Giáo trình Trắc địa đại cương (Dành cho sinh viên các khối kỹ thuật xây dựng công trình): Phần 2 - TS. Trần Đình Trọng

Tiếp nội dung phần 1, Giáo trình Trắc địa đại cương (Dành cho sinh viên các khối kỹ thuật xây dựng công trình) phần 2, cung cấp cho người học những kiến thức như: Đo cao; lưới khống chế trắc địa; bản đồ địa hình và đo vẽ bản đồ; trắc địa trong xây dựng. Mời các bạn cùng tham khảo!

CHƯƠNG ĐO CAO 5.1 KHÁI NIỆM Độ cao điểm khoảng cách theo phương thẳng đứng (phương dây dọi) từ điểm tới mặt quy chiếu độ cao (mặt thuỷ chuẩn gốc) A hAB HA B HB MỈt thủ chn Hình 5.1 Đo cao Hiệu độ cao hai điểm (chênh lệch độ cao hai mặt thuỷ chuẩn qua hai điểm) gọi chênh cao hai điểm: hAB = HB - HA Đo cao xác đinh chênh cao hai điểm từ độ cao điểm xác định độ cao điểm lại Các phương pháp đo cao: - Đo cao hình học: độ xác đạt tới 0.5mm/1km - Đo cao thuỷ tĩnh: độ xác khoảng ÷ 20mm - Đo cao lượng giác: độ xác ÷ 10cm Ngồi cịn nhiều phương pháp đo cao khác đo cao áp kế, đo cao GPS, đo cao ảnh hàng không, … Trong nội dung chương trình, giới thiệu hai phương pháp đo cao bản, chủ yếu sử dụng trắc địa, phương pháp đo cao hình học phương pháp đo cao lượng giác 42 5.2 NGUYÊN LÝ ĐO CAO HÌNH HỌC Giả sử cần xác định chênh cao hai điểm A B, tạo mặt phẳng nằm ngang xác định khoảng cách thẳng đứng từ hai điểm tới mặt phẳng này, giả sử s t (hình 5.2), chênh cao chỳng l: h=st (5.1) Mặt phẳng nằm ngang t s t B s h A Hình 5.2 Nguyên lý đo cao hình học Dụng cụ để tạo mặt phẳng nằm ngang máy thuỷ bình (cịn gọi máy thuỷ chuẩn hay máy Nivo), dụng cụ đặt điểm để đo khoảng cách s, t mia Có phương pháp đo cao hình học: - Đo cao hình học phía trước: máy thuỷ bình đặt A B (phương pháp sử dụng độ xác khơng cao) - Đo cao hình học từ giữa: máy đặt A B s t A B Hình 5.3 Đo cao hình học từ Giả sử điểm A biết độ cao HA, điểm B cần xác định độ cao Mia đặt A, điểm biết độ cao gọi mia sau, mia đặt B, điểm chưa biết độ cao gọi mia trước Tương ứng, đọc số đọc mia sau (s), mia trước (t) Chênh cao hai điểm AB là: hAB = s - t (5.2) 43 Độ cao điểm B: HB = HA + hAB (5.3) Nếu hai điểm A, B cách xa đo liên tiếp nhiều trạm đo (hình 5.4) tn sn s2 s1 t2 … t1 B A Hình 5.4 Tuyến đo cao hình học n Khi đó: h AB  h1  h2   hn   hi (5.4) i 1 n Trong đó: hi = si – ti Độ cao điểm B là: H B  H A   hi (5.5) i 1 5.3 MÁY THUỶ BÌNH 5.3.1 Máy thuỷ bình Máy thuỷ bình dụng cụ trắc địa chủ yếu dùng để đo cao, ngồi đo góc đo khoảng cách Cũng tương tự máy kinh vĩ, máy thuỷ bình gồm ba phần chính: Giá máy, đế máy thân máy Hình 5.5 Máy thuỷ bình NA720 Máy thuỷ bình có ba trục chính: trục ống kính, trục quay máy trục ống thuỷ 44 Hình 5.6 Các trục máy thuỷ bình mia Theo độ xác, máy thuỷ bình chia làm ba loại [6]: + Máy thuỷ bình xác cao mh = (0,5 1,0) mm/km + Máy thuỷ bình xác: mh = (1 10) mm/km + Máy thuỷ bình kỹ thuật: mh = (10 30) mm/km Theo cấu tạo, máy thuỷ bình chia làm hai loại: + Máy thuỷ bình có ốc kích nâng để điều chỉnh tia ngắm nằm ngang + Máy thuỷ bình tự động điều chỉnh tia ngắm nằm ngang + Máy thuỷ bình điện tử 5.3.2 Mia đo cao Mia loại thước đặc biệt dùng đo cao Mia đo cao làm gỗ kim loại dài đến 4m, hai mặt khắc vạch đến cm (hình 5.6) Hai mặt mia khắch vạch hai màu đen, đỏ khác cách giá trị gọi số mia, thường 4575, 5675,… Một số mia gắn bọt thuỷ tròn để dựng mia thẳng đứng thang khắc vạch làm hợp kim invar, sử dụng yêu cầu độ xác cao 5.3.3 Kiểm nghiệm điều kiện máy thuỷ bình Cũng tương tự máy kinh vĩ, máy thuỷ bình phải thoả mãn điều kiện hình học bản: Trục ống thuỷ dài vng góc với trục quay máy 45 Dây ngang dây chữ thập nằm ngang Trục ống kính song song với trục ống thuỷ dài (sai số góc i) Hai điều kiện kiểm nghiệm tương tự máy kinh vĩ Kiểm nghiệm trục ống kính song song với trục ống thuỷ dài (hay cịn gọi điều kiện trục ống kính nằm ngang sai số góc i) Sai số góc i: góc hợp trục ngắm ống kính mặt s' s phẳng ngang (hình 5.7) t' t i Nếu máy thuỷ bình khơng có sai số góc i, số đọc tương ứng mia A B s t, chênh cao không chứa sai số h h=s-t sB sA xác định: Hình 5.7 Sai số góc i (5.6) Nếu máy tồn sai số góc i, số đọc tương ứng s’ t’, chênh cao bị ảnh hưởng sai số góc i là: h’ = s’ – t’ (5.7) Theo hình 5.7: h’ = (s + s' s ) – (t + t' t ) = (s + SAtgi) - (t + SBtgi) (5.8) Hay: h’ = h + (SA – SB)tgi (5.9) Nếu SA = SB h’ = h, tức máy đặt hai mia sai số góc i bị triệt tiêu Kiểm nghiệm: - Chọn hai điểm A B khoảng đất tương đối phẳng, cách khoảng 40m i x 3m 2x x i sS i sT Hình 5.8 Kiểm nghiệm sai số góc i 46 - Đặt máy cách hai điểm, cân xác Quay máy đọc số đọc mia A, giá trị s Quay máy đọc số đọc mia B, giá trị t Chênh cao khơng chứa sai số góc i: h=s-t - Chuyển máy cách mia sau - 3m Đo chênh cao hai điểm A B lần thứ hai tương tự Chênh cao chứa sai số góc i: h’ = s’ – t’ Sai lệch hai giá trị chênh cao h’ h ảnh hưởng sai số góc i, sai lệch phải nhỏ giá trị định Ví dụ đo cao hạng IV, hiệu (h – h’) ≤ ± 3mm 5.4 ĐO CAO HÌNH HỌC HẠNG IV Đo cao hình học chia thành năm cấp hạng: hạng I, hạng II, hạng III, hạng IV cấp Kỹ thuật Trong hai cấp hạng cuối thường dùng xây dựng Trình tự đo ghi sổ: Trạm máy 1: - Dựng mia thẳng đứng hai điểm cần đo, đặt máy hai điểm cân máy - Quay máy ngắm mia sau, đọc mặt đen số đọc (1), (2) (3) - Quay máy ngắm mia trước, đọc mặt đen số đọc (4), (5) (6) - Máy ngắm mia trước, mia trước quay mặt đỏ, đọc số đọc (7) - Quay máy trở lại ngắm mặt đỏ mia sau, đọc số đọc (8) (Như vậy, trạm máy, trình tự đo sau – trước – trước – sau, tương ứng đen đen - đỏ - đỏ) Kiểm tra hạn sai đo đạc, tính tốn sơ kết đo Nếu đạt, chuyển máy sang trạm đo Trạm máy 2: Mia trước giữ nguyên, lúc trở thành mia sau Mia sau chuyển đến điểm đo trở thành mia trước Máy chuyển đến hai mia Trình tự đo tương tự trạm máy Cứ tiếp tục hết tuyến đo 47 SỔ ĐO ĐỘ CAO THUỶ CHUẨN HẠNG IV Máy: NA820 No 56971 Ngày đo: 22- 1- 2006 Thời tiết: Nắng, gió nhẹ Hằng số mia: c1 = 4475, Trạm đo/ tuyến đo 1/A-B SS (m) ST (m) ểS/ÄS Kí hiệu mia Hằng số 74.2[1] 77.0[2] 151.2/-2.8 [3]/[4] đen đen đen đỏ c đen đen đen đỏ c đen đen đen đỏ c đen đen đen đỏ c đen đen đen đỏ c 88.8 86.0 1/B-C 174.8/+2.8 80.8 77.0 1/C-D 158.8/+2.2 81.4 83.0 1/D-E 164.4/-1.6 76.0 77.0 1/E-A 153.0/-1.0 401.2 400.0 Tổng 801.2/1.2 Người đo: Trần Văn An Người ghi: Nguyễn Phúc Thắng Người tính: Nguyễn Phúc Thắng c2 = 4575 Số đọc mia Sau (S) 1636(1) 1265(2) 0894(3) 5741(8) 4476[5] 2600 2156 1712 6730 4574 2675 2271 1867 6749 4475 1934 1527 1120 6099 4572 1008 0629 0248 5105 4476 9853 7848 5841 30424 22573 Trước (T) 2363(4) 1978(5) 1593(6) 6553(7) 4575[6] 2413 1983 1553 6454 4471 1441 1056 0671 5629 4573 1178 0763 0348 5238 4475 2448 2062 1678 6673 4575 9843 7842 5843 30547 22669 Chênh cao đen đỏ (mm) Chênh cao trung bình hTB (mm) -713[7] -712.5[10] -812[8] +99[9] +173 +174.5 +276 -103 +1215 +1217.5 +1120 +95 +764 +762.5 +861 -97 -1433 -1432.5 -1532 +98 +6 9.5 -87 92 Trình tự tính tốn kiểm tra: Khoảng ngắm: [1] = (1) – (3) [2] = (4) – (6) Tổng khoảng ngắm: [3] = [1] + [2] ≤ 200m Chênh lệch khoảng ngắm : [4] = [1] – [2] ≤ 5m 48 Hằng số mia: [5] = (8) – (3) [6] = (7) – (6) Chênh cao mặt đen: [7] = (2) – (5) Chênh cao mặt đỏ: [8] = (8) – (7) Kiểm tra: [8] – [7] ≤ ± 5mm Hằng số cặp mia [9] = [6] – [5] = [7] – [8] Chênh cao trung bình [10]  [7]  [8]  100 5.5 CÁCH LOẠI TRỪ SAI SỐ TRONG ĐO CAO HÌNH HỌC Trong đo cao hình học có nhiều sai số ảnh hưởng tới kết đo Tuy nhiên, sai số bị loại trừ làm giảm sử dụng thao tác đo hợp lý Khi đo, máy đặt loại trừ sai số góc i, sai số ảnh hưởng độ cong đất, sai số tia ngắm bị khúc xạ Tiến hành đo chênh cao hai lần hai buổi sáng chiều, kết lấy trung bình làm giảm sai số nhiệt độ môi trường biến đổi, sai số mia lún Đo theo trình tự sau – trước – trước – sau hay đen - đen - đỏ - đỏ làm giảm sai số máy lún Số trạm đo tuyến chẵn loại trừ sai số vạch “0” mia bị mịn … Ngồi ra, q trình đo, người đo người ghi sổ nên cẩn thận kiểm tra lẫn để tránh sai số thô, máy phải che ô đo trời nắng 49 5.6 ĐO CAO LƯỢNG GIÁC Nguyên lý đo cao lượng giác xác định chênh cao h dựa vào mối quan hệ lượng giác h với đại lượng đo góc đứng V, cạnh D Từ hình 5.9: S h = DtgV + i – r Nếu khoảng cách AB đo dây đo khoảng cách (phương pháp quang học): D = Kn cos2V r (5.10) V D B h i (5.11) Hình 5.9 Đo cao lượng giác Khi đó: Với: h = Kn cos2VtgV +i – r (5.12) K = 100 n: hiệu số đọc V: góc nghiêng tia ngắm i: chiều cao máy r: số đọc (chiều cao tiêu) Độ xác đo cao lượng giác phụ thuộc vào độ xác đo khoảng cách D góc đứng V 50 CHƯƠNG LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA 6.1 ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG THẲNG Định hướng đường thẳng xác định góc đường thẳng với hướng chọn làm hướng gốc 6.1.1 Góc phương vị thực A Góc phương vị thực (A) góc tính từ hướng bắc kinh tuyến thực tới hướng đường thẳng theo chiều thuận kim đồng hồ Góc phương vị thực có giá trị từ 00 đến 3600 Do kinh tuyến thực không song song với mà hội tụ hai cực nên phương vị thực đường thẳng điểm khác khác nhau: Ai+1 = Ai ± γ (6.1) Trong đó: γ - độ hội tụ kinh tuyến *  B¾c * Ai+1 a i+1 Ai i Hình 6.1 Góc phương vị thực t 6.1.2 Góc phương vị từ A Góc phương vị từ (At) góc tính từ hướng bắc kinh tuyến từ (hướng kim nam châm) tới hướng đường thẳng theo chiều thuận kim đồng hồ Góc phương vị từ có giá trị từ 00 đến 3600 Kinh tuyến từ điểm khác khơng song song với Do phương vị từ điểm khác đường thẳng khác nhau: Ati+1 = Ati ± δ (6.2)  B¾c Ai+1 a i+1 Ai Trong đó: δ - độ lệch từ i Hình 6.2 Góc phương vị từ 6.1.3 Góc định hướng  Góc định hướng () góc tính từ hướng bắc kinh tuyến trục (trục OX) tới hướng đường thẳng theo chiều thuận kim đồng hồ Góc định hướng có giá trị từ 00 đến 3600 51 8.3 BỐ TRÍ ĐƯỜNG CONG TRỊN 8.3.1 Khái niệm Khi xây dựng cơng trình dạng tuyến đường ôtô, đường sắt, kênh mương, nơi tuyến đổi hướng cần bố trí đường cong Có loại đường cong đường cong trịn đường cong xoắn Đường cong trịn đường cong có tâm bán kính khơng đổi, dạng bản, thường gặp giao thơng 8.3.2 Các yếu tố đường cong trịn  T§ P G TC C § R   Hình 8.7 Các yếu tố đường cong tròn Các tham số đường cong: bán kính đường cong R, góc ngoặt θ Ngồi cịn tham số khác: Tiếp cự T: T  TD  TC  Rtg Phân cự P: P  R( cos   (8.12) (8.13)  1) Chiều dài đường cong K: K  R (8.14) 180 Các điểm đường cong: điểm đầu Đ, điểm cuối C điểm G 8.3.3 Bố trí điểm đường cong Đặt máy kinh vĩ điểm ngoặt N, định hướng điểm ngoặt đường cong trước đó, bố trí khoảng cách T, điểm Đ Quay máy kinh vĩ góc ( 180   ), bố trí 84 180   khoảng cách P, điểm G Tiếp tục quay máy góc ( ), bố trí khoảng cách T, điểm C 8.3.4 Bố trí chi tiết đường cong Khi bố trí đường cong, ngồi điểm chính, phải bố trí thêm điểm phụ đường cong Các điểm phụ cách 5m, 10m, 15m,… tuỳ theo u cầu cơng trình Việc bố trí điểm phụ gọi bố trí chi tiết đường cong Có nhiều phương pháp bố trí chi tiết: phương pháp toạ độ vng góc, phương pháp toạ độ cực mở rộng, phương pháp dây cung kéo dài,… Phương pháp tọa độ vng góc Giả sử cần bố trí điểm chi tiết cách k (m) Số điểm chi tiết cần bố trí: n = K/k điểm Tính toạ độ điểm chi tiết: Góc tâm chắn cung k: 180 (8.15)  k R Chọn hệ toạ độ với gốc điểm đầu Đ, trục x trùng với hướng ĐN, trục y trùng với hướng ĐO Toạ độ điểm chi tiết thứ 1: x1 = Rsin (8.16) y1 = R-Rcos = R(1-cos) = 2Rsin2(/2) x x x 1  §  y y y Hình 8.8 Phương pháp tọa độ vng góc (8.17) Tương tự, tọa độ điểm thứ i: xi = Rsin(i ) yi = 2Rsin2(i/2) Cách bố trí: (8.18) Đặt máy kinh vĩ điểm Đ, định hướng điểm ngoặt N, bố trí khoảng cách x1, x2, xn Chuyển máy tới điểm vừa bố trí, định hướng tới điểm N mở góc vng, bố trí khoảng cách yi tương ứng, đánh dấu điểm điểm i chi tiết đường cong 85 Các điểm phụ bố trí cách độc lập chúng khơng chịu ảnh hưởng sai số lan truyền Phương pháp thường sử dụng nơi dễ bố trí chiều dài Phương pháp tọa độ cực mở rộng Các điểm chi tiết xác định biết góc i khoảng cách D (hình 8.9)   Ta có: 1  ,     , …, 2  (8.19) i  i 2 D  D   và: D  R sin  (8.20)  O Hình 8.9 Phương pháp tọa độ cực mở rộng Cách bố trí: Đặt máy kinh vĩ điểm Đ, định hướng điểm N, bố trí góc 1, 2, n đánh dấu hướng Theo hướng góc 1, bố trí chiều dài D điểm Từ điểm 1, dùng thước thép quay cung bán kính D cắt cạnh góc 2 điểm 2,… tiếp tục hết 8.4 TÍNH KHỐI LƯỢNG ĐÀO ĐẮP 8.4.1 Nguyên lý Nguyên tắc tính khối lượng đào đắp chia nhỏ khu vực cần tính thành vng nhỏ, thể tích diện tích nhân với độ cao trung bình đó: V = a2.Htb (8.21) Hình 8.10 Ngun lý tính khối lượng đào đắp 86 Và hiệu thể tích tính theo độ cao thực tế với thể tích tính theo độ cao thiết kế khối lượng đào đắp: VĐào(đắp) = VThực tế - VThiết kế (8.22) Việc đo, tính tốn thực đồ trực tiếp thực địa 8.4.2 San cân khối lượng đào khối lượng đắp Trên khu vực cần san nền, xây dựng lưới vng (trên bình đồ thực địa) cạnh a = – 20m, cạnh nhỏ độ xác tính tốn cao 12.68 +1.90 10.05 10.03 -0.02 8.93 10.03 10.38 10.03 10.84 10.03 11.68 10.03 +1.10 -0.35 -0.81 -1.65 8.42 10.03 +1.61 8.13 10.03 10.87 10.03 9.34 10.03 8.92 10.03 -0.84 +0.69 +1.11 12.72 10.03 +2.05 11.08 10.03 10.63 10.03 -1.05 -0.60 10.03 -2.65 9.36 10.03 +0.67 7.98 10.03 -2.69 Hình 8.10 Lưới ô vuông đào đắp Xác định độ cao thực tế đỉnh vng (Hđen) bình đồ đo trực tiếp thực địa Độ cao trung bình thực tế vng bất kỳ: Htbđen = (H1đen + H2đen + H3đen + H4đen)/4 (8.23) Trong đó: Hiđen: độ cao thực tế đỉnh i Nếu độ cao thiết kế (Hđỏ) khu vực san cho trước, khối lượng đào (hoặc đắp) là: W = Vđen – Vđỏ = a2(∑ Htbđen – ∑Hđỏ) (8.24) Nếu yêu cầu cân khối lượng đào khối lượng đắp tồn khu độ cao thiết kế (Hđỏ) tính theo cơng thức: 87 Hđỏ = (1∑HIđen + 2∑HIIđen + 3∑HIIIđen + 4∑HIVđen)/4n Trong đó: (8.25) HIđen: Độ cao đỉnh thuộc ô vuông HIIđen: Độ cao đỉnh thuộc hai ô vuông HIIIđen: Độ cao đỉnh thuộc ba ô vuông HIVđen: Độ cao đỉnh thuộc bốn ô vuông n: số ô vuông Độ cao san lấp (độ cao thi công) đỉnh độ cao thiết kế trừ độ cao đen Ví dụ hình 8.10: Từ độ cao đen đẫ đo đỉnh ô vuông Xác định độ cao thiết kế để tổng khối lượng đào tổng khối lượng đắp tính độ cao thi công đỉnh Độ cao đỉnh thuộc ô vuông: HIđen = 8.42 + 12.68 + 7.98 + 12.72 = 41.72 m Độ cao đỉnh thuộc ô vuông: HIIđen = 8.13 + 10.05 + 11.68 + 9.36 + 10.63 + 11.08 + 10.87 + 8.93 = 80.73 m Độ cao đỉnh thuộc ô vuông: HIVđen = 10.38 + 10.84 + 8.92 + 9.34 = 39.48 m Độ cao thiết kế để tổng đào tổng đắp: Hđỏ = (1x41.72 + 2x80.73 + 4x39.84)/(4x9) = 10.03 m Độ cao thi công = Hđỏ - Hđen Độ cao thiết kế (đỏ), độ cao thi công (xanh) ghi mắt lưới hình 8.10 đó: đào mang dấu -, đắp mang dấu + 8.4.2 San theo độ dốc cho trước Trong xây dựng hay gặp trường hợp san lấp theo độ dốc cho trước để đảm bảo mục đích cho trước đó, ví dụ đảm bảo thoát nước mưa tự nhiên Trường hợp độ cao đỏ (độ cao thiết kế) cho trước cọc đầu tiên, học cuối Độ cao thiết kế cọc khác tính dựa vào độ dốc i, kích thước vng a số thứ tự cọc j: Hjđỏ = H0đỏ - j.i%.a (8.25) 88 8.5 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 8.5.1 Xây dựng lưới vng xây dựng Trong xây dựng cơng trình, trục cơng trình vng góc, song song với để thuận tiện việc bố trí, thi cơng người ta thường xây dựng khu vực xây dựng mạng lưới khống chế trắc địa có điểm tạo thành ô vuông cạnh lưới song song với trục cơng trình, gọi lưới vng xây dựng (hình 8.11) Lưới vng xây dựng thiết kế vẽ thiết kế cơng trình, kích thước thường 50m, 100m, 200m, … tuỳ theo quy mơ u cầu cơng trình Sau chuyển thực địa đo đạc bình sai, hồn ngun lưới Hướng ban đầu Hình 8.11 Lưới vng xây dựng Việc xây dựng lưới ô vuông gồm bước: Xác định hướng ban đầu lưới Hướng ban đầu lưới cố định hai điểm, toạ độ hai điểm xác định vẽ thiết kế Các điểm cố định hướng ban đầu lưới bố trí dựa vào điểm khống chế trắc địa cấp cao có giai đoạn trước Hướng ban đầu cịn bố trí dựa vào địa vật cố định có thực địa bình đồ thiết kế Bố trí lưới vng Từ hướng ban đầu, sử dụng máy kinh vĩ thước thép bố trí điểm mạng lưới, cố định cọc gỗ Đo đạc tính tốn bình sai lưới ô vuông xây dựng Các điểm mép khung lưới đo đạc, xác định trước theo phương pháp xây dựng lưới mặt học 89 Các điểm bên lưới ô vuông tạo thành đường chuyền kinh vĩ duỗi thẳng với điểm gốc điểm mép khung Việc đo đạc, tính tốn bình sai thực đường chuyền Hoàn nguyên, cố định lưới Từ tọa độ bình sai tọa độ thiết kế lưới vng, tính giá trị (góc, cạnh) để chuyển điểm lưới vị trí thiết kế Các điểm lưới hồn ngun vị trí thiết kế cố định chắn 8.5.2 Chuyển trục cơng trình ngồi thực địa (định vị cơng trình) Từ mốc khống chế trắc địa, bố trí điểm cố định trục cơng trình Các điểm cố định cọc gỗ bê-tông, đánh dấu đinh vạch sơn hệ thống khung định vị (hay gọi cọc ngựa - hình 8.12, 8.13) 12 12 E B A E 12 A B A 12 E B E Hình 8.12 Định vị trục cơng trình B A Hình 8.13 Định vị trục cơng trình Các điểm xác định độ cao đo cao hình học để phục vụ công tác thi công Dựa vào điểm cố định trục, bố trí điểm chi tiết cơng trình 8.5.3 Chuyển trục cơng trình xuống đáy hố móng Trong trường hợp đáy hố móng khơng sâu cơng trình nhỏ, từ điểm cố định trục, căng dây thép để dóng trục dùng dọi để chiếu giao điểm chúng xuống đáy móng Trường hợp ngược lại phải sử dụng máy kinh vĩ để chuyển trục xuống Đặt máy kinh vĩ cọc định vị trục, định hướng sang điểm định vị đối diện, xác định hướng trục đáy móng Làm tương tự ta chuyển trục khác xuống đáy móng 90 8.5.4 Chuyển độ cao xuống đáy hố móng Khi cần chuyền độ cao xuống hố móng, trường hợp móng nơng (nhỏ 3m), sử dụng máy thuỷ bình mia tiến hành đo cao hình học thơng thường Trong trường hợp móng sâu, việc chuyền độ cao phải kết hợp thêm thước thép tiến hành hình 8.14 s a Th­íc thÐp t A b Hình 8.14 Chuyển độ cao xuống đáy hố móng Độ cao đáy móng tính theo cơng thức: Hm = HA + s – (b - a) – t (8.26) 8.5.5 Chuyển trục cơng trình lên tầng cao Sau xây xong sàn tầng 1, trục phải đánh dấu lại trục lên sàn tầng (nếu chuyển trục máy chiếu đứng), gửi trục xa (nếu chuyển trục máy kinh vĩ) để tiếp tục chuyển trục lên sàn tầng cao Có thể dùng dây dọi để chuyển trục lên tầng với công trình thấp tầng Dùng máy kinh vĩ để chuyển trục lên tầng với cơng trình thấp 10 tầng Ví dụ: cần chuyển trục AA, đặt máy kinh vĩ điểm A, định hướng A tới điểm thứ hai đánh dấu trục AA (hình 8.15), cố định bàn độ ngang, đưa ống kính lên sàn, đánh dấu điểm A1 Đảo kính làm tương tự điểm A2 Điểm A1, A2 điểm A 1 A Hình 8.15 Chuyển trục cơng trình lên cao 91 máy kinh vĩ Đối với nhà cao 10 tầng dùng máy chiếu đứng, phải để lỗ trống 20x20cm sàn (hình 8.16), trục máy truyền qua lỗ lên sàn cần thiết Hình 8.16 Chuyển trục cơng trình lên cao máy chiếu đứng 8.5.6 Chuyển độ cao lên tầng Chuyển độ cao lên tầng, t a tương tự chuyển độ cao xuống đáy móng Khi đó: H = HA + s + (a - b) - t (8.27) Th­íc thÐp s b Hình 8.17 Chuyển độ cao lên tầng 8.5.7 Chỉnh cột thẳng đứng Khi thi công nhà khung, nhà công nghiệp, phải đảm bảo cột thẳng đứng Nếu cột không cao, thi công đổ chỗ dùng dây dọi để chỉnh 92 Nếu yêu cầu độ xác cao hơn, dùng hai máy kinh vĩ đặt hai hướng vuông góc để chỉnh, tim cột đánh dấu chân đỉnh cột, điều chỉnh cho hai điểm nằm mặt phẳng ngắm (hình 8.18) Hình 8.18 Chỉnh cột thẳng đứng máy kinh vĩ Trường hợp lắp cột thẳng hàng, a để điều chỉnh thẳng hàng, đặt máy kinh vĩ cách dãy cột đoạn a =  1.5m, mia a đặt ngang cột (hình 8.19) điều chỉnh cột nhờ số đọc mia Hình 8.19 Chỉnh cột thẳng hàng 8.5.8 Đo vẽ hồn cơng Đo vẽ hồn cơng cơng trình đo đạc biểu diễn vị trí, kích thước, hình dáng thực tế cơng trình sau thi cơng Bản vẽ hồn cơng tài liệu quan trọng để đánh giá chất lượng thi công, sở cho việc sửa chữa, mở rộng cơng trình sau Việc đo vẽ hồn cơng thực sau xây dựng xong phần (móng, tầng nhà ) tồn cơng trình tiến hành tương tự đo vẽ chi tiết 93 bình đồ vị trí, ngồi cịn đo vẽ kích thước hạng mục đường ống cống ngầm,… Về nguyên tắc, tất số liệu ghi thiết kế phải đo đạc lại thực tế thể vẽ bình đồ hồn cơng 8.6 QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH 8.6.1 Khái niệm Trong q trình thi cơng cơng trình, tải trọng cơng trình tăng dần theo thời gian Trong q trình sử dụng, hoạt tải cơng trình liên tục thay đổi Theo thời gian, điều kiện ngoại cảnh biến động vỏ Trái đất, động đất, ảnh hưởng cơng trình bên cạnh,… ảnh hưởng tới cơng trình Các ảnh hưởng làm cơng trình bị chuyển dịch khơng gian, chuyển dịch không dẫn tới biến dạng phá huỷ cơng trình Cơng trình chuyển dịch theo hai phương: phương thẳng đứng (trồi lún) phương ngang (chuyển vị) Quan trắc chuyển dịch đo đạc, phân tích đánh giá dự báo độ chuyển dịch công trình, từ có biện pháp xử lý, đề phịng tai biến xảy Thực tế, cơng trình thường chuyển dịch nhỏ diễn theo thời gian, phải sử dụng phương pháp dụng cụ có độ xác cao để quan trắc 8.6.2 Quan trắc lún Trồi lún chuyển dịch cơng trình theo phương thẳng đứng, ngun nhân chủ yếu tải trọng điều kiện móng cơng trình Hầu hết cơng trình bị lún, quan trắc chuyển dịch thẳng đứng gọi quan trắc lún Độ lún cơng trình (S) thay đổi độ cao cơng trình theo thời gian: Sj = Hj – Hj – (8.28) Sj = Hj – H0 (8.29) Trong đó: Hj, Hj-1, H0: độ cao cơng trình thời điểm j, j-1, 94 Như vậy, để quan trắc lún, cần lập lưới độ cao với mốc điểm đặc trưng cơng trình đo đạc xác định độ cao điểm đặc trưng nhiều thời điểm khác Lưới độ cao quan trắc lún cơng trình Thành lập hai cấp lưới khống chế độ cao độc lập nhau: - Lưới khống chế sở: bao gồm mốc có độ cao ổn định suốt q trình quan trắc (mốc chuẩn), bố trí nơi có điều kiện địa chất tốt khu vực chịu ảnh hưởng cơng trình Số mốc tối thiểu lưới 3, bố trí thành cụm riêng biệt Mốc gốc chơn sâu tận tầng cuội sỏi, chơn nơng hay gắn lên cơng trình khác ổn định - Lưới quan trắc: gồm mốc KÕt cÊu chÞu lùc gắn trực tiếp vào kết cấu chịu lực cơng trình chuyển dịch cơng trình Cấu tạo mốc quan trắc lún hình 8.20 Hình 8.20 Mốc quan trắc lún Chu kỳ quan trắc lún Việc đo đạc xác định độ cao mốc chuẩn mốc quan trắc lún phải diễn theo chu kỳ Thời gian hai chu kỳ quan trắc phải phù hợp với diễn biến lún cơng trình - Chu kỳ 0: thực xây xong phần móng cơng trình - Trong giai đoạn thi công: chu kỳ thực theo tải trọng cơng trình, cơng trình đạt 25%, 50%, 75%, 100% tải trọng - Trong giai đoạn sử dụng: thời gian chu kỳ thưa hơn, tháng tháng chu kỳ Thời gian chu kỳ thu nhỏ cơng trình lún nhiều diễn biến lún phức tạp Việc quan trắc lún kết thúc có kết luận thời điểm tắt lún cơng trình lún nhỏ, khơng ảnh hưởng tới việc sử dụng cơng trình 95 Đo đạc, tính tốn Các phương pháp đo thường áp dụng là: đo cao hình học, đo cao thuỷ tĩnh, … Trong phổ biến đo cao hình học Độ xác đo lún tương đương hạng II, hạng III Nhà nước Máy sử dụng máy thuỷ bình độ xác cao có đo cực nhỏ Ni004, Ni007, … Tiến hành đo đạc độc lập hai cấp lưới Việc đo đạc phải tuân thủ nghiêm ngặt hạn sai cấp hạng, phải tính tốn sổ đo kiểm tra sai số khép phải thực thực địa KÕt cÊu chÞu lùc Mèc chuÈn III II Công trình 10 I Hình 8.21 Sơ đồ mốc quan trắc lún mốc chuẩn Sau tiến hành bình sai lưới sở lưới quan trắc lún theo phương pháp chặt chẽ (ngun lý số bình phương nhỏ nhất) Tính toán tham số lún: Độ lún tuyệt đối mốc: - Giữa hai chu kì j j-1: S i j , j 1  H i j  H i j 1 (8.30) - So với chu kỳ 0: S i j ,  H i j  H i0 (8.31) Độ lún trung bình cơng trình chu kỳ j: n j tb S  S i i 1 n (8.32) Tốc độ lún: S tbj v t (8.33) Lún lệch: Slệch = Smax - Smin (8.34) 96 Ngoài ra, dựa vào tham số lún người ta lập biểu đồ lún mốc đặc trưng theo thời gian, biểu đồ lún trục, bình độ lún, … 8.6.3 Quan trắc dịch chuyển ngang Chuyển dịch ngang cơng trình (chuyển vị) nguyên nhân chủ yếu lực phương ngang tác động lên áp lực nước tác dụng lên đập thuỷ lợi, thuỷ điện,… Chuyển dịch ngang thay đổi toạ độ mặt cơng trình theo thời gian: q  2 x  2 y Trong đó: x  X i j  X i j 1 y  Yi j  Yi j 1 (8.35) (8.36) Tương tự quan trắc lún, để quan trắc chuyển dịch ngang, cần lập lưới mặt có mốc điểm đặc trưng cơng trình đo đạc xác định toạ độ điểm đặc trưng nhiều thời điểm khác Việc đo đạc theo chu kỳ, thời gian chu kỳ tuỳ thuộc vào áp lực tác động lên cơng trình Có nhiều phương pháp để quan trắc chuyển dịch ngang phương pháp hướng chuẩn, lưới đo góc cạnh, GPS,… 97 Tài liệu tham khảo [1] Phạm Văn Chuyên Trắc địa xây dựng Nhà xuất Giáo dục 1996 [2] Vũ Thặng Trắc địa đại cương Nhà xuất Xây dựng 2000 [3] Vũ Thặng Lý thuyết sai số bình sai Bài giảng Trường đại học Xây dựng hà Nội 2011 [4] Trần Văn Quảng Trắc địa đại cương Nhà xuất Xây dựng 2001 [5] Nguyen Thac Dung La topographie en construction Maison d’édition de l’Education 1997 [6] Tổng cục địa Thơng tư hướng dẫn áp dụng hệ quy chiếu hệ toạ độ quốc gia VN-2000 Số 973/2001/TT-TCĐC 2001 [7] Bộ Tài nguyên môi trường Quy định kỹ thuật thành lập đồ địa hình tỷ lệ 1:10000, 1:25000 1:50000 công nghệ ảnh số Quyết định số 15/2005/QĐ-BTNMT 2005 [8] Cục Đo đạc đồ Nhà nước Quy phạm đo vẽ đồ địa hình tỷ lệ 1:500, 1:1000, 1:2000, 1:5000 Hà Nội 1976 98 ... 30’ 40’ -1 1” 105 44’ 22 ” 1 12. 499 146 22 ’ 10’ -1 0” 72 06’ 21 ” 113.691 -2 5 +7 29 . 820 98.965 -2 7 +8 -3 0.517 108 .28 1 -2 7 +8 34.933 108.191 C 1385. 521 1156. 423 1000.3 42 124 2.1 02 1030.137 1341.074 999.593... R=60.00 K=61 .20 Đoạn thẳng đoạn cong Tªn cäc 26 .74 4339.56 25 .00 4314.56 12. 90 4301.66 12. 10 -0 .61 -0 .66 -0 .55 -0 .65 3.95 428 5. 62 428 9.56 -0 .77 9.83 427 5.79 14. 02 7.36 -0 .78 -0 .88 3.87 -0 .50 424 0.35... -7 12. 5[10] -8 12[ 8] +99[9] +173 +174.5 +27 6 -1 03 + 121 5 + 121 7.5 +1 120 +95 +764 +7 62. 5 +861 -9 7 -1 433 -1 4 32. 5 -1 5 32 +98 +6 9.5 -8 7 92 Trình tự tính tốn kiểm tra: Khoảng ngắm: [1] = (1) – (3) [2] = (4)