ANTHI Việt Nam

Trong xây dựng công trình hầm, công tác trắc địa công trình thường hướng tới việc tạo ra các mô hình 3D, theo đó TLS thực sự là giải pháp tích hợp hoàn chỉnh giữa hình ảnh và thông tin vị trí có thể được sử dụng một cách hữu hiệu phục vụ cho việc kiểm tra thân hầm trong quá trình đào, xác định các yếu tố vách và bề mặt hầm, tạo hồ sơ quản lý trang thiết bị. Những số liệu mà TLS tạo ra trong quá trình xây dựng cũng sẽ là những số liệu hết sức quan trọng phục vụ cho những dự án sửa chữa, làm mới sau này. Thông thường đối với những yêu cầu đo đạc như vậy, chúng ta có thể sử dụng phương pháp quét di động, đối với việc thu thập số liệu kiểm tra quá trình đào hầm, mặt cắt ngang hầm theo thiết kế chúng ta thường sử dụng các hệ thống quét laser 3D cố định.

Những lợi thế nổi bật nhất của kỹ thuật TLS so sánh với các kỹ thuật đo đạc truyền thống thể hiện trong khối số liệu đo đạc vô cùng lớn đặc biệt chi tiết, những sản phẩm dẫn xuất đa dạng từ cơ sở dữ liệu đám mây điểm do máy quét laser 3D tạo ra, bên cạnh đó là khả năng hiển thị cũng như tính sẵn sàng sử dụng của số liệu 3D hoàn chỉnh. Tương tự như các kỹ thuật đo đạc truyền thống, số liệu do các máy quét laser 3D tạo ra cũng được gắn liền với một hệ thống tọa độ tham chiếu theo yêu cầu thực tế. Gần đây trên thị trường đã xuất hiện những phần mềm xử lý chuyên ngành cao cấp có khả năng chuyển đổi từ số liệu đám mây điểm 3D sang các dạng thông tin sử dụng một cách hữu hiệu phục vụ cho các bước phân tích địa chất/địa chất công trình trong xây dựng công trình hầm. Thành lập bản đồ liên quan tới các đặc điểm địa chất như cấu trúc, màu sắc, phân bố hay độ nhám bề mặt, những đặc điểm địa tầng trong quá trình đào hầm như vị trí, khoảng cách, hướng phân bố … xác định các khu vực địa chất yếu có khả năng phát sinh sụt lún trong tương lai, đây thực sự là những thông tin quan trọng mà các nhà địa chất/địa chất công trình, kỹ sư hầm và các chuyên gia thường dành sự quan tâm đặc biệt.

Biến dạng bề mặt vách hầm thể hiện rõ ràng cấu trúc địa tầng của khu vực thi công, đặc điểm này ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình đào hầm. Theo truyền thống, những nghiên cứu phân tích biến dạng thường được xây dựng dựa trên các số liệu chuyển dịch thu được từ các kỹ thuật đo đạc và phân tích địa chất công trình truyền thống. Các phương pháp này tuy có thể phát hiện được những biến dạng dịch chuyển nhỏ (ở mức milimet), tuy nhiên chúng ta chỉ có thể xác định được dịch chuyển này thông qua giới hạn một vài điểm đo rời rạc. Ngược lại, kỹ thuật quét laser 3D lại phát huy tác dụng bởi khả năng đo tới hàng triệu điểm mỗi giây phủ trùm trên một khu vực rộng, tuy nhiên độ chính xác lại không cao bằng phương pháp truyền thống. Thực tiễn, trong một số kết quả nghiên cứu được công bố mới đây liên quan tới việc sử dụng kỹ thuật TLS phục vụ cho việc giám sát dịch chuyển trong thi công hầm đã đưa ra những gợi ý về khả năng sử dụng kỹ thuật quét laser 3D mặt đất phục vụ cho công tác kiểm tra và theo dõi dịch chuyển khối trên toàn bộ khu vực thi công dựa trên các điểm đo khống chế có độ chính xác cao. Tuy nhiên khả năng ứng dụng và hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc rất lớn vào mật độ điểm cũng như chất lượng của số liệu quét, kỹ thuật xử lý áp dụng như thế nào.

Xét về tổng quan, các hệ thống quét laser 3D mặt đất đủ khả năng đáp ứng và phù hợp với các ứng dụng trong thi công xây dựng hầm, ngay cả trong điều kiện môi trường thi công không hề dễ dàng (ví dụ khói, bụi, rung lắc). Bên cạnh đó kỹ thuật TLS còn có thể hoạt động một cách rất hiệu quả trong môi trường thiếu sáng bởi bản thân tia laser đã là nguồn sáng phục vụ cho hoạt động của hệ thống. Tuy nhiên chúng ta cũng cần phải nhìn nhận một thực tiễn rằng không có bất kỳ giải pháp kỹ thuật nào phù hợp và đáp ứng được 100% yêu cầu ứng dụng thực tiễn, tương tự như vậy với việc sử dụng kỹ thuật TLS trong thi công xây dựng công trình hầm, bên cạnh những lợi ích cũng như thế mạnh vượt trội mà các kỹ thuật đo đạc truyền thống không thể so sánh được với kỹ thuật TLS thì kỹ thuật tiên tiến này vẫn phải đối diện với những khó khăn và thách thức nhất định. Một số hạn chế chúng ta đã cùng nhau xem xét trong những Bản tin Công nghệ trước, ở đây chúng ta sẽ cùng xem xét một số hạn chế khác của kỹ thuật này. Đám mây điểm do máy quét laser 3D tạo ra có thể sẽ không thể hiện được một cách toàn diện bề mặt bởi sự khuất bóng của các đối tượng phân bố trước – sau so với vị trí đặt máy quét trong quá trình triển khai, hạn chế này có thể khắc phục được bằng cách tăng thêm số lượng trạm quét để phủ trùm mọi điểm trên thực tiễn. Phản xạ của các thiết bị, máy móc thi công trên công trường nằm trong vùng hiệu quả của tia laser cũng có thể ảnh hưởng tới khả năng phát hiện các tấm mục tiêu định vị đám mây điểm. Giá thành của một hệ thống TLS hoàn chỉnh bao gồm cả phần cứng, phần mềm và phụ kiện khá cao, trong điều kiện thi công đặc biệt như thi công hầm rủi ro có thể xảy ra với các máy quét, đặc biệt khi phải triển khai dưới các khu vực không ổn định, vách hầm chưa được gia cố. Quy trình xử lý khối số liệu rất lớn mà máy quét laser 3D tạo ra cũng là thách thức không nhỏ đối với người sử dụng, không chỉ là các phần mềm xử lý số liệu phù hợp mà còn cần tới cả hệ thống máy tính có cấu hình mạnh để đảm bảo khả năng đọc, hiển thị và xử lý các đám mây điểm.

Với những lợi thế cũng như những hạn chế, khó khăn và thách thức đối với kỹ thuật TLS khi triển khai ứng dụng trong xây dựng công trình hầm, chúng ta nhận thấy tới thời điểm hiện tại TLS chưa phải là phương án cân nhắc để thay thế hoàn toàn các phương pháp đo đạc công trình truyền thống, tuy nhiên chúng ta có thể sử dụng kết hợp TLS với các kỹ thuật đo truyền thống để giải quyết một cách triệt để những khoảng trống mà các phương pháp đo đạc truyền thống chưa thể giải quyết được trong suốt thời gian dài bằng chính những thế mạnh riêng có của TLS.

Hình vẽ dưới đây thể hiện rõ hơn những khó khăn và thách thức mà kỹ thuật quét laser 3D phải đối diện khi đưa vào ứng dụng trong thi công xây dựng hầm.

Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng số liệu đám mây điểm (a) – Các đối tượng cố định trong hầm (ví dụ đường ống thông khí) (b) – Các đối tượng xuất hiện tạm thời trong hầm (ví dụ xe máy thi công) (c) – Các đối tượng phản xạ (ví dụ như các vũng nước đọng trong hầm) (d) – Các yếu tố ảnh hưởng khác (ví dụ như nước rơi, bụi …)

Bảng dưới đây cho chúng ta cái nhìn tổng quan hơn khả năng cũng như các giai đoạn trong một dự án thi công xây dựng hầm có khả năng ứng dụng kỹ thuật quét laser 3D mặt đất TLS.

(Còn nữa)

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn