ăn mòn.

17

Hình 1.8. Hình ảnh chung của hệ thống TBM

Phương pháp đào hầm bằng công nghệ TBM là phương pháp thi công

liên hoàn từ khoan hầm - gia cố vỏ hầm - lắp ghép hoàn thiện vỏ hầm theo

một quy trình khép kín, do vậy sai số cho phép rất nhỏ chỉ vài centimét do

điều khiển hướng TBM nên công tác trắc địa phục vụ định hướng khi thi công

bằng công nghệ TBM cũng có sự khác biệt với các thi công truyền thống. Độ

chính xác của độ dốc cũng quan trọng đối với tuyến hầm, với các đường hầm

phục vụ đường sắt tốc độ cao, mức độ thay đổi độ dốc và bán kính cong của

ray phải có sự biến thiên chậm, sao cho càng tạo ra các tuyến thẳng và độ dốc

càng nhỏ càng tốt.

1.2. TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở NƯỚC NGOÀI

Do đặc điểm và môi trường thi công của công tác trắc địa phục vụ thi

công xây dựng đường hầm có ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và tiến độ

thi công hầm. Chính vì vậy mà từ trước đến nay ở trên thế giới đã có nhiều

công trình nghiên cứu về phương pháp thành lập cơ sở trắc địa trong thi công

hầm cũng như các nội dung nhằm nâng cao độ chính xác định hướng hầm.

Đọc tham khảo các tài liệu này chúng tôi thấy có thể chia ra các lĩnh vực sau

đây:

1. Công tác trắc địa trong thi công xây dựng các công trình hầm và

đường xe điện ngầm:

18

Tham khảo các tài liệu nước ngoài chúng tôi thấy có các tài liệu sau

đây:

“TBM (Tunnel Boring Machine) Guidance Systems for Tunnel

Construction” [46]; “Геодезические работы при строительстве тоннелей и

подземных сооружений” [49]; “Инженерная геодезия” [50]; “Справчное

руководство по инженерно - геодезическим работам” [51]; …Các tài liệu

này trình bày nội dung của công tác trắc địa trong thi công xây dựng các công

trình ngầm và đường xe điện ngầm ở các nước trên thế giới.

2. Về công nghệ thi công xây dựng các công trình ngầm chúng tôi đã

tham khảo các tài liệu sau đây:

“Engineering Survey System for TBM (Tunnel Boring Machine) Tunnel

Construction” [35]; “Control Surveys for Underground Construction of the

Superconduction Super Collider” [37]; “TBM (Tunnel Boring Machine)

Guidance Systems for Tunnel Construction” [46];…Nội dung các tài liệu này

là các bài báo khoa học và các tài liệu chỉ dẫn kỹ thuật đi sâu vào hướng công

nghệ thi công hầm bằng hệ thống TBM và một số công nghệ thi công hầm

khác.

3. Công tác định hướng hầm trong xây dựng các công trình hầm có các tài

liệu sau đây:

“Control Surveys for Underground Construction of the Superconduction

Super Collider” [37]; “The Applications of Surveying Techniques in

Kualalumpur Smart Tunnel Project. International Symposium on

GPS/GNSS 2007 (ISG-GNSS2007)” [47]; “Геодезические работы при

строительстве тоннелей и подземных сооружений” [49];…Đây là sách

giáo trình và các bài báo khoa học trình bày về các phương pháp chuyền tọa

độ, phương vị từ mặt đất xuống hầm qua giếng đứng. Khi đọc các tài liệu này

chúng tôi thấy để chuyền tọa độ, phương vị xuống hầm qua giếng đứng theo

19

phương pháp mà các tài liệu trên đã trình bày thì cần phải có các thiết bị đo

đạc chuyên dụng mà ở Việt Nam hiện nay chưa có.

4. Về vấn đề thành lập lưới khống chế trong hầm có các tài liệu sau đây:

“Engineering Survey System for TBM (Tunnel Boring Machine) Tunnel

Construction” [35]; “Геодезические работы при строительстве тоннелей и

подземных сооружений” [49];… Các tài liệu này đã trình bày các vấn đề:

- Lưới khống chế trong hầm là dạng đường chuyền đơn treo truyền thống [49]

- Đã giới thiệu dạng lưới khống chế trong hầm là đường chuyền kép nhưng

mới chỉ giới thiệu sơ đồ lưới, không có chỉ dẫn cụ thể về phương pháp đo,

phương pháp kiểm soát chất lượng đo đạc, phương pháp xử lý số liệu và khả

năng ứng dụng loại lưới khống chế chuyên dụng này.

5. Ứng dụng máy kinh vĩ con quay trong định hướng đường hầm có các tài

liệu sau đây:

“Use of gyrotheodolite in underground control network” [41]; “Gyromat high

- Precision Gyrotheodolite for the Construction of the Eurotunnel”

[44];…Trong các tài liệu này đã trình bày về khả năng ứng dụng và một số

kết quả đạt được khi sử dụng máy kinh vĩ con quay để định hướng đường

hầm. Các tài liệu trên đã trình bày rất chi tiết về một số kết quả đạt được của

máy kinh vĩ con quay trong định hướng hầm và kết quả đo đạc thực tế một số

công trình hầm ở châu Âu [41].

6. Các chỉ tiêu kỹ thuật định hướng hầm của một số nước trên thế giới

được trình bày trong các tài liệu sau đây:

“中华人民共和国国家标准 -工程测量规范 (GB50026-2007: Code for

engineering surveying)” [56]; “Engineering Survey System for TBM (Tunnel

Boring Machine) Tunnel Construction” [35]; “Control Surveys for

Underground Construction of the Superconduction Super Collider” [37];

“СТО НОСТРОЙ 2.16.65-2012,КОЛЛЕКТОРЫ ДЛЯ ИНЖЕНЕРНЫХ

20

КОММУНИКАЦИЙ - Требования кпроектированию, строительству,

контролю качества и приемке работ” [52]; “СТО НОСТРОЙ 2.27.19-2011

Освоение подземного пространства. Сооружение тоннелей

тоннелепроходческими комплексами с использованием высокоточной

обделки” [53];…Đây là các tiêu chuẩn kỹ thuật định hướng hầm tại một số

nước trên thế giới như Trung Quốc, Liên bang Nga và một số tham số kỹ

thuật định hướng hầm [35], [37]…

Sau khi tham khảo các tài liệu nước ngoài ở trên chúng tôi thấy có

những vấn đề sau đây:

1. Có một số tài liệu đã trình bày về công nghệ thi công hầm tiên tiến

bằng hệ thống TBM nhưng vấn đề điều khiển hệ thống TBM mới chỉ được

giới thiệu mà chưa đề cập đến một quy trình cụ thể để có thể ứng dụng được

trong thi công.

2. Vấn đề chuyền tọa độ, phương vị xuống hầm qua giếng đứng được

thực hiện bằng các thiết bị đo đạc hiện đại và chuyên dụng ở Việt Nam hiện

nay chưa được nghiên cứu cụ thể, ngoài ra về quy trình, hạn sai và phương

pháp kiểm soát chất lượng đo đạc chưa được công bố.

3. Lưới khống chế trong hầm dạng đường chuyền kép mới chỉ được

giới thiệu ở dạng sơ đồ mà không thấy công bố phương pháp đo đạc, phương

pháp kiểm soát chất lượng đo đạc và xử lý số liệu của dạng lưới này.

4. Các chỉ tiêu kỹ thuật định hướng đường hầm được trình bày trong

một số tài liệu là tiêu chuẩn của các Quốc gia và một số các tham số kỹ thuật

được trình bày trong các bài báo. Các số liệu này không thể triển khai ứng

dụng trong thực tế ở Việt Nam.

1.3. TỔNG QUAN CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU Ở TRONG NƯỚC

Nghiên cứu về vấn đề công tác trắc địa trong thi công xây dựng các công

trình hầm ở nước ta được thực hiện trong một số công trình nghiên cứu và

21

một số giáo trình đang được giảng dạy tại một số trường đại học. Đọc và tham

khảo các tài liệu này tôi thấy một số vấn đề sau đây:

1. Công nghệ thi công các công trình hầm được trình bày trong các tài

liệu sau đây:

“Trắc địa công trình đường hầm” [4]; “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ TBM

thi công hầm trong các đô thị Việt Nam” [18]; “Nghiên cứu các vấn đề kỹ

thuật xây dựng công trình ngầm đô thị” [32]; … đã giới thiệu một số phương

pháp thi công hầm hiện nay đang áp dụng ở nước ta.

2. Lưới khống chế trắc địa trên mặt đất được trình bày trong các tài liệu

sau đây:

“Trắc địa công trình đường hầm” [4]; “Ảnh hưởng của vị trí số liệu gốc của

lưới khống chế mặt bằng trên mặt đất đến độ chính xác hướng ngang thông

hầm” [5]; “Ảnh hưởng của lưới khống chế trắc địa trên mặt đất đến độ chính

xác đào thông hầm đối hướng” [6]; [9]; [26]; … Các tài liệu này đã nghiên

cứu ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế mặt đất, phương

pháp thiết kế theo quy trình thiết kế tối ưu, các thuật toán ước tính độ chính

xác lưới khống chế mặt bằng được thành lập bằng công nghệ GPS.

3. Công tác đo liên hệ được trình bày trong các tài liệu sau đây:

“Trắc địa công trình đường hầm” [4]; “Trắc địa Mỏ” [19];… đã nghiên cứu và

trình bày các ý tưởng ứng dụng máy chiếu đứng để chuyền tọa độ, phương vị

xuống hầm nhưng chỉ thực hiện với một máy chiếu đứng, chưa có thực

nghiệm, chưa xác lập quy trình đo đạc và xử lý số liệu [19].

4. Lưới khống chế thi công trong hầm được trình bày trong các tài liệu

sau đây:

“Trắc địa công trình đường hầm” [4]; “Trắc địa Mỏ” [19]; “Trắc địa đường

hầm và công trình ngầm” [24];… Các tài liệu này đã đề cập đến các phương

22

pháp thành lập lưới đường chuyền treo đơn nhưng cũng chỉ dừng lại ở bước

ước tính, chưa có đo đạc thực nghiệm ở thực tế.

5. Phương pháp chuyền độ cao xuống hầm được trình bày trong các tài

liệu sau đây:

“Trắc địa công trình đường hầm” [4]; “Nghiên cứu ứng dụng máy toàn đạc

điện tử để chuyền độ cao qua giếng đứng xuống hầm khi thi công hầm đối

hướng” [28]; [29] …đã đề cập dùng máy TĐĐT để chuyền độ cao xuống hầm

bằng phương pháp gương phẳng phụ, nhưng chưa đề cập đến phương pháp

xác lập góc 450 của gương phẳng phụ như thế nào khi đo khoảng cách bằng

máy TĐĐT từ gương phẳng phụ tới gương phản xạ đặt dưới hầm.

6. Thành lập lưới khống chế trong hầm khi sử dụng máy kinh vĩ con

quay được trình bày trong các tài liệu sau đây:

“Trắc địa công trình đường hầm” [4]; “Trắc địa Mỏ” [19];…Các tài liệu này

đã thành lập công thức tính sai số hướng ngang khi đo phương vị các cạnh

của lưới khống chế trong hầm bằng máy kinh vĩ con quay, nhưng chưa xét

một cách tổng quát tính hiệu quả của phương pháp đo này so với phương

pháp truyền thống (góc - cạnh).

7. Các giải pháp công tác trắc địa phục vụ thi công đường hầm bằng

công nghệ TBM chưa có tài liệu nào công bố.

8. Các tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) bao gồm các tài liệu sau đây:

“Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về công trình ngầm đô thị” [23]; “Hầm đường

sắt và hầm đường ô tô - Quy phạm thi công , nghiệm thu” [33]; “Công tác trắc

địa trong xây dựng công trình- yêu cầu chung” [34];…Chưa có TCVN nào đề

cập đến độ chính xác định hướng hầm khi thi công bằng công nghệ TBM

cũng như chưa cập nhật các công nghệ thi công hiện đại tiên tiến hiện nay ở

nước ta.

23

1.4. ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU TRONG LUẬN ÁN

Từ kết quả nghiên cứu và phân tích ở trên chúng tôi rút ra một số định

hướng nghiên cứu của luận án như sau:

1. Để đảm bảo độ chính xác định hướng đường hầm thì cần phải nghiên

cứu xác lập các yêu cầu độ chính xác định hướng hầm cho phép đối với cả hai

phương pháp thi công đường hầm là phương pháp truyền thống và thi công

bằng công nghệ TBM. Các hạn sai cho phép này cần phải được tính toán một

cách khoa học, phù hợp với phương pháp thi công hầm và đặc điểm thi công

xây dựng các công trình hầm trên thế giới và ở Việt Nam.

2. Nghiên cứu giải pháp ứng dụng các công nghệ đo đạc tiên tiến và

hiện đại để thay thế các thiết bị và phương pháp đo đạc truyền thống với mục

đích tự động hóa quá trình đo đạc, nâng cao độ chính xác và đảm bảo tiến độ

thi công xây dựng công trình hầm phù hợp với đặc điểm công nghệ thi công

đang được ứng dụng ở Việt Nam.

3. Nghiên cứu phương pháp thành lập lưới khống chế thi công đặc biệt

trong hầm là lưới đường chuyền kép, xây dựng quy trình đo và kiểm tra các

chỉ tiêu kỹ thuật, phương pháp xử lý số liệu với mục đích có thể triển khai

ứng dụng một cách rộng rãi dạng lưới khống chế đặc biệt này vào quá trình

thi công xây dựng các công trình hầm ở Việt Nam.

24

Chương 2

NGHIÊN CỨU XÁC LẬP CÁC YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC CHO CÔNG

TÁC ĐỊNH HƯỚNG HẦM KHI THI CÔNG CÁC CÔNG TRÌNH HẦM

ĐỐI HƯỚNG Ở VIỆT NAM

2.1 SAI SỐ ĐÀO THÔNG HẦM VÀ CÁC HẠN SAI CHO PHÉP

2.1.1. Phân loại sai số đào thông hầm và hạn sai cho phép

Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác đào thông hầm bao gồm

sai số do trắc địa, do thi công, do thiết kế… ở đây ta chỉ quan tâm tới sai số do

trắc địa.

Trong thi công đào hầm, do sai số của lưới khống chế trên mặt đất, sai

số đo liên hệ, sai số của lưới khống chế trong hầm và sai số bố trí chi tiết nên

hai trục tim hầm đào đối hướng không thể gặp nhau chính xác tuyệt đối mà có

một độ lệch nhất định gọi là sai số đào thông hầm, ký hiệu là ∆, sai số trung

phương tương ứng ký hiệu là m (hình 2.1 và 2.2).

Hình 2.1. Sai số đào thông hầm trong mặt phẳng nằm ngang.

Hình 2.2. Sai số đào thông hầm trong không gian.

A B

H

C

P2

∆h

∆

X

∆l

∆q

Y

J P1

25

+ Hình chiếu của ∆ trên hướng trục tim hầm được gọi là sai số hướng

dọc, ký hiệu là ∆l, sai số trung phương tương ứng là ml. Sai số này phải nằm

trong phạm vi nhất định.

+ Hình chiếu của ∆ trên hướng vuông góc với trục hầm trong mặt

phẳng ngang gọi là sai số hướng ngang, ký hiệu là ∆q, sai số trung phương

tương ứng là mq. Đây là sai số quan trọng nhất vì nếu sai số này vượt quá giá

trị cho phép thì sẽ làm thay đổi hình dạng hình học của đường hầm dẫn tới

phải điều chỉnh lại, gây tổn thất về kinh tế cũng như ảnh hưởng đến tiến độ thi

công xây dựng công trình.

+ Hình chiếu của ∆ trên phương thẳng đứng gọi là sai số độ cao, ký

hiệu là ∆h, sai số trung phương tương ứng là mh. Sai số độ cao cũng quan

trọng như sai số hướng ngang nhưng với kỹ thuật đo cao hiện nay dễ dàng

đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác độ cao.

Nhận xét:

Trong các nguồn sai số thông hầm mq, ml, mh thì cần phải đặc biệt quan

tâm đến sai số hướng ngang thông hầm mq, vì nguồn sai số này sẽ có ảnh

hưởng trực tiếp đến độ chính xác thi công hầm [4]. Để đảm bảo cho công tác

đào thông hầm đạt hiệu quả cao nhất và nằm trong giới hạn cho phép thì cần

phải dựa vào độ chính xác của cơ sở trắc địa trong thi công hầm nói trên. Hiện

nay các sai số trung phương hướng ngang và sai số trung phương độ cao khi

đào thông hầm đối hướng theo quy định ở trên thế giới và Việt Nam còn có

những quy định khác nhau.

2.1.2 Yêu cầu độ chính xác đào thông hầm

Độ chính xác đào thông hầm phụ thuộc vào mục đích sử dụng và

phương pháp thi công đường hầm. Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam tiêu

chuẩn về yêu cầu độ chính xác định hướng hầm bao gồm một số tài liệu sau

đây:

26

2.1.2.1 Quy phạm Trắc địa công trình của nước Cộng hòa Nhân dân Trung

Hoa (GB50026 – 2007)[56]

Quy phạm kỹ thuật này lấy sai số trung phương làm tiêu chuẩn đánh giá

độ chính xác của công tác đo đạc, đồng thời lấy sai số giới hạn bằng hai lần

sai số trung phương.

Một số quy định về sai số đào thông hầm đối hướng trên đường tim ở

mặt đào thông của đường hầm được trích dẫn như bảng 2.1 dưới đây [56].

Bảng 2.1. Sai số giới hạn đào thông hầm

Loại Sai số Chiều dài đoạn hầm đào đối

hướng (km)

Sai số giới hạn đào thông

hầm (mm)

Hướng ngang

L < 4 100

4 ≤ L < 8 150

8 ≤ L < 10 200

Độ cao Không giới hạn 70

Sai số đào thông hầm trên có thể điều chỉnh tăng lên 1,5 lần tùy thuộc

vào phương pháp thi công và mục đích sử dụng đường hầm sao cho khi điều

chỉnh không ảnh hưởng đến hình dạng và tính năng của công trình.

2.1.2.2 Tiêu chuẩn của Cộng hòa liên bang Nga (СТО НОСТРОЙ 2.16.65-

2012)[52]

Ủy ban về phát triển không gian ngầm của hiệp hội quốc gia các nhà xây

dựng Liên bang Nga phê duyệt tiêu chuẩn СТО НОСТРОЙ 2.16.65-2012

“Đường ống kỹ thuật ngầm – Yêu cầu thiết kế, thi công, kiểm tra chất lượng

và nghiệm thu”. Trong tiêu chuẩn này quy định cụ thể về độ lệch giới hạn cho

phép của các thông số kết cấu và mặt cắt hầm khi thi công hầm. Các yêu cầu

cụ thể được trích dẫn thể hiện ở bảng 2.2 [52].

27

Bảng 2.2. Độ lệch giới hạn của các thông số kết cấu và mặt cắt hầm khi thi công

hầm và phương pháp kiểm tra

Loại hình công việc, thông

số kiểm tra hoặc yêu cầu kỹ

thuật

Giá trị các

thông số, độ

lệch giới hạn

Kiểm tra

(phương pháp, khối lượng,

chủng loại, đăng ký)

Đào hầm

Tổng sai lệch của trục trong

mặt bằng và mặt cắt khi đào

hầm hoặc gương lò khi gặp

nhau, mm

100

- Phép đo tuân theo điều 3

bảng A.1 ГОСТ 26433.2

- Với mỗi gương lò

- Nhật ký công việc đo đạc

Bố trí vỏ hầm bằng bê tông toàn khối và bê tông cốt thép, thân giếng

Sự chênh lệch giữa bề mặt

bên trong phần tiếp giáp của

vỏ bê tông toàn khối (gờ),

mm

20

Tương tự

Lắp đặt vỏ lắp ghép có hình dáng tròn hoặc cong

Độ lệch theo bán kính từ

trục của hầm hoặc công

trình gần hầm, mm:

- Vỏ bê tông

± 25

- Phép đo tuân theo điều 4, 6

và 9 bảng A.1 ГОСТ 26433.2

- Với mỗi vòng đo

- Nhật ký công việc đo đạc

2.1.2.3. Quy chuẩn, Tiêu chuẩn của Việt Nam

1. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 08: 2009/BXD “Công trình ngầm

đô thị”[23]

Quy chuẩn này gồm hai phần: Phần 1 - Tầu điện ngầm và Phần 2 -

Gara ôtô. Các quy định chi tiết về trắc địa trong thi công đường tầu điện ngầm

được trình bày ở Phần 1 - Tầu điện ngầm, cụ thể tại các điều sau:

Điều 6.3. Trắc đạc ngầm trong xây dựng phải được tiến hành, đảm bảo

việc chuyển chính xác ra ngoài các mốc, các trục của công trình và các bộ

phận của nó với độ chính xác cho phép nhằm đạt được mức chất lượng cần

thiết của sản phẩm xây dựng và theo dõi được biến dạng cả nhà và công trình

hiện hữu trong khu vực đang xây dựng.

28

Điều 6.4. Trước khi thi công cần thiết lập trên mặt đất hệ thống trắc đạc

cơ sở phục vụ thi công.

Sai số bình phương trung bình vị trí tương hỗ các điểm của lưới mặt

bằng của hệ thống mốc trắc đạc cơ sở phải không được quá 15 mm, trên 1 km

thủy chuẩn không quá 5 mm. Khi đào xuyên hầm phải lập hệ mốc cơ sở trắc

đạc ngầm mặt bằng - độ cao.

Sai số tương đối của lưới mặt bằng ngầm không được vượt quá

1:20.000, sai số bình phương trung bình trên 1 km thủy chuẩn -10 mm; định

hướng hầm bằng máy kinh vĩ con quay - 15”.

Việc định hướng phải được lặp lại sau mỗi khi đào xuyên được 200 m.

2. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4528:1988 “Hầm đường sắt và hầm

đường ôtô - quy phạm thi công, nghiệm thu”[33]

Quy phạm này dùng để thi công và nghiệm thu khi xây dựng hầm qua

núi cho đường sắt (khổ 1435 mm) và đường ôtô. Mục 2, điều 2.20 của tiêu

chuẩn quy định như sau:

2.20. Độ lệch tim tại vị trí thông hầm theo cả hai phương khi đào từ hai

phía tới phải nhỏ hơn hoặc bằng ±100 mm.

2.1.2.4. Tiêu chuẩn kỹ thuật của một số công trình đường hầm đã và đang thi

công ở trên Thế giới và Việt Nam được quy định như sau:

1.Thi công xây dựng đường hầm SSC (Thí nghiệm gia tốc của hạt dưới

nguyên tử) tại Dallas, Mỹ [37]

Đường hầm SSC được xây dựng bởi Cục năng lượng Mỹ có chiều dài

xấp xỉ 120km, đường kính 4,2 m để làm thí nghiệm gia tốc hạt dưới nguyên

tử tại Dallas, Mỹ. Trên toàn tuyến của đường hầm cứ khoảng 4,4 km người ta

lại bố trí một giếng đứng. Việc đào hầm được thực hiện bằng cách sử dụng

cùng một lúc sáu hệ thống TBM để đào hầm. Các tiêu chuẩn kỹ thuật xây

dựng đường hầm SSC yêu cầu như sau:

29

- Dung sai cho phép của vỏ hầm tại mặt đào thông so với thiết kế là

± 200 mm (8 inches)

- Dung sai cho phép về mặt bằng của vỏ hầm do công tác trắc địa là

± 76 mm (3 inches)

2. Thi công xây dựng hầm đường sắt tại Hallandsas, Thụy Điển[41]

Hầm đường sắt Hallandsas được xây dựng tại vùng Hallandsas, Thụy

Điển. Hầm đường sắt Hallandsas gồm hai đường tách rời nhau, dài 9 km

trong đó đoạn được thi công bằng công nghệ TBM có chiều dài xấp xỉ 5,6

km. Các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng đường hầm Hallandsas yêu cầu như

sau:

- Dung sai cho phép của vỏ hầm tại mặt đào thông so với thiết kế ± 100 mm.

- Dung sai cho phép về mặt bằng của vỏ hầm do công tác trắc địa là ± 50 mm

3. Thi công xây dựng đường hầm Lok Ma Chau Spur Line tại Hồng Kông,

Trung Quốc [35]

Tuyến đường sắt Lok Ma Chau Spur Line dài 7.5 km được xây dựng từ

năm 2002 đến năm 2006 tại Hồng Kông trong đó có 3.2 km đường hầm được

xây dựng bằng công nghệ TBM. Các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng đường

hầm này yêu cầu như sau:

- Dung sai cho phép của vỏ hầm tại mặt đào thông so với thiết kế là ± 75 mm.

- Dung sai cho phép về độ cao của vỏ hầm do công tác trắc địa là ± 12 mm.

- Dung sai cho phép hình dạng hình học khi chế tạo của vỏ hầm so với thiết

kế là ± 50 mm.

- Biến dạng của tiết diện vỏ hầm do áp lực đất đá tác động là ± 50 mm.

4. Thi công xây dựng tuyến tầu điện số 1 (Bến Thành - Suối Tiên) tại Thành

phố Hồ Chí Minh [22]

Tuyến đường tàu điện số 1 (Bến Thành - Suối Tiên) dài 19,7 km, bao

gồm phần ngầm dưới đất dài 2,6 km, phần nổi trên cao dài 17,1 km. Tuyến

đường này có 14 nhà ga, 03 ga ngầm dưới đất và 11 ga nổi (nằm trên cốt

30

cao hơn mặt đường). Gói thầu 1b có chiều dài 1,745 km, từ ga Km 0 + 615

tới ga Km 2 + 360 dọc theo các tuyến phố Lê Lợi và Nguyễn Siêu. Bao

gồm hai nhà ga: Ga Nhà Hát (opera house station) tại Km 0 + 715 và ga Ba

Son tại Km 1 + 706. Phần ngầm của gói thầu 1b dài 1,745 km được thi

công bằng công nghệ TBM. Các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng đường hầm

này yêu cầu như sau:

- Dung sai cho phép của vỏ hầm tại mặt đào thông so với thiết kế là ± 75 mm.

- Dung sai cho phép về độ cao của vỏ hầm do công tác trắc địa là ± 12 mm.

- Dung sai cho phép của khoang tròn vỏ hầm khi lắp đặt lệch tâm so với

trục thiết kế của hầm ± 25 mm.

- Dung sai cho phép hình dạng hình học khi chế tạo của vỏ hầm so với thiết

kế là ± 50 mm.

- Biến dạng của tiết diện vỏ hầm do áp lực đất đá tác động là ± 50 mm.

2.1.3 Nhận xét:

Độ chính xác thi công đường hầm phụ thuộc vào mục đích sử dụng và

phương pháp thi công. Hiện nay trên thế giới và ở Việt Nam các tiêu chuẩn

yêu cầu độ chính xác trong thi công đường hầm có những quy định khác

nhau. Do vậy vấn đề nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học về yêu cầu độ

chính xác cho việc định hướng công trình đường hầm trong thi công hầm ở

Việt Nam có ý nghĩa quan trọng đối với chất lượng xây dựng các đường hầm.

Tuy nhiên cho đến nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ thi công xây

dựng hầm, chúng ta chưa có các Quy chuẩn về trắc địa công trình nói chung

cũng như các Tiêu chuẩn kỹ thuật về Trắc địa công trình trong thi công đường

hầm nói riêng để đáp ứng kịp với sự phát triển của KHCN, những Tiêu chuẩn

đã có thì chỉ nói về phương pháp trắc địa truyền thống còn các phương pháp

trắc địa hiện đại thì cũng chưa được đề cập đến, đặc biệt là trong thi công,

định hướng các công trình phức tạp và đòi hỏi độ chính xác cao như lưới

khống chế thi công công trình hầm.

31

2.2. NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CƠ SỞ KHOA HỌC VỀ YÊU CẦU ĐỘ

CHÍNH XÁC ĐỊNH HƯỚNG HẦM TRONG THI CÔNG HẦM Ở VIỆT NAM

Dựa vào các tài liệu, tiêu chuẩn Quốc gia của một số nước trên thế giới

và Việt Nam, đồng thời chúng tôi cũng tham khảo các chỉ tiêu kỹ thuật tại

một số công trình xây dựng đường hầm cụ thể trên thế giới và ở Việt Nam. Từ

các tài liệu [22], [33], [35], [37], [41]…, chúng tôi lập được bảng thống kê

các hạn sai cho phép ở bảng 2.3 sau đây:

2.2.1 Hạn sai cho phép trong các tiêu chuẩn và chỉ tiêu kỹ thuật thi công

đường hầm ở một số nước trên thế giới và Việt Nam

Bảng 2.3. Sai số giới hạn thi công hầm của các nước trên thế giới và Việt Nam

Tên nước L (km) δ

(mm)

δ1

(mm)

δ2

(mm)

δ3

(mm)

δ4

(mm)

δ5

(mm) Ghi chú

Việt Nam - - 100 - - - - TCVN

Nga

-

-

100

-

20

25

-

Tiêu chuẩn

của Liên

bang Nga

Trung Quốc

L ≤ 4

4 ≤ L ≤ 8

8 ≤ L ≤ 10

-

-

-

100

150

200

70

-

-

-

Tiêu chuẩn

GB của

Trung

Quốc

Đường hầm

SSC tại Dallas

- Hoa kỳ

4.4

200

76

-

-

-

-

Chỉ tiêu kỹ

thuật thi

công bằng

công nghệ

TBM

Đường hầm

Hallandsas -

Thụy Điển

5.6

100

50

-

-

-

-

Chỉ tiêu kỹ

thuật thi

công bằng

công nghệ

TBM

32

Đường hầm

tại Hồng

Kông

3.2

200

75

12

-

50

50

Chỉ tiêu kỹ

thuật thi

công bằng

công nghệ

TBM

Tuyến tầu

điện số 1 (Bến

thành – Suối

Tiên)

1.74

75

-

12

25

50

25

Chỉ tiêu kỹ

thuật thi

công bằng

công nghệ

TBM

Ghi chú: Trong bảng 2.3

- δ : Độ lệch cho phép của vỏ hầm tại mặt đào thông;

- δ1 : Sai số của cơ sở khống chế trắc địa về mặt bằng;

- δ2 : Sai số của cơ sở khống chế trắc địa về độ cao;

- δ3 : Độ lệch khoanh tròn vỏ hầm khi lắp đặt so với trục bố trí (độ lệch

tâm);

- δ4 : Độ lệch hình dạng hình học của khoanh tròn vỏ hầm khi chế tạo so với

thiết kế (hình ô van);

- δ5 : Biến dạng khoanh tròn vỏ hầm do áp lực đất đá bên ngoài tác động lên

vỏ hầm.

Từ bảng 2.3 nếu lấy sai số giới hạn bằng hai lần sai số trung phương ta

có bảng 2.4

33

Bảng 2.4. Quy định về sai số trung phương (mi) của các nước trên thế

giới và Việt Nam

Tên nước L

(km)

m

(mm)

m1

(mm)

m2

(mm)

m3

(mm)

m4

(mm)

m5

(mm) Ghi chú

Việt Nam

50

-

-

-

TCVN

Nga

-

-

50

-

10

12

-

Tiêu chuẩn của liên

bang Nga

Trung Quốc

≤ 4

4 ≤ L ≤ 8

8 ≤ L ≤ 10

-

-

-

50

75

100

35

-

-

-

Tiêu chuẩn GB của Trung Quốc

Đường hầm SSC tại

Dallas - Hoa kỳ

4.4

100

38

-

-

-

-

Chỉ tiêu kỹ thuật thi

công bằng công nghệ

TBM Đường hầm Hallandsas - Thụy Điển

5.6

50

25

-

-

-

-



TBM Đường hầm Hồng Kông

3.2

100

38

06

-

25

25



TBM Tuyến tầu điện số 1

(Bến Thành - Suối Tiên)

1.74

38

-

06

12

25

12



TBM

34

Từ bảng 2.4 cho thấy hiện nay độ chính xác định hướng hầm khi thi công hầm

bằng công nghệ TBM có yêu cầu cao hơn hẳn so với hầm đào bằng các

phương pháp thi công khác, do đó chúng tôi thấy rằng khi xây dựng yêu cầu

độ chính xác định hướng hầm trong thi công hầm ở Việt Nam cần chia theo

phương pháp thi công hầm và có thể chia thành hai trường hợp sau đây:

- Hầm thi công bằng phương pháp truyền thống.

- Hầm thi công bằng công nghệ TBM.

Để xác định được các yêu cầu độ chính xác cần thiết dùng trong định

hướng hầm khi thi công bằng công nghệ TBM ở Việt Nam thì cần phải xác

định mối quan hệ toán học giữa các đại lượng δ và δi thành phần (i = 1 ÷

5), quan hệ hàm số được xác định theo công thức sau:

25

24

23

22

21

2 (2.1)

2.2.2 Công thức tính độ sai lệch của vỏ hầm tại điểm đào thông

Với công thức (2.1) có thể có hai cách sử dụng công thức này để tính

toán các hạn sai cho phép trong thi công hầm bằng công nghệ TBM tại Việt

Nam theo nguyên tác ảnh hưởng bằng nhau hoặc nguyên tắc ảnh hưởng có hệ

số.

* Trường hợp 1:

- Nếu cho trước giá trị δ là độ lệch cho phép của vỏ hầm tại mặt đào thông.

Theo công nghệ chế tạo và lắp ghép vỏ hầm biết trước các đại lượng δ3 và δ4.

Theo điều điện địa chất khu vực thi công xác định được δ5

Giả thiết: Sai số của cơ sở khống chế trắc địa về mặt bằng δ1 gấp hai

lần sai số cơ sở khống chế trắc địa về độ cao δ2:

δ2 = 0.5δ1 (2.2)

Từ công thức (2.1) ta có:

25

24

23

21

21

2 )5.0( (2.3)

Sẽ tính được:

35

25.1

)( 25

24

23

2

1

(2.4)

*Trường hợp 2:

Nếu chỉ cho trước giá trị δ là độ lệch cho phép của vỏ hầm tại mặt đào

thông mà không cho biết trước các đại lượng δi trong công thức (2.1), áp dụng

nguyên tắc ảnh hưởng có hệ số và dựa vào kinh nghiệm của người thiết kế,

điều kiện địa chất khu vực thi công để xác định các hệ số của các đại lượng δi

trong công thức (2.1) sau đó vận dụng công thức (2.4) để tính các thành phần

còn lại

2.2.3 Xây dựng cơ sở xác định hạn sai cho phép trong thi công hầm ở

Việt Nam

2.2.3.1. Hầm thi công theo phương pháp truyền thống

Từ các tiêu chuẩn kỹ thuật trên thế giới tại bảng 2.3 chúng tôi đề xuất

các hạn sai cho phép của trục tim hầm tại mặt đào thông trong thi công hầm

bằng phương pháp truyền thống ở Việt Nam tại bảng 2.5.

Bảng 2.5. Hạn sai cho phép của trục tim hầm trong thi công công trình hầm

bằng phương pháp truyền thống

L

(km)

δ1

(mm)

δ2

(mm)

L ≤ 4 100

70 4 ≤ L ≤ 8 150

8 ≤ L ≤ 10 200

Trong đó:

- δ1: Sai số của cơ sở khống chế trắc địa về mặt bằng

- δ2: Sai số của cơ sở khống chế trắc địa về độ cao

Khi sử dụng sai số trung phương thì sử dụng công thức sau để tính [2]:

mi= 0,5.δi (2.5)

36

2.2.3.2. Hầm thi công bằng công nghệ TBM

Chúng tôi đã thực nghiệm sử dụng công thức (2.1) và các công thức

(2.2), (2.3) và (2.4) tính thử nghiệm lại các tiêu chuẩn kỹ thuật trên thế giới

tại bảng 2.3 thấy kết quả cho tương đối phù hợp. Vì vậy theo chúng tôi có thể

sử dụng công thức (2.1) và các công thức (2.2) ÷ (2.4) để tính các hạn sai cho

phép trong thi công hầm bằng công nghệ TBM ở Việt Nam.

Sử dụng công thức (2.2), (2.3), (2.4) tính các giá trị δi ở bảng 2.6

Bảng 2.6. Hạn sai cho phép trong thi công công trình hầm bằng công nghệ

TBM

L

(km)

δ

(mm)

δ1

(mm)

δ2

(mm)

δ3

(mm)

δ4

(mm)

δ5

(mm)

L ≤ 4 75 38 19 25 50 25

Từ bảng 2.6, áp dụng công thức (2.5) và lấy làm tròn kết quả tính các

sai số trung phương mi ta có bảng 2.7

Bảng 2.7. Sai số trung phương (mi) khi thi công bằng công nghệ TBM

L

(km)

m

(mm)

m1

(mm)

m2

(mm)

m3

(mm)

m4

(mm)

m5

(mm)

L ≤ 4 38 19 12 12 25 12

Nhận Xét:

Từ bảng 2.5, 2.6 và 2.7 cho thấy kết quả tính toán hạn sai cho phép mà

chúng tôi đưa ra tương đối phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật được các công

ty nước ngoài áp dụng xây dựng các công trình hầm tại Việt Nam, Mỹ, Thụy

Điển, Hồng Kông… Vì vậy có thể sử dụng kết quả tính toán trong các bảng

2.5, 2.6 và 2.7 để tính toán các hạn sai cho phép trong thi công các công trình

hầm ở Việt Nam.

37

2.3 ƯỚC TÍNH YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC CHO PHÉP ĐỊNH HƯỚNG

HẦM KHI THI CÔNG CÔNG TRÌNH HẦM ĐỐI HƯỚNG Ở VIỆT NAM

2.3.1 Định hướng hầm theo vị trí mặt bằng

2.3.1.1.Các nguồn sai số đào thông hầm và phân phối chúng

a. Các nguồn sai số

Các nguồn sai số đào thông hầm chủ yếu là sai số lưới khống chế trắc

địa trên mặt đất, sai số đo liên hệ và sai số lưới khống chế trắc địa trong hầm.

Ngoài ra còn có sai số thi công đào hầm và sai số bố trí trục tim hầm. Nhưng

các công việc này đều dựa vào đường chuyền trong hầm nên các nguồn sai số

đó nhỏ, độc lập cho từng mặt gương hầm khi thi công nên có thể bỏ qua.

Tuy nhiên, trên thực tế cần phải dựa vào điều kiện cụ thể của đường

hầm để xét các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác đào thông hầm đối

hướng.

Trong thực tế, điều kiện thành lập lưới khống chế mặt bằng trên mặt đất

thuận lợi hơn trong hầm. Do đó, yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế mặt

bằng trên mặt đất có thể cao hơn yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế

mặt bằng trong hầm. Từ đó thường cho ảnh hưởng sai số của lưới khống chế

trên mặt đất của cả đoạn hầm đào đối hướng tương đương với ảnh hưởng sai

số của một tuyến đường chuyền nhánh trong hầm (một nửa đoạn hầm đào đối

hướng). Còn ảnh hưởng của sai số đo liên hệ, có các trường hợp cụ thể khác

nhau. Nếu đo liên hệ qua cửa hầm thì xem như không có sai số; nếu đo liên hệ

qua hầm bằng (hoặc giếng nghiêng) thì tùy thuộc chiều dài hầm bằng (hoặc

giếng nghiêng) mà xét nguồn sai số trong trường hợp cụ thể.

Như phân tích ở trên, để bảo đảm đào thông hầm đối hướng với độ

chính xác quy định thì sai số hướng ngang là quan trọng và đáng chú ý nhất.

Vì vậy, cần xét các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác hướng

ngang đào thông hầm đối hướng.

38

- Đối với đoạn hầm thẳng

Hình 2.3. Sơ đồ minh họa đoạn hầm thẳng

Các nguồn sai số sau đây ảnh hưởng đến độ chính xác hướng ngang

đào thông hầm:

- Sai số hướng ngang của khống chế trắc địa trên mặt đất, ký hiệu là mq1 (sai

số trung phương).

- Sai số hướng ngang của đo liên hệ.

Nếu đoạn hầm đào đối hướng được định hướng qua hai cửa hầm thì

xem như không có sai số định hướng.

Nếu được định hướng qua một cửa hầm và một giếng đứng (hoặc giếng

nghiêng, hoặc hầm bằng phụ tương đối dài) thì có sai số hướng ngang của

định hướng qua giếng đứng (hoặc giếng nghiêng hoặc hầm bằng phụ tương

đối dài) đó, ký hiệu là mq2.

Nếu định hướng qua hai giếng đứng (hoặc hai giếng nghiêng hoặc hai

hầm bằng phụ tương đối dài) thì có sai số hướng ngang của định hướng qua

hai giếng đứng đó, ký hiệu là mq2 và mq3.

- Sai số hướng ngang của khống chế trắc địa trong hầm, tức sai số

hướng ngang của hai tuyến đường chuyền nhánh trong hầm, ký hiệu là mq4 và

mq5.

A

C

D

B

E

F

P

654321

P2

1

X

Y

S

39

Với giả thiết các nguồn sai số độc lập với nhau thì sai số trung phương

tổng hợp hướng ngang ở chỗ đào thông hầm đối hướng sẽ tính theo các công

thức sau [4]:

Đối với đoạn hầm được định hướng qua hai cửa hầm:

m1 = �m�� +m��

� +m�� (2.6)

Đối với đoạn hầm được định hướng qua một cửa hầm và một giếng

đứng:

m1 = �m�� +m��

� +m�� + m��

� (2.7)

Đối với đoạn hầm được định hướng qua hai giếng đứng:

m1 = �m�� +m��

� +m�� +m��

� +m�� (2.8)

- Đối với đoạn hầm cong

Các nguồn sai số sau đây ảnh hưởng đến độ chính xác hướng ngang

đào thông hầm:

- Sai số hướng ngang của khống chế trắc địa trên mặt đất, ký hiệu là mq1.

- Sai số tổng hợp hướng ngang và hướng dọc của đo liên hệ (định hướng).

Nếu được định hướng qua một cửa hầm và một giếng đứng (hoặc giếng

nghiêng hoặc hầm bằng phụ tương đối dài) thì có sai số tổng hợp hướng

ngang và hướng dọc của hai tuyến đường chuyền nhánh trong hầm, ký hiệu là

m��′ .

Nếu định hướng qua hai giếng đứng (hoặc hai giếng nghiêng hoặc hai

hầm bằng phụ tương đối dài) thì có sai số tổng hợp hướng ngang và hướng

dọc của định hướng qua hai giếng đứng đó, ký hiệu là m��′ và m��

′ .

40

- Sai số tổng hợp hướng ngang và hướng dọc của khống chế trắc địa

trong hầm, tức sai số tổng hợp hướng ngang và hướng dọc của hai tuyến

đường chuyền nhánh trong hầm, ký hiệu là m��′ và m��

′ .

Với giả thiết các nguồn sai số độc lập với nhau thì sai số trung phương

tổng hợp hướng ngang ở chỗ đào thông hầm đối hướng sẽ tùy trường hợp mà

tính theo các công thức sau [4]:


m1 = �m�� +m��

′� +m��′� (2.9)

Đối với đoạn hầm được định hướng qua một cửa hầm và một giếng đứng:

m1 = �m�� +m��

′� +m��′� +m��

′� (2.10)


m1 = �m�� +m��

′� +m��′� +m��

′� +m��′� (2.11)

Trong đó:

(m��)� = (m��)

� + (m��)� (2.12)

Theo nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau mLi = mqi thay vào (2.12) ta có

m�� = m��√2

m�� = ��

�

√� (2.13)

b. Nguyên tắc phân phối các nguồn sai số

Trên thực tế thi công thường cần phải dựa vào điều kiện cụ thể mà phân

phối thỏa đáng sai số cho phép đào thông hầm cho các nguồn sai số thành

phần. Như vậy phương án trắc địa mới có tính khả thi và hiệu quả cao. Có hai

nguyên tắc phân phối sai số là nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau và nguyên tắc

ảnh hưởng không bằng nhau. Khi áp dụng nguyên tắc ảnh hưởng không bằng

41

nhau ta có thể áp dụng nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau đối với một số sai số

thành phần còn lại trong đó.

1) Nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau

Nếu điều kiện thực tế cho phép dự đoán các nguồn sai số thành phần có

ảnh hưởng xấp xỉ như nhau đối với độ chính xác hướng ngang đào thông hầm

thì từ các công thức (2.6), (2.7), (2.8), ta có các công thức tương ứng:

mq1 = mq4 = mq5 = mqi

mqi = ��

√� = 0,58m1 (2.14)

mq1 = mq2 = mq4 = mq5 = mqi

mqi = ��

√� = 0,50 m1 (2.15)

mq1 = mq2 = mq3 = mq4 = mq5 =mqi

mqi = ��

√� = 0,45m1 (2.16)

Trong đó m1 là sai số trung phương hướng ngang cho phép đào thông

hầm đối hướng (bảng 2.5 và bảng 2.7) và công thức (2.5) để tính.

Từ đó, tùy thuộc vào số mặt đào thông hầm mà ta có được ảnh hưởng

tổng hợp của sai số khống chế mặt đất đến sai số hướng ngang đào thông hầm.

(m1)md=�� + ��

� + �� (2.17)

Với i, j, k là số thứ tự đoạn hầm đào thông đối hướng

2) Nguyên tắc ảnh hưởng không bằng nhau

Nếu dựa vào điều kiện thực tế như dạng lưới thiết kế, máy móc thiết bị

sử dụng, phương pháp đo, có thể dự tính trước ảnh hưởng của một số nguồn

sai số thành phần thì thay các số liệu đó vào vế phải của các công thức (2.6)

hoặc (2.7) hoặc (2.8) và áp dụng nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau đối với các

nguồn sai số còn lại để tính.

42

2.3.1.2. Ước tính các yêu cầu độ chính xác định hướng hầm khi thi công hầm


Tùy thuộc vào chiều dài đoạn hầm Li tra bảng 2.5 ta có sai số trung

phương hướng ngang m1, áp dụng công thức (2.14), (2.15) và (2.16) ta tính

các nguồn sai số hướng ngang thành phần mqi. Dưới đây tính thử nghiệm cho

đoạn hầm có chiều dài Li ≤ 4 km:

a .Sai số hướng ngang (mqi)


mqi = ��

√� = 0,58m1 (2.18)

Khi m1 = ± 50mm thì mqi = ± 29 mm

Đối với đoạn hầm được định hướng qua một cửa hầm và một giếng đứng:

mqi = ��

√� = 0,50 m1 (2.19)

Khi m1 = ± 50mm thì mqi = ± 25 mm


mqi = ��

√� = 0,45m1 (2.20)

Khi m1 = ± 50mm thì mqi = ± 22.5 mm

b. Sai số hướng dọc cho phép (mL) [4]

��

�=

�

�� (2.21)

Nhận xét: Từ kết quả tính toán theo các công thức 2.18 đến 2.20 đã cho các giá

trị sai số hướng ngang cho phép đối với các hạng mục đo đạc tham gia vào

công tác định hướng hầm. Từ đây ta có thể chọn thiết bị đo đạc và phương

pháp đo phù hợp nhằm đảm bảo độ chính xác định hướng hầm.

2.3.1.3.Ước tính các yêu cầu độ chính xác định hướng hầm khi thi công hầm

bằng công nghệ TBM

Tùy thuộc vào chiều dài đoạn hầm Li tra bảng 2.7 ta có sai số trung

phương hướng ngang mi, thực tế khi thi công hầm bằng công nghệ TBM chỉ

43

thực hiện định hướng qua một cửa hầm và một giếng đứng hoặc định hướng

qua hai giếng đứng. Thi công bằng công nghệ TBM chỉ thực hiện theo một

chiều nên không có mặt đào thông do đó chỉ có mq4, không có mq5 (mq5 = 0),

áp dụng công thức (2.15) và (2.16) tính được các giá trị mqi.

Theo quy hoạch đến năm 2030, tất cả các tuyến tầu điện ngầm tại Việt

Nam được thiết kế có khoảng cách giữa hai ga liên tiếp nhau khoảng 1 km

(L = 1km). Khi thi công bằng công nghệ TBM có hai trường hợp xảy ra:

- Đoạn hầm thi công có một cửa hầm và một giếng đứng tại nhà ga tầu

điện.

- Đoạn hầm thi công nằm giữa hai giếng đứng của hai nhà ga kế tiếp

nhau.

Yêu cầu độ chính xác các yếu tố định hướng hầm trong hai trường hợp trên

được xác định như sau:

a.Tính sai số trung phương hướng ngang (mqi)

1) Đối với đoạn hầm được định hướng qua một cửa hầm và một giếng

đứng:

mq1 = mq2 = mq4 = mqi (2.22)

mqi =��

√� = 0,58m1 (2.23)

Khi m1 = ± 19 mm thì mqi = ± 11 mm

2) Đối với đoạn hầm được định hướng qua 2 giếng đứng (Ga tầu điện

ngầm):

mq1 = mq2 = mq3 = mq4 = mqi

mqi =��

√� = 0,50 m1 (2.24)

Khi m1 = ± 19 mm thì mqi = ± 9.5 mm

44

b. Tính SSTP chuyền phương vị qua giếng đứng xuống hầm (mα)

Thi công hầm bằng công nghệ TBM chỉ thực hiện theo một chiều do vậy

sai số trung phương của cạnh khởi đầu khi chuyền phương vị qua giếng đứng

xuống hầm được xác định theo công thức:

mq4 = ��

�

�� . L (2.25)

Khi chuyền phương vị qua hai giếng đứng để thi công hầm thì độ chính xác

chuyền phương vị sẽ tăng lên √2 lần, vậy ta có:

m�� =

��

√� hay

mα = ��.��

�. √2 (2.26)

Trong đó:

- mq4: Sai số trung phương hướng ngang của lưới khống chế trong hầm

- mα: Sai số trung phương chuyền phương vị qua giếng đứng

- L: Chiều dài đoạn hầm

Nếu chiều dài đoạn hầm thi công L = 1 km, thi công bằng công nghệ TBM

gồm hai giếng đứng (Ga tàu điện ngầm) mq4 = 9.5 mm

Thay số vào công thức (2.26) ta có: mα = 2,77” ≈ ±3"

Khi lấy sai số giới hạn bằng 2,5 lần sai số trung phương, hạn sai cho phép

chuyền phương vị qua giếng đứng xuống hầm khi thi công bằng công nghệ

TBM có giá trị: fgh = 2,5.mα (2.27)

Khi mα= ± 3” thì fgh = ± 7,5”

c. Tính các hạn sai cho phép thành lập lưới khống chế trong hầm (mβ và ms)

Từ công thức tính sai số trung phương điểm cuối đường chuyền thi

công trong hầm [4]

Ta có: mp2= n.mS

2 + ��

�

��[S].� �

��,�

�� (2.28)

45

Trong đó:

- ms: Sai số trung phương đo cạnh

- mβ: Sai số trung phương đo góc

- S: Chiều dài cạnh đường chuyền

- n: Số cạnh đường chuyền

Có thể coi:

mL2 = n.mS

2 ; (2.29)

mq2 =

��

��[S].� �

��,�

�� (2.30)

Ta có:

mp2 = mL

2 + mq2 (2.31)

1) Tính sai số trung phương đo góc (mβ) trong đường chuyền

Từ công thức: mq = ��

�[s]. �

��,�

� (2.32)

Ta có: mβ = ��.ρ

[�] . �

�

��,� (2.33)

Khi đường hầm có chiều dài L = 1 km, gồm 5 cạnh đường chuyền, mỗi cạnh

dài 200 m (mq = 9,5 mm), thay vào (2.33) ta có:

mβ ≈ ± 1,5”

2) Tính sai số trung phương đo cạnh (mS) trong đường chuyền

Ta có: mL = mS.√n (2.34)

mS = ��

√� (2.35)

Khi chiều dài đoạn đường hầm L = 1 km, cạnh đường chuyền trong hầm dài

200 m, (mL = 9,5 mm), thay vào (2.35) ta có:

mS = ± 4,2 mm

Nhận xét:

Khi thi công hầm bằng công nghệ TBM, để xác định các hạn sai cho

phép trong định hướng hầm, sử dụng các hạn sai cho phép trong bảng (2.7) và

46

các công thức (2.23); (2.24); (2.26) và (2.35) sẽ tính được các hạn sai cho phép

trong định hướng hầm

2.3.2 Định hướng hầm theo độ cao

2.3.2.1. Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác độ cao đào thông hầm

và phân phối chúng

a. Các nguồn sai số

Phân tích tương tự như các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác

hướng ngang đào thông hầm, ta có các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính

xác độ cao đào thông hầm:

- Sai số của khống chế độ cao trên mặt đất, ký hiệu là mh1.

- Sai số chuyền độ cao từ mặt đất xuống hầm.

Đối với đoạn hầm đào đối hướng:

Nếu chuyền độ cao qua hai cửa hầm thì xem như không có sai số này.

Nếu chuyền độ cao qua một cửa hầm và một giếng đứng thì có sai số chuyền

độ cao qua giếng đứng đó, ký hiệu là mh2.

Nếu chuyền độ cao qua hai giếng đứng, ta có mh2 và mh3.

- Sai số của khống chế độ cao trong hầm:

Sai số của hai tuyến đo cao nhánh trong hầm, ký hiệu là mh4 và mh5.

Với giả thiết các nguồn sai số độc lập với nhau, thì sai số trung phương

tổng hợp độ cao ở chỗ đào thông hầm đối hướng sẽ tùy trường hợp mà được

tính theo các công thức sau [4]:

Đối với đoạn hầm mà độ cao được chuyền qua hai cửa hầm:

m2 = �� +��

� +�� (2.36)

Đối với đoạn hầm mà độ cao được chuyền qua một cửa hầm và một giếng

đứng:

m2 = �� +��

� +�� +��

� (2.37)

Đối với đoạn hầm mà độ cao được chuyền qua hai giếng đứng:

47

m2 = �� +��

� +�� +��

� +�� (2.38)

Nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau và nguyên tắc ảnh hưởng không bằng

nhau cũng được áp dụng để phân phối sai số trung phương về độ cao ở chỗ

đào thông hầm đối hướng cho các nguồn sai số độ cao thành phần.

Ảnh hưởng của các nguồn sai số độ cao thành phần đến độ chính xác

độ cao đào thông hầm trong đường hầm thẳng cũng như trong đường hầm

cong, nên chỉ áp dụng các công thức (2.36), (2.37) và (2.38) cho các trường

hợp cụ thể tương ứng.

b. Nguyên tắc phân phối các nguồn sai số

Sử dụng nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau để tính các sai số cho phép

khi xác định độ cao.


mh1 = mh4 = mh5 = mhi (2.39)

mhi = ��

√� = 0,58.m2 (2.40)


đứng:

mh1 = mh2 = mh4 = mh5 = mhi (2.41)

mhi = ��

√� = 0,50.m2 (2.42)


mh1 = mh2 = mh3 = mh4 = mh5 = mhi (2.43)

mhi = ��

√� = 0,45.m2 (2.44)

trong đó m2 là sai số trung phương độ cao đào thông hầm đối hướng sử dụng

(bảng 2.5 và bảng 2.7) và công thức (2.5) để tính.

48

2.3.2.2. Ước tính độ chính xác yêu cầu định hướng hầm khi thi công hầm


Từ bảng 2.5 ta có sai số trung phương độ cao m2 = ± 35 mm đối với

hầm có chiều dài nhỏ hơn 4 km, áp dụng công thức (2.40), (2.42) và (2.44) ta

tính được các mhi theo nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau như sau:


mhi = ��

√� = 0,58m2 (2.45)

Khi m2 = ± 35 mm thì mhi = ± 20 mm


đứng:

mhi = ��

√� = 0,50.m2 (2.46)



mhi = ��

√� = 0,45m2 (2.47)


Khi thi công bằng các phương pháp truyền thống thì ta sử dụng số liệu δ2

trong bảng 2.5 và công thức (2.5) tính SSTP về độ cao m2 và các công thức

(2.40); (2.42) và (2.44) để tính các hạn sai cho phép về độ cao đối với từng loại

đoạn hầm như trên.

2.3.2.3. Ước tính độ chính xác yêu cầu định hướng hầm theo độ cao khi thi

công hầm bằng công nghệ TBM

Từ bảng 2.7 ta có sai số trung phương hướng ngang m2 = ± 12 mm đối

với hầm có chiều dài nhỏ hơn 4 km, áp dụng công thức (2.40) và (2.42) để

tính các mhi. Thực tế khi thi công bằng công nghệ TBM chỉ có hai loại định

hướng là qua một cửa hầm và một giếng đứng, hoặc định hướng qua hai giếng

49

đứng. Công nghệ TBM chỉ thi công theo một chiều, không thi công đối hướng

nên không có mặt đào thông, do vậy mh5 = 0. Vậy các mhi được tính như sau:


đứng:

mhi = ��

√� = 0,58m2 (2.48)

Khi m2 = ± 12mm thì mhi = ± 7 mm


mhi = ��

√� = 0,50 m2 (2.49)


Nhận xét:

Khi thi công hầm bằng công nghệ TBM, sử dụng số liệu m2 trong bảng

2.7 và các công thức (2.40) và (2.42) để tính thì sẽ tính được các hạn sai cho

phép về độ cao đối với từng loại đoạn hầm như trên.

50

Chương 3

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ

ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG HẦM TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG

CÁC CÔNG TRÌNH HẦM Ở VIỆT NAM

Công tác định hướng hầm phải dựa vào cơ sở trắc địa thi công hầm bao

gồm: Lưới khống chế mặt đất, lưới khống chế trong hầm và công tác chuyền

tọa độ, phương vị và độ cao xuống hầm. Để đảm bảo cho việc đào thông hầm

đạt hiệu quả cao nhất và nằm trong giới hạn cho phép thì cần giải quyết được

vấn đề nâng cao độ chính xác của cơ sở trắc địa trong thi công hầm.

3.1. NÂNG CAO HIỆU QUẢ THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT

BẰNG TRÊN MẶT ĐẤT TRONG THI CÔNG HẦM

Thành lập lưới khống chế trắc địa trên mặt đất phải được hoàn thành

trước khi bắt đầu đào hầm. Tùy thuộc vào chiều dài, hình dạng của đường

hầm, điều kiện địa hình khu vực và thiết bị đo đạc sử dụng mà lưới khống chế

mặt bằng trên mặt đất nói chung có thể được thành lập dưới dạng lưới đo góc

- cạnh, lưới đường chuyền hoặc lưới GPS.

Hiện nay, lưới khống chế trắc địa mặt bằng trên mặt đất trong thi công

xây dựng đường hầm chủ yếu được thành lập bằng công nghệ GPS (lưới

GPS).

Khi ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế mặt bằng

trên mặt đất trong thi công xây dựng đường hầm thì cần chọn điểm khống chế

ở các miệng hầm và các điểm định hướng. Một điểm khống chế được chọn

trùng với trục hầm nằm ngay cửa hầm, các điểm định hướng phải nằm cách

xa cửa hầm một khoảng cách tối thiểu là 300 m và đảm bảo điều kiện thông

hướng tới điểm khống chế nằm ở cửa hầm [4].

Ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế mặt bằng trên

mặt đất trong thi công xây dựng đường hầm, ngoài những thế mạnh của công

51

nghệ GPS còn thể hiện ưu điểm vượt trội của công nghệ này so với công nghệ

truyền thống:

- Lưới GPS có số lượng điểm ít nhất so với các dạng lưới truyền thống;

- Hai điểm lưới GPS khống chế ở hai cửa hầm (hoặc hai điểm ở hai đầu của

đoạn hầm đào đối hướng) được liên hệ trực tiếp với nhau chỉ bởi một vectơ

cạnh (base line);

- Linh hoạt trong công tác bố trí chọn điểm, rút ngắn thời gian đo;

- Khả năng tự động hóa cao;

- Giảm nhân công, giá thành và thời gian thi công ...

3.1.1 Giải pháp kỹ thuật nâng cao độ chính xác thành lập lưới khống chế

mặt bằng trên mặt đất bằng công nghệ GPS trong thi công hầm đối

hướng theo hướng thiết kế tối ưu

Để nâng cao độ chính xác thành lập lưới khống chế trên mặt đất bằng

công nghệ GPS cần phải thiết kế và ước tính độ chính xác của lưới theo

hướng thiết kế tối ưu (Phương pháp thiết kế lưới dựa vào sự kết hợp giữa

người và máy tính) [26]. Dựa vào chiều dài của các đoạn hầm đối hướng và

sai số hướng ngang cho phép sẽ tính được các sai số xác định vị trí mặt bằng

và sai số phương vị cạnh cho phép của lưới khống chế trên mặt đất.

Khi thi công các công trình hầm cụ thể cần phải có phương án thiết kế

hợp lý và thiết bị đo đạc phù hợp với từng dự án. Với thuật toán ước tính độ

chính xác và sơ đồ khối trong [26]. Chúng ta có thể thiết kế lưới theo phương

pháp kết hợp giữa người và máy tính với khối lượng trị đo và độ chính xác

vừa đủ để thành lập lưới khống chế GPS mặt đất trong thi công hầm. Do vậy

bằng cách sử dụng máy tính điện tử kết hợp kinh nghiệm của người thiết kế

có thể xây dựng một phương án thành lập lưới hợp lý bằng cách tăng hoặc

giảm số lượng trị đo để độ chính xác của lưới đáp ứng được yêu cầu độ chính

xác cần thiết và chính điều này thể hiện tính hiệu quả khi nâng cao độ chính

xác định hướng hầm đối với hạng mục thành lập lưới khống chế mặt đất.

52

3.1.2 Thực nghiệm ước tính độ chính xác lưới GPS trên mặt đất phục vụ

thi công hầm

Trong phần tính toán thực nghiệm chúng tôi trình bày kết quả ước

tính độ chính xác lưới GPS tại công trình xây dựng hầm đèo Cả nối hai tỉnh

Phú Yên - Khánh Hòa.

3.1.2.1. Khái quát khu đo

a. Vị trí địa lý

Khu vực thành lập lưới GPS có vị trí ở vào khoảng 12º54´52´´ N;

109º21´49´´ E (Km0 + 00) đến 12º48´29´´ N; 109º20´27´´ E (Km12 + 400).

Tuyến đi qua địa phận xã Hòa Xuân Nam, huyện Đông Hòa, tỉnh Phú Yên và

các xã Đại Lãnh, Vạn Thọ huyện Vạn Ninh, tỉnh Khánh Hòa.

b. Đặc điểm địa hình, giao thông khu vực xây dựng

Toàn bộ tuyến khảo sát là tuyến mới đi theo sườn đồi, núi khu vực đèo

Cả, địa hình phức tạp có nhiều tảng đá lăn, độ dốc lớn, cây cối rậm rạp.

Giao thông trong khu vực gồm có đường bộ và đường sắt. Đường quốc

lộ 1 đi qua khu vực này nối hai tỉnh Phú Yên và Khánh Hòa đồng thời kết nối

với các tuyến quốc lộ khác lên khu vực Tây Nguyên như Quốc lộ 25 và các

đường nhánh khác.

c. Đặc điểm thành lập lưới khống chế trên mặt đất thi công hầm

Hầm đèo Cả dài khoảng 4,7 km gồm có cửa hầm phía Bắc và cửa hầm

phía Nam. Nhiệm vụ đặt ra là phải bố trí ở mỗi cửa hầm 3 điểm khống chế

(hình 3.1). Trong đó có hai điểm HAM3 và HAM6 trùng với trục tim hầm tại

mỗi vị trí của hầm, Các điểm HAM1, HAM2, HAM7 và HAM8 là các điểm

định hướng nằm cách điểm HAM3 và HAM6 tối thiểu 300 m. Trên khu vực

đỉnh hầm bố trí hai điểm HAM4 và HAM5 dùng để chuyển ra thực địa vị trí

các lỗ khoan địa chất.

Bản thiết kế công trình hầm đèo Cả được thiết kế trong hệ tọa độ VN-2000 và

trong giai đoạn khảo sát đơn vị khảo sát đã thành lập các điểm GPS phục vụ

53

cho giai đoạn này các điểm GPS2, GPS4 và GPS13. Như vậy lưới GPS được

thành lập trong giai đoạn thi công công trình cần được đo nối với các điểm

GPS đã được thành lập trong giai đoạn trước và hai điểm khống chế bậc cao

911436 và 911465 nhằm đảm bảo sự thống nhất của lưới khống chế thi công

với hệ tọa độ đã dùng thiết kế công trình.

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí các mốc GPS thi công hầm đèo Cả

3.1.2.2 Thiết kế lưới GPS phục vụ thi công hầm đèo Cả

Căn cứ vào điều kiện thiết kế lưới đã nêu ở mục c phần 3.1.2.1 chúng

tôi đã thiết kế một lưới GPS gồm 13 điểm trong đó có 02 điểm gốc 911436;

911465 và 03 điểm GPS cũ là GPS2; GPS4 ; GPS13 và 08 điểm mới phục vụ

thi công hầm là HAM1; HAM2; HAM3; HAM4; HAM5; HAM6; HAM7;

HAM8 (hình 3.2, 3.3 và 3.4)

Các hạn sai cho phép được ước tính như sau:

Căn cứ bảng 2.5 với chiều dài hầm (4 ≤ L ≤ 8) km, thì sai số hướng ngang cho

phép là m1 = ± 75 mm. Thiết kế hầm đèo Cả gồm hai cửa hầm, không có

giếng đứng, giếng nghiêng nên theo công thức (2.18) ta có:

- Sai số hướng ngang của điểm GPS nằm ở cuối hầm là mq1 = 0,58.m1, thay

m1 = ± 75 mm ta có mq1 = ± 43 mm.

- Sai số trung phương phương vị cạnh định hướng mα tính theo công thức

(2.26) khi mq = 43 mm, L = 4,7 km ta có mα = ± 3,8̋

HAM3

HAM2

HAM1

HAM4

HAM5

HAM6

HAM7

HAM8

54

Vậy lưới GPS cần thành lập phải đảm bảo sai số hướng ngang của điểm

cuối đường hầm mY-HAM3 ≤ ± 43mm. Sai số phương vị cạnh định hướng

mα ≤ ± 3,8 ̋

Để chứng minh cho tính hiệu quả của việc thiết kế lưới GPS trên mặt đất

theo hướng thiết kế tối ưu, chúng tôi đã tiến hành thiết kế lưới GPS thi công

hầm đèo Cả theo 03 phương án sau đây:

+ Phương án 1: Chúng tôi dùng 06 máy thu GPS một tần Trimble R3 đo

đồng thời tại mỗi ca đo, thời gian đo mỗi ca là 75 phút, lưới GPS (hình 3.2)

được thiết kế đo 04 ca đo như sau:

- Ca 1 gồm các điểm đo: GPS2; HAM6; HAM7; HAM8; GPS13; 911436

- Ca 2 gồm các điểm đo: HAM8; HAM7; HAM6; HAM5; HAM4; HAM3

- Ca 3 gồm các điểm đo: HAM6; HAM7; HAM8; HAM1; HAM2; HAM3

- Ca 4 gồm các điểm đo: HAM1; HAM2; HAM3; GPS4; GPS2: 911465

Kết quả ước tính trình bày trong phụ lục A1.



được thiết kế đo 04 ca đo. Kết quả ước tính trình bày trong phụ lục A2.



được thiết kế đo 06 ca đo. Kết quả ước tính trình bày trong phụ lục A3.

55

Hình 3.2. Sơ đồ lưới GPS thi công hầm đèo Cả

(Phương án 1, dùng 06 máy thu GPS/ca đo)

HAM1HAM2

HAM3

HAM4

HAM5

HAM6

HAM8

HAM7

GPS2

911465

911436

GPS13

GPS4

56



HAM1HAM2

HAM3

HAM4

HAM5

HAM6

HAM8

HAM7

GPS2

911465

911436

GPS13

GPS4

57



HAM1HAM2

HAM3

HAM4

HAM5

HAM6

HAM8

HAM7

GPS2

911465

911436

GPS13

GPS4

58

3.1.2.3 Kết quả ước tính độ chính xác lưới

Chúng tôi sử dụng chương trình máy tính GP.AGE dùng để ước tính độ

chính xác của lưới khống chế trên mặt đất trong thi công hầm khi thành lập

bằng công nghệ GPS. Sử dụng chương trình này chạy ước tính cho các

phương án thành lập lưới khống chế thi công hầm đèo Cả, ta có kết quả ước

tính sai số vị trí điểm cuối hầm (điểm HAM3) tổng hợp của các phương án

trong bảng 3.1 và kết quả ước tính sai số phương vị cạnh định hướng (HAM3

- HAM2) tổng hợp của các phương án trong bảng 3.2

Bảng 3.1. Kết quả tổng hợp ước tính độ chính xác sai số vị trí điểm cuối hầm

của các phương án thành lập lưới GPS thi công công trình hầm đèo cả

Các phương án

thiết kế

Số trị

đo

SS vị trí điểm cuối hầm

(HAM3), (mm)

Hạn sai cho phép vị trí

điểm cuối hầm

(HAM3), (mm)

Phương án 1 37 4,6

43 Phương án 2 35 5,4


Bảng 3.2. Kết quả tổng hợp ước tính độ chính xác phương vị cạnh định hướng

của các phương án thành lập lưới GPS thi công công trình hầm đèo cả

Các phương

án thiết kế

Số trị

đo

Sai số phương vị cạnh

định hướng, (HAM3-

HAM2), (´´)

Hạn sai cho phép phương vị

cạnh định hướng (HAM3 -

HAM2), (´´)


3,8 Phương án 2 35 1,28


Nhận xét: Từ bảng 3.1 và bảng 3.2 ta thấy sai số vị trí điểm HAM3 và sai số

phương vị cạnh định hướng HAM3-HAM2 của các phương án đều đạt yêu

59

cầu. Vậy ta chọn phương án 3 gồm 04 máy thu GPS, thiết kế 06 ca đo để

thành lập lưới GPS, vì phương án 3 có trị đo ít mà vẫn đảm bảo độ chính xác,

đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật cần thiết của lưới khống chế trên mặt đất

phục vụ thi công hầm đèo Cả.

3.2. NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CHUYỀN TỌA ĐỘ VÀ PHƯƠNG

VỊ XUỐNG HẦM QUA GIẾNG ĐỨNG

Trong xây dựng đường hầm, để tăng diện tích đào hầm đồng thời cải

thiện điều kiện thi công đào hầm, người ta thường dùng biện pháp đào qua

cửa hầm, giếng đứng, giếng nghiêng...

Khi đó, để đảm bảo đào thông hầm đối hướng với độ chính xác quy

định, cần phải chuyền tọa độ, phương vị và độ cao của lưới khống chế trên

mặt đất xuống hầm qua cửa hầm, giếng đứng, giếng nghiêng, chuyền tọa độ

và độ cao qua lỗ khoan để làm số liệu khởi tính cho khống chế trong hầm.

Chuyền tọa độ, phương vị và độ cao lưới khống chế trên mặt đất xuống hầm

qua giếng đứng gọi là đo liên hệ qua giếng đứng, trong đó việc chuyền tọa độ

và phương vị qua giếng đứng gọi là định hướng qua giếng đứng. Thông qua

việc đo định hướng, lưới khống chế mặt bằng trong hầm và trên mặt đất có

cùng một hệ tọa độ thống nhất.

3.2.1 Phương pháp tam giác liên hệ

Hiện nay, để chuyền toạ độ và phương vị xuống hầm có nhiều phương

pháp, thực tế thường sử dụng phương pháp tam giác liên hệ [4]. Tuy nhiên

trong phương pháp này do sự dao động của dây dọi nên thao tác rất phức tạp

và cần phải có những thiết bị chuyên dụng để đánh dấu vị trí dây dọi ở dưới

hầm. Do vậy cần phải nghiên cứu ứng dụng các thiết bị đo đạc tiên tiến hiện

đại phù hợp với điều kiện Việt Nam để khắc phục các nhược điểm trên nhằm

nâng cao hiệu quả và độ chính xác chuyền toạ độ và phương vị xuống hầm

qua giếng đứng.

60

Cơ sở lý thuyết của phương pháp tam giác liên hệ;

Hình 3.5. Định hướng qua giếng đứng

Để chuyền toạ độ và phương vị xuống hầm qua giếng đứng, cần sử dụng

hai dây dọi O1 và O2 tạo thành mặt phẳng liên hệ giữa hệ toạ độ lưới khống chế

trên mặt đất và tọa độ lưới khống chế trong hầm (hình 3.5). Trên mặt đất cần

đo các cạnh a, b, c bằng thước thép với độ chính xác mS = ± 0.8 mm. Đo các

góc ω và α với độ chính xác mβ = ± 4.0". Dưới hầm đo các cạnh a1, b1, c1 và α1.

Dựa vào định lý hàm số sin để tính các góc β và β1. Khi đó toạ độ dưới hầm

khởi tính từ toạ độ hai điểm O1 và O2 và phương vị được chuyền xuống hầm

tính theo công thức [4]:

011ATMA 180i

11 (3.1)

Trong trường hợp này cần phải xác định vị trí đứng yên của dây dọi bằng

máy kinh vĩ và cố định các vị trí của hai dây dọi bằng thiết bị chuyên dụng

[4]. Đây là một công việc mất nhiều thời gian và đòi hỏi phải có thiết bị

chuyên dụng mới thực hiện được. Ngoài ra sai số đo đạc khi xác định vị trí

chính xác của dây dọi cũng có ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác chuyền

toạ độ và phương vị xuống hầm. Để khắc phục các nhược điểm trên, chúng tôi

nghiên cứu ứng dụng máy chiếu đứng thay dây dọi để chuyền toạ độ và

phương vị từ trên mặt đất xuống hầm qua giếng đứng trong thi công xây dựng

các công trình hầm.

61

3.2.2. Sử dụng máy chiếu đứng để chuyền toạ độ và phương vị xuống

hầm qua giếng đứng

Máy chiếu đứng (PZL) là một thiết bị dùng để chuyền toạ độ từ mặt đất

lên các sàn thi công trong xây dựng các công trình cao tầng và công trình

dạng tháp. Tầm hoạt động của máy có thể chuyền toạ độ lên độ cao khoảng

100 m với sai số chuyền toạ độ đạt ± 1 mm. Để sử dụng máy chiếu đứng thay

thế cho hai dây dọi O1 và O2 trong hình 3.5, chúng ta cần tiến hành như sau:

Tại vị trí cần chuyền toạ độ, chọn hai điểm O1 và O2 ở dưới hầm. Sau

đó tiến hành sử dụng máy chiếu đứng để chiếu toạ độ hai điểm O1 và O2 từ

dưới hầm lên mặt đất và cố định trên hai tấm kính chuyên dụng (hình 3.6).

Tiến hành các phép đo chuyền toạ độ và phương vị xuống hầm theo trình tự

đo đạc đã nêu trong mục 3.2.1. Như vậy thay cho việc phải sử dụng hai dây

dọi để tạo mặt phẳng khi chuyền toạ độ và phương vị qua giếng đứng xuống

hầm chúng ta sẽ sử dụng mặt phẳng tạo bởi hai tia ngắm quang học O1 và O2.

Giải pháp kỹ thuật này sẽ cho phép nâng cao được hiệu quả, giảm bớt khó

khăn gặp phải khi sử dụng dây dọi trong công tác chuyền toạ độ và phương vị

xuống hầm. không cần dùng thiết bị chuyên dụng để cố định các vị trí của hai

dây dọi.

Hình 3.6. Định hướng qua giếng đứng xuống hầm bằng máy chiếu đứng.

62

3.2.3.Thực nghiệm sử dụng máy chiếu đứng để chuyền toạ độ và phương

vị xuống hầm qua giếng đứng

Để đánh giá khả năng ứng dụng của phương pháp, chúng tôi đã tổ chức

đo thực nghiệm với nội dung như sau:

- Thành lập một lưới đường chuyền khép kín trên mặt đất bao gồm 10 điểm

CDPGEMNJKB (hình 3.7). Tiến hành đo góc và cạnh trong đường chuyền

bằng máy toàn đạc điện tử độ chính xác cao TCR 1201 có độ chính xác đo

góc mβ = ± 1" và độ chính xác đo cạnh ms = 1 mm + 1.5 ppm. Kết quả thực

nghiệm đạt: sai số khép góc ωβ = ± 16". Kết quả bình sai cho thấy sai số đo

góc mβ = ± 4.2".

- Chọn hai điểm O1 và O2 trên mặt đất cách nhau 3,5 m. Sử dụng máy chiếu

đứng DZJ 300A để chiếu toạ độ hai điểm O1 và O2 lên độ cao 30m (hình 3.6).

Trên sàn cao, sử dụng thước thép để đo chiều dài các cạnh của tam giác liên

hệ GO1O2 và MO’1O’2 dưới mặt đất. Các góc liên hệ α và β đo bằng máy toàn

đạc điện tử TCR 1201 có sai số đo góc mβ =± 1". Giá trị các đại lượng đo của

tam giác liên hệ như bảng 3.3

Bảng 3.3. Giá trị các đại lượng đo của tam giác liên hệ

Trị đo trên tầng cao 30m Trị đo dưới mặt đất

α 00 35' 15" α1 00 15' 25.1"

a 3.3414 m a1 3.3401 m

b 4.5985 m b1 8.7571 m

c 8.2980 m c1 12.0980 m

63

Hình 3.7. Sơ đồ lưới đường chuyền thực nghiệm

Tiến hành tính chuyền toạ độ và phương vị qua mặt phẳng O1và O2 của tam

giác liên hệ từ cạnh GP trên tầng cao 30 m xuống mặt đất để so sánh với

phương vị và toạ độ các điểm đường chuyền đã lập trên mặt đất, từ đó đánh

giá về khả năng ứng dụng của phương pháp. Kết quả so sánh toạ độ các điểm

của đường chuyền khép kín trên mặt đất và toạ độ tại các điểm này khi

chuyền tọa độ điểm P, G và phương vị cạnh P - G trên tầng cao 30 m qua tam

giác liên hệ bằng phương pháp sử dụng máy chiếu đứng được trình bày trong

bảng 3.4

64

Bảng 3.4. So sánh toạ độ các điểm khi chuyền điểm P, G trên tầng cao 30 m

qua tam giác liên hệ và tọa độ các điểm này của lưới đường chuyền khép kín

trên mặt đất

Tên điểm

(1)

Toạ độ các điểm khi chuyền từ điểm P, G trên tầng cao 30 m bằng lưới đường chuyền khép kín

xuống mặt đất (2)

Toạ độ các điểm khi chuyền từ điểm P, G trên tầng cao 30 m

được chuyền bằng PP tam giác liên hệ xuống

mặt đất (3)

Độ lệch (m)

(4)

X(m) Y(m) X(m) Y(m) ΔX (m) ΔY (m)

M 967.741 989.060 967.739 989.064 -0.002 0.004

N 968.250 973.880 968.249 973.882 -0.001 0.002

J 982.078 952.180 982.077 952.179 -0.001 -0.001

K 991.779 956.280 991.775 956.276 -0.004 -0.004

B 995.600 946.510 995.597 946.504 -0.003 -0.006

C 1019.350 957.680 1019.344 957.673 -0.006 -0.007

D 1011.097 978.870 1011.091 978.866 -0.006 -0.004

Trong bảng 3.4: Toạ độ các điểm đường chuyền khép kín trên mặt đất lấy

điểm P, G làm gốc dùng để so sánh được trình bày trong cột (2); toạ độ các

điểm này khi lấy điểm P, G làm gốc và chuyền qua tam giác liên hệ trình bày

trong cột (3). Kết quả so sánh phương vị các cạnh chuyền qua tam giác liên

hệ được trình bày trong bảng 3.5

65

Bảng 3.5. So sánh phương vị các cạnh chuyền qua tam giác liên hệ

xuống mặt đất

Tên cạnh

Phương vị cạnh lưới đường

chuyền khép kín trên mặt đất

Phương vị cạnh đường chuyền này khi lấy điểm P, G trên tầng cao 30m làm

gốc và chuyền qua tam giác liên hệ xuống mặt đất

Độ lệch Δα (")

(1) (2) (3) (4)

M N 2710 55' 17.3" 2710 55' 27.4" +10.1"

N J 3020 30' 04.8" 3020 30' 13.0" + 8.2"

J K 220 53' 53.0" 220 54' 00.0" +7.0"

K B 2910 21' 35.1" 2910 21' 41.1" +6.0"

B C 250 11' 17.1" 250 11' 22.0" +4.9"

C D 1110 16' 30.1" 1110 16' 33.8" +3.7"

Để đánh giá độ chính xác của phương pháp chuyền toạ độ và phương vị

qua giếng đứng xuống hầm bằng cách sử dụng máy chiếu đứng, chúng tôi đã

sử dụng công thức (3.2). Khi coi tọa độ và phương vị các cạnh xác định bằng

đường chuyền khép kín trên mặt đất có độ chính xác cao hơn tọa độ và

phương vị các cạnh chuyền qua tam giác liên hệ, kết quả tính được theo công

thức (3.2) trong trường hợp này là kết quả gần đúng.

n

m

(3.2)

Trong đó :

- Δi: Độ lệch của các đại lượng cần so sánh giữa hai cách chuyền tọa độ

cho các điểm trong lưới đường chuyền thực nghiệm

- n: Số đại lượng đo kiểm tra

Sử dụng công thức (3.2) để tính ta có:

Sai số truyền toạ độ xuống hầm khi sử dụng máy chiếu đứng

mX = ± 3,8 mm; mY = ± 4.4 mm

2Y

2XP mmm = ± 5.8 mm

66

Sai số truyền phương vị xuống hầm khi sử dụng máy chiếu đứng trong

tam giác liên hệ: mα = ± 6,9".

Theo yêu cầu kỹ thuật chuyền toạ độ phương vị xuống hầm qua giếng

đứng cho thấy yêu cầu độ chính xác chuyền phương vị cần đảm bảo yêu cầu

tính theo công thức (2.27) là mα ≤ ± 7,5”. Độ sâu của các giếng đứng theo

thiết kế tại các công trình đường tầu điện ngầm tại nước ta dao động trong

khoảng 28 m – 40 m (hình 3.8) thì phương pháp này hoàn toàn đáp ứng được

yêu cầu kỹ thuật định hướng đường hầm qua giếng đứng.

Hình 3.8. Giếng đứng thi công hầm tầu điện ngầm tuyến Bến Thành - Suối

Tiên tại TP. Hồ Chí Minh

Từ kết quả đo đạc và tính toán thực nghiệm cho thấy khi sử dụng máy

chiếu đứng để thay thế cho dây dọi trong công tác chuyền toạ độ và phương vị

xuống hầm qua giếng đứng đã khắc phục được các tồn tại của phương pháp

truyền thống nói trên và có độ chính xác đảm bảo được các các yêu cầu kỹ

thuật cần thiết khi thi công xây dựng hầm theo phương pháp đào đối hướng ở

nước ta.

67

3.3. NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CHUYỀN ĐỘ CAO XUỐNG HẦM

QUA GIẾNG ĐỨNG

3.3.1 Chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng

Trong xây dựng đường hầm, cần phải thành lập một hệ thống lưới khống

chế độ cao thống nhất trên mặt đất và trong hầm để đảm bảo đào thông hầm

đối hướng với độ chính xác quy định về độ cao và bố trí các vật kiến trúc

trong hầm đúng độ cao thiết kế. Để thực hiện điều đó, phải dựa vào các điểm

khống chế độ cao trên mặt đất, chuyền độ cao xuống hầm và sau đó đo khống

chế độ cao trong hầm.

Tùy thuộc điều kiện thi công mà có các phương pháp chuyền độ cao khác

nhau.

Trên thực tế thường có ba trường hợp:

- Chuyền độ cao qua cửa hầm.

- Chuyền độ cao qua giếng nghiêng.

- Chuyền độ cao qua giếng đứng.

Việc chuyền độ cao qua cửa hầm được tiến hành như đo cao bình thường

trên mặt đất.

Trường hợp chuyền độ cao qua giếng nghiêng thì tùy thuộc độ dốc và tiết

diện của giếng mà có thể áp dụng phương pháp đo cao hình học hoặc đo cao

lượng giác EDM.

Khi chuyền độ cao qua giếng đứng, tùy điều kiện cụ thể, có thể áp dụng

phương pháp chuyền độ cao bằng thước thép, chuyền độ cao bằng dây thép.

Các phương pháp chuyền độ cao truyền thống này khi thực hiện ở công

trường rất phức tạp, nhất là khi độ sâu của giếng đứng lớn. Do đó cần nghiên

cứu lựa chọn phương pháp chuyền độ cao qua giếng đứng xuống hầm bằng

các thiết bị hiện đại sao cho hiệu quả và dễ thực hiện nhất nhằm đảm bảo độ

chính xác định hướng hầm và đáp ứng được các điều kiện thi công hầm trong

68

thực tế, phù hợp với tiến độ thi công công trình. Chúng tôi nghiên cứu hai

phương pháp chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng là phương pháp

chuyền bằng máy Toàn đạc điện tử và phương pháp chuyền bằng thiết bị đo

dài Disto.

3.3.2. Phương pháp chuyển độ cao qua giếng đứng xuống hầm bằng máy

toàn đạc điện tử dùng gương phẳng phụ

Sơ đồ chuyền độ cao bằng máy toàn đạc điện tử qua giếng đứng xuống

hầm được đưa ra (hình 3.9). Tại một vị trí trên mặt đất, cách giếng đứng một

khoảng cách từ 10 m ÷15 m đặt một máy Toàn đạc điện tử D. Trên miệng

giếng đặt một gương phẳng P có thể quay quanh một trục cố định tạo thành

một góc tới 450 so với phương nằm ngang là đường chuyền của tia sáng.

Hình 3.9. Sơ đồ chuyền độ cao bằng máy toàn đạc điện tử qua giếng đứng

xuống hầm

Nhờ gương phẳng phụ P này mà tia sáng từ máy Toàn đạc điện tử đến

gương phẳng P được thay đổi hướng đi 900 và hướng đến gương phản xạ O

69

đặt ở dưới hầm. Tia phản xạ trở lại gương P và bộ phận thu nhận sóng của

máy Toàn đạc điện tử.

Trình tự đo đạc để chuyền độ cao từ mặt đất xuống hầm triển khai như sau:

- Từ điểm A là điểm khống chế độ cao trên mặt đất có độ cao là HA dùng

một máy thủy chuẩn để xác định độ cao của tâm phát sóng trên máy toàn đạc

điện tử bằng cách đọc số trên mia dựng tại điểm A (số đọc a1) và số đọc của

thước mm đặt tại tâm phát sóng của máy toàn đạc điện tử (a2). Để gương

phẳng P ở vị trí vuông góc với phương phát sóng và đo khoảng cách l. Quay

gương P sang vị trí với tia sóng một góc 450 để tia sóng xuống hầm và phản

xạ quay trở lại máy toàn đạc điện tử, đo được khoảng cách L.

- Trong hầm tiến hành chuyền độ cao từ gương phản xạ O đến điểm B là

điểm khống chế độ cao trong hầm bằng cách sử dụng máy thủy chuẩn đọc số

trên mia tại điểm B (số đọc b1) và đọc số trên thước đo tại gương phản xạ O

(số đọc b2). Khi đó độ cao của điểm B trong hầm được tính theo công thức[2]:

HB = HA + (a1 – a2) – (L-l) – (b1 – b2) (3.3)

Trong đó:

- HA: Độ cao của điểm A trên mặt đất;

- a1, a2: Đọc số trên các mia trên mặt đất;

- l: Khoảng cách từ gương phẳng phụ đến máy đo khoảng cách;

- L: Khoảng cách đo được bằng máy đo dài từ máy đến gương phản xạ

O trong hầm;

- b1, b2: Số đọc trên các mia trong hầm.

Đánh giá độ chính xác của phương pháp

Từ công thức (3.3) lấy vi phân toàn phần và chuyển sang sai số trung

phương:

m2HB = m2

HA + m2a1 +m2

a2 + m2L +m2

l + m2b1 +m2

b2 (3.4)

70

Trong đó :

- ma1, ma2, mb1, mb2 : Sai số đọc số trên mia thủy chuẩn

- mL, ml : Sai số đo khoảng cách bằng máy TĐĐT

Nếu coi sai số số liệu gốc nhỏ không đáng kể (mHA = 0), áp dụng nguyên tắc

đồng ảnh hưởng:

ma1 = ma2 = mb1 = mb2 = mo

mL = ml = mS

Ta có : m�� = 4m�

� + 2m��

mHB = �2(2m�� + m�

�) (3.5)

Trong đó : - mo : Sai số đọc số trên mia thủy chuẩn ;

- mS : Sai số đo khoảng cách bằng máy TĐĐT.

Như vậy độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác

đọc số trên mia thủy chuẩn và độ chính xác đo dài bằng máy TĐĐT (mS).

Phương pháp chuyền độ cao xuống hầm bằng máy toàn đạc điện tử có

nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp chuyền độ cao truyền thống,

nhưng cần phải tiến hành đo thực nghiệm để khẳng định về độ chính xác và

khả năng ứng dụng của phương pháp.

3.3.2.1 Đo đạc và tính toán thực nghiệm

Quá trình đo đạc thực nghiệm là để minh chứng cho khả năng ứng

dụng phương pháp dùng máy TĐĐT để chuyền độ cao qua giếng đứng

xuống hầm và độ chính xác đạt được. Công tác thực nghiệm được tiến hành

bằng máy toàn đạc điện tử Leica TS 06 Plus có độ chính xác đo cạnh ms =

1.5 mm + 2.0 ppm và độ chính xác đo góc mβ = ± 2”. Tiến hành đo theo sơ

đồ đã thiết kế như hình 3.9 tại hố thang máy từ tầng 29 xuống tầng 01 (cốt

00), Block HH4 tại công trình 136 Hồ Tùng Mậu, Hà Nội, cụ thể các bước

tiến hành như sau:

71

- Đầu tiên đặt máy TĐĐT và gương phẳng P tại tầng 29 Block HH4,

xoay gương phẳng P vuông góc với phương truyền sóng của máy TĐĐT, để

ống kính máy ở vị trí 900, tiến hành bật tia Laser, đánh dấu được điểm M trên

gương phụ P và đo khoảng cách từ máy TĐĐT tới P bằng chế độ đo không

gương ta được khoảng cách l (bảng 3.6). Vì gương phẳng P khi xoay 450

xuống tầng 1 yêu cầu độ chính xác rất cao nên chúng tôi dùng dây dọi để dọi

điểm M đã được đánh dấu trên gương phụ P xuống tầng 1, xác định được

điểm N dưới tầng 1. Đặt gương phản xạ O trùng với điểm N sau đó xoay

gương phụ P nghiêng xuống đến khi thấy tia laser ở gương phản xạ O dưới

tầng 1 thì dừng lại và đo được khoảng cách L = l + S (bảng 3.6) bằng chế độ

đo có gương của máy TĐĐT. Dựa vào kết quả trên ta tính được khoảng cách

từ gương phụ P đến gương phản xạ O là S (bảng 3.6).

Bảng 3.6. Kết quả đo khoảng cách bằng từ máy TĐĐT đến gương phụ P và

gương phản xạ O.

Khoảng cách

đo bằng máy

TĐĐT

Leicar

TS 06 Plus

Đo khoảng cách

từ máy TĐĐT

tới gương phẳng

phụ P.

Đo khoảng cách

từ máy TĐĐT

tới gương phản

xạ O

Khoảng cách từ gương

phẳng phụ P đến

gương phản xạ O

(1) (2) (3) (4) = (3) – (2)

l (m) L (m) S = L - l (m)

Lần 1 4.192 100.262

Lần 2 4.192 100.262

Lần 3 4.192 100.262

Trung bình 4.192 100.262 96.070

72

- Dùng máy thuỷ chuẩn đo chênh cao từ mốc A đến tâm phát sóng máy

TĐĐT được chênh cao là + 1.372 m và đo chênh cao giữa tâm gương phản xạ

O đến mốc độ cao B là – 0.084 m theo sơ đồ đo ở hình 3.7.

- Độ cao của điểm B được tính theo công thức:

HB = HA + (a1 – a2) – (L –l) – (b1 – b2) (3.6)

Thay số vào ta có:

HB = - 89.782 m

Chúng tôi cũng đã tiến hành đo đạc thực nghiệm phương pháp chuyền

độ cao qua giếng đứng xuống hầm bằng hai phương pháp truyền thống là

phương pháp dùng thước thép và phương pháp dùng dây thép tại vị trí đo thực

nghiệm bằng máy TĐĐT. Kết quả độ cao điểm B đo được bằng phương pháp

bằng thước thép là -89.780 m và kết quả đo được độ cao điểm B bằng phương

pháp bằng dây thép là -89.785 m.

Bảng 3.7. So sánh kết quả chuyền độ cao theo ba phương pháp

Phương pháp chuyền độ cao

Chuyền độ cao bằng thước thép (m)

Chuyền độ cao bằng máy

TĐĐT (m)

Chuyền độ cao bằng dây thép (m)

Chênh lệch giữa TĐĐT và phương

pháp bằng thước thép

Chênh lệch giữa TĐĐT và phương pháp bằng dây thép

1 2 3 4 5 = 3-2 6 = 3-4

Độ cao điểm B -89.780 -89.782 -89.785 - 02 mm + 03 mm

3.3.2.2 Nhận xét:

Từ kết quả so sánh ở bảng 3.7 cho thấy độ cao chuyền bằng máy TĐĐT so

với độ cao chuyền theo hai phương pháp truyền thống (phương pháp chuyền

bằng dây thép và phương pháp chuyền bằng thước thép) có sự sai lệch nằm

trong giới hạn cho phép [4]. Kết quả thực nghiệm cho thấy có thể sử dụng

máy TĐĐT để chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng có chiều sâu lớn

73

thay hai phương pháp truyền thống là phương pháp chuyền bằng thước thép

và phương pháp chuyền bằng dây thép, khắc phục được những khó khăn về

mặt kỹ thuật thường gặp khi dùng hai phương pháp truyền thống này.

3.3.3. Phương pháp chuyển độ cao qua giếng đứng xuống hầm bằng thiết

bị đo dài cầm tay Disto

Sơ đồ chuyền độ cao bằng thiết bị đo khoảng cách Disto và máy thủy

chuẩn qua giếng đứng xuống hầm được nêu ở hình 3.10. Trên miệng giếng

dựng giá treo để treo máy Disto D bằng sợi dây dài khoảng 20 cm, sao cho tia

Laze của máy Disto trùng với đường dây dọi, dưới hầm đặt một gương giấy

phản xạ O.

Hình 3.10. Sơ đồ chuyền độ cao bằng thiết bị đo khoảng cách Disto qua giếng

đứng xuống hầm.

Trình tự đo đạc để chuyền độ cao từ mặt đất xuống hầm như sau:

- Từ điểm A là điểm khống chế độ cao trên mặt đất có độ cao là HA dùng

một máy thủy chuẩn để xác định độ cao của đế thiết bị Disto bằng cách đọc số

trên thước thép chia vạch đến mm đặt tại điểm A (số đọc a1) và số đọc của

thước thép chia vạch đến mm đặt tại đế thiết bị Disto (số đọc a2). Tiến hành

74

đo khoảng cách từ đế thiết bị Disto đến gương giấy phản xạ O ở dưới hầm

được khoảng cách S.

- Trong hầm tiến hành chuyền độ cao từ gương giấy phản xạ O đến điểm B

là điểm khống chế độ cao trong hầm bằng cách sử dụng máy thủy chuẩn đọc

số trên thước thép chia vạch đến mm đặt tại điểm B (số đọc b1) và đọc số trên

thước thép chia vạch đến mm đặt tại gương phản xạ O (số đọc b2). Khi đó độ

cao của điểm B trong hầm được tính theo công thức:

HB = HA + (a1 – a2) – S – (b1 – b2) (3.7)

Trong đó:

- HA: Độ cao của điểm A trên mặt đất;

- a1, a2: Số đọc trên các mia trên mặt đất;

- S: Khoảng cách đo được từ đế máy thiết bị Disto đến gương giấy

phản xạ O trong hầm;

- b1, b2: Số đọc trên các mia trong hầm.

Đánh giá độ chính xác của phương pháp

Từ công thức (3.7) lấy vi phân và chuyển sang sai số trung phương ta có:

m�� = m��

� + m�� + m��

� + m�� + m��

� + m��

(3.8)

Trong đó :

- ma1, ma2, mb1, mb2 : Sai số đọc số trên mia thủy chuẩn

- mS : Sai số đo khoảng cách bằng máy Disto

Nếu coi sai số số liệu gốc nhỏ không đáng kể (mHA = 0),

áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng:

ma1 = ma2 = mb1 = mb2 = mo

Ta có: m�� = m�

� + m�� (3.9)

mHB =�4m�� + m�

� (3.10)

Trong đó

- mo: Sai số đọc số trên mia thủy chuẩn;

- mS: Sai số đo khoảng cách bằng máy Disto.

75

Vậy độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác

đọc số trên mia thủy chuẩn và độ chính xác đo khoảng cách bằng máy Disto

(mS).

Tính độ chênh lệch khoảng cách S (hình 3.11) do tia Laze đo khoảng

cách của thiết bị Disto không trùng với phương dây dọi theo công thức sau:

S = √�� − �� (3.11)

Trong đó: - e = β".�(�)

ρ"; (3.12)

- D: Khoảng cách đo trực tiếp bằng thiết bị Disto.

Hình 3.11. Sơ đồ minh họa các giá trị S; D và e.

Kết quả tính toán cho thấy nếu dùng thiết bị DISTOTM pro4a của hãng

Leica có độ chính xác mS = ± 1.5 mm treo trên giá đo ở miệng giếng để đo

với giếng có độ sâu 100 m, độ lệch e = 40 cm thì chênh lệch giữ khoảng cách

thẳng đứng S và khoảng cách nghiêng D là 0.8 mm. Vậy phương pháp chuyền

độ cao xuống hầm bằng thiết bị Disto có nhiều ưu điểm vượt trội so với các

phương pháp chuyền độ cao truyền thống, nhưng cần phải tiến hành đo thực

nghiệm để khẳng định về độ chính xác và khả năng ứng dụng của phương

pháp.

e

S D

76

3.3.3.1.Thực nghiệm chuyển độ cao qua giếng đứng xuống hầm bằng thiết bị

đo dài cầm tay Disto

a. Kiểm nghiệm thiết bị DISTOTM pro4a trước khi đo thực nghiệm

Để kiểm nghiệm thiết bị DISTOTM pro4a trước khi đo thực nghiệm, chúng

tôi tiến hành đo khoảng cách kiểm nghiệm là một khoảng cách nằm ngang.

Khoảng cách này được đo 3 lần sau đó lấy trung bình; lực căng của thước

thép khi đo là 5 kg. Khi dùng thước thép để đo ta phải tính toán hệ số dãn dài

của thước thép do lực căng thước và do nhiệt độ môi trường để hiệu chỉnh vào

kết quả đo.

Công thức tính hệ số dãn dài của thước thép do lực căng:

ΔL=�.�

�.� (3.13)

Trong đó:

- ΔL: Độ dãn dài;

- F : Lực căng thước khi đo (Đổi 1 kg = 9.81N, vậy 5 kg = 49.05 N);

- L: Chiều dài của thước (m);

- E: Mô đun đàn hồi của thép, E=2,1.105. MPa;

- A: Chiều rộng và chiều dày của thước thép (rộng 10 mm; dày 0.5 mm).

Tính cho đoạn thước dài 10 m, ta có: ΔL= 0.467 mm; Khi tính cho các đoạn

thước dài 20 m; 30 m … ta sẽ nhân theo tỷ lệ.

Kết quả tính toán hệ số dãn dài của thước thép Yamayo Nhật Bản dài 100

m, rộng 10 mm và dày 0.5 mm, khi đo kéo với lực căng là 05kg. Số liệu kiểm

nghiệm trình bày tại bảng 3.8

77

Bảng 3.8. Kết quả kiểm nghiệm thước thép và DistoTM pro4a tại Viện KHCN

Xây dựng.

STT

Khoảng cách đo bằng Thước thép với lực căng là 5 kg tại bãi kiểm

nghiệm (m)

Số hiệu chỉnh hệ số dãn dài của thước thép

(mm)

Kết quả đo thước thép sau khi hiệu chỉnh hệ số dãn dài

(m)

Khoảng cách đo bằng thiết bị DISTOTM

pro4a (m)

Chênh lệch (mm)

(1) (2) (3) (4) = (2) + (3) (5) (6) = (5) – (4)

1 40.000 1.8 40.0018 40.001 -0.8

2 50.000 2.3 50.0023 50.002 -0.3

3 60.000 2.8 60.0028 60.002 -0.8

4 70.000 3.2 70.0032 70.002 -1.2

5 80.000 3.7 80.0037 80.004 + 0.3

6 90.000 4.2 90.0042 90.006 + 1.8

Nhận xét:

Kết quả kiểm nghiệm trên cho thấy có thể sử dụng máy DISTOTM pro4a

để chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng có chiều sâu nhỏ hơn 100m, khi

sai số giới hạn cho phép chuyền độ cao xuống hầm ≤ 06 mm như kết quả tính

toán theo công thức 2.49.

b. Đo đạc thực nghiệm

Quá trình đo đạc thực nghiệm là để minh chứng cho khả năng ứng dụng

phương pháp dùng thiết bị đo khoảng cách Disto chuyền độ cao qua giếng

đứng xuống hầm và độ chính xác đạt được. Công tác thực nghiệm được tiến

hành với thiết bị DISTOTM pro4a của hãng Leica có độ chính xác mS = ± 1.5

mm. Tiến hành đo theo sơ đồ đã thiết kế như hình 3.8 tại hố thang máy của

Block N01, 136 Hồ Tùng Mậu, Hà Nội, cụ thể các bước tiến hành như sau:

- Đầu tiên treo thiết bị Disto lần lượt tại các tầng 16, tầng 25 và tầng 32 của

Block N01, tiến hành bật tia Laser, đánh dấu được điểm đặt gương giấy phản

78

xạ O dưới tầng 2 và đo khoảng cách từ thiết bị Disto tới O ta được khoảng

cách S tại các tầng (bảng 3.9).

Hình 3.12. Hình ảnh đo đạc thực nghiệm bằng thiết bị đo khoảng cách

DISTOTM pro4a tại Block N01, công trình 136 Hồ Tùng Mậu, Hà Nội.

Bảng 3.9. Kết quả đo khoảng cách bằng từ thiết bị Disto tại các tầng đến

gương giấy phản xạ O.

Các tầng treo thiết bị DISTOTM pro4a

Đo khoảng cách (S) từ đế thiết bị Disto D tới gương phản xạ O (m).

Ghi chú

Tầng 16 45.139

Tầng 25 73.953

Tầng 32 96.340

- Dùng máy thuỷ chuẩn đo chênh cao từ mốc A đến đế thiết bị Disto D

đặt tại các tầng được chênh cao tại cột 3, bảng 3.10 và đo chênh cao từ

gương phản xạ O đến mốc độ cao B cột 5, bảng 3.10 theo sơ đồ đo ở

hình 3.8

- Độ cao của điểm B được tính theo công thức:

HB = HA + (a1 – a2) – S – (b1 – b2) (3.14)

Thay số vào ta có kết quả ghi ở bảng 3.10

79

Bảng 3.10. Kết quả đo thực nghiệm tại Block N01, công trình 136 Hồ Tùng

Mậu, Hà Nội.

Tên tầng

đặt thiết

bị

DISTOTM

-pro4a

Độ cao gốc

giả định HA

tại các tầng

đặt thiết bị

Disto(m)

Chênh cao đo

từ mốc A đến

đế thiết bị

Disto

(a1-a2)(m)

Khoảng cách S

từ đế thiết bị

Disto D tới

gương phản xạ

O (m)

Chênh cao từ

gương phản xạ

O đến mốc độ

cao B tại tẩng 2

(b1-b2) (m)

Độ cao

mốc B

tại tầng

2

HB (m)

1 2 3 4 5 6

Tầng 16 0.000 0.328 45.139 -0.126 -44.685

Tầng 25 0.000 0.316 73.953 -0.126 -73.511

Tầng 32 0.000 0.322 96.340 -0.126 -95.892

Chúng tôi cũng tiến hành đo đạc thực nghiệm chuyền độ cao qua giếng

đứng xuống hầm bằng phương pháp thước thép tại vị trí đo thực nghiệm thiết

bị Disto. Kết quả độ cao điểm B tại tầng 2, Block HH1 đo được bằng phương

pháp thước thép (Treo quả tạ nặng 5 kg) kết hợp với máy thủy chuẩn khi mốc

gốc A đặt tại tầng 16 là - 44.6851 m, tại tầng 25 là - 73.5114 m và tại tầng 32

là - 95.8905 m.

Bảng 3.11. So sánh kết quả chuyền độ cao theo hai phương pháp

Phương

pháp

chuyền

độ cao

Độ cao

mốc B

chuyền

bằng

thước

thép(m)

Số hiệu chỉnh

hệ số dãn dài

của thước

thép

(mm)

Độ cao mốc B

chuyền bằng

thước thép sau

hiệu chỉnh hệ

số dãn dài (m)

Độ cao

mốc B

chuyền

bằng máy

thiết bị

Disto (m)

Chênh lệch độ

cao giữa đo

bằng thiết bị

Disto và đo

bằng thước

thép (mm)

1 2 3 4 = 2 + 3 5 6 = 5-4

Tầng 16 -44.683 - 2.1 -44.6851 -44.685 - 0.1

Tầng 25 -73.508 - 3.4 -73.5114 -73.511 -0.4

Tầng 32 -95.886 - 4.5 -95.8905 -95.892 + 1.5

80

3.3.3.2. Nhận xét:

Từ kết quả ở bảng 3.11 cho thấy độ cao chuyền bằng thiết bị Disto so với

độ cao chuyền bằng phương pháp truyền thống (phương pháp chuyền bằng

thước thép) có sự sai lệch nằm trong giới hạn cho phép khi độ sâu của giếng

đứng dưới 100 m. Kết quả thực nghiệm cho thấy có thể sử dụng máy Disto để

chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng có chiều sâu nhỏ hơn 100 m, khắc

phục được những khó khăn về mặt kỹ thuật thường gặp khi dùng các phương

pháp khác để chuyền độ cao xuống hầm.

3.4. LỰA CHỌN DẠNG LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG TRONG

HẦM PHÙ HỢP VỚI ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU KIỆN THI CÔNG HẦM

3.4.1. Đặc điểm và phương pháp thành lập đường chuyền trong hầm

Đường chuyền trong hầm được thành lập với độ chính xác cần thiết và

cùng trong hệ tọa độ với khống chế trắc địa trên mặt đất để chỉ hướng đào

hầm, bố trí trục tim hầm, bảo đảm đào thông hầm đối hướng với độ chính xác

theo yêu cầu.

Điểm và phương vị khởi đầu của đường chuyền trong hầm là điểm và

phương vị của lưới khống chế trên mặt đất ở cửa hầm hoặc được chuyền từ

mặt đất xuống hầm qua giếng đứng, giếng nghiêng, hầm bằng. Đường chuyền

trong hầm có những đặc điểm sau đây:

1) Hình dạng của đường chuyền phụ thuộc vào hình dạng của đường hầm.

2) Đường chuyền trong hầm là đường chuyền nhánh, được phát triển theo tiến

độ đào hầm. Vì vậy không thể đo toàn bộ đường chuyền cùng một lúc mà phải

đo ở hai điểm cuối kề nhau trong quá trình phát triển, muốn kiểm tra phải đo lại.

3) Đường chuyền trong hầm được thành lập theo cách phân cấp từ độ chính

xác thấp đến độ chính xác cao để thỏa mãn hai yêu cầu:

- Vị trí điểm đường chuyền phải ở gần gương hầm để thuận tiện cho việc chỉ

hướng đào hầm và bố trí gương hầm.

81

- Sai số hướng ngang của đường chuyền ở mặt đào thông không được vượt

quá giá trị quy định.

Để bảo đảm yêu cầu thứ nhất, cạnh đường chuyền phải ngắn, số góc

ngoặt nhiều. Để bảo đảm yêu cầu thứ hai, cạnh đường chuyền phải dài, số góc

ngoặt ít.

Không kể đường chuyền tiệm cận trong đường hầm tiệm cận (khi giếng

đứng đào lệch sang một bên của hầm chính) chỉ gồm 1 hoặc 2 cạnh ngắn để

chuyền tọa độ, phương vị vào hầm chính; để thỏa mãn cả hai yêu cầu nêu

trên, trước đây đường chuyền trong hầm thường được thành lập 3 cấp:

- Đường chuyền thi công, có cạnh dài khoảng 25 m ÷ 50 m.

- Đường chuyền cơ bản, có cạnh dài khoảng 50 m ÷ 100 m.

- Đường chuyền chủ yếu, có cạnh dài khoảng 150 m ÷ 800 m.

Ngày nay, khi máy toàn đạc điện tử đã được sử dụng rộng rãi, thường

không thành lập đường chuyền cơ bản và đường chuyền chủ yếu, mà trên cơ

sở đường chuyền thi công trực tiếp thành lập đường chuyền cạnh dài theo

thiết kế. Trên đoạn hầm thẳng, chiều dài cạnh đường chuyền không ngắn

hơn 200 m; trên đoạn hầm cong, chiều dài cạnh đường chuyền không ngắn

hơn 70 m.

Điểm của đường chuyền cạnh dài là điểm của đường chuyền thi công,

như hình 3.13.

Hình 3.13. Lưới khống chế trắc địa trong hầm

§iÓm ®êng chuyÒn c¹nh dµi

C¹nh ®êng chuyÒn thi c«ng

C¹nh ®êng chuyÒn c¹nh dµi

§iÓm ®êng chuyÒn thi c«ng

82

Độ chính xác của phương vị khởi đầu của đường chuyền trong hầm có

khi còn thấp hơn độ chính xác đo góc đường chuyền. Sau khi đào thông hầm,

hai tuyến đường chuyền nhánh tạo thành đường chuyền phù hợp. Khi bình sai

đường chuyền phù hợp này phải xét đến sai số của phương vị khởi đầu (sai số

của số liệu gốc).

Tùy từng trường hợp cụ thể mà đường chuyền trong hầm có nguyên tắc

thành lập thích hợp.

+ Đường chuyền trong hầm thành lập dọc theo trục tim hầm hoặc lệch

tim hầm một khoảng thích hợp, có các cạnh xấp xỉ bằng nhau. Các điểm

đường chuyền được chọn ở nơi an toàn, ổn định ít bị ảnh hưởng do thi công,

điều kiện nhìn thông tốt, tia ngắm phải cách chướng ngại vật trên 0,2 m.

+ Đối với đường hầm dài có tiết diện lớn có thể thành lập đường chuyền

khép kín hoặc đường chuyền chính và đường chuyền phụ tạo thành vòng khép

kín. Trong trường hợp có đường hầm dẫn song song với đường chuyền chính

thì đường chuyền đơn trong hầm dẫn cùng với đường chuyền trong hầm chính

tạo thành vòng khép để có điều kiện kiểm tra.

3.4.2 Thành lập lưới đường chuyền trong hầm

Trong thực tế do điều kiện thi công hầm chật hẹp nên khi thành lập lưới

khống chế thi công trong hầm chỉ có một điểm khống chế là điểm gốc, một

đến hai phương vị gốc và một đường chuyền treo trong hầm, với phương án

đo đạc như vậy sẽ không có điều kiện kiểm tra (hình 3.14). Sai số hướng

ngang điểm cuối đường chuyền được tính theo công thức [4]:

m�= ��

�. [S].�

�(��)(��)

� (3.15)

Ta có công thức gần đúng là:

m� = ��

�[S]�

��,�

� (3.16)

Trong đó:

- mβ: SSTP đo góc đường chuyền

83

- S: Chiều dài cạnh đường chuyền

- n: Số cạnh trong đường chuyền

Hình 3.14. Đường chuyền treo trong hầm

Trong trường hợp này cần tiến hành nhiều giải pháp để có thể kiểm tra

được độ chính xác của đường chuyền thi công hầm. Nếu đường chuyền này

không đảm bảo độ chính xác thì sẽ ảnh hưởng đến công tác thi công hầm, làm

chậm tiến độ cũng như tổn hao kinh phí. Vậy cần thiết phải nghiên cứu một

sơ đồ lưới khống chế trong hầm nhằm đảm bảo sai số hướng ngang thông

hầm mq và đáp ứng được yêu cầu tiến độ thi công đào hầm cần thiết. Hiện nay

đã có một số công trình đề cập đến một số dạng đồ hình lưới khống chế trong

hầm nhưng mới chỉ nghiên cứu ở giai đoạn ước tính độ chính xác. Vì vậy

chúng tôi đã thiết kế và đo đạc thực nghiệm một số dạng lưới khống chế thi

công trong hầm nhằm rút ra những kết luận cần thiết theo mục tiêu nghiên

cứu của luận án.

3.4.3. Thực nghiệm các phương án thiết kế để thành lập đường chuyền

trong hầm

3.4.3.1 Thiết kế các phương án đo thực nghiệm

Để có cơ sở trong việc thành lập cũng như đánh giá độ chính xác của các

phương án lưới khống chế trong hầm được thành lập thì cần phải thành lập

84

lưới so sánh làm điều kiện kiểm tra đối chứng với các dạng đồ hình lưới thi

công khác trong hầm.

- Phương án so sánh: Trong phương án này đo tất cả các góc và cạnh

của lưới và được đo nối với các điểm GPS (hình 3.15). Tọa độ các điểm trong

lưới sẽ được dùng làm điều kiện kiểm tra các phương án còn lại.

Hình 3.15. Đồ hình lưới so sánh

Các đồ hình thiết kế lưới thi công hầm gồm có các phương án sau:

- Phương án 1: Từ hai điểm gốc tại cửa hầm ta thiết kế đường chuyền

đơn đi vào trong hầm (hình 3.16). Trong phương án này ta tiến hành đo tất cả

các góc bên phải và cạnh của lưới.

Hình 3.16: Đường chuyền treo

- Phương án 2: Là phương án 1 nhưng có đo bổ sung thêm các góc bên

trái đường chuyền. Nghĩa là tại mỗi vị trí sẽ được đo hai lần góc ở hai thời

85

điểm khác nhau (Ví dụ: Khi đo từ cửa hầm vào trong hầm ta đo góc trái, khi

đo xong, ta đo ngược lại theo chiều từ trong hầm ra cửa hầm thì đo góc phải,

việc đo như trên nhằm giảm ảnh hưởng của một số nguồn sai số do máy đo

gây ra, đặc biệt là sai số trôi bàn độ của máy [4]), (hình 3.17).

Hình 3.17. Đường chuyền treo có đo kiểm tra bổ sung các góc bên trái

đường chuyền

- Phương án 3: Từ điểm khống chế ở cửa hầm, thiết kế đường chuyền

có dạng là đường chuyền kín dọc theo hai vách hầm (hình 3.18).

Hình 3.18. Đường chuyền khép kín

- Phương án 4: Là phương án 3 có đo bổ sung thêm các trị đo góc -

cạnh trong đường chuyền khép kín như hình 3.19.

Hình 3.19. Đường chuyền khép kín có đo thêm một số góc - cạnh

GPS1

GPS2

GPS3

1

2

3

4

5

6

S1S2 S3

S4S5

S6

86

- Phương án 5: Là phương án 4 có đo bổ sung thêm các góc - cạnh tăng

dày như hình 3.20

Hình 3.20. Đường chuyền khép kín đo tất cả các góc và cạnh của lưới.

Khối lượng đo cụ thể của các phương án như sau:

- Phương án so sánh: Đo 66 trị đo gồm 40 trị đo góc, 26 trị đo cạnh.

Đây là phương án được dùng làm cơ sở cho việc so sánh, và kiểm tra kết quả

của các phương án khác.

- Phương án 1: Đo tất cả là 12 trị đo, trong đó có 06 trị đo cạnh và 06

trị đo góc

- Phương án 2: Đo 12 trị đo gồm 06 trị đo góc, 06 trị đo cạnh và đo

kiểm tra bổ sung thêm 06 góc bên trái ở thời gian khác với thời gian đo các

góc bên phải

- Phương án 3: Đo 26 trị đo gồm 13 trị đo góc, 13 trị đo cạnh



3.4.2.2. Kết quả ước tính độ chính của các phương án thực nghiệm

Lưới mặt bằng trong hầm được ước tính trên máy tính điện tử bằng

phần mềm chuyên dụng, với sai số đo mβ = ± 1” và ms = 2mm + 1ppm, ta

được kết quả tính toán cụ thể của các phương án. So sánh kết quả ước tính các

yếu tố đặc trưng của các phương án như bảng 3.12.

87

Bảng 3.12. Bảng so sánh kết quả ước tính theo các phương án

STT Phương án

2 3 4 5

SSTP vị trí

điểm yếu nhất

(mm)

5.5

(Điểm 6)

4.6

(Điểm 7)

4.2

(Điểm 7)

3.5

(Điểm 7)

SSTP phương

vị yếu nhất (”)

2.45”

(Cạnh 5 đến 6)

2.38”

(Cạnh 12 đến

GPS1)

2.51”

(Cạnh 5 đến 6)

2.12”

(Cạnh 6 đến 7)

SSTP tương

đối chiều dài

cạnh yếu nhất.

1/23900

(Cạnh 5 đến 6)

1/3000

(Cạnh 6 đến 7)

1/20100

(Cạnh 6 đến 7)

1/26900

(Cạnh 6 đến 7)

SSTP tương

hỗ hai điểm

yếu nhất (mm)

2.1

(Điểm 5 đến 6)

2.0

(Điểm 12

đến GPS1)

1.8

(Điểm 8

đến 9)

1.4

(Điểm 12

đến GPS1)

Nhận xét:

Với kết quả ước tính sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất của lưới mặt

bằng trong hầm theo các phương án trên đều nhỏ hơn sai số điểm cuối cho

phép. Vậy theo các phương án thiết kế trên đều đạt được yêu cầu độ chính

xác cho phép.

3.4.2.3. Đo đạc và tính toán thực nghiệm

a. Đo đạc thực nghiệm

Quá trình đo đạc thực nghiệm là để minh chứng cho việc lựa chọn ra đồ

hình hợp lý nhất, cũng như kiểm tra được các trị đo khi thành lập lưới khống

chế thi công trong hầm. Công tác thực nghiệm được tiến hành với máy toàn

đạc điện tử Leica TC 1800 có độ chính xác đo cạnh ms = 2mm + 1ppm và độ

chính xác đo góc mβ = ± 1”. Tiến hành đo với từng phương án riêng biệt theo

sơ đồ đã thiết kế như các hình 3.15 ÷ hình 3.20.

88

b. Kết quả đo thực nghiệm lưới khống chế mặt bằng trong hầm

Xử lý số liệu sau khi tiến hành đo đạc theo các phương án đã thiết kế ta

có được tọa độ các điểm trong lưới theo các phương án. Sử dụng tọa độ các

điểm lưới đã bình sai để kiểm tra và đánh giá ta có được bảng kết quả so sánh

độ lệch theo các phương án với phương án so sánh như (bảng 3.13).

Bảng 3.13. Bảng kết quả so sánh độ lệch tọa độ theo các phương án

Tên

điểm

Phương án

1 2 3 4 5

δ X

(m)

δ Y

(m)

δ X

(m)

δ Y

(m)

δ X

(m)

δ Y

(m)

δ X

(m)

δ Y

(m)

δ X

(m)

δ Y

(m)

1 0.007 0.001 -0.006 0.000 -0.006 0.000 -0.006 0.000 -0.006 0.000

2 0.011 0 -0.009 0.000 -0.009 0.000 -0.007 0.001 -0.008 -0.001

3 0.008 -0.002 -0.005 0.001 -0.005 0.002 -0.009 0.000 -0.010 -0.002

4 0.015 -0.003 -0.011 0.004 -0.011 0.004 -0.013 -0.001 -0.012 -0.002

5 0.018 -0.005 -0.012 0.006 -0.012 0.005 -0.013 -0.002 -0.015 -0.003

6 0.026 -0.004 -0.019 0.006 -0.018 0.004 -0.018 -0.007 -0.019 -0.005

Bảng 3.14 Bảng kết quả tính toán các phương án

Độ lệch hướng

ngang điểm 6

Phương án

1 2 3 4 5

Δq6= δ X6( mm ) 26 -19 -18 -18 -19

Nhận xét: Từ kết quả trên ta nhận thấy rằng độ lệch hướng ngang (Δq) điểm 6

của các phương án 2, 3, 4 và 5 là tương đương với nhau trong khi đó các

phương án 3, 4 và 5 có lượng trị đo tăng lên rất nhiều. Do vậy chúng tôi thấy

phương án 2 có số lượng trị đo ít hơn so với các phương án khác, phù hợp với

điều kiện thi công của hầm, nhưng ta cần đo lưới này độc lập hai lần đi và về

ở hai thời gian đo khác nhau và kết quả tính toán tọa độ được lấy trung bình

89

của hai lần đo này dùng để định hướng hầm nhằm tránh các sai lầm có thể xảy

ra trong quá trình đo lưới. Như vậy phương án 2 phù hợp với điều kiện thi

công chật hẹp của hầm mà vẫn đảm bảo yêu cầu tiến độ, độ chính xác thi

công hầm. Trong thực tế sản xuất khi có điều kiện thì cố gắng đo bổ sung các

trị đo thừa ở những vị trí có thể đo được nhằm nâng cao độ tin cậy của lưới

3.4.4. Đo thực nghiệm lưới đường chuyền treo trong hầm tại đường hầm

áp lực công trình thủy điện A Vương - Quảng Nam

3.4.4.1 Giới thiệu về công trình

Nhà máy Thủy điện A Vương được xây dựng tại huyện Đông Giang

tỉnh Quảng Nam. Theo thiết kế nhà máy có một đường hầm áp lực dẫn nước

từ sông A Vương chảy về nhà máy dài 5,2 km rồi đổ vào sông Bung. Đây là

đường hầm có tiết diện nhỏ, chiều dài lớn xuyên qua các dãy núi cao có các

vùng địa chất khác nhau. Theo thiết kế đường hầm áp lực có đường kính 6 m,

độ dốc 2.17%. Khi thi công đường hầm được chia làm 4 mũi để thi công (xem

hình 3.21). Mũi số 1, số 2 và số 3 do Công ty Xây dựng Lũng Lô - Bộ Quốc

phòng thi công, mũi số 4 do Công ty LICOGI 10 – Tổng Công ty LICOGI thi

công. Trong biện pháp thi công phải đào một đường hầm công vụ (phụ) dài

700 m dẫn vào vị trí mũi thi công số 2 và số 3 để thi công hai mũi này. Do

vậy đường hầm được chia làm hai đoạn khi thi công là đoạn giữa mũi thi công

số 3 và số 4 có chiều dài 1,2km và đoạn giữa mũi thi công số 1 và số 2 có

chiều dài 4km

Hình 3.21. Sơ đồ bố trí các mũi thi công đường hầm áp lực

90

a. Phương pháp thực hiện

Để đánh giá được khả năng thông hướng của mũi thi công số 1 và số 2 có

chiều dài 4 km khi thi công bằng phương pháp đào hầm đối hướng trước tiên

chúng tôi thành lập một đường chuyền treo như hình 3-17 để kiểm tra độc lập

độ ổn định của các mốc khống chế mặt bằng ở các mũi thi công này cụ thể tại

mũi thi công số 1, kiểm tra độ ổn định của 02 mốc cũ là N1C-6 và N1C-7.1,

kiểm tra toạ độ và độ cao của 08 mốc mới là N1C-8, N1C-9, N1C-10, N1C-

11, N1C-12.1, N1C-13, LA1, LA2 (Mốc LA1, LA2 là 02 điểm Laze định

hướng). Từ đó kiểm tra toạ độ, độ cao vị trí tim đường hầm tại gương đào của

mũi số 1. Tại mũi thi công số 2, tương tự cũng thành lập một đường chuyền

treo như hình 3.15 để kiểm tra độ ổn định của 03 mốc cũ là II-15, II-16 và II-

17, kiểm tra toạ độ, độ cao của 08 mốc mới là II-18, II-19, II-20, II-21, II-22,

II-23, LĐ-29, LĐ-31 (mốc LĐ-29, LĐ-31 là 02 điểm Laze định hướng). Từ

đó kiểm tra toạ độ, độ cao tim hầm tại gương đào của mũi thi công số 2.

b. Thiết bị đo

Để thực hiện đo đạc chúng tôi sử dụng máy toàn đạc điện tử LEICA

TC-1800. Đây là máy toàn đạc điện tử do Thụy Sỹ sản xuất có độ chính xác

mβ = ± 1”, ms = ± (2 mm + 1ppm)

c. Kết quả đo đạc và tính toán

Sau khi tiến hành đo đạc và tính toán ta có được tọa độ các điểm trong

lưới. So sánh với tọa độ thiết kế ta có kết quả sau:

+ Kiểm tra các điểm đường chuyền

* Mũi thi công số 1:

- Chênh lệch về góc lớn nhất: 8”

- Chênh lệch về cạnh lớn nhất: 10 mm

- Chênh lệch toạ độ X lớn nhất: 12 mm

- Chênh lệch toạ độ Y lớn nhất: 14 mm

91

* Mũi thi công số 2:

- Chênh lệch về góc lớn nhất: 6”

- Chênh lệch về cạnh lớn nhất: 12 mm

- Chênh lệch toạ độ X lớn nhất: 6 mm

- Chênh lệch toạ độ Y lớn nhất: 19 mm

3.4.4.2 Nhận xét

Phương pháp đo đường chuyền trong hầm sử dụng phương án 2 (hình 3.17)

có độ tin cậy và là phương pháp phù hợp, đáp ứng được các đòi hỏi về tiến độ

xây dựng cũng như về kinh tế và đặc biệt phương pháp này phù hợp khi thi

công xây dựng các đường hầm có tiết diện nhỏ, chiều dài lớn bằng phương

pháp khai mỏ và các phương pháp truyền thống.

92

Chương 4

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ĐẢM BẢO ĐỘ CHÍNH XÁC

THI CÔNG HẦM BẰNG CÔNG NGHỆ TBM

(TUNNEL BORING MACHINE)

4.1. QUY TRÌNH ĐÀO HẦM BẰNG CÔNG NGHỆ TBM

4.1.1 Giới thiệu hệ thống TBM

Hệ thống TBM là thiết bị chuyên dụng dùng để đào trong hầu hết các

loại nền đất dưới các điều kiện địa chất, thuỷ văn khác nhau. Có nhiều loại

TBM khác nhau, từ TBM thi công trong đá cứng tới khiên thi công trong đất

yếu, từ khiên đầu hở đến khiên đầu quay kín.

Các hệ thống TBM được phân loại theo điều kiện địa chất, môi trường

làm việc trong nước, đường kính hầm đào và phương pháp chống đỡ mặt đào,

cụ thể ở đây là cấu tạo địa chất của nền đất sẽ đào qua và đặc tính dòng thấm

có thể xuất hiện tại mặt đào và trong lòng đường hầm. Hai loại khiên thường

dùng trong đất đá từ bùn sét đến cuội sỏi là khiên vữa nén và khiên cân bằng

áp lực đất EPB (Earth Pressure Balanced).

Khiên vữa nén là khiên dùng vữa thường bentonite kết hợp với khí nén

để cân bằng áp lực nước và đất tại mặt đào. Khiên EPB là khiên có buồng kín

ở đầu dùng ngăn nước và đất để cân bằng áp lực nước ngầm hoặc áp lực phá

hoại đất tại mặt đào.

Trong hình 4.1 thể hiện giới hạn sử dụng các loại khiên TBM theo

đường kính hầm. Xuất phát từ yêu cầu chống đỡ kết cấu vòm trần và mặt

hầm đào phụ thuộc vào khả năng chống đỡ tự nhiên hay cần có kết cấu

chống đỡ kết hợp mà đường kính đường hầm ảnh hưởng đến quyết định lựa

chọn loại khiên TBM

93

Hình 4.1: Khoảng áp dụng các loại khiên theo đường kính hầm

4.1.2. Các bộ phận của hệ thống TBM

Hệ thống TBM là hệ thống thi công liên hoàn. Hệ thống TBM được

trang bị đầy đủ có thể đào được đường hầm dài hàng nghìn mét và được chế

tạo với các chức năng cắt, đẩy, lái, làm mát, khoan dẫn hướng, chống đỡ và

kiểm soát nền, lắp ghép vỏ hầm, di dời đất đào, thông gió và cấp điện... Tất cả

những hạng mục này đều được bố trí nằm ở phần đầu, còn các hạng mục khác

như hệ thống toa xe, nguồn điện và đặt ống dẫn thông gió được bố trí phía sau

máy.

Hình 4.2: Sơ đồ bố trí các bộ phận cấu thành của hệ thống TBM

94

Hình 4.3: Đầu cắt đường kính 13.9m

4.1.3. Vận hành hệ thống TBM

Nếu không được điều khiển, hệ thống TBM sẽ tiến về phía trước không

theo một đường thẳng. Sự thay đổi điều kiện đất nền sẽ làm cho máy có xu

hướng đi xuống dưới, do tác dụng của trọng lực trong khi lực đẩy nổi có thể

làm máy chuyển động hướng lên phía trên. Mặt khác, phản lực từ lực quay

của đầu cắt và lực cắt có khuynh hướng đẩy máy lệch ra khỏi đường thẳng.

Điều khiển hướng được thực hiện bằng cách sử dụng các miếng kẹp và các

kích đẩy, với một số hệ thống TBM sẽ được gắn thêm một số tấm dẫn hướng

tại đầu mũi. Việc dẫn hướng cho các hệ thống TBM hiện đại người ta dùng tia

laze chiếu vào điểm đến. Điểm đầu và cuối của đoạn cần đào có thể được điều

chỉnh bằng cách chiếu tia laze đi qua cả 2 điểm trong quá trình hoạt động của

hệ thống TBM.

Khi đào hầm bằng TBM cũng có sự đào lẹm nhưng rất nhỏ vì đây là

phương pháp thi công liên hoàn từ khoan hầm đến lắp ghép hoàn thiện vỏ

hầm theo một quy trình khép kín nên sai số cho phép rất nhỏ chỉ vài centimét

do điều khiển hướng TBM. Độ chính xác của độ dốc cũng quan trọng đối với

tuyến hầm, với các đường hầm phục vụ đường sắt tốc độ cao, mức độ thay đổi

95

độ dốc và bán kính cong của ray phải có sự biến thiên chậm, sao cho càng tạo

ra các tuyến thẳng và độ dốc càng nhỏ càng tốt.

4.2. CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA PHỤC VỤ THI CÔNG HẦM BẰNG CÔNG

NGHỆ TBM (TUNNEL BORING MACHINE)

4.2.1 Công tác trắc địa trong giai đoạn thi công xây dựng hầm bằng công

nghệ TBM

+ Bước 1:

Thành lập lưới khống chế mặt bằng trên mặt đất bằng công nghệ GPS,

các điểm khống chế được bố trí tại các ram dốc, giếng đứng ...(là điểm xuất

phát của hệ thống TBM khi đào hầm) như hình 4.4

Hình 4.4. Thành lập các điểm khống chế mặt bằng trên mặt đất gần các giếng

đứng

+ Bước 2:

Tiến hành chuyền tọa độ, độ cao từ các điểm khống chế trên mặt đất

xuống hầm qua giếng đứng và ram dốc (Hình 4.5)

96

Hình 4.5. Chuyền tọa độ từ trạm khống chế trên mặt đất xuống trạm

khống chế dưới đường hầm

+ Bước 3:

Thành lập lưới khống chế trong hầm là dạng lưới đường chuyền kép ở

phía sau hệ thống TBM.(Hình 4.6).

Hình 4.6. Chuyền tọa độ qua đường chuyền kép bên trong đường hầm

+ Bước 4:

Thường xuyên phát triển các trạm khống chế tạm thời ở trên nóc hầm

sao cho các trạm này đặt ở phía sau hệ thống TBM luôn nhìn thấy các mục

tiêu lăng kính gắn trên TBM để định hướng TBM khi khoan hầm (hình 4.7).

97

Hình 4.7.Chuyền tọa độ, độ cao lên các trạm khống chế tạm thời.

+ Bước 5:

Trạm Laser đã được gắn các tọa độ, độ cao từ trạm khống chế tạm thời

được chiếu lên mục tiêu lăng kính gắn vào hệ thống TBM để xác định các tọa

độ không gian (x,y,z) của TBM tại điểm đó. Hệ thống chỉ dẫn khoan đào

đường hầm và các máy đo độ nghiêng trục kép inclinometer đồng thời xác

định sự thay đổi của đầu đào so với hướng thiết kế theo 3 trục tọa độ.Trên cơ

sở đó hệ thống TBM tự động điều chỉnh hướng đào.

4.2.2 Hệ thống định hướng tự động cho TBM

Hệ thống định hướng cho TBM là hệ thống tự động hóa với việc dùng

máy tính và điểm bắt mục tiêu trên màn hình cho việc tự động xác định toạ độ

và tư thế nghiêng của TBM. Các số liệu đo vị trí của TBM được thể hiện dưới

dạng số hoá và truyền liên tục để dự báo sai số đường trục của gương đào.

Thông tin vị trí được dùng trong hệ toạ độ ba chiều XY và Z của công trình

và hướng của trục tuyến hầm. Nguyên tắc làm việc cụ thể của hệ thống định

hướng tự động TBM như sau:

Trong mặt phẳng XY: Trạm Laser nằm phía sau TBM đã có tọa độ X,

Y, Z, ta chiếu tia laser từ trạm này lên mia Video gắn trên TBM (Video

Target). Bằng việc phân tích hình ảnh laser, mia Video có khả năng đo được

góc tới của tia chiếu với mặt phẳng của mia Video để xác định độ xoắn của

TBM. Một máy đo nghiêng (số 1) gắn bên trong TBM được đặt song song với

98

trục X. Máy đo nghiêng này có cảm biến tự động đo độ nghiêng của TBM so

với đường dây dọi.

Hình 4.8. Hệ thống chỉ dẫn/định hướng TBM

Trong mặt phẳng YZ: Một máy đo nghiêng khác (số 2) gắn bên trong

TBM được đặt song song với trục Y. Máy đo nghiêng này có cảm biến tự

động đo độ nghiêng của TBM so với đường nằm ngang. Trạm Laser xác định

vị trí 3D của TBM, mia Video xác định được độ vặn xoắn trong mặt phẳng

XY, Máy đo độ nghiêng số 1 xác định độ nghiêng trong mặt phẳng XZ và

Máy đo nghiêng số 2 xác định độ nghiêng trong Mặt phẳng YZ.

Quá trình đo đạc này có thể được tự động hóa khi sử dụng các bộ cảm

biến đo nghiêng điện tử trên hai hướng, các thiết bị trắc địa tự động có độ chính

xác cao, sự liên kết không dây giữa chúng và phần mềm chuyên dụng nhằm xử

lý nhanh chóng tất cả các dữ liệu, từ đó so sánh các tham số dịch chuyển TBM

thực tế so với dữ liệu thiết kế. Việc điều khiển TBM phải được thực hiện thuần

thục để cho các vòng lớp lót đường hầm ở phía sau máy được thi công mà không

bị sai lệch vượt quá giới hạn cho phép.

Nếu độ lệch của vị trí TBM vượt quá giới hạn cho phép, hệ thống định

hướng TBM phải tính toán hiệu chỉnh lại cho chính xác để điều chỉnh TBM

trở lại vị trí đúng tuyến đường hầm đã thiết kế. Việc này cho phép người thợ

99

vận hành điều khiển TBM phát huy tối đa công suất của TBM. Thời gian chờ

đợi để tiếp nhận vòng lớp vỏ hầm tiếp theo được giảm tối đa nếu hệ thống

định hướng TBM tính toán trước trình tự của các vòng lớp vỏ hầm sẽ được

chuyển đến. Trong khi khoan để đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu thì các

trạm Laser sẽ được chuyển tới vị trí mới và định vị lại chính xác nhằm phục

vụ việc định hướng TBM được liên tục.

Trạm laser cùng với các thiết bị đo đạc đặt bên trong TBM sẽ làm việc

một cách liên tục khi TBM khoan tiến lên phía trước, thời gian tự động cập

nhật dữ liệu để xác định vị trí không gian và hướng đi của TBM theo chu kỳ

10 giây một lần.

Hình 4.9. Hệ thống định hướng TBM tự động

Hệ thống định hướng liên kết với buồng điều khiển TBM (Hình 4.10),

trên màn hình, độ lệch về vị trí của TBM với trục đường hầm thiết kế được

hiển thị (Hình 4.11) một cách tức thời bằng các formats (định dạng) biểu

100

đồ và bằng số ở mọi thời điểm, hỗ trợ người hoa tiêu cách điều khiển máy

khoan.

Hình 4.10. Buồng điều khiển TBM; Hình 4.11.Độ lệch vị trí trục

đường hầm

Việc mở rộng của kích nối khớp cho phép TBM xoay một cách linh

động và tiến lên phía trước theo hướng của trục đường hầm như thiết kế.

Hình 4.12. Kích nối khớp của TBM

101

4.3. THÀNH LẬP LƯỚI MẶT BẰNG THI CÔNG TRONG HẦM Ở DẠNG

LƯỚI ĐƯỜNG CHUYỀN KÉP

Như đã trình bày ở mục 3.4.1 của luận án, từ trước đến nay ở nước ta

thi công hầm bằng các phương pháp truyền thống lưới thi công trong hầm

thường sử dụng dạng lưới đường chuyền treo đơn có đo thêm góc bổ sung để

kiểm tra, nâng cao độ tin cậy (hình 3.17). Đây là dạng lưới khống chế không

có trị đo thừa nên có độ tin cậy thấp.

Khi thi công bằng công nghệ TBM thì việc thi công xây dựng hầm là

một quy trình liên hoàn, khép kín từ đào đường hầm - gia cố vỏ hầm - hoàn

thiện vỏ hầm và có yêu cầu độ chính xác định hướng hầm rất cao. Vì vậy cần

phải nghiên cứu ứng dụng dạng lưới khống chế đặc biệt có độ tin cậy cao để

đảm bảo quá trình định hướng hầm khi thi công hầm bằng công nghệ TBM

đạt các yêu cầu theo thiết kế đề ra.

Sau khi tham khảo một số tài liệu nước ngoài [35], [37], [46]…chúng

tôi thấy dạng lưới khống chế tương đối phù hợp đó là tuyến đường chuyền

kép. Nhưng vấn đề thiết kế lưới, tổ chức đo đạc, kiểm soát các chỉ tiêu kỹ

thuật không được công bố. Vì vậy chúng tôi đưa những vấn đề này vào nội

dung nghiên cứu của luận án với mục đích có thể triển khai ứng dụng một

cách rộng rãi dạng lưới thi công đặc biệt này vào quá trình thi công hầm bằng

công nghệ TBM ở Việt Nam

4.3.1. Thiết kế lưới đường chuyền kép

Lưới đường chuyền kép được thành lập ở phía sau hệ thống TBM và

phát triển theo tiến độ đào hầm. Vì được thành lập ở phía sau hệ thống TBM

mà khu vực này đã được hoàn thiện vỏ hầm nên điều kiện đo đạc tương đối

thuận lợi (hình 4.13).

102

Hình 4.13. Đoạn đường hầm ở phía sau hệ thống TBM

Có thể thiết kế lưới đường chuyền kép như sau (hình 4.14):

+ Tại một vị trí bố trí hai điểm khống chế kề nhau,

cách nhau 8 m ÷ 10 m

+ Chiều dài cạnh dài của lưới đường chuyền kép tùy thuộc vào thiết kế

của hầm mà có thể thay đổi từ 150 m ÷ 250 m.

+ Đo tất cả các cạnh trong lưới và chỉ đo các góc hợp bởi các cạnh dài

trong lưới. Như vậy lưới gồm các tứ giác trắc địa kế tiếp nhau.

Hình 4.14. Sơ đồ lưới đường chuyền kép

103

4.3.2. Ước tính độ chính xác lưới đường chuyền kép

Trong lưới đường chuyền kép có số lượng trị đo thừa góc và cạnh

tương đối lớn nên có thể sử dụng các thuật toán của phương pháp bình sai

điều kiện hoặc phương pháp bình sai gián tiếp để ước tính độ chính xác của

lưới theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất. Hiện nay người ta hay sử dụng

các thuật toán của phương pháp bình sai gián tiếp để ước tính độ chính xác

của lưới trắc địa, vì phương pháp này cho phép tự động hóa cao và thuận lợi

cho việc lập chương trình trên máy tính. Như vậy lưới đường chuyền kép có

thể sử dụng các phần mềm chuyên dụng đã được thành lập để ước tính độ

chính xác.

4.3.3. Tổ chức đo đạc thành lập lưới đường chuyền kép

Xét một đoạn đường chuyền kép bao gồm 3 cặp điểm 1-1’; 2-2’; 3-3’

(hình 4.15)

Hình 4.15. Sơ đồ đo góc - cạnh trên một trạm của lưới đường chuyền kép.

2 2'

1

b

2 3

b

c

3 3'1 1'a

2

a1

c2

a2

104

Tại mỗi trạm máy đo 3 góc β1, β2,β3 và đo 5 cạnh là cạnh b, c, a1, b2, c2.

Cạnh a1 có thể đo bằng máy TĐĐT hoặc thước thép.

Hình 4.16. Sơ đồ đo góc - cạnh trên hai trạm 2 và 2’ của đường chuyền kép.

Tại sơ đồ hình 4.16 đo 11 cạnh, 6 góc trong đó có 4 trị đo thừa và cần

phải kiểm tra chất lượng đo đạc trong lưới theo các điều kiện sau:

+ Kiểm tra chất lượng đo góc

Chúng ta có thể kiểm tra chất lượng góc đo của lưới đường chuyền kép

trong mỗi một tứ giác 1-1’-2-2’ bằng phương trình điều điện góc đối đỉnh

(hình 4.17).

γ1 + β1 = γ2 + γ3 (4.1)

Từ đó ta có phương trình điều kiện dạng số hiệu chỉnh là:

vγ1 + vβ1 - vγ2 - vγ3 + ωγ = 0 (4.2)

Trong đó: ωγ = γ1 + β1 - γ2 - γ3 (4.3)

+ Kiểm tra độ chính xác chuyền phương vị

Từ các cạnh 1-2 và 1’- 2 ta có thể chuyền phương vị đến cạnh 2-3 (hình

4.17) như sau:

(α2-3)1 = α1-2 + β2 (4.4)

(α2-3)2 = α1’-2 + (β2 – β1) (4.5)

2 2'1

cb

2

3

b

c

3 3'1 1'a

1

1

4

a1

5

6

b2b3

c3c2

a2

105

- Kiểm tra điều kiện khép phương vị

Δα = (α2-3)1 - (α2-3)2 (4.6)

+ Kiểm tra chất lượng đo cạnh

Xét tứ giác đo toàn cạnh 1-1’-2-2’ (hình 4.17) cần kiểm tra chất lượng cạnh

bằng điều kiện

γ1 + γ4 = γ5 (4.7)

Trong đó: γi là các góc tính từ các cạnh đo theo định lý hàm số cosin

Từ đó ta có phương trình số hiệu chỉnh là

vγ1 + vγ4 - vγ5 + ωs = 0 (4.8)

với ωs = γ1 + γ4 - γ5 (4.9)

Để kiểm tra chất lượng đo góc và đo cạnh trong lưới đường chuyền kép cần

phải xác định các đại lượng (ωgh) tính trong các công thức (4.3), (4.6) và (4.9)

Như vậy đối với một đoạn lưới đường chuyền kép như hình 4.16, có 4

trị đo thừa bao gồm 2 trị đo thừa để kiểm tra điều kiện cạnh và 2 trị đo thừa

để kiểm tra điều kiện góc. Vậy trong trường hợp này độ tin cậy của các đại

lượng cần xác định sẽ được tăng lên √r lần, trong đó r là trị đo thừa [2].

Hình 4.17. Sơ đồ đo góc - cạnh một đoạn trong lưới đường chuyền kép

2 2'1

c

b

2

3

b

c

3 3'1 1'a

1

1

4

a1

4

1

2

3

5

1 2

5

6

b2b3

c3c2

a2

106

4.3.4. Xây dựng công thức kiểm tra chất lượng đo góc đường chuyền kép

Chất lượng đo góc trong lưới đường chuyền kép được kiểm tra qua sai

số khép ωγ tính theo công thức (4.3) với các γi và βi là các góc đo trong đường

chuyền, ở đây ta cần phải tính sai số khép giới hạn (ωgh) theo các chỉ tiêu kỹ

thuật thành lập lưới khống chế thi công trong hầm phục vụ thi công hầm bằng

công nghệ TBM. Giá trị ωgh được tính như sau:

Từ công thức (4.3) lấy vi phân toàn phần và chuyển về sai số trung

phương ta có:

m2ωγ = m2

γ1 + m2β1 + m2

γ2 + m2γ3 (4.10)

Coi

mγ1 = mβ1 = mγ2 = mγ3 = mβ (4.11)

Ta có:

m2ωγ = 4.m2

β (4.12)

hay mωγ = 2.mβ (4.13)

Trong đó:

mβ: Sai số trung phương đo góc trong đường chuyền.

Nếu lấy sai số giới hạn bằng hai lần sai số trung phương ta có

ωgh = 2.mωγ = 4.mβ (4.14)

Theo công thức (2.33) ta có mβ = 1,5” thay vào công thức (4.14) ta có

ωgh = ± 6”

4.3.5. Kiểm tra chất lượng đo cạnh trong lưới đường chuyền kép

Để kiểm tra chất lượng đo cạnh trong lưới đường chuyền kép thì có

nhiều cách để kiểm tra, sau đây chúng tôi trình bày hai cách kiểm tra như sau:

+ Cách 1:

Kiểm tra sai số khép ωs tính theo công thức (4.9), sai số khép góc (ωs)gh

tính theo nguyên tắc sau đây:

107

Hình 4.18. Lưới tứ giác nhỏ

Đối với lưới tam giác nhỏ [51], khi các cạnh trong một tứ giác được xác

định theo hình 4.18 thì sai số khép giới hạn ωgh có thể tính theo công thức:

ωgh = �.�

�.�. ρ". m� (4.15)

Trong đó:

- a, b, c: Chiều dài các cạnh đo trong tứ giác trắc địa đo cạnh;

- mS: SSTP đo cạnh trong lưới.

Áp dụng vào lưới đường chuyền kép khi thiết kế có cạnh b ≈ c. Từ công

thức (4.15) ta có công thức tính sai số khép giới hạn cho phương trình điều kiện

ωgh = �

�. ρ". m� (4.16)

Khi độ chính xác đo cạnh ms = ±1 mm; cạnh a = 10 m, thì ωgh = ± 82,5”

Như vậy trước khi bình sai lưới đường chuyền kép ta cần phải kiểm tra

chất lượng đo cạnh tính theo công thức (4.16), và tính sai số giới hạn cho phép

ωgh theo sai số trung phương đo cạnh trong đường chuyền.

+ Cách 2:

Chất lượng đo cạnh trong lưới đường chuyền kép cũng có thể được

kiểm tra bằng điều kiện diện tích sau đây:

Từ hình 4.17 ta có điều kiện

b

ac

ca

b

108

SΔ1-2-2’ + SΔ1-2’-1’ = SΔ1-1’-2 + SΔ1’-2-2’ (4.17)

Trong đó:

SΔ1-2-2’ : Diện tích tam giác 1-2-2’.

SΔ1-2’-1’: Diện tích tam giác 1-2’-1’.

SΔ1-1’-2: Diện tích tam giác 1-1’-2.

SΔ1’-2-2’: Diện tích tam giác 1’-2-2’.

Diện tích các tam giác được tính theo công thức Heron

SΔ1-2-2’ = �P(P − a)(P − b)(P − c) (4.18)

Trong đó

P = ��

� (4.19)

a, b, c, là các cạnh đo trong hình 4.18

4.3.6. Kiểm tra điều kiện phương vị

Từ công thức (4.6) vi phân toàn phần và chuyển sang sai số trung

phương ta có:

m∆�� = (m��)�

� + (m��)�� (4.20)

Nếu coi

(m��)� = (m��)� = m�� (4.21)

Trong đó k là chỉ số thứ tự cạnh chuyền phương vị

Ta có:

mΔα = mαk .√2 (4.22)

- Giá trị mαk được tính như sau:

Từ công thức chuyền phương vị trong một tuyến đường chuyền ta có

α� = α� + � β�

± 180�

�

��

(4.23)

Vi phân toàn phần (4.23) chuyển về sai số trung phương ta có

109

�� = ��

� + � ��

�

��

(4.24)

Vì Δαk = (αk)1 - (αk)2 (4.25)

nên ảnh hưởng của sai số phương vị khởi đầu mα0 sẽ bị triệt tiêu, khi đó ta có

mαk = mβi.√k (4.26)

Thay vào công thức (4.22) ta có

mΔαk = mβi.√2. k (4.27)

Trong đó k là số thứ tự chuyền phương vị.

Ta có sai số khép giới hạn chuyền phương vị tại cạnh thứ k

fΔα = 2.mΔα (4.28)

Nếu trong tuyến đường chuyền kép cạnh chuyền phương vị có k = 5;

mβ = ± 1,5” thì ta tính được mΔα = ± 4,7” và fΔα = ± 9,4”

4.3.7. Đo thực nghiệm khảo sát độ chính xác của lưới đường chuyền kép

4.3.7.1. Mục đích thực nghiệm

Từ các kết quả nghiên cứu lý thuyết chúng tôi thấy rằng cần phải tiến

hành đo đạc thực nghiệm để đánh giá khả năng ứng dụng của lưới đường

chuyền kép trong thực tế sản xuất.

4.3.7.2. Phương pháp thực nghiệm

Đầu tiên chúng tôi thành lập một lưới đường chuyền kép ở dạng đường

chuyền kép phù hợp đặt giữa hai điểm gốc và hai phương vị gốc (hình 4.19)

Hình 4.19. Sơ đồ thực nghiệm lưới đường chuyền kép

1 1'

2 2'

3 3'

4 4'

5 5'

6 6'

7 7'

8 8'

GPS1

GPS2

GPS3

GPS4

110

Tiến hành đo đạc lưới đường chuyền kép phù hợp này bằng máy TĐĐT có độ

chính xác cao TCR 1201 có độ chính xác đo góc mβ = ± 1" và độ chính xác đo

cạnh ms = 1mm+ 1.5 ppm. Sau đó tiến hành xử lý số liệu và lấy tọa độ của các

điểm khống chế trong phương án so sánh để so sánh với các phương án thiết

kế khác nhằm đánh giá độ chính xác đạt được của lưới đường chuyền treo kép

sau này sẽ ứng dụng trong thi công hầm. Dựa vào các điểm của phương án so

sánh chúng tôi thành lập phương án 1 là tuyến đường chuyền treo đơn đi qua

các điểm 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 (Hình 4.20). Phương án 2 là thành lập lưới

đường chuyền kép treo (hình 4.21)

- Phương án 1: (Đo đường chuyền treo từ điểm 1 đến điểm 8): Đo tất cả là 19

trị đo, trong đó có 09 trị đo cạnh và 10 trị đo góc (Không có trị đo thừa)

Hình 4.20. Sơ đồ lưới đường chuyền treo đơn

- Phương án 2: (Đo đường chuyền treo kép từ cặp điểm 1, 1’ đến cặp điểm 8,

8’): Đo 68 trị đo gồm 30 trị đo góc, 38 trị đo cạnh (Có trị đo thừa)

Hình 4.21. Sơ đồ lưới đường chuyền treo kép

- Phương án so sánh: (Đo đường chuyền kép phù hợp từ cặp điểm 1, 1’ đến

cặp điểm 8, 8’): Đo 76 trị đo gồm 36 trị đo góc, 40 trị đo cạnh. (Có trị đo

1 1'

2 2'

3 3'

4 4'

5 5'

6 6'

7 7'

8 8'

GPS1

GPS2

111

thừa). Tọa độ các điểm trong lưới sẽ được dùng làm điều kiện kiểm tra các

phương án còn lại

Hình 4.22. Sơ đồ lưới đường chuyền kép phù hợp

4.3.7.3. Kết quả thực nghiệm

Sau khi tiến hành đo đạc theo các phương án đã thiết kế và qua quá

trình bình sai ta có được tọa độ các điểm trong lưới theo các phương án. Kết

quả tính toán bình sai được trình bày ở phụ lục B. Kết quả so sánh độ lệch tọa

độ của các phương án so với phương án so sánh trình bày trong các bảng C.1

và bảng C.2 ở phụ lục C. Từ kết quả đo đạc thực nghiệm tiến hành so sánh

hướng ngang ΔY của điểm 8 theo hai phương án là đường chuyền treo đơn và

đường chuyền treo kép ta có bảng 4.1

Bảng 4.1: Bảng kết quả tính toán các phương án đo đường chuyền kép

Các phương án Phương án

1 2

Độ lệch ngang

Δq = ΔY (m)

0,051 0.035

Nhận xét

Kết quả tính toán thực nghiệm thấy rằng phương án 2 (đường chuyền

treo kép) có độ lệch hướng ngang (ΔY) (Vì trục X trùng với trục hầm thực

nghiệm) nhỏ hơn so với phương án 1. Do vậy đường chuyền treo kép

(Phương án 2) có độ chính xác và tin cậy cao hơn, phù hợp cho việc định

hướng đường hầm khi thi công bằng công nghệ TBM ở Việt Nam hiện nay.

1 1'

2 2'

3 3'

4 4'

5 5'

6 6'

7 7'

8 8'

GPS1

GPS2

GPS3

GPS4

112

4.4. ỨNG DỤNG MÁY KINH VĨ CON QUAY ĐỂ ĐỊNH HƯỚNG HẦM

TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG ĐƯỜNG HẦM

4.4.1 Giới thiệu máy kinh vĩ con quay và khả năng ứng dụng trên thế giới

và ở Việt Nam

Việc chuyền tọa độ từ mặt đất xuống hầm có thể được thực hiện bằng

cách treo một dây dọi vào giếng đứng, lỗ khoan đứng hoặc bằng phương pháp

chuyền tọa độ qua giếng nghiêng [4]. Trong đó bao gồm cả việc dựa vào các

điểm khống chế trên mặt đất để xác định tọa độ của dây dọi hoặc tọa độ của

tâm máy toàn đạc điện tử đặt trên miệng giếng nghiêng, lỗ khoan nghiêng.

Hiện nay, thường dùng máy dọi quang học hoặc máy dọi laser thay cho

dây dọi, công việc thực hiện đơn giản hơn và chính xác hơn. Sau khi chuyền

được tọa độ từ trên mặt đất xuống hầm, người ta xác định góc phương vị của

cạnh khởi đầu và các cạnh của lưới đường chuyền trong hầm bằng máy kinh

vĩ con quay.

Hình 4.23. Dọi điểm bằng máy PNL

B

A

K K

C

21

113

Việc dùng máy kinh vĩ con quay trong trắc địa công trình chia làm ba

thời kỳ:

- Vào những năm 1950, sử dụng chủ yếu là loại con quay nổi trong dung

dịch, trọng lượng toàn bộ của máy khoảng 250 kg đến 640 kg, thời gian một

lần định hướng từ 2 h đến 4 h, độ chính xác đạt khoảng ± 1’ đến ± 1’30”. Vì

máy quá nặng nên sử dụng thực tế rất hạn chế.

- Những năm 1960, sử dụng kết cấu dây treo kim loại để treo hộp con quay

nên đã giảm trọng lượng của máy còn từ 35 kg đến 80 kg, thời gian một lần

định hướng giảm xuống còn 30 phút đến 60 phút, độ chính xác đạt khoảng ±

10” đến ± 30”.

- Những năm 1970, do yêu cầu của trắc địa công trình, máy phải có trọng

lượng gọn nhẹ, các hãng đã chế tạo được máy nặng khoảng 14 kg đến 30 kg,

thời gian đo ngắn khoảng 17 phút đến 40 phút, độ chính xác khoảng ± 20”

đến ± 40”. Gần đây Cộng hòa liên bang Đức đã chế tạo thành công máy kinh

vĩ con quay Gyromat, đo tự động và được điều khiển bằng máy tính điện tử,

thời gian đo 9 phút, độ chính xác đạt ± 3”. Một số nước khác trên thế giới như

Hungari, Mỹ, Trung Quốc … cũng đã chế tạo thành công máy kinh vĩ con

quay điện tử, đo tự động, có độ chính xác khoảng ± 2” đến ± 3”.

Ngày nay với sự phát triển của khoa học công nghệ, các hãng sản xuất đã

chế tạo thành công các máy kinh vĩ con quay để đo phương vị trong hầm rất

gọn nhẹ, sử dụng đơn giản và đạt độ chính xác cao, song giá thành của thiết bị

này ở trên thị trường còn khá cao nên rất ít đơn vị thi công xây dựng đường

hầm ở nước ta đầu tư, do vậy máy kinh vĩ con quay chưa được ứng dụng rộng

rãi ở các công trình thi công đường hầm ở nước ta.

114

4.4.2 Công thức ước tính độ chính xác sai số hướng ngang điểm cuối

đường chuyền đo phương vị bằng máy kinh vĩ con quay

Hình 4.24. Sơ đồ lưới đường chuyền trong hầm

Từ hình 4.24 ta có tọa độ điểm cuối đường chuyền được tính theo công

thức.

XP = XA + S1cosα1 + S2cosα2 + …+ Sncosαn (4.29)

Vi phân toàn phần hai vế (4.29) ta có

dxp = dxA + cosα1ds1 - S1 sinα1.��

� + cosα2 ds2 - S2 sinα2.

��

� + …

+ cosαn dsn - Sn sinαn.��

� (4.30)

Chuyển (4.30) sang sai số trung phương ta có

m�� = �(cos�α�

�

��

). m�� + �(S�. sinα�)

�

�

��

.m��

�

ρ�(4.31)

Ta thấy công thức (4.31) bao gồm hai thành phần:

- Sai số dịch vị dọc

m�� = �(cos�α�

�

��

). m�� (4.32)

A

C

D

P

X

Y

115

- Sai số dịch vị ngang

m�� = � S�

�(sin�α�)

�

��

.m��

�

ρ�(4.33)

Giả thiết đường chuyền trong hầm được thiết kế với trục đường hầm trùng với

trục tọa độ Y (hình 4.24), góc phương vị α ≈ 900 và các cạnh đường chuyền

xấp xỉ bằng nhau (S1 ≈ S2 ≈ ....≈ Sn ≈ S) ta có:

m� = S. √n.��

�" (4.34)

Trong đó:

- mq: Sai số dịch vị ngang;

- S: Chiều cạnh đường chuyền;

- n: Số cạnh đường chuyền;

- mαi: Sai số trung phương đo phương vị.

Để làm rõ mối quan hệ giữa sai số hướng ngang điểm cuối đường

chuyền (mq), sai số phương vị đo (mα) và chiều dài tối đa của đường chuyền

trong hầm (n.S). Chúng tôi đã ước tính các trường hợp sau:

+ Trường hợp 1: Nếu biết trước sai số hướng ngang mq = 9,5 mm, cạnh đường

chuyền thiết kế dài S = 200 m và độ chính xác của máy kinh vĩ con quay mα =

3”, áp dụng công thức (4.34) ta có:

√n = ��.�"

�.�� = 3,2 (4.35)

Vậy n = 10 cạnh, do đó chiều dài tối đa của đường chuyền là: L = 200 m x 10

= 2000 m.

Từ kết quả tính toán cho ta thấy nếu sai số xác định góc phương vị bằng máy

kinh vĩ con quay có độ chính xác đo phương vị mα = ± 3” thì chiều dài tối đa

của đường chuyền cần nhỏ hơn 2 km

116

+ Trường hợp 2: Nếu biết trước sai số hướng ngang cho phép mq = ± 9,5 mm,

cạnh đường chuyền thiết kế dài S = 200 m và độ dài của đường chuyền là L =

1000 m (n = 5), áp dụng công thức (4.36) ta có:

mα = ��.�"

�.√� (4.36)

mα ≈ ± 4,4”

Kết quả tính toán cho thấy để đảm bảo sai số hướng ngang cho phép

khi chiều dài của hầm là 1 km thì máy kinh vĩ con quay phải có độ chính xác

mα ≤ ± 4,4”

4.4.3 Khảo sát độ chính xác giữa đường chuyền trong hầm thành lập

bằng phương pháp đo góc, cạnh và đường chuyền trong hầm đo bằng

máy kinh vĩ con quay

4.4.3.1. Đường chuyền trong hầm đo phương vị tất cả các cạnh bằng máy

kinh vĩ con quay

a. Độ chính xác hướng ngang điểm cuối đường chuyền đo bằng phương pháp

góc- cạnh

(mq)gc = ��

�[s]. �

��,�

� (4.37)

b. Độ chính xác hướng ngang điểm cuối đường chuyền đo cạnh và đo góc

phương vị bằng máy kinh vĩ con quay

(m�)�� = S. √n.��

�" (4.38)

+ Lập tỷ số giữa hai công thức (4.37) và (4.38) ta có:

(��)��

(��)��=

��

�".�.�.�

��,�

�

�.√�.��

�"

= ��

��√n. �

��,�

� (4.39)

- Giả thiết mβ = mαi, bỏ qua giá trị 1,5 ta có:

(��)��

(��)��=

�

√� (4.40)

117

(m�)�� = √�

�. (m�)�� (4.41)

Từ công thức (4.41) cho thấy khi máy kinh vĩ con quay có độ chính xác xác

định phương vị bằng độ chính xác đo góc trong đường chuyền (mβ = mαi) thì

sai số hướng ngang của điểm cuối đường chuyền giảm đi √�

� lần. Khi n tăng

lên thì sai số hướng ngang của điểm cuối đường chuyền đo bằng máy kinh vĩ

con quay giảm xuống so với phương án đo góc - cạnh trong đường chuyền

trên cùng một dạng đồ hình.

Nhận xét:

Qua công thức (4.41) ta thấy dựa vào độ chính xác đo góc thiết kế trong

đường chuyền và độ chính xác đạt được của máy kinh vĩ con quay mà ta có,

ta có thể đánh giá ngay được hiệu quả của công việc ứng dụng máy kinh vĩ

con quay để thành lập lưới khống chế trong hầm.

4.4.3.2. Đường chuyền trong hầm chỉ đo phương vị một số các cạnh bằng

máy kinh vĩ con quay

Hình 4.25. Đường chuyền trong hầm có đo thêm phương vị

cạnh bằng kinh vĩ con quay

Nhằm mục đích kiểm tra và nâng cao độ chính xác, một số cạnh trong

đường chuyền đo góc - cạnh được đo phương vị bằng máy kinh vĩ con quay.

Để ước tính độ chính xác trong các đường chuyền loại này, cần chia đường

chuyền thành các phân đoạn giữa các cạnh đo phương vị. Sai số trung phương

phương vị cạnh cuối đường chuyền được tính bằng công thức [4].

1 1 2 in-1

n -1

N

nS1 SKkS

n.S

118

Dịch vị ngang:

m�� =

mβ�

ρ�S�. i �

k(k − 1)(2k − 1)

6+ k�� −

k�(k − 1 + 2�)

4� +

+��

�

��(� − ��)� +

��

��

(� − ��)(� − �� + 1)(2(� − ��) + 1)

6

(4.42)

Trong đó: - =��

��

- k: Số lượng cạnh trong mỗi tuyến đường chuyền phù hợp

phương vị;

- i: Số góc phương vị đo trong đường chuyền;

- mβ: Sai số đo góc bằng máy TĐĐT;

- mα: Sai số phương vị đo bằng máy kinh vĩ con quay;

- S: Chiều dài cạnh đường chuyền.

Nhận xét:

Theo quan điểm của chúng tôi khi đường hầm được thi công xây dựng

bằng tổ hợp máy đào hầm TBM thì nên đo phương vị bằng máy kinh vĩ con

quay cho tất cả các cạnh trong đường chuyền nhằm nâng cao độ chính xác

đào thông hầm. Trong trường hợp đơn vị thi công xây dựng hầm không có

máy kinh vĩ con quay và phải đi thuê thì nên đo bổ sung một số cạnh. Khi đó

độ chính xác của điểm cuối đường chuyền có đo bổ sung một số cạnh bằng

máy kinh vĩ con quay được xác định theo công thức (4.42) [4].

119

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Từ những kết quả nghiên cứu về lý thuyết và đo đạc tính toán thực

nghiệm, nghiên cứu sinh rút ra một số kết luận sau:

1.1. Để đảm bảo thi công các công trình hầm theo đứng thiết kế đề ra thì

cần phải tính toán hạn sai cho phép của các yếu tố định hướng hầm trong cơ

sở trắc địa thi công hầm. Kết quả tính toán này cho phép lựa chọn được thiết

bị máy móc và phương pháp đo phù hợp nhằm đảm bảo độ chính xác thi công

xây dựng các công trình hầm có yêu cầu độ chính xác cao.

1. 2. Các giải pháp công nghệ kỹ thuật mà chúng tôi nghiên cứu ứng dụng

và đề xuất trong nội dung của luận án (dùng bằng máy chiếu đứng thay dây

dọi truyền thống khi chuyền tọa độ, phương vị xuống hầm bằng phương pháp

liên hệ; dùng các thiết bị đo dài để chuyền độ cao từ mặt đất xuống hầm …)

cho phép nâng cao độ chính xác định hướng hầm và đảm bảo tiến độ thi công

xây dựng các công trình hầm khi thi công bằng phương pháp truyền thống

hoặc bằng công nghệ TBM. Điều này cho thấy mục tiêu nghiên cứu nâng cao

hiệu quả của công tác định hướng hầm đặt ra khi thực hiện đề tài đã đạt được.

1. 3. Hiện nay ở Việt Nam công nghệ TBM đã và đang được ứng dụng để

thi công xây dựng các công trình đường tầu điện ngầm. Đây là một dạng công

trình có yêu cầu độ chính xác định hướng hầm rất cao. Để đáp ứng được các

yêu cầu kỹ thuật cần thiết trong thi công bằng công nghệ TBM cần phải thành

lập lưới khống chế trong hầm dạng đặc biệt là lưới đường chuyền kép. Trong

luận án đã nghiên cứu quy trình đo và xây dựng các công thức để kiểm tra

chất lượng đo đạc trong lưới đường chuyền kép, điều này cho phép triển khai

ứng dụng một cách rộng rãi dạng lưới khống chế đặc biệt này trong thi công

xây dựng các công trình hầm ở Việt Nam.

120

2. Kiến nghị

2.1. Cần tiếp tục nghiên cứu về khả năng ứng dụng công nghệ đo đạc tiên

tiến phục vụ thi công xây dựng các công trình hầm nhằm tiếp tục nâng cao độ

chính xác và tính hiệu quả của công tác trắc địa phục vụ xây dựng công trình

hầm ở Việt Nam.

2.2. Trong hệ thống Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) hiện nay, tiêu chuẩn về

đường hầm tầu điện ngầm thi công bằng phương pháp truyền thống và thi

công bằng công nghệ TBM chưa được cập nhật kịp thời và bổ sung các công

nghệ mới, điều này ảnh hưởng đến tiến độ và chất lượng thi công hầm ở nước

ta khi thi công bằng công nghệ hiện đại. Vì vậy chúng tôi kiến nghị các cơ

quan có thẩm quyền sớm ban hành các văn bản pháp quy phù hợp với thực tế

thi công hầm ở nước ta hiện nay.

2.3. Cần tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện quy trình đo đạc, tính toán và

xử lý số liệu cho dạng lưới đường chuyền kép để dạng lưới khống chế đặc

biệt này triển khai ứng dụng một cách rộng rãi trong thực tế sản xuất ở Việt

Nam.

121

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ ĐÃ

CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN NỘI DUNG LUẬN ÁN

1. Diêm Công Huy (2012), "Đánh giá khả năng thông hướng khi thi công

đường hầm bằng phương pháp đào hầm đối hướng", Tạp chí KHCN Xây

dựng, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, (Số 1/2012), Tr 57-60.

2. Diêm Công Huy, Tăng Quốc Cường (2015), “Nghiên cứu giải pháp nâng

cao độ chính xác thành lập lưới khống chế mặt bằng trong hầm khi thi

công đào hầm đối hướng”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, (Số

3/2015), Tr 45-50.

3. Diêm Công Huy (2016), “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả công

tác chuyển độ cao qua giếng đứng xuống hầm khi thi công các công trình

đường hầm có độ sâu lớn”, Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ, (Số 30-

12/2016), Tr 50-54.

4. Trần Viết Tuấn, Diêm Công Huy (2017), “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật

chuyền tọa độ và phương vị xuống hầm qua giếng đứng”, Tạp chí Khoa

học Đo đạc và Bản đồ, (Số 32-06/2017), Tr 54-58.

5. Nguyễn Quang Thắng, Nguyễn Hà, Diêm Công Huy (2017), “Lựa chọn

hệ tọa độ để xác lập hệ quy chiếu trong xây dựng công trình ngầm”, Tạp

chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ, (Số 32-06/2017), Tr 19-25.

6. Diêm Công Huy (2017), “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật chuyền độ cao

xuống hầm qua giếng đứng bằng thiết bị đo khoảng cách DistoTM Pro4a”,

Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng, (Số 4/2017), Tr 64-68.

122

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt:

1. Đặng Nam Chinh, Nguyễn Thanh Hà (2009), “Phân tích sai số lưới

GPS cạnh ngắn có các trị đo chiều dài bằng toàn đạc điện tử”,Tạp chí

KHKT Mỏ -Địa chất, (27).

2. Hoàng Ngọc Hà, Trương Quang Hiếu (2003), “Cơ sở toán học xử lý số

liệu trắc địa”, Nxb Giao thông Vận tải, Hà Nội.

3. Hoàng Ngọc Hà (2006), “Bình sai tính toán lưới trắc địa và GPS”, Nxb

Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

4. Phan Văn Hiến, (2014) “Trắc địa công trình đường hầm”, Nxb Xây

dựng, Hà Nội.

5. Phan Văn Hiến (2004), "Ảnh hưởng của vị trí số liệu gốc của lưới

khống chế mặt bằng trên mặt đất đến độ chính xác hướng ngang thông

hầm",Tạp chí KHKT Mỏ -Địa chất,(6).

6. Phan Văn Hiến (2004), "Ảnh hưởng của lưới khống chế trắc địa trên

mặt đất đến độ chính xác đào thông hầm đối hướng”, Tạp chí "Các

khoa học về trái đất", 26 (3), tr. 283 - 286.

7. Phan Văn Hiến (2005), "Nghiên cứu giá trị cho phép của sai số hướng

ngang đào thông hầm",Tạp chí KHKT Mỏ -Địa chất, (12).

8. Phan Văn Hiến (2005), "Phương pháp ước tính độ chính xác vị trí mặt

bằng điểm lưới GPS ", Tạp chí "Các khoa học về trái đất" , 27 (1),

tr. 37 - 40.

9. Phan Văn Hiến (2005), "Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trong thi

công xây dựng đường hầm",Tạp chí KHKT Mỏ -Địa chất (12).

10. Phan Văn Hiến, Nguyễn Duy Đô (2013), “Cơ sở trắc địa công trình”.

Nxb Khoa học và kỹ thuật, 2013.

11. Phan Văn Hiến, Đỗ Ngọc Đường (2007), “Thiết kế tối ưu lưới trắc

địa”. Nxb Giao thông Vận tải.

123

12. Ngô Văn Hợi (2011), “Công tác trắc địa trong xây dựng đường hầm”,

Tạp chí KHCN Xây dựng (2).

13. Ngô Văn Hợi (2004), “Nghiên cứu xây dựng phần mềm chuyên dụng”,

TĐCT Ver 1.0, Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ (Bộ Xây dựng),

Mã số RD10 - 03.

14. Diêm Công Huy (2012) "Đánh giá khả năng thông hướng khi thi công

đường hầm bằng phương pháp đào hầm đối hướng"Tạp chí KHCN Xây

dựng số (1), tr. 57 - 60.

15. Diêm Công Huy, Tăng Quốc Cường (2015), “Nghiên cứu giải pháp

nâng cao độ chính xác thành lập lưới khống chế mặt bằng trong hầm khi

thi công đào hầm đối hướng”Tạp chí KHCN Xây dựng, (3), tr. 45 - 50.

16. Diêm Công Huy (2016), “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả

công tác chuyển độ cao qua giếng đứng xuống hầm khi thi công các

công trình đường hầm có độ sâu lớn”, Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản

đồ, (30), tr.50 -54.

17. Diêm Công Huy (2017), “Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật chuyền độ cao

xuống hầm qua giếng đứng bằng thiết bị đo khoảng cách DistoTM

Pro4a”, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng",(4), tr. 64 - 68.

18. Nguyễn Thái Khanh (2011), Báo cáo đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu ứng

dụng công nghệ TBM thi công hầm trong các đô thị Việt Nam” Viện

KHCN GTVT, Hà Nội.

19. Võ Chí Mỹ (2016), “Trắc địa Mỏ”. Nxb Khoa học tự nhiên và Công

nghệ, Hà nội

20. Nguyễn Quang Phúc “Thiết kế và thành lập lưới khống chế Trắc địa

công trình”, Bài giảng cho NCS chuyên ngành kỹ thuật Trắc địa - Bản

Đồ, Trường ĐH Mỏ - Địa chất, Hà Nội.

124

21. Nguyễn Quang Phích (2008), “Đo đạc trong quá trình thi công xây

dựng công trình ngầm”,Tuyển tập báo cáo hội nghị khoa học lần thứ

18, (1).

22. Liên doanh Shimizu-Maeda (SMJO) (2017),“Đề cương kỹ thuật công

tác trắc địa trong thi công đường hầm bằng máy khoan TBM kiểu khiên

chắn”,

23. QCXDVN 08 : 2009/BXD, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về công trình

ngầm đô thị.

24. Nguyễn Quang Tác (2008), “Trắc địa đường hầm và công trình ngầm”,

Nxb Xây dựng Hà Nội.

25. Nguyễn Quang Thắng, Nguyễn Hà, Diêm Công Huy (2017), “Lựa chọn

hệ tọa độ để xác lập hệ quy chiếu trong xây dựng công trình ngầm”,

Tạp chí Khoa học Đo đạc và Bản đồ, (32), tr. 19 - 25.

26. Trần Viết Tuấn (2007), “Nghiên cứu ứng dụng công ngệ GPS trong

trắc địa công trình”. Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Trường Đại học Mỏ -Địa

chất Hà Nội.

27. Trần Viết Tuấn (2012), “Nghiên cứu một số giải pháp tính chuyển toạ

độ lưới GPS về hệ toạ độ thi công công trình”,Tạp chí KHKT Mỏ -Địa

chất ,(40), tr. 75-78.

28. Trần Viết Tuấn (2013), “Nghiên cứu ứng dụng máy toàn đạc điện tử để

chuyền độ cao qua giếng đứng xuống hầm khi thi công hầm đối

hướng”, Tạp chí Công nghiệp Mỏ, (2), tr. 47 - 50.

29. Trần Viết Tuấn (2013), “Nghiên cứu hoàn thiện phương pháp chuyển

độ cao qua giếng đứng xuống hầm bằng toàn đạc điện tử”,Tạp chí

KHKT Mỏ -Địa chất , (44), tr. 68- 51.

30. Trần Viết Tuấn, Đinh Thị Lệ Hà, Lê Đức Tình (2016), “Máy Trắc địa

và Đo đạc điện tử”, Nxb Bách khoa Hà Nội.

125

31. Trần Viết Tuấn, Diêm Công Huy (2017), “Nghiên cứu giải pháp kỹ

thuật chuyền tọa độ và phương vị xuống hầm qua giếng đứng”,Tạp chí

Khoa học Đo đạc và Bản đồ, (32), tr.54-57.

32. Đoàn Thế Tường (2000), Báo cáo tổng kết đề tài độc lập cấp nhà nước

“Nghiên cứu các vấn đề kỹ thuật xây dựng công trình ngầm đô thị”

Viện KHCN Xây dựng, Bộ Xây dựng.

33. TCVN 4528: 1988, "Hầm đường sắt và hầm đường ô tô - Quy phạm thi

công , nghiệm thu"

34. TCVN 9398: 2012, " Công tác trắc địa trong xây dựng công trình- yêu

cầu chung"

Tiếng Anh:

35. Andrew Hung Shing Lee, Hong Kong (2007): Engineering Survey

System for TBM (Tunnel Boring Machine) Tunnel Construction.

36. Fishe A. (2003). Practise Work: Gyrotheodolite and Optical Plump.

Technische University Berlin.

37. Greening W. J. T., Robinson G. I., Robbins J. S., Ruland R. E. (1993):

Control Surveys for Underground Construction of the Superconduction

Super Collider

38. Harbuck R. H. (2000), “Economic Evaluation of Trenchless

Technology”, 2000 AACE Internationnal Transaction.

39. Heiskanen W. A., Moritz H. (1967), Reprint 1993. Physical Geodesy.

Institute of Physical Geodesy, Technical University Graz, Austria.

40. Iseley T. And Gokhale S. (1997), Trenchless installtion of conduits

beneath roadways, NCHRP Synthesis 242. Transportation Research

Board, National Research Council, Washington, D.C., 36p.

41. Ingemar L., Use of gyrotheodolite in underground control network.

Royal Institute of Technology (KTH) School of Architecture and the

Built Environment 100 44 Stockholm, Sweden.

126

42. Juneau L et al. (1993), Using laser range data to model tunnel

curvature for the automatic guidance of a mining vehicle. Proceedings

of the IEEE Conference on Conterol Application Vol.2.

43. Joseph H. Kerr. Cooper C.S., (1980), Laser for coal mining automation.

Proceedings of the sociaty of photo – optical instrumentation engineer.

Vol.225.

44. Korittke N. (1989). Gyromat high – Precision Gyrotheodolite for the

Construction of the Eurotunnel. J. Inst. Mine Surv. S. A. Vol. XXV

no 4.

45. Korittke N. (1991). Control Surveys During the Construction of the

Channel tunnel. Institute for Deposits and Surveying, DMT.

46. Sărăcin Aurel, Coşarcă Constantin, Savu Adrian, Negrilă Aurel, (2014).

TBM (Tunnel Boring Machine) Guidance Systems for Tunnel

Construction University “1 Decembrie 1918” of Alba Iulia.

47. Azmaliza Kamis, Halim Setan, & Patrick Lam Chin Fung., (2007), The

Applications of Surveying Techniques in Kualalumpur Smart Tunnel

Project. INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON GPS/GNSS 2007

(ISG-GNSS2007) Persada Johor International Convention Centre, Johor

Bharu MALAYSIA, 5-7 November 2007

48. U.S. Army Corps of Engineers (1999), Application of Trechless

Technology at Army Installations, Washington D.C. February.

Tiếng Nga:

49. С.В. Марфенко (2004), Геодезические работы при строительстве

тоннелей и подземных сооружений "Учебное пособие", Москва.

50. Д. Ш. Михелева. (2001), Инженерная геодезия, "Высшая школа"

Москва.

51. В.Д. Большакова и Р.П. Левчука., (1980), Справчное руководство

по инженерно - геодезическим работам, Москва "Недра" 1980.

127

52. СТО НОСТРОЙ 2.16.65-2012, КОЛЛЕКТОРЫ ДЛЯ ИНЖЕНЕРНЫХ

КОММУНИКАЦИЙ - Требования кпроектированию, строительству,

контролю качества и приемке работ.

53. 53. СТО НОСТРОЙ 2.27.19-2011 Освоение подземного пространства.

Сооружение тоннелей тоннелепроходческими комплексамис

использованием высокоточной обделки.

Tiếng Trung:

54. 张项铎,张正禄,(1998),隧道工程测量[M].测绘出版.

55. 李征航,黄劲松，(2007),GPS测量与数据处理,武汉大学出版社.

56. 中华人民共和国国家标准 -工程测量规范 (GB50026-2007: Code for

engineering surveying).

Trang Web:

57. www.trimble.com

58. www.leica-geosystem.com

59. www.topcon.com

60. www.knovel.com

128

PHỤ LỤC

129

PHỤ LỤC A

KẾT QUẢ ƯỚC TÍNH LƯỚI GPS MẶT ĐẤT THI CÔNG HẦM ĐÈO CẢ

BẰNG CHƯƠNG TRÌNH GP.AGE

1.PHỤ LỤC A1: PHƯƠNG ÁN 1 (DÙNG 06 MÁY THU GPS, ĐO 4 CA)

I/CHI TIEU KY THUAT CUA LUOI

------------&-------------

1-Tong so diem trong luoi : 13

2-So diem goc : 2

3-So diem moi : 11

5-So canh do : 37

6-So phuong vi do : 37

II/DIEM GOC LUOI GPS

+---------+---------------------------+

| | TOA DO |

| DIEM |-------------+-------------|

| | X(m) | Y(m) |

+---------+-------------+-------------|

|911465 | 1430423.500| 326051.400|

|911436 | 1414361.600| 321523.800|

+---------+-------------+-------------+

III/TOA DO THIET KE

+------+----------------------------+

| | TOA DO |

| DIEM |-------------+--------------|

| | X(m) | Y(m) |

|------+-------------+--------------|

|GPS02 | 1423417.700| 325950.200|

|GPS13 | 1419307.800| 321600.100|

|HAM 8 | 1420603.900| 321311.400|

|HAM 6 | 1420879.100| 321647.700|

|HAM 7 | 1420756.300| 322232.800|

|HAM 5 | 1421715.100| 321974.800|

|HAM 4 | 1422499.100| 322279.200|

|HAM 3 | 1424798.000| 323158.000|

|HAM 1 | 1425891.000| 322547.500|

|HAM 2 | 1425129.200| 323471.000|

|GPS 4 | 1426702.400| 322448.200|

+------+-------------+--------------+

130

IV/DO CHINH XAC DO DAC DU KIEN

------------------------------

SSTP do canh luoi GPS : Ms = .5 (mm) + .1 ppm

V/SAI SO TRUNG PHUONG XAC DINH VI TRI DIEM

------------------***--------------------

+------+---------------------------+---------------------+

| | TOA DO THIET KE | SAI SO VI TRI DIEM |

| DIEM|-------------+-------------+------+------+-------|

| | X(m) | Y(m) | Mx | My | Mp(cm)|

|------+-------------+-------------+------+------+-------|

|GPS02 | 1423417.700| 325950.200| .39| .39| .55 |

|GPS13 | 1419307.800| 321600.100| .38| .38| .53 |

|HAM 8 | 1420603.900| 321311.400| .32| .32| .46 |

|HAM 6 | 1420879.100| 321647.700| .33| .33| .46 |

|HAM 7 | 1420756.300| 322232.800| .32| .32| .46 |

|HAM 5 | 1421715.100| 321974.800| .41| .41| .57 |

|HAM 4 | 1422499.100| 322279.200| .41| .41| .58 |

|HAM 3 | 1424798.000| 323158.000| .32| .32| .46 |

|HAM 1 | 1425891.000| 322547.500| .33| .33| .47 |

|HAM 2 | 1425129.200| 323471.000| .33| .33| .47 |

|GPS 4 | 1426702.400| 322448.200| .39| .39| .55 |

+------+--------------+------------+------+------+-------+

VI/BANG TUONG HO VI TRI DIEM

-------------***------------

+----+-------+-------+-------+-------+----------+------+

| TT | Diem | Diem | S | Ms | Ms/s | Ma |

| | dau | cuoi | (m) | (m) | | (") |

|----+-------+-------+-------+-------+----------+------|

| 1 |GPS13 |911436 | 4947.| .0038 |1: 1310531| .16 |

| 2 |HAM 8 |911436 | 6246.| .0032 |1: 1934185| .11 |

| 3 |HAM 7 |911436 | 6434.| .0032 |1: 1994351| .10 |

| 4 |HAM 6 |911436 | 6519.| .0033 |1: 2002558| .10 |

| 5 |HAM 7 |HAM 6 | 598.| .0019 |1: 308071| .67 |

| 6 |HAM 8 |HAM 6 | 435.| .0019 |1: 223989| .92 |

| 7 |HAM 8 |HAM 7 | 934.| .0020 |1: 474917| .43 |

| 8 |GPS13 |HAM 6 | 1572.| .0030 |1: 519206| .40 |

| 9 |GPS13 |HAM 8 | 1328.| .0030 |1: 439155| .47 |

| 10 |GPS13 |HAM 7 | 1581.| .0030 |1: 521990| .40 |

| 11 |HAM 8 |HAM 5 | 1294.| .0030 |1: 430050| .48 |

| 12 |HAM 6 |HAM 5 | 898.| .0029 |1: 304811| .68 |

131

| 13 |HAM 6 |HAM 4 | 1739.| .0030 |1: 587009| .35 |

| 14 |HAM 7 |HAM 4 | 1743.| .0030 |1: 577110| .36 |

| 15 |HAM 5 |HAM 4 | 841.| .0033 |1: 251623| .82 |

| 16 |HAM 6 |HAM 3 | 4200.| .0022 |1: 1914877| .11 |

| 17 |HAM 4 |HAM 3 | 2461.| .0031 |1: 801463| .26 |

| 18 |HAM 5 |HAM 3 | 3302.| .0031 |1: 1068437| .19 |

| 19 |HAM 8 |HAM 3 | 4583.| .0022 |1: 2041552| .10 |

| 20 |HAM 7 |HAM 3 | 4146.| .0022 |1: 1862650| .11 |

| 21 |HAM 7 |HAM 2 | 4545.| .0027 |1: 1672991| .12 |

| 22 |HAM 8 |HAM 1 | 5430.| .0028 |1: 1961640| .11 |

| 23 |HAM 1 |HAM 7 | 5144.| .0028 |1: 1868816| .11 |

| 24 |HAM 3 |HAM 1 | 1252.| .0024 |1: 526873| .39 |

| 25 |HAM 1 |HAM 2 | 1197.| .0024 |1: 499770| .41 |

| 26 |HAM 3 |HAM 2 | 456.| .0023 |1: 194977| 1.06 |

| 27 |HAM 2 |HAM 8 | 5014.| .0027 |1: 1834299| .11 |

| 28 |HAM 1 |GPS 4 | 817.| .0033 |1: 248321| .83 |

| 29 |GPS 4 |911465 | 5180.| .0039 |1: 1334647| .15 |

| 30 |HAM 2 |911465 | 5890.| .0033 |1: 1787491| .12 |

| 31 |HAM 1 |911465 | 5729.| .0033 |1: 1731908| .12 |

| 32 |HAM 2 |GPS 4 | 1876.| .0033 |1: 566828| .36 |

| 33 |GPS02 |911465 | 7007.| .0039 |1: 1788627| .12 |

| 34 |GPS02 |GPS 4 | 4801.| .0039 |1: 1243532| .17 |

| 35 |GPS02 |HAM 2 | 3013.| .0033 |1: 916542| .22 |

| 36 |HAM 3 |GPS02 | 3115.| .0033 |1: 936109| .22 |

| 37 |HAM 1 |GPS02 | 4207.| .0033 |1: 1260758| .16 |

+----+-------+-------+-------+-------+----------+------+

VII/KET QUA UOC TINH DCX LUOI GPS

----------------------------

1/ Sai so trung phuong trong so don vi : M =1.0

2/SSTP vi tri diem yeu nhat:

Diem - HAM 4 : Mp = .58(cm)

3/SSTP tuong doi canh yeu nhat:

Canh:HAM 3 -HAM 2 : 1/ 194977

4/SSTP phuong vi yeu nhat:

Canh:HAM 3 -HAM 2 : Ma = 1.06"

Tinh theo chuong trinh "GP.AGE"

--------------------------------

Diem Cong Huy

Vien KHCN Xay Dung – Bo Xay dung (IBST)

132

2. PHỤ LỤC A2: PHƯƠNG ÁN 2 (DÙNG 05 MÁY THU GPS, ĐO 4 CA ĐO)


------------&-------------


2-So diem goc : 2

3-So diem moi : 11

5-So canh do : 35



+---------+---------------------------+

| | TOA DO |

| DIEM |-------------+-------------|

| | X(m) | Y(m) |

+---------+-------------+-------------|

|911465 | 1430423.500| 326051.400|

|911436 | 1414361.600| 321523.800|

+---------+-------------+-------------+

III/TOA DO THIET KE

+------+----------------------------+

| | TOA DO |

| DIEM |-------------+--------------|

| | X(m) | Y(m) |

|------+-------------+--------------|

|GPS02 | 1423417.700| 325950.200|

|GPS13 | 1419307.800| 321600.100|

|HAM 8 | 1420603.900| 321311.400|

|HAM 6 | 1420879.100| 321647.700|

|HAM 7 | 1420756.300| 322232.800|

|HAM 5 | 1421715.100| 321974.800|

|HAM 4 | 1422499.100| 322279.200|

|HAM 3 | 1424798.000| 323158.000|

|HAM 1 | 1425891.000| 322547.500|

|HAM 2 | 1425129.200| 323471.000|

|GPS 4 | 1426702.400| 322448.200|

+------+-------------+--------------+


------------------------------


133


------------------***--------------------

+------+---------------------------+---------------------+


| DIEM|-------------+-------------+------+------+-------|

| | X(m) | Y(m) | Mx | My | Mp(cm)|

|------+-------------+-------------+------+------+-------|

|GPS02 | 1423417.700| 325950.200| .43| .43| .60 |

|GPS13 | 1419307.800| 321600.100| .38| .38| .54 |

|HAM 8 | 1420603.900| 321311.400| .34| .34| .48 |

|HAM 6 | 1420879.100| 321647.700| .34| .34| .48 |

|HAM 7 | 1420756.300| 322232.800| .39| .39| .55 |

|HAM 5 | 1421715.100| 321974.800| .36| .36| .50 |

|HAM 4 | 1422499.100| 322279.200| .34| .34| .48 |

|HAM 3 | 1424798.000| 323158.000| .38| .38| .54 |

|HAM 1 | 1425891.000| 322547.500| .42| .42| .60 |

|HAM 2 | 1425129.200| 323471.000| .36| .36| .50 |

|GPS 4 | 1426702.400| 322448.200| .37| .37| .52 |

+------+--------------+------------+------+------+-------+


-------------***------------

+----+-------+-------+-------+-------+----------+------+


| | dau | cuoi | (m) | (m) | | (") |

|----+-------+-------+-------+-------+----------+------|

| 1 |GPS13 |911436 | 4947.| .0038 |1: 1290625| .16 |

| 2 |HAM 7 |911436 | 6434.| .0039 |1: 1648486| .13 |

| 3 |HAM 8 |911436 | 6246.| .0034 |1: 1835232| .11 |

| 4 |HAM 6 |911436 | 6519.| .0034 |1: 1915438| .11 |

| 5 |HAM 6 |HAM 7 | 598.| .0032 |1: 187055| 1.10 |

| 6 |GPS13 |HAM 6 | 1572.| .0032 |1: 489669| .42 |

| 7 |HAM 8 |HAM 6 | 435.| .0025 |1: 174582| 1.18 |

| 8 |HAM 8 |HAM 7 | 934.| .0032 |1: 291825| .71 |

| 9 |GPS13 |HAM 8 | 1328.| .0032 |1: 414360| .50 |

| 10 |GPS13 |HAM 7 | 1581.| .0035 |1: 455603| .45 |

| 11 |HAM 8 |HAM 5 | 1294.| .0031 |1: 424037| .49 |

| 12 |HAM 6 |HAM 5 | 898.| .0030 |1: 295532| .70 |

| 13 |HAM 5 |HAM 4 | 841.| .0028 |1: 299990| .69 |

| 14 |HAM 5 |HAM 3 | 3302.| .0028 |1: 1173828| .18 |

| 15 |HAM 5 |HAM 2 | 3728.| .0029 |1: 1288589| .16 |

| 16 |HAM 4 |HAM 3 | 2461.| .0031 |1: 792041| .26 |

134

| 17 |HAM 6 |HAM 4 | 1739.| .0030 |1: 574821| .36 |

| 18 |HAM 8 |HAM 4 | 2128.| .0030 |1: 699725| .29 |

| 19 |HAM 5 |GPS 4 | 5010.| .0031 |1: 1620760| .13 |

| 20 |HAM 5 |HAM 1 | 4215.| .0034 |1: 1249568| .17 |

| 21 |HAM 3 |HAM 1 | 1252.| .0032 |1: 390507| .53 |

| 22 |HAM 1 |HAM 2 | 1197.| .0031 |1: 383028| .54 |

| 23 |HAM 1 |GPS 4 | 817.| .0032 |1: 256403| .80 |

| 24 |HAM 3 |GPS 4 | 2032.| .0030 |1: 680654| .30 |

| 25 |HAM 2 |GPS 4 | 1876.| .0026 |1: 715379| .29 |

| 26 |HAM 3 |HAM 2 | 456.| .0028 |1: 161083| 1.28 |

| 27 |HAM 4 |HAM 2 | 2888.| .0030 |1: 963940| .21 |

| 28 |HAM 4 |911465 | 8776.| .0034 |1: 2585008| .08 |

| 29 |GPS02 |HAM 4 | 3784.| .0038 |1: 984360| .21 |

| 30 |GPS02 |HAM 2 | 3013.| .0037 |1: 817203| .25 |

| 31 |GPS02 |GPS 4 | 4801.| .0039 |1: 1240958| .17 |

| 32 |GPS02 |911465 | 7007.| .0043 |1: 1645505| .13 |

| 33 |HAM 4 |911465 | 8776.| .0034 |1: 2585008| .08 |

| 34 |HAM 2 |911465 | 5890.| .0036 |1: 1658021| .12 |

| 35 |GPS 4 |911465 | 5180.| .0037 |1: 1405621| .15 |

+----+-------+-------+-------+-------+----------+------+


----------------------------



Diem - GPS02 : Mp = .60(cm)


Canh:HAM 3 -HAM 2 : 1/ 161083




--------------------------------

Diem Cong Huy


135

3. PHỤ LỤC A3: PHƯƠNG ÁN 3 (DÙNG 04 MÁY THU GPS, ĐO 6 CA ĐO)


------------&-------------


2-So diem goc : 2

3-So diem moi : 11

5-So canh do : 29



+---------+---------------------------+

| | TOA DO |

| DIEM |-------------+-------------|

| | X(m) | Y(m) |

+---------+-------------+-------------|

|911465 | 1430423.500| 326051.400|

|911436 | 1414361.600| 321523.800|

+---------+-------------+-------------+

III/TOA DO THIET KE

+------+----------------------------+

| | TOA DO |

| DIEM |-------------+--------------|

| | X(m) | Y(m) |

|------+-------------+--------------|

|GPS02 | 1423417.700| 325950.200|

|GPS13 | 1419307.800| 321600.100|

|HAM 8 | 1420603.900| 321311.400|

|HAM 6 | 1420879.100| 321647.700|

|HAM 7 | 1420756.300| 322232.800|

|HAM 5 | 1421715.100| 321974.800|

|HAM 4 | 1422499.100| 322279.200|

|HAM 3 | 1424798.000| 323158.000|

|HAM 1 | 1425891.000| 322547.500|

|HAM 2 | 1425129.200| 323471.000|

|GPS 4 | 1426702.400| 322448.200|

+------+-------------+--------------+


------------------------------


136


------------------***--------------------

+------+---------------------------+---------------------+


| DIEM|-------------+-------------+------+------+-------|

| | X(m) | Y(m) | Mx | My | Mp(cm)|

|------+-------------+-------------+------+------+-------|

|GPS02 | 1423417.700| 325950.200| .48| .48| .68 |

|GPS13 | 1419307.800| 321600.100| .43| .43| .61 |

|HAM 8 | 1420603.900| 321311.400| .46| .46| .65 |

|HAM 6 | 1420879.100| 321647.700| .37| .37| .53 |

|HAM 7 | 1420756.300| 322232.800| .39| .39| .55 |

|HAM 5 | 1421715.100| 321974.800| .38| .38| .54 |

|HAM 4 | 1422499.100| 322279.200| .46| .46| .66 |

|HAM 3 | 1424798.000| 323158.000| .40| .40| .56 |

|HAM 1 | 1425891.000| 322547.500| .37| .37| .53 |

|HAM 2 | 1425129.200| 323471.000| .36| .36| .51 |

|GPS 4 | 1426702.400| 322448.200| .40| .40| .57 |

+------+--------------+------------+------+------+-------+


-------------***------------

+----+-------+-------+-------+-------+----------+------+


| | dau | cuoi | (m) | (m) | | (") |

|----+-------+-------+-------+-------+----------+------|

| 1 |GPS13 |911436 | 4947.| .0043 |1: 1143005| .18 |

| 2 |HAM 7 |911436 | 6434.| .0039 |1: 1644669| .13 |

| 3 |HAM 6 |911436 | 6519.| .0037 |1: 1745183| .12 |

| 4 |HAM 6 |HAM 7 | 598.| .0025 |1: 235821| .87 |

| 5 |GPS13 |HAM 7 | 1581.| .0036 |1: 436292| .47 |

| 6 |GPS13 |HAM 6 | 1572.| .0036 |1: 438915| .47 |

| 7 |HAM 8 |HAM 7 | 934.| .0034 |1: 278573| .74 |

| 8 |HAM 8 |HAM 6 | 435.| .0032 |1: 134894| 1.53 |

| 9 |HAM 8 |HAM 5 | 1294.| .0033 |1: 388556| .53 |

| 10 |HAM 6 |HAM 5 | 898.| .0024 |1: 373952| .55 |

| 11 |HAM 7 |HAM 5 | 993.| .0029 |1: 345780| .60 |

| 12 |HAM 6 |HAM 4 | 1739.| .0034 |1: 504462| .41 |

| 13 |HAM 4 |HAM 3 | 2461.| .0036 |1: 684350| .30 |

| 14 |HAM 5 |HAM 3 | 3302.| .0028 |1: 1184494| .17 |

| 15 |HAM 5 |HAM 4 | 841.| .0033 |1: 252557| .82 |

| 16 |HAM 6 |HAM 3 | 4200.| .0031 |1: 1340314| .15 |

137

| 17 |HAM 3 |HAM 2 | 456.| .0032 |1: 144159| 1.43 |

| 18 |HAM 3 |HAM 1 | 1252.| .0032 |1: 390139| .53 |

| 19 |HAM 5 |HAM 1 | 4215.| .0033 |1: 1269017| .16 |

| 20 |HAM 1 |HAM 2 | 1197.| .0027 |1: 444653| .46 |

| 21 |HAM 1 |GPS 4 | 817.| .0035 |1: 236218| .87 |

| 22 |HAM 1 |911465 | 5729.| .0037 |1: 1540755| .13 |

| 23 |HAM 2 |GPS 4 | 1876.| .0034 |1: 554712| .37 |

| 24 |GPS 4 |911465 | 5180.| .0040 |1: 1279178| .16 |

| 25 |GPS02 |GPS 4 | 4801.| .0045 |1: 1065257| .19 |

| 26 |HAM 2 |911465 | 5890.| .0036 |1: 1623928| .13 |

| 27 |GPS02 |911465 | 7007.| .0048 |1: 1461334| .14 |

| 28 |GPS02 |HAM 2 | 3013.| .0043 |1: 708283| .29 |

| 29 |HAM 5 |HAM 2 | 3728.| .0033 |1: 1142223| .18 |

+----+-------+-------+-------+-------+----------+------+


----------------------------



Diem - GPS02 : Mp = .68(cm)


Canh:HAM 8 -HAM 6 : 1/ 134894




--------------------------------

Diem Cong Huy


138

PHỤ LỤC B

CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐƯỜNG CHUYỀN

TRONG HẦM

1. PHỤ LỤC B1: CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐƯỜNG

CHUYỀN TREO ĐƠN

KET QUA TINH TOAN LUOI MAT BANG

LUOI THUC NGHIEM DUONG CHUYEN TREO DON TU 1 DEN 8

==============================

So luong diem goc :2

So luong goc do :8

So luong canh do :9

So luong phuong vi do :0

So luong diem can xac dinh :8

Sai so do goc :2"

Sai so do canh : a = 2mm b = 2mm/km

Sai so trung phuong trong so don vi : 1.1881

Toa do diem goc

=================================================

| Stt | Ten diem | X(m) | Y(m) |

=================================================

| 1 | GPS1 | 2326007.7020 | 579580.7490 |

| 2 | GPS2 | 2325781.5400 | 579459.9050 |

=================================================

Goc Sau tinh toan

================================================================================

| Stt | Trai | Giua | Phai |do phut giay | v" | do phut giay |

================================================================================

| 1 | GPS1 | GPS2 | 1 |149 48 12.5 | -0.0 | 149 48 12.5 |

| 2 | GPS2 | 1 | 2 |187 52 36.9 | -0.0 | 187 52 36.9 |

| 3 | 1 | 2 | 3 |150 32 20.5 | -0.0 | 150 32 20.5 |

| 4 | 2 | 3 | 4 |168 15 43.0 | -0.0 | 168 15 43.0 |

| 5 | 3 | 4 | 5 |174 43 3.5 | -0.0 | 174 43 3.5 |

| 6 | 4 | 5 | 6 |185 31 51.0 | -0.0 | 185 31 51.0 |

| 7 | 5 | 6 | 7 |176 10 6.1 | 0.0 | 176 10 6.1 |

| 8 | 6 | 7 | 8 |204 59 27.7 | -0.0 | 204 59 27.7 |

================================================================================

139

Canh Sau tinh toan

===================================================================

| Stt |diem dau |diem cuoi| canh do (m)| v(m) |canh binh sai|

===================================================================

| 1 | GPS1 | GPS2 | 256.425 | -0.002 | 256.423 |

| 2 | GPS2 | 1 | 255.595 | -0.000 | 255.595 |

| 3 | 1 | 2 | 275.275 | -0.000 | 275.275 |

| 4 | 2 | 3 | 252.961 | -0.000 | 252.961 |

| 5 | 3 | 4 | 257.645 | -0.000 | 257.645 |

| 6 | 4 | 5 | 251.768 | -0.000 | 251.768 |

| 7 | 5 | 6 | 251.090 | -0.000 | 251.090 |

| 8 | 6 | 7 | 255.183 | -0.000 | 255.183 |

| 9 | 7 | 8 | 253.718 | -0.000 | 253.718 |

===================================================================

Tinh sai so vi tri diem

===============================================================================

| Stt | Ten diem | mx(m) | my(m) | mp(m) | A | B | phi |

===============================================================================

| 1 | 1 | 0.002 | 0.003 | 0.004 | 0.003 | 0.002 | 87.9 |

| 2 | 2 | 0.003 | 0.007 | 0.008 | 0.007 | 0.003 | 93.1 |

| 3 | 3 | 0.004 | 0.011 | 0.012 | 0.011 | 0.004 | 81.8 |

| 4 | 4 | 0.007 | 0.015 | 0.017 | 0.016 | 0.005 | 72.1 |

| 5 | 5 | 0.010 | 0.019 | 0.022 | 0.021 | 0.006 | 65.4 |

| 6 | 6 | 0.014 | 0.024 | 0.028 | 0.027 | 0.006 | 62.5 |

| 7 | 7 | 0.018 | 0.029 | 0.035 | 0.034 | 0.007 | 59.8 |

| 8 | 8 | 0.020 | 0.036 | 0.041 | 0.041 | 0.007 | 62.5 |

===============================================================================

Tinh sai so tuong doi canh

=================================================================================

| Stt |d. dau |d. cuoi| do dai(m)| ms(m) |1: T | phuong vi | mpv "| mth |

=================================================================================

| 1 | GPS2 | 1 | 255.595| 0.002|1: 104215|177 55 12.6| 2.4| 0.0038|

| 2 | 1 | 2 | 275.275| 0.002|1: 111693|185 47 49.5| 3.4| 0.0051|

| 3 | 2 | 3 | 252.961| 0.002|1: 103206|156 20 10.0| 4.1| 0.0056|

| 4 | 3 | 4 | 257.645| 0.002|1: 104999|144 35 53.0| 4.8| 0.0064|

| 5 | 4 | 5 | 251.768| 0.002|1: 102748|139 18 56.5| 5.3| 0.0069|

| 6 | 5 | 6 | 251.090| 0.002|1: 102488|144 50 47.5| 5.8| 0.0075|

| 7 | 6 | 7 | 255.183| 0.002|1: 104057|141 0 53.6| 6.3| 0.0082|

| 8 | 7 | 8 | 253.718| 0.002|1: 103496|166 0 21.3| 6.7| 0.0086|

=================================================================================

Sai so tuong doi canh lon nhat : 5 den 6 la 1:102488

140

Toa do sau tinh toan

================================================================

| Stt | Ten diem | X(m) | Y(m) | mp(m) |

================================================================

| 1 | 1 | 2325526.113 | 579469.181 | 0.004 |

| 2 | 2 | 2325252.246 | 579441.377 | 0.008 |

| 3 | 3 | 2325020.555 | 579542.908 | 0.012 |

| 4 | 4 | 2324810.547 | 579692.164 | 0.017 |

| 5 | 5 | 2324619.628 | 579856.289 | 0.022 |

| 6 | 6 | 2324414.333 | 580000.859 | 0.028 |

| 7 | 7 | 2324215.977 | 580161.399 | 0.035 |

| 8 | 8 | 2323969.789 | 580222.754 | 0.041 |

================================================================

Sai so vi tri diem lon nhat : 8 la 0.041m

141

2. PHỤ LỤC B2: CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BÌNH SAI LƯỚI

KHỐNG CHẾ ĐƯỜNG CHUYỀN KÉP

KET QUA BINH SAI LUOI MAT BANG

LUOI THUC NGHIEM DUONG CHUYEN KÉP TREO TU 1;1’ DEN 8;8’

==============================


So luong goc do :53

So luong canh do :39



Sai so do goc :2"



Toa do diem goc

=================================================


=================================================

| 1 | GPS1 | 2326007.7020 | 579580.7490 |

| 2 | GPS2 | 2325781.5400 | 579459.9050 |

=================================================

Goc Sau Binh Sai

================================================================================


================================================================================

| 1 | GPS1 | GPS2 | 1 |149 48 12.5 | 1.0 | 149 48 13.4 |

| 2 | GPS1 | GPS2 | 1' |149 53 45.7 | -1.0 | 149 53 44.8 |

| 3 | GPS2 | 1 | 2 |187 52 36.9 | 0.3 | 187 52 37.3 |

| 4 | GPS2 | 1 | 2' |187 6 42.0 | -0.0 | 187 6 42.0 |

| 5 | GPS2 | 1' | 2 |187 59 47.9 | -0.2 | 187 59 47.7 |

| 6 | GPS2 | 1' | 2' |187 11 44.6 | -0.0 | 187 11 44.5 |

| 7 | 1 | 2 | 3 |150 32 20.5 | 3.6 | 150 32 24.1 |

| 8 | 1 | 2 | 3' |150 25 14.5 | -0.1 | 150 25 14.4 |

| 9 | 1' | 2 | 3 |150 19 42.9 | -0.5 | 150 19 42.3 |

| 10 | 1' | 2 | 3' |150 12 31.6 | 1.0 | 150 12 32.6 |

| 11 | 1' | 2' | 3' |150 44 2.2 | -0.7 | 150 44 1.5 |

142

| 12 | 1' | 2' | 3 |150 50 45.5 | 0.7 | 150 50 46.2 |

| 13 | 1 | 2' | 3' |150 54 39.5 | -4.1 | 150 54 35.3 |

| 14 | 1 | 2' | 3 |151 1 20.2 | -0.1 | 151 1 20.1 |

| 15 | 2 | 3 | 4 |168 15 43.0 | -0.9 | 168 15 42.1 |

| 16 | 2 | 3 | 4' |167 48 52.2 | 1.6 | 167 48 53.8 |

| 17 | 2' | 3 | 4 |168 32 44.6 | -3.2 | 168 32 41.4 |

| 18 | 2' | 3 | 4' |168 5 55.7 | -2.6 | 168 5 53.1 |

| 19 | 2 | 3' | 4 |168 0 56.1 | 4.5 | 168 1 0.7 |

| 20 | 2 | 3' | 4' |167 33 55.9 | 2.7 | 167 33 58.6 |

| 21 | 2' | 3' | 4 |168 17 35.5 | -0.6 | 168 17 34.9 |

| 22 | 2' | 3' | 4' |167 50 34.1 | -1.2 | 167 50 32.9 |

| 23 | 3 | 4 | 5 |174 43 3.5 | -8.7 | 174 42 54.9 |

| 24 | 3 | 4 | 5' |174 49 52.0 | -4.0 | 174 49 48.0 |

| 25 | 3' | 4 | 5 |175 4 39.7 | 6.4 | 175 4 46.1 |

| 26 | 3' | 4 | 5' |175 11 33.4 | 5.9 | 175 11 39.2 |

| 27 | 3 | 4' | 5 |175 26 15.3 | 4.3 | 175 26 19.6 |

| 28 | 3 | 4' | 5' |175 32 52.9 | -3.5 | 175 32 49.4 |

| 29 | 3' | 4' | 5 |175 48 25.9 | -1.4 | 175 48 24.5 |

| 30 | 3' | 4' | 5' |175 54 53.5 | 0.9 | 175 54 54.3 |

| 31 | 4 | 5 | 6 |185 31 51.0 | 2.6 | 185 31 53.6 |

| 32 | 4 | 5 | 6' |185 30 19.2 | -1.4 | 185 30 17.8 |

| 33 | 4' | 5 | 6 |185 15 11.0 | 6.2 | 185 15 17.3 |

| 34 | 4' | 5 | 6' |185 13 48.2 | -6.8 | 185 13 41.4 |

| 35 | 4 | 5' | 6 |185 31 24.1 | -1.1 | 185 31 23.0 |

| 36 | 4 | 5' | 6' |185 29 26.8 | 1.2 | 185 29 28.0 |

| 37 | 4' | 5' | 6 |185 15 16.6 | -6.6 | 185 15 10.0 |

| 38 | 4' | 5' | 6' |185 13 9.2 | 5.8 | 185 13 15.0 |

| 39 | 5 | 6 | 7 |176 10 6.1 | 3.1 | 176 10 9.2 |

| 40 | 5 | 6 | 7' |176 19 23.9 | -0.4 | 176 19 23.4 |

| 41 | 5' | 6 | 7 |176 3 45.0 | 1.5 | 176 3 46.6 |

| 42 | 5' | 6 | 7' |176 13 5.3 | -4.4 | 176 13 0.8 |

| 43 | 5 | 6' | 7 |176 3 57.2 | 2.9 | 176 4 0.1 |

| 44 | 5 | 6' | 7' |176 13 59.8 | -4.8 | 176 13 55.0 |

| 45 | 5' | 6' | 7 |175 57 52.8 | 4.0 | 175 57 56.7 |

| 46 | 5' | 6' | 7' |176 7 53.5 | -1.8 | 176 7 51.7 |

| 47 | 6 | 7 | 8 |204 59 27.7 | 1.9 | 204 59 29.6 |

| 48 | 6' | 7 | 8 |205 7 13.0 | 1.5 | 205 7 14.5 |

| 49 | 6' | 7 | 8' |205 36 39.6 | 2.5 | 205 36 42.1 |

| 50 | 6 | 7' | 8 |205 42 48.0 | -3.3 | 205 42 44.7 |

| 51 | 6 | 7' | 8' |206 11 15.5 | -0.2 | 206 11 15.3 |

| 52 | 6' | 7' | 8 |205 49 48.6 | 0.3 | 205 49 48.9 |

| 53 | 6' | 7' | 8' |206 18 22.0 | -2.5 | 206 18 19.5 |

================================================================================

143

Canh Sau Binh Sai

===================================================================


===================================================================

| 1 | GPS1 | GPS2 | 256.425 | -0.002 | 256.423 |

| 2 | GPS2 | 1 | 255.595 | -0.000 | 255.595 |

| 3 | GPS2 | 1' | 265.825 | 0.000 | 265.825 |

| 4 | 1 | 1' | 10.238 | 0.001 | 10.239 |

| 5 | 1 | 2 | 275.275 | 0.000 | 275.275 |

| 6 | 1 | 2' | 284.471 | -0.001 | 284.470 |

| 7 | 1' | 2 | 265.086 | -0.001 | 265.085 |

| 8 | 1' | 2' | 274.266 | 0.002 | 274.268 |

| 9 | 2 | 2' | 9.926 | -0.000 | 9.926 |

| 10 | 2 | 3 | 252.961 | -0.003 | 252.958 |

| 11 | 2 | 3' | 263.325 | 0.004 | 263.329 |

| 12 | 2' | 3 | 243.112 | -0.004 | 243.108 |

| 13 | 2' | 3' | 253.479 | 0.003 | 253.482 |

| 14 | 3 | 3' | 10.382 | 0.003 | 10.385 |

| 15 | 3 | 4 | 257.645 | -0.003 | 257.642 |

| 16 | 3 | 4' | 267.531 | -0.008 | 267.523 |

| 17 | 3' | 4 | 247.389 | -0.007 | 247.382 |

| 18 | 3' | 4' | 257.258 | 0.018 | 257.276 |

| 19 | 4 | 4' | 10.096 | -0.005 | 10.091 |

| 20 | 4 | 5 | 251.768 | -0.002 | 251.766 |

| 21 | 4 | 5' | 261.822 | -0.003 | 261.819 |

| 22 | 4' | 5 | 241.742 | 0.003 | 241.745 |

| 23 | 4' | 5' | 251.799 | 0.002 | 251.801 |

| 24 | 5 | 5' | 10.067 | -0.000 | 10.067 |

| 25 | 5 | 6 | 251.090 | 0.001 | 251.091 |

| 26 | 5 | 6' | 261.172 | 0.000 | 261.172 |

| 27 | 5' | 6 | 241.035 | -0.000 | 241.035 |

| 28 | 5' | 6' | 251.116 | -0.001 | 251.115 |

| 29 | 6 | 6' | 10.082 | -0.000 | 10.082 |

| 30 | 6 | 7 | 255.183 | -0.002 | 255.181 |

| 31 | 6 | 7' | 265.531 | 0.002 | 265.533 |

| 32 | 6' | 7 | 245.115 | 0.000 | 245.115 |

| 33 | 6' | 7' | 255.466 | -0.001 | 255.465 |

| 34 | 7 | 7' | 10.375 | 0.000 | 10.375 |

| 35 | 7 | 8 | 253.718 | 0.001 | 253.719 |

| 36 | 7 | 8' | 263.703 | -0.000 | 263.703 |

| 37 | 7' | 8 | 244.064 | 0.000 | 244.064 |

| 38 | 7' | 8' | 254.082 | -0.001 | 254.081 |

| 39 | 8 | 8' | 10.226 | 0.001 | 10.227 |

===================================================================

144


===============================================================================


===============================================================================

| 1 | 1 | 0.003 | 0.004 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 86.8 |

| 2 | 1' | 0.003 | 0.004 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 87.2 |

| 3 | 2 | 0.004 | 0.008 | 0.009 | 0.008 | 0.004 | 93.2 |

| 4 | 2' | 0.004 | 0.009 | 0.009 | 0.009 | 0.004 | 92.7 |

| 5 | 3 | 0.005 | 0.013 | 0.013 | 0.013 | 0.005 | 83.0 |

| 6 | 3' | 0.005 | 0.013 | 0.014 | 0.013 | 0.005 | 82.6 |

| 7 | 4 | 0.007 | 0.017 | 0.018 | 0.017 | 0.005 | 74.5 |

| 8 | 4' | 0.007 | 0.017 | 0.018 | 0.017 | 0.005 | 74.1 |

| 9 | 5 | 0.010 | 0.020 | 0.023 | 0.022 | 0.006 | 68.4 |

| 10 | 5' | 0.010 | 0.021 | 0.023 | 0.022 | 0.006 | 68.2 |

| 11 | 6 | 0.013 | 0.025 | 0.028 | 0.027 | 0.006 | 65.4 |

| 12 | 6' | 0.013 | 0.025 | 0.028 | 0.027 | 0.006 | 65.3 |

| 13 | 7 | 0.016 | 0.029 | 0.033 | 0.033 | 0.007 | 62.7 |

| 14 | 7' | 0.016 | 0.029 | 0.034 | 0.033 | 0.007 | 62.6 |

| 15 | 8 | 0.018 | 0.035 | 0.039 | 0.038 | 0.007 | 64.6 |

| 16 | 8' | 0.018 | 0.035 | 0.039 | 0.039 | 0.007 | 64.8 |

===============================================================================


=================================================================================


=================================================================================

| 1 | GPS2 | 1 | 255.595| 0.003|1: 74443|177 55 13.6| 3.2| 0.0052|

| 2 | GPS2 | 1' | 265.825| 0.003|1: 77361|178 0 44.9| 3.2| 0.0053|

| 3 | 1 | 2 | 275.275| 0.003|1: 94657|185 47 50.8| 3.9| 0.0059|

| 4 | 1 | 2' | 284.470| 0.003|1: 97774|185 1 55.6| 3.9| 0.0061|

| 5 | 1' | 2 | 265.085| 0.003|1: 91267|186 0 32.6| 3.9| 0.0058|

| 6 | 1' | 2' | 274.268| 0.003|1: 94385|185 12 29.4| 3.9| 0.0059|

| 7 | 2 | 3 | 252.958| 0.003|1: 88967|156 20 14.9| 4.1| 0.0058|

| 8 | 2 | 3' | 263.329| 0.003|1: 92528|156 13 5.2| 4.1| 0.0060|

| 9 | 2' | 3' | 253.482| 0.003|1: 89132|155 56 30.9| 4.1| 0.0058|

| 10 | 2' | 3 | 243.108| 0.003|1: 85563|156 3 15.7| 4.1| 0.0056|

| 11 | 3 | 4 | 257.642| 0.003|1: 90254|144 35 57.1| 4.4| 0.0062|

| 12 | 3 | 4' | 267.523| 0.003|1: 93647|144 9 8.7| 4.4| 0.0064|

| 13 | 3' | 4 | 247.382| 0.003|1: 86738|144 14 5.9| 4.4| 0.0060|

| 14 | 3' | 4' | 257.276| 0.003|1: 90142|143 47 3.8| 4.4| 0.0062|

| 15 | 4 | 5 | 251.766| 0.003|1: 88274|139 18 52.0| 4.6| 0.0063|

| 16 | 4 | 5' | 261.819| 0.003|1: 91711|139 25 45.1| 4.6| 0.0065|

| 17 | 4' | 5 | 241.745| 0.003|1: 84831|139 35 28.3| 4.7| 0.0062|

| 18 | 4' | 5' | 251.801| 0.003|1: 88277|139 41 58.1| 4.7| 0.0064|

| 19 | 5 | 6 | 251.091| 0.003|1: 88112|144 50 45.6| 4.9| 0.0066|

145

| 20 | 5 | 6' | 261.172| 0.003|1: 91563|144 49 9.7| 4.9| 0.0068|

| 21 | 5' | 6 | 241.035| 0.003|1: 84662|144 57 8.1| 4.9| 0.0064|

| 22 | 5' | 6' | 251.115| 0.003|1: 88120|144 55 13.1| 4.9| 0.0066|

| 23 | 6 | 7 | 255.181| 0.003|1: 89422|141 0 54.7| 5.1| 0.0070|

| 24 | 6 | 7' | 265.533| 0.003|1: 92952|141 10 9.0| 5.1| 0.0072|

| 25 | 6' | 7 | 245.115| 0.003|1: 85963|140 53 9.8| 5.1| 0.0067|

| 26 | 6' | 7' | 255.465| 0.003|1: 89531|141 3 4.8| 5.1| 0.0070|

| 27 | 7 | 8 | 253.719| 0.003|1: 84574|166 0 24.4| 5.5| 0.0074|

| 28 | 7 | 8' | 263.703| 0.003|1: 87938|166 29 51.9| 5.7| 0.0079|

| 29 | 7' | 8 | 244.064| 0.003|1: 81510|166 52 53.6| 5.5| 0.0072|

| 30 | 7' | 8' | 254.081| 0.003|1: 84730|167 21 24.3| 5.6| 0.0076|

| 31 | 1 | 1' | 10.239| 0.003|1: 3688|180 18 37.7| 44.5| 0.0035|

| 32 | 2 | 2' | 9.926| 0.003|1: 3909|163 17 21.1| 35.5| 0.0031|

| 33 | 3 | 3' | 10.385| 0.003|1: 4105|153 18 32.9| 31.0| 0.0030|

| 34 | 4 | 4' | 10.091| 0.003|1: 4007|132 40 9.3| 32.5| 0.0030|

| 35 | 5 | 5' | 10.067| 0.003|1: 3975|142 18 2.3| 31.4| 0.0030|

| 36 | 6 | 6' | 10.082| 0.003|1: 3979|144 9 22.8| 32.1| 0.0030|

| 37 | 7 | 7' | 10.375| 0.003|1: 4063|144 57 31.2| 36.9| 0.0032|

| 38 | 8 | 8' | 10.227| 0.003|1: 3317|178 46 18.4| 82.9| 0.0051|

=================================================================================

Sai so tuong doi canh lon nhat : 8 den 8' la 1:3317

Toa do sau binh sai

================================================================


================================================================

| 1 | 1 | 2325526.113 | 579469.180 | 0.005 |

| 2 | 1' | 2325515.875 | 579469.124 | 0.005 |

| 3 | 2 | 2325252.246 | 579441.374 | 0.009 |

| 4 | 2' | 2325242.740 | 579444.228 | 0.009 |

| 5 | 3 | 2325020.555 | 579542.898 | 0.013 |

| 6 | 3' | 2325011.277 | 579547.563 | 0.014 |

| 7 | 4 | 2324810.547 | 579692.148 | 0.018 |

| 8 | 4' | 2324803.707 | 579699.568 | 0.018 |

| 9 | 5 | 2324619.633 | 579856.276 | 0.023 |

| 10 | 5' | 2324611.668 | 579862.432 | 0.023 |

| 11 | 6 | 2324414.339 | 580000.848 | 0.028 |

| 12 | 6' | 2324406.167 | 580006.752 | 0.028 |

| 13 | 7 | 2324215.983 | 580161.387 | 0.033 |

| 14 | 7' | 2324207.489 | 580167.344 | 0.034 |

| 15 | 8 | 2323969.794 | 580222.738 | 0.039 |

| 16 | 8' | 2323959.569 | 580222.957 | 0.039 |

================================================================

Sai so vi tri diem lon nhat : 8' la 0.039 m

146

3. PHỤ LỤC B3: CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BÌNH SAI LƯỚI

KHỐNG CHẾ ĐƯỜNG CHUYỀN KÉP PHÙ HỢP

KET QUA BINH SAI LUOI MAT BANG

LUOI THUC NGHIEM DUONG CHUYEN KEP KHÉP VE DIEM GOC

(DUONG CHUYEN KEP PHU HOP)

==============================


So luong goc do :59

So luong canh do :42



Sai so do goc :2"



Toa do diem goc

=================================================


=================================================

| 1 | GPS1 | 2326007.7020 | 579580.7490 |

| 2 | GPS2 | 2325781.5400 | 579459.9050 |

| 3 | GPS3 | 2323706.8370 | 580205.9660 |

| 4 | GPS4 | 2323749.5550 | 579947.9660 |

=================================================

Goc Sau Binh Sai

================================================================================


================================================================================

| 1 | GPS1 | GPS2 | 1 |149 48 12.5 | 2.8 | 149 48 15.3 |

| 2 | GPS1 | GPS2 | 1' |149 53 45.7 | 0.9 | 149 53 46.6 |

| 3 | GPS2 | 1 | 2 |187 52 36.9 | 1.4 | 187 52 38.4 |

| 4 | GPS2 | 1 | 2' |187 6 42.0 | 1.1 | 187 6 43.1 |

| 5 | GPS2 | 1' | 2 |187 59 47.9 | 0.9 | 187 59 48.8 |

| 6 | GPS2 | 1' | 2' |187 11 44.6 | 1.1 | 187 11 45.7 |

| 7 | 1 | 2 | 3 |150 32 20.5 | 4.4 | 150 32 24.9 |

| 8 | 1 | 2 | 3' |150 25 14.5 | 0.6 | 150 25 15.1 |

| 9 | 1' | 2 | 3 |150 19 42.9 | 0.2 | 150 19 43.0 |

| 10 | 1' | 2 | 3' |150 12 31.6 | 1.8 | 150 12 33.3 |

| 11 | 1' | 2' | 3' |150 44 2.2 | 0.0 | 150 44 2.2 |

| 12 | 1' | 2' | 3 |150 50 45.5 | 1.4 | 150 50 46.9 |

| 13 | 1 | 2' | 3' |150 54 39.5 | -3.4 | 150 54 36.1 |

| 14 | 1 | 2' | 3 |151 1 20.2 | 0.6 | 151 1 20.8 |

| 15 | 2 | 3 | 4 |168 15 43.0 | -0.2 | 168 15 42.8 |

| 16 | 2 | 3 | 4' |167 48 52.2 | 2.3 | 167 48 54.5 |

| 17 | 2' | 3 | 4 |168 32 44.6 | -2.5 | 168 32 42.1 |

147

| 18 | 2' | 3 | 4' |168 5 55.7 | -1.9 | 168 5 53.7 |

| 19 | 2 | 3' | 4 |168 0 56.1 | 5.2 | 168 1 1.3 |

| 20 | 2 | 3' | 4' |167 33 55.9 | 3.4 | 167 33 59.3 |

| 21 | 2' | 3' | 4 |168 17 35.5 | 0.1 | 168 17 35.6 |

| 22 | 2' | 3' | 4' |167 50 34.1 | -0.6 | 167 50 33.5 |

| 23 | 3 | 4 | 5 |174 43 3.5 | -8.1 | 174 42 55.4 |

| 24 | 3 | 4 | 5' |174 49 52.0 | -3.5 | 174 49 48.6 |

| 25 | 3' | 4 | 5 |175 4 39.7 | 7.0 | 175 4 46.6 |

| 26 | 3' | 4 | 5' |175 11 33.4 | 6.4 | 175 11 39.8 |

| 27 | 3 | 4' | 5 |175 26 15.3 | 4.8 | 175 26 20.1 |

| 28 | 3 | 4' | 5' |175 32 52.9 | -3.0 | 175 32 50.0 |

| 29 | 3' | 4' | 5 |175 48 25.9 | -0.8 | 175 48 25.1 |

| 30 | 3' | 4' | 5' |175 54 53.5 | 1.4 | 175 54 54.9 |

| 31 | 4 | 5 | 6 |185 31 51.0 | 3.0 | 185 31 54.0 |

| 32 | 4 | 5 | 6' |185 30 19.2 | -1.0 | 185 30 18.2 |

| 33 | 4' | 5 | 6 |185 15 11.0 | 6.6 | 185 15 17.6 |

| 34 | 4' | 5 | 6' |185 13 48.2 | -6.4 | 185 13 41.8 |

| 35 | 4 | 5' | 6 |185 31 24.1 | -0.7 | 185 31 23.4 |

| 36 | 4 | 5' | 6' |185 29 26.8 | 1.6 | 185 29 28.4 |

| 37 | 4' | 5' | 6 |185 15 16.6 | -6.2 | 185 15 10.4 |

| 38 | 4' | 5' | 6' |185 13 9.2 | 6.2 | 185 13 15.4 |

| 39 | 5 | 6 | 7 |176 10 6.1 | 3.4 | 176 10 9.4 |

| 40 | 5 | 6 | 7' |176 19 23.9 | -0.2 | 176 19 23.6 |

| 41 | 5' | 6 | 7 |176 3 45.0 | 1.8 | 176 3 46.9 |

| 42 | 5' | 6 | 7' |176 13 5.3 | -4.2 | 176 13 1.1 |

| 43 | 5 | 6' | 7 |176 3 57.2 | 3.2 | 176 4 0.4 |

| 44 | 5 | 6' | 7' |176 13 59.8 | -4.5 | 176 13 55.3 |

| 45 | 5' | 6' | 7 |175 57 52.8 | 4.3 | 175 57 57.0 |

| 46 | 5' | 6' | 7' |176 7 53.5 | -1.6 | 176 7 51.9 |

| 47 | 6 | 7 | 8 |204 59 27.7 | 2.1 | 204 59 29.8 |

| 48 | 6' | 7 | 8 |205 7 13.0 | 1.6 | 205 7 14.7 |

| 49 | 6' | 7 | 8' |205 36 39.6 | 2.4 | 205 36 42.0 |

| 50 | 6 | 7' | 8 |205 42 48.0 | -3.0 | 205 42 44.9 |

| 51 | 6 | 7' | 8' |206 11 15.5 | -0.1 | 206 11 15.4 |

| 52 | 6' | 7' | 8 |205 49 48.6 | 0.6 | 205 49 49.1 |

| 53 | 6' | 7' | 8' |206 18 22.0 | -2.4 | 206 18 19.6 |

| 54 | 7 | 8 | GPS3 |197 38 2.1 | -0.3 | 197 38 1.8 |

| 55 | 7' | 8 | GPS3 |196 45 31.8 | 0.6 | 196 45 32.5 |

| 56 | 7 | 8' | GPS3 |197 20 21.3 | 0.2 | 197 20 21.6 |

| 57 | 7' | 8' | GPS3 |196 28 48.6 | 0.5 | 196 28 49.1 |

| 58 | 8 | GPS3 | GPS4 |275 45 32.6 | 0.4 | 275 45 33.1 |

| 59 | 8' | GPS3 | GPS4 |275 33 44.2 | 1.8 | 275 33 46.0 |

================================================================================

148

Canh Sau Binh Sai

===================================================================


===================================================================

| 1 | GPS1 | GPS2 | 256.425 | -0.002 | 256.423 |

| 2 | GPS2 | 1 | 255.595 | 0.001 | 255.596 |

| 3 | GPS2 | 1' | 265.825 | 0.001 | 265.826 |

| 4 | 1 | 1' | 10.238 | 0.001 | 10.239 |

| 5 | 1 | 2 | 275.275 | 0.001 | 275.276 |

| 6 | 1 | 2' | 284.471 | -0.000 | 284.471 |

| 7 | 1' | 2 | 265.086 | -0.000 | 265.086 |

| 8 | 1' | 2' | 274.266 | 0.002 | 274.268 |

| 9 | 2 | 2' | 9.926 | -0.000 | 9.926 |

| 10 | 2 | 3 | 252.961 | -0.002 | 252.959 |

| 11 | 2 | 3' | 263.325 | 0.005 | 263.330 |

| 12 | 2' | 3 | 243.112 | -0.003 | 243.109 |

| 13 | 2' | 3' | 253.479 | 0.003 | 253.482 |

| 14 | 3 | 3' | 10.382 | 0.003 | 10.385 |

| 15 | 3 | 4 | 257.645 | -0.002 | 257.643 |

| 16 | 3 | 4' | 267.531 | -0.007 | 267.524 |

| 17 | 3' | 4 | 247.389 | -0.006 | 247.383 |

| 18 | 3' | 4' | 257.258 | 0.019 | 257.277 |

| 19 | 4 | 4' | 10.096 | -0.005 | 10.091 |

| 20 | 4 | 5 | 251.768 | -0.002 | 251.766 |

| 21 | 4 | 5' | 261.822 | -0.002 | 261.820 |

| 22 | 4' | 5 | 241.742 | 0.004 | 241.746 |

| 23 | 4' | 5' | 251.799 | 0.003 | 251.802 |

| 24 | 5 | 5' | 10.067 | -0.000 | 10.067 |

| 25 | 5 | 6 | 251.090 | 0.002 | 251.092 |

| 26 | 5 | 6' | 261.172 | 0.001 | 261.173 |

| 27 | 5' | 6 | 241.035 | 0.000 | 241.035 |

| 28 | 5' | 6' | 251.116 | 0.000 | 251.116 |

| 29 | 6 | 6' | 10.082 | -0.000 | 10.082 |

| 30 | 6 | 7 | 255.183 | -0.001 | 255.182 |

| 31 | 6 | 7' | 265.531 | 0.003 | 265.534 |

| 32 | 6' | 7 | 245.115 | 0.001 | 245.116 |

| 33 | 6' | 7' | 255.466 | -0.000 | 255.466 |

| 34 | 7 | 7' | 10.375 | 0.000 | 10.375 |

| 35 | 7 | 8 | 253.718 | 0.002 | 253.720 |

| 36 | 7 | 8' | 263.703 | 0.001 | 263.704 |

| 37 | 7' | 8 | 244.064 | 0.001 | 244.065 |

| 38 | 7' | 8' | 254.082 | -0.001 | 254.081 |

| 39 | 8 | 8' | 10.226 | 0.001 | 10.227 |

| 40 | 8 | GPS3 | 263.464 | 0.002 | 263.466 |

| 41 | 8' | GPS3 | 253.276 | 0.001 | 253.277 |

| 42 | GPS3 | GPS4 | 261.517 | -0.004 | 261.513 |

===================================================================

149


===============================================================================


===============================================================================

| 1 | 1 | 0.003 | 0.003 | 0.004 | 0.003 | 0.003 | 6.0 |

| 2 | 1' | 0.003 | 0.003 | 0.004 | 0.003 | 0.003 | 7.4 |

| 3 | 2 | 0.003 | 0.004 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 85.7 |

| 4 | 2' | 0.003 | 0.004 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 86.2 |

| 5 | 3 | 0.004 | 0.005 | 0.006 | 0.005 | 0.004 | 82.0 |

| 6 | 3' | 0.004 | 0.005 | 0.006 | 0.005 | 0.004 | 81.9 |

| 7 | 4 | 0.004 | 0.005 | 0.007 | 0.005 | 0.004 | 77.8 |

| 8 | 4' | 0.004 | 0.005 | 0.007 | 0.005 | 0.004 | 77.7 |

| 9 | 5 | 0.004 | 0.005 | 0.006 | 0.005 | 0.004 | 76.7 |

| 10 | 5' | 0.004 | 0.005 | 0.006 | 0.005 | 0.004 | 76.8 |

| 11 | 6 | 0.004 | 0.005 | 0.006 | 0.005 | 0.004 | 78.8 |

| 12 | 6' | 0.004 | 0.005 | 0.006 | 0.005 | 0.004 | 78.8 |

| 13 | 7 | 0.003 | 0.004 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 86.2 |

| 14 | 7' | 0.003 | 0.004 | 0.005 | 0.004 | 0.003 | 90.3 |

| 15 | 8 | 0.003 | 0.003 | 0.004 | 0.003 | 0.003 | 1.7 |

| 16 | 8' | 0.003 | 0.003 | 0.004 | 0.003 | 0.003 | 0.9 |

===============================================================================


=================================================================================


=================================================================================

| 1 | GPS2 | 1 | 255.596| 0.003|1: 83442|177 55 15.4| 2.0| 0.0040|

| 2 | GPS2 | 1' | 265.826| 0.003|1: 86732|178 0 46.7| 2.0| 0.0040|

| 3 | 1 | 2 | 275.276| 0.003|1: 100880|185 47 53.8| 1.9| 0.0037|

| 4 | 1 | 2' | 284.471| 0.003|1: 104246|185 1 58.6| 1.9| 0.0038|

| 5 | 1' | 2 | 265.086| 0.003|1: 97258|186 0 35.6| 1.9| 0.0037|

| 6 | 1' | 2' | 274.268| 0.003|1: 100623|185 12 32.4| 1.9| 0.0037|

| 7 | 2 | 3 | 252.959| 0.003|1: 95461|156 20 18.6| 1.7| 0.0034|

| 8 | 2 | 3' | 263.330| 0.003|1: 99306|156 13 8.9| 1.7| 0.0034|

| 9 | 2' | 3' | 253.482| 0.003|1: 95623|155 56 34.6| 1.7| 0.0034|

| 10 | 2' | 3 | 243.109| 0.003|1: 91774|156 3 19.4| 1.7| 0.0033|

| 11 | 3 | 4 | 257.643| 0.003|1: 96699|144 36 1.4| 1.5| 0.0033|

| 12 | 3 | 4' | 267.524| 0.003|1: 100347|144 9 13.1| 1.5| 0.0033|

| 13 | 3' | 4 | 247.383| 0.003|1: 92909|144 14 10.2| 1.6| 0.0033|

| 14 | 3' | 4' | 257.277| 0.003|1: 96568|143 47 8.2| 1.5| 0.0033|

| 15 | 4 | 5 | 251.766| 0.003|1: 94454|139 18 56.9| 1.5| 0.0032|

| 16 | 4 | 5' | 261.820| 0.003|1: 98142|139 25 50.0| 1.5| 0.0033|

| 17 | 4' | 5 | 241.746| 0.003|1: 90766|139 35 33.2| 1.5| 0.0032|

| 18 | 4' | 5' | 251.802| 0.003|1: 94463|139 42 3.0| 1.5| 0.0032|

| 19 | 5 | 6 | 251.092| 0.003|1: 94399|144 50 50.9| 1.5| 0.0033|

| 20 | 5 | 6' | 261.173| 0.003|1: 98121|144 49 15.0| 1.5| 0.0033|

150

| 21 | 5' | 6 | 241.035| 0.003|1: 90692|144 57 13.4| 1.6| 0.0032|

| 22 | 5' | 6' | 251.116| 0.003|1: 94420|144 55 18.4| 1.6| 0.0033|

| 23 | 6 | 7 | 255.182| 0.003|1: 95962|141 1 0.3| 1.8| 0.0034|

| 24 | 6 | 7' | 265.534| 0.003|1: 99824|141 10 14.5| 1.7| 0.0034|

| 25 | 6' | 7 | 245.116| 0.003|1: 92243|140 53 15.4| 1.7| 0.0034|

| 26 | 6' | 7' | 255.466| 0.003|1: 96131|141 3 10.3| 1.7| 0.0034|

| 27 | 7 | 8 | 253.720| 0.003|1: 93651|166 0 30.1| 2.0| 0.0037|

| 28 | 7 | 8' | 263.704| 0.003|1: 97272|166 29 57.4| 2.1| 0.0038|

| 29 | 7' | 8 | 244.065| 0.003|1: 90102|166 52 59.4| 2.0| 0.0036|

| 30 | 7' | 8' | 254.081| 0.003|1: 93779|167 21 29.9| 2.0| 0.0037|

| 31 | 8 | GPS3 | 263.466| 0.003|1: 85563|183 38 31.9| 2.1| 0.0041|

| 32 | 8' | GPS3 | 253.277| 0.003|1: 82381|183 50 19.0| 2.1| 0.0040|

| 33 | 1 | 1' | 10.239| 0.003|1: 3846|180 18 40.1| 42.6| 0.0034|

| 34 | 2 | 2' | 9.926| 0.002|1: 4077|163 17 24.5| 33.9| 0.0029|

| 35 | 3 | 3' | 10.385| 0.002|1: 4281|153 18 37.0| 29.5| 0.0028|

| 36 | 4 | 4' | 10.091| 0.002|1: 4179|132 40 13.9| 30.9| 0.0028|

| 37 | 5 | 5' | 10.067| 0.002|1: 4145|142 18 7.4| 29.8| 0.0028|

| 38 | 6 | 6' | 10.082| 0.002|1: 4150|144 9 28.3| 30.4| 0.0028|

| 39 | 7 | 7' | 10.375| 0.002|1: 4284|144 57 35.3| 33.3| 0.0029|

| 40 | 8 | 8' | 10.227| 0.003|1: 3853|178 46 19.4| 42.0| 0.0034|

=================================================================================

Sai so tuong doi canh lon nhat : 1 den 1' la 1:3846

Toa do sau binh sai

================================================================


================================================================

| 1 | 1 | 2325526.112 | 579469.178 | 0.004 |

| 2 | 1' | 2325515.873 | 579469.122 | 0.004 |

| 3 | 2 | 2325252.245 | 579441.368 | 0.005 |

| 4 | 2' | 2325242.738 | 579444.221 | 0.005 |

| 5 | 3 | 2325020.551 | 579542.888 | 0.006 |

| 6 | 3' | 2325011.273 | 579547.552 | 0.006 |

| 7 | 4 | 2324810.539 | 579692.134 | 0.007 |

| 8 | 4' | 2324803.699 | 579699.554 | 0.007 |

| 9 | 5 | 2324619.621 | 579856.258 | 0.006 |

| 10 | 5' | 2324611.656 | 579862.414 | 0.006 |

| 11 | 6 | 2324414.323 | 580000.825 | 0.006 |

| 12 | 6' | 2324406.150 | 580006.729 | 0.006 |

| 13 | 7 | 2324215.962 | 580161.358 | 0.005 |

| 14 | 7' | 2324207.468 | 580167.315 | 0.005 |

| 15 | 8 | 2323969.770 | 580222.703 | 0.004 |

| 16 | 8' | 2323959.546 | 580222.922 | 0.004 |

================================================================

Sai so vi tri diem lon nhat : 4' la 0.007m

151

PHỤ LỤC C

KẾT QUẢ SO SÁNH CÁC PHƯƠNG ÁN LƯỚI ĐƯỜNG CHUYỀN KÉP

Sử dụng tọa độ các điểm lưới đã bình sai để kiểm tra và đánh giá ta có

được bảng kết quả so sánh độ lệch theo các phương án với phương án so sánh

như (bảng C.1 và bảng C.2).

Công thức tính độ lệch

δX(pa)i = X(pa)i - Xcơ sở (C.1)

δY(pa)i = Y(pa)i - Ycơ sở (C.2)

- So sánh Phương án 1(PA1) với phương án so sánh (PAss)

Bảng C1: Độ lệch tọa độ của PA1 so với PAss

Tên

điểm X(m) PA1 X(m) PAss Y(m)PA1 Y(m)PAss

δX(pa)1

(m)

δY(pa)1

(m)

1 2325526.113 2325526.112 579469.181 579469.178 0.001 0.003

2 2325252.246 2325252.245 579441.377 579441.368 0.001 0.009

3 2325020.555 2325020.551 579542.908 579542.888 0.004 0.020

4 2324810.547 2324810.539 579692.164 579692.134 0.008 0.030

5 2324619.628 2324619.621 579856.289 579856.258 0.007 0.031

6 2324414.333 2324414.323 580000.859 580000.825 0.010 0.034

7 2324215.977 2324215.962 580161.399 580161.358 0.015 0.041

8 2323969.789 2323969.770 580222.754 580222.703 0.019 0.051

152

- So sánh Phương án 2 (PA2) với phương án so sánh (PAss)

Bảng C2: Độ lệch tọa độ của PA2 so với PAss

Tên

điểm X(m) PA2 X(m) PAss Y(m)PA2 Y(m)PAss

δX(pa)2

(m)

δY(pa)2

(m)

1 2325526.113 2325526.112 579469.18 579469.178 0.001 0.002

1' 2325515.875 2325515.873 579469.124 579469.122 0.002 0.002

2 2325252.246 2325252.245 579441.374 579441.368 0.001 0.006

2' 2325242.74 2325242.738 579444.228 579444.221 0.002 0.007

3 2325020.555 2325020.551 579542.898 579542.888 0.004 0.011

3' 2325011.277 2325011.273 579547.563 579547.552 0.004 0.010

4 2324810.547 2324810.539 579692.148 579692.134 0.008 0.014

4' 2324803.709 2324803.699 579699.568 579699.554 0.010 0.014

5 2324619.633 2324619.621 579856.276 579856.258 0.012 0.018

5’ 2324611.668 2324611.656 579862.432 579862.414 0.012 0.018

6 2324414.339 2324414.323 580000.848 580000.825 0.016 0.023

6’ 2324406.167 2324406.15 580006.752 580006.729 0.017 0.023

7 2324215.983 2324215.962 580161.387 580161.358 0.021 0.029

7’ 2324207.489 2324207.468 580167.344 580167.315 0.021 0.029

8 2323969.794 2323969.770 580222.738 580222.703 0.024 0.035

8’ 2323959.569 2323959.546 580222.957 580222.922 0.023 0.035

Documents

NGHIÊN CỨU CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ ĐỊNH …humg.edu.vn/content/tintuc/Lists/News/Attachments/6766/Toàn văn Luận án.pdf · thi công hầm..... 50 . iii