Giáo trình Trắc địa công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp (Nghề Trắc địa công trình CĐTC)

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: TĐCT XÂY DỰNG DD&CN NGHỀ: TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Quảng Ninh, năm 2021 BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI NĨI ĐẦU Biên soạn giáo trình giảng dạy hoạt động thường niên then chốt trình đào tạo nghề Kết từ biên soạn giáo trình giảng dạy phát cần bổ sung kiến thức, phát triển nhận thức khoa học, sáng tạo phương pháp, phương tiện kỹ thuật có giá trị cao Thực tế cho thấy học sinh, sinh viên trình học tập, rèn luyện trường làm việc đòi hỏi phải có kiến thức, kỹ để đáp ứng nhu cầu xã hội Thực mục tiêu đó, tơi biên soạn Giáo trình “TĐCT xây dựng DD&CN” với nhiều nội dung cung cấp thông tin, kiến thức kỹ thuật cần thiết để phục vụ công tác giảng dạy học tập giáo viên, học sinh sinh viên nhà trường Căn vào Nội dung Chương trình đào tạo nghề Trắc địa cơng trình nhà trường, tơi xây dựng biên soạn giáo trình với học để áp dụng cho hệ Cao đẳng Trung cấp Cụ thể sau: Bài Lập lưới ô vuông xây dựng Bài Xác định độ cao điểm lưới ô vuông xây dựng Bài Chuyển trục cơng trình thực địa Bài Công tác trắc địa thi công cọc móng Bài 5: Cơng tác trắc địa phục vụ bố trí chi tiết đào hố móng xây móng cơng trình Bài Chuyển trục bố trí vào bên cơng trình Bài 7: Lắp đặt, điều chỉnh kết cấu xây dựng thiết bị kỹ thuật Bài 8: Công tác trắc địa quy hoạch xây dựng thành phố Bài 9: Quan trắc biến dạng lún cơng trình Bài 10: Quan trắc biến dạng nghiêng cơng trình Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, tham gia góp ý Hội đồng thẩm định, giáo viên khoa Xây dựng để tơi hồn thành giáo trình Hy vọng giáo trình mang lại kiến thức kỹ bổ ích, thiết thực cho học sinh, sinh viên nhà trường Xin trân trọng cảm ơn! Chủ biên BÀI 1: LẬP LƯỚI Ô VUÔNG XÂY DỰNG Đối với khu vực xây dựng nhỏ, lưới xây dựng thường áp dụng lưới ô vuông, hệ thống điểm mạng lưới vng có kích thước 50, 100, 200, đơi tới 400m Khi xây dựng lưới, trục Ox chọng cho chuyển ngồi thực địa song song với trục cơng trình Các điểm lưới xây dựng cố định thực địa mốc bê tơng Mục tiêu: - Kiến thức: Giải thích vai trị của lưới vng trắc địa thi cơng cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp; Mơ tả quy trình phương pháp chuyển thiết kế lưới ô vuông từ vẽ thực địa Mơ tả bước, cơng thức tính bình sai lưới vng; Giải thích quy trình, phương pháp hồn ngun lưới vng; - Kỹ năng: Sử dụng vẽ thiết kế xây dựng; Thực thiết kế lưới ô vuông xây dựng tổng bình đồ thiết kế cơng trình sử dụng để phục vụ q trình Cắm biên cơng trình đào đắp; Sử dụng máy móc dụng cụ trắc địa để đo đạc cắm chi tiết lưới ô vuông thực địa; Thành thạo đo góc, đo dài đường chuyền lưới ô vuông; Thành thạo việc tính tốn bình sai, đường chuyền lưới vng; Thực việc tính góc hồn ngun cạnh hồn ngun; cố định mạng lưới vng theo toạ độ thiết kế; Xác định độ cao điểm lưới ô vuông; - Thái độ: Thực quy định, quy phạm lưới vng xây dựng; Có tính cẩn hận, nghiêm túc, xác cơng việc Nội dung chính: 2.1 Thiết kế lưới lưới vng xây dựng 2.1.1 Mục đích Để chuyển thiết kế cơng trình cơng nghiệp (xí nghiệp cơng nghiệp, khu liên hợp cơng nghiệp, chí thành phố) thực địa, thông thường người ta xây dựng sở khống chế tọa độ độ cao dạng đặc biệt bao gồm hệ thống dày đặc điểm mốc trắc địa phân bố cách tương đối đồng toàn khu vực Các điểm tạo thành mạng lưới hình vng hay hình chữ nhật có chiều dài cạnh từ 50, 100 đến 400m Sở dĩ lưới xây dựng có dạng đặc biệt khu cơng nghiệp, thành phố có hạng mục cơng trình bố trí thành lơ, mảng có trục song song vng góc với Mạng lưới vng xây dựng có cạnh song song với trục chuỗi xây dựng Muốn vậy, sau thiết kế hạng mục cơng trình bình đồ, người ta thiết kế mạng lưới ô vuông với phân bố điểm cách hợp lí từ chuyển chúng thực địa Ngồi mục đích bố trí cơng trình, lưới vng xây dựng cịn dùng để đo vẽ bình đồ hồn cơng tỷ lệ lớn 1/500- 1/200 2.1.2 Đặc điểm Lưới vng xây dựng có đặc điểm sâu đây: a Hướng trục tọa độ vng góc giả định (hệ trục tọa độ dùng để thành lập lưới ô vuông xây dựng) phải song song với trục cơng trình trục đường giao thơng khu vực Trên tồn diện tích rộng lớn thành phố khu liên hợp công nghiệp hướng trục tọa độ mạng lưới ô vuông xây dựng khu vực khác khác Để liên kết mạng lưới nói phạm vi tồn thành phố để thống tọa độ chúng hệ thống Nhà nước cần tính chuyển tọa độ điểm mạng lưới hệ thống tọa độ Nhà nước thành phố b Gốc tọa độ giả định thường chọn cho toàn khu vực xây dựng lọt vào góc phần tư thứ hệ tọa độ giả định Khi tất điểm cơng trình cần bố trí có tọa độ dương để tránh nhầm lẫn tính tốn.Vì vậy, mặt xây dựng nhỏ gốc tọa độ nên chọn góc Tây- Nam khu vực Cịn khu vực có diện tích lớn nên chọn gốc tọa độ khu vực để tránh lan truyền sai số số liệu gốc 2.1.3 Yêu cầu chung Độ xác xây dựng lưới phụ thuộc vào độ xác xây lắp cơng trình (bảng 2.1) (Bảng 2.1).Độ xác xây lắp cơng trình Dạng cơng trình Sai số mặt Sai số độ cao Kết cấu thép  2cm 100m  4cm Kết cấu bê tông  3cm 100m  5cm Kết cấu bê tơng  5cm 100m  5cm tồn khối Để đảm bảo bố trí cơng trình với độ xác trên, lưới xây phải có độ xác gấp lần Như xây dựng lưới phải đảm bảo sai số từ  2,5cm 100m (bảng 2.2) (Bảng 2.2) Độ xác xây dựng lưới thi công Sai số xây dựng lưới Độ xác Đo góc Khu vực xây dựng m (") Đo T cạnh = mS S Cấp Diện tích > 100ha 1: 25 000 Cấp Diện tích 10  100ha 1: 10 000 Cấp Diện tích < 10ha 10 1: 000 a Về mặt bằng: Cần đảm bảo độ xác cao vị trí tương hỗ điểm mạng lưới Khi bố trí trục cơng trình cơng nghiệp lớn có mối quan hệ chặt chẽ với dây chuyền cơng nghệ u cầu sai số vị trí tương hỗ điểm lân cận mạng lưới xây dựng với chiều dài cạnh 200m không vượt 2cm (nghĩa sai số trung phương tương đối  1/10000) góc vng lưới cần đạt độ xác 20” Đối với cơng trình u cầu độ xác khơng cao tiêu giảm 1,5- lần, nghĩa sai số tương đối 1/7000- 1/5000 Khi sử dụng lưới ô vuông xây dựng làm sở khống chế đo vẽ bình đồ hồn cơng tỷ lệ lớn sai số tuyệt đối vị trí điểm lưới khơng vượt q 0,2mm.M Ví dụ: Ứng với tỷ lệ 1/500 sai số giới hạn vị trí điểm  10cm, sai số trung phương điểm yếu lưới  5cm Như vậy, độ xác lưới ô vuông xây dựng phải đảm bảo đồng thời yêu cầu độ xác nêu b Về độ cao: Các điểm lưới ô vuông xây dựng đồng thời điểm khống chế độ cao phục vụ đo vẽ bố trí cơng trình Trong cơng tác bố trí, độ cao thiết kế chuyển thực địa từ điểm gần lưới xây dựng với độ xác từ 3- 4mm Để đảm bảo độ xác sai số độ cao điểm lưới ô vuông xây dựng phải nhỏ 1,5 lần tức sai số trung phương độ chênh cao điểm lân cận không vượt q 2- 3mm Độ xác đạt thủy chuẩn hình học hạng IV 2.1.4 Thiết kế lưới a Yêu cầu chung: Yêu cầu lưới ô vuông xây dựng cạnh lưới phải thật song song với trục cơng trình trục đường giao thơng khu vực Muốn vậy, phải có tổng bình đồ tồn cơng trình cần xây dựng, đồ tỷ lệ lớn (1/2000), người ta thiết kế hạng mục cơng trình, tiểu khu khu dân cư kho chứa… b Mật độ điểm: Lưới vng xây dựng cần có đủ mật độ điểm cho việc bố trí cơng trình đo vẽ hồn cơng Trong thực tế bố trí xí nghiệp cơng nghiệp lớn có dây chuyền sản xuất chặt chẽ lưới có độ dài cạnh 200m đủ đáp ứng yêu cầu nêu Trong số trường hợp, chuyển thực địa cơng trình nhỏ nằm riêng biệt cần tăng dầy mạng lưới đến độ dài cạnh 100m Tùy thuộc vào tính chất phức tạp yêu cầu độ xác bố trí hạng mục cơng trình mà vị trí khác mạng lưới xây dựng có chiều dài cạnh khác (100 x 100, 200 x 200, 400 x 400, 100 x 150, 200 x 250)m c Vấn đề bảo toàn điểm mạng lưới: Mạng lưới xây dựng cần thành lập cho số điểm rơi vào vùng bị hủy hoại Để đạt điều này, người ta thiết kế mạng lưới xây dựng lên tờ giấy can, sau đặt lên tổng bình đồ, xoay xê dịch giấy can cho hướng trục lưới ln song song với trục cơng trình, đồng thời số mốc lọt vào vùng đào đắp Đối với điểm rơi vào vùng đào đắp vùng có địa chất ổn định cần đánh dấu ghi lại nên đặt mốc kiên cố để tránh lãng phí Cuối cùng, người ta châm điểm từ giấy can lên tổng bình đồ nối chúng lại vị trí điểm mạng lưới xây dựng cần chuyển thực địa d Chọn điểm gốc tọa độ gốc: Người ta thường chọn điểm gốc hệ tọa độ giả định nằm góc Tây- Nam khu vực cho tất cơng trình nằm lọt vào góc phần tư thứ hệ tọa độ Nếu nên cố gắng đặt gốc hệ tọa độ giả định trùng với điểm tam giác có tọa độ hệ thống Nhà nước nhằm làm cho việc tính chuyền tọa độ dễ dàng e Cách đánh số kí hiệu điểm: Các điểm mạng lưới xây dựng đánh số điểm gốc theo hai cách sau đây: Cách 1: Đánh số theo trật tự dải bay thơng thường (hình 1.1) Hình 1.1 Cách đánh số theo trật tự dải bay Cách 2: Theo khoảng cách 100m trục X kí hiệu chữ A, cịn trục Y kí hiệu chữ B (hình 1.2) Ưu điểm phương pháp cho ta thấy vị trí điểm Hình 1.2 Cách đánh số theo khoảng cách trục X,Y Hướng dẫn thực hành QUY TRÌNH THIẾT KẾ LƯỚI Ơ VUÔNG TRÊN BẢN ĐỒ TT NÔI DUNG THỰC HIỆN YÊU CẦU KỸ THUẬT DỤNG CỤ CHÚ Ý - Có sẵn mơ hình để thực An tồn vệ sinh lao động Chuẩn bị - Bàn vẽ Đảm bảo chất - Bản đồ khu vực tỷ lệ lượng, yêu cầu kỹ thuật nhỏ - Giấy bóng kính - Thước vng - Chì, tẩy - Chuẩn, chắc, đầy đủ - Sạch, đủ diện tích - Kim Trình tự thực - Kẻ lưới vng - Theo tỷ lệ phù giấy bóng kính hợp địa hình, cấp cơng trình - Đánh số - Theo khoảng cách trục X,Y - Số lượng điểm - Xoay lưới bóng kính rơi vào vùng đào đồ tỷ lệ nhỏ đắp - Ghim lưới bóng - Chính xác kính đồ tỷ lệ nhỏ - Châm kim điểm, - Chính xác - Thước, chì, tầy - Chì, tẩy - Ghim An tồn vệ sinh lao động - Ghim - Kim, chì, tẩy, bút đánh dấu xuống đồ Kiểm tra sản phẩm - Khoảng cách trục, đường chéo lưới - Vị trí điểm lưới - Chính xác - Thước - Sạch, rõ Vệ sinh - Dụng cụ, vật tư; - Bàn vẽ - Ngăn nắp, gọn Đồ dùng, dụng cụ, gàng vật tư - Rõ ràng, đẹp Hộp, tủ để dụng cụ, tài liệu, bàn vẽ Câu hỏi ôn tập lý thuyết: Câu 1: Hãy trình bày mục đích, đặc điểm độ xác lưới vng xây dựng? Câu 2: Hãy trình bày quy trình thực thiết kế lưới vng xây dựng? Bài tập thực hành: Bài 1: Hãy kẻ lưới ô vuông xây dựng a = 100m, n = 5, m = 5, giấy bóng kính tỷ lệ 1/1000? Bài 2: Hãy thiết kế lưới ô vuông xây dựng a = 100m, n = 5, m = 5, tỷ lệ 1/1000 cho cụm cơng trình A khu cơng nghiệp M? Phiếu đánh giá kết thực tập: TT Các tiêu chí đánh giá Kết thực hiện/ Thang điểm sai số sản phẩm Thời gian 25 10 Cơng tác an tồn, VSLĐ Tốt 10 Thao tác Nhẹ, rứt khoát 10 Yêu cầu kỹ thuật: - Khoảng cách trục ≤ 1/10.000 25 - Khoảng cách đường chéo ≤ 1/10.000 25 - Số lượng điểm rơi vào vùng phá hủy ≤ 1/10 25 Tổng cộng Bằng số: 100 Điểm đánh giá 70 Đánh giá chung: Đạt: ( Đạt tổng điểm  50 điểm) Không đạt: - Chú ý: Nếu để xảy an toàn, tai nạn cho người làm hư hỏng dụng cụ khơng tính điểm, khơng đánh giá q trình luyện tập * Sai số thiết bị gồm có: - Sai số làm trùng bọt thủy tiếp xúc, theo khảo sát thực giá trị sai số vào khoảng 0.27”, chiều dài tia ngắm 25m dẫn đến sai số đọc số mia vào khoảng 0.03mm - Sai số ngắm, xác định theo cơng thức: mngắm= 10”/V (V độ phóng đại ống kính) Với V = 44x, chiều dài tia ngắm D = 25m, ảnh hưởng sai số đến số đọc đạt đến giá trị 0.03mm - Sai số khơng thực điều kiện hình học máy thủy chuẩn (sai số góc i) Trong điều kiện cho phép i = 8”, chênh lệch chiều dài tia ngắm mia trước mia sau 1m, sai số đạt giá trị 0.04mm Cũng cần ý thay đổi giá trị góc i trạm đo (do tác động xạ nhiệt máy thủy chuẩn) dẫn đến sai số đáng kể số đọc mia - Sai số đọc số đo cực nhỏ, bao gồm sai số xác định giá trị vạch chia đo cực nhỏ, sai số khắc vạch, sai số ước đọc Giá rtị nguồn sai số đạt tới 0.05mm - Sai số điều quang, sai số triệt tiêu áp dụng đo cao từ - Sai số dịch chuyển lưới chỉ, đạt đến giá trị 0.06mm - Sai số khắc vạch mia đạt tới 0.07mm * Sai số điều kiện ngoại cảnh: - Sai số biến dạng máy tác động nhiệt - Sai số máy mia bị lún - Sai số chiết quang đứng - Sai số dãn nở lõi mốc dãn nở nhiệt thân cơng trình - Sai số dao động khơng khí * Sai số người đo: Nhóm sai số liên quan đến người đo gồm có sai số làm trùng bọt thủy dài sai số đọc số đo cực nhỏ, sai số giảm đáng kể sử dụng máy có tự cân máy thủy chuẩn điện tử c Đặc điểm đo cao hình học quan trắc lún cơng trình Trong thực tế sản xuất, đo cao hình học phương pháp sử dụng phổ biến để quan trắc lún Các phương pháp đo cao khác dùng biện pháp hỗ trợ, yêu cầu độ xác quan trắc khơng cao điều kiện thực tế khơng cho phép áp dụng đo cao hình học Để bảo đảm độ xác đo chênh cao lưới quan trắc, cần đề áp dụng biện pháp hạn chế số nguồn sai số máy, người đo điều kiện ngoại cảnh Trong trình thiết kế sơ đồ lưới tổ chức đo đạc ngoại nghiệp nên cố gắng thực quy định sau: 98 - Sơ đồ, chương trình, dụng cụ đo quy định thống cho tất chu kỳ quan trắc để giảm ảnh hưởng nguồn sai số hệ thống đến kết xác định độ lún Tuyến đo thiết kế lựa chọn cẩn thận, dọc theo nơi có đất ổn định, chịu ảnh hưởng chiết quang đứng tác động rung phương tiện máy móc giới - Chiều dài tia ngắm từ máy đến mia hạn chế không 25- 30m - Kiểm tra hiệu chỉnh máy thủy chuẩn mia invar trước sau chu kỳ quan trắc, đặc biệt ý kiểm nghiệm góc i cho i≤ 8” - Chọn thời điểm đo thích hợp: Đo thời tiết râm mát, gió nhẹ chịu ảnh hưởng chiết quang dao động khơng khí - Hạn chế chênh lệch chiều dài tia ngắm đến mia trước mia sau tích lũy chênh lệch khoảng cách tổng tuyến đo - Đối với cơng trình nên sử dụng máy đo cố định, cố gắng bảo đảm điều kiện tương tự chu kỳ quan trắc - Bảo vệ máy biến động nhiệt độ mơi trường - Sử dụng kích nâng chuyên dùng để thay đổi chiều cao máy d Chỉ tiêu kỹ thuật đo cao hình học quan trắc lún cơng trình Trong quan trắc lún phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn cần bảo đảm tiêu kỹ thuật chủ yếu đưa bảng (4.4) Bảng 4.4 Chỉ tiêu kỹ thuật đo cao hình học quan trắc độ lún cơng trình TT Chỉ tiêu kỹ thuật Chiều dài tia ngắm Chiều cao tia ngắm (m) Chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia (m) Hạng I Hạng II Hạng III ≤25m ≤25m ≤40m 0.8≤ h ≤2.5 0.5≤ h ≤2.5 0.3≤ h ≤2.5 0.4 1.0 20 2.0 4.0 5.0 - Trên trạm đo - Tích lũy tuyến đo Chênh lệch chênh cao đo/ trạm, mm 0.5 0.5 1.0 Chênh lệch chênh cao tuyến đo đo  0.3 n  0.5 n  1.0 n Sai số khép tuyến giới hạn fhgh (n số trạm đo)  0.3 n  1.0 n  2.0 n e Tính tốn khái lược kết quả đo Tính tốn khái lược bao gồm công việc: Kiểm tra sổ đo ngoại nghiệp ghi ngày đo, người đo, loại máy sử dụng, điều kiện thời tiết, 99 thông số khí tượng có liên quan đến độ trồi lún cơng trình, đánh giá sơ độ xác đo độ cao, lập sơ đồ lưới đo Đánh giá độ xác đo bao gồm nội dung sau: - Sai số trung phương chênh cao trạm đo xác định theo kết đo đo (hoặc đo kép): nkm = mhtr n  L (4.9) Trong đó: di hiệu số kết hai lần đo n số trạm đo - Tính sai số khép vòng tất tuyến đo tiêu độ xác chung tồn mạng lưới: mhtr =  f h2     n  N nkm = mhtr (4.10) n  L (4.11) Trong đó: fh sai số khép tuyến phù hợp khép kín (mm) n số lượng trạm máy tuyến N số lượng tuyến [L] tổng chiều dài tuyến (km) nkm sai số trung phương chênh cao tuyến dài 1km mhtr sai số trung phương đo chênh cao trạm đo 4.2 Đo cao thủy tĩnh a Cơ sở lý thuyết đo cao thủy tĩnh Đo cao thủy tĩnh dựa định luật thủy lực: Bề mặt chất lỏng bình thơng ln có vị trí nằm ngang (vng góc với phương dây dọi) có độ cao, khơng phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt khối lượng chất lỏng bình Thực tế nhiệt độ, áp suất mật độ chất lỏng bình có giá trị khác phương trình thủy lực thể dạng (hình 4.14) 100 Hình 4.14 Nguyên lý đo cao thủy tĩnh p1 p = g.1 g.2 (4.12) Trong đó: hệ thống h1, h2 độ cao chất lỏng bình, tính từ điểm thấp p1, p2 áp suất chất lỏng bình 1, 2 mật độ chất lỏng bình g gia tốc trọng trường Từ biểu thức (4.12) nhận thấy, bề mặt chất lỏng bình có độ cao khi: p1 p = g.1 g.2 b Cấu tạo máy đo cao thủy tĩnh Máy đo cao thủy tĩnh hệ thống gồm bình thơng N 1, N2 Để đo chênh cao điểm A, B đặt bình N1 A, bình N2 B (đo thuận) Hoặc ngược lại, đo đảo đặt bình N1 B, bình N2 A (hình 4.15) Khi đo thuận, chênh cao h điểm A, B tính theo cơng thức: hAB = (d1 - S1) – (d2 - T1) Trong đó: S1, T1 số đọc thang số bình N1 N2 tương ứng 101 d1, d2 khoảng cách từ vạch “0” thang số đến mặt phẳng đáy bình (a) Vị trí đo thuận (b) Vị trí đo đảo Hình 4.15 Sơ đồ cấu tạo máy đo thủy tĩnh hAB = (T1 - S1) + (d1 - d2) (a) Tương tự, đo đảo chênh cao tính theo cơng thức: hAB = (T2 – S2) – (d1 - d2) (b) Hiệu d1 - d2 gọi sai số MO máy, chế tạo cố gắng làm cho MO có giá trị tuyệt đối nhỏ (MO→0) Lần lượt lấy tổng hiệu công thức (a), (b) xác định chênh cao theo kết chiều đo: hAB = ( S1 − T1 ) + ( S2 − T2 ) (4.13) Và sai số MO: MO = ( S1 − T1 ) − ( S2 − T2 ) (4.14) c Độ xác đo cao thủy tĩnh Trên sở công thức xác định chênh cao hAB (5.13), xác định sai số trung phương chênh cao theo công thức: mh2 = (mT1 + mS21 + mT2 + mS22 ) Nếu coi: mT  mS  mT  mS = mo tính được: 1 mh = mo (4.15) Có nghĩa là, sai số xác định chênh cao máy thủy tĩnh sai số đọc số bề mặt chất lỏng bình Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến độ xác đo cao thủy tĩnh gồm có: 102 - Sự khác biệt tỷ trọng chất lỏng bình ảnh hưởng tượng mao dẫn, nguồn sai số giảm thiểu tăng đường kính bình thực đo sau đặt máy khoảng 2- 3phút để tránh dao động chất lỏng bình - Sai số tiếp xúc đo với màng chất lỏng, di chuyển đầu đo với tốc độ chậm sai số nằm khoảng 1- 2mm - Ảnh hưởng biến thiên nhiệt độ, áp xuất, nguồn có ảnh hưởng lớn đến độ xác đo cao thủy tĩnh, tổ chức thực công việc ngoại nghiệp cần phải chọn tuyến thời điểm đo có nhiệt độ, áp xuất ổn định Thực tế thấy, sai số trung phương xác định chênh cao trạm đo thủy tĩnh đạt đến giá trị 0.02- 0.03mm Các hệ thống thủy tĩnh cố định cho phép tự động hóa tồn q trình đo chênh cao điểm quan trắc Tuy vậy, phương pháp thủy tĩnh có nhược điểm có dụng cụ đo cồng kềnh, dẫn đến hiệu thấp ứng dụng thực tế sản xuất Phương pháp đo cao thủy tĩnh áp dụng để quan trắc lún kết cấu xây dựng điều kiện chật hẹp, không thuận tiện cho quan trắc phương pháp đo cao hình học Đo cao thủy tĩnh sử dụng khu vực độc hại, nơi có mơi trường khơng thuận lợi cho việc tiếp xúc người 4.3 Đo cao lượng giác Trong điều kiện không thuận lợi hiệu đo cao hình học yêu cầu độ xác đo lún khơng cao áp dụng phương pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn (chiều dài tia ngắm không 100m) Hiện để đo cao lượng giác thường sử dụng loại máy tồn đạc điện tử xác cao TC- 2002, TC-2003, Geodimeter Những loại máy cho phép đo góc thiên đỉnh (hoặc góc đứng) đo chiều dài cạnh với độ xác cao Cũng sử dụng số loại máy kinh vĩ xác (Theo010, wild-T2, T2 ), nhiên trường hợp cần phải có biện pháp xác định chiều dài cạnh với độ xác cần thiết Để xác định chênh cao điểm đặt máy kinh vĩ (A) điểm ngắm (B), cần phải đo đại lượng: Khoảng cách ngang D, góc thiên đỉnh Z (hoặc góc đứng V), chiều cao máy i chiều cao tiêu l (hình 4.16) Chênh cao điểm A B xác định theo công thức: hAB = D.ctgZ + i - l + f (4.16) hAB = D.tgV + i - l + f (4.17) Hoặc: Trong f số hiệu chỉnh chiết quang đứng, tính theo cơng thức gần đúng: 103 D=b sin Z1.sin Z 1− k f = D 2R sin( Z − Z1 ) (4.18) Trong đó: R bán kính trung bình Trái Đất (R 6372km) k hệ số chiết quang đứng (k  0.12- 0.16) Hình 4.16 Đo cao lượng giác Trong số trường hợp, khoảng cách ngang D xác định gián tiếp cách đo góc thiên đỉnh Z1, Z2 đến vạch dấu tiêu đo (khoảng cách vạch xác định xác có giá trị b), đó: D=b sin Z1.sin Z sin( Z − Z1 ) (4.19) Các nguồn sai số đo cao lượng giác sai số đo chiều dài m D, sai số đo góc thiên đỉnh mZ (hoặc sai số đo góc đứng mV), sai số đo chiều cao máy mi, sai số đo chiều cao tiêu mt sai số chiết quang mf Trên sở biểu thức (4.17), (4.18) xác định cơng thức tính sai số trung phương chênh cao đo thủy chuẩn lượng giác: mhAB = ctg Z mD2 + ( D.sec Z ) ( mZ  ) + mi2 + ml2 + m 2f (4.20) Như thấy rằng, nguồn sai số chủ yếu nhả hưởng đến độ xác thủy chuẩn lượng giác là: Sai số đo góc thiên đỉnh (m Z), sai số đo chiều dài mD, sai số xác định sai số đo chiều cao máy mi, chiều cao tiêu mt đặc biệt sai số chiết quang mf Các khảo sát lý thuyết thực nghiệm cho thấy, thực cẩn thận, đo cao lượng giác đạt độ xác tương đương thủy chuẩn hình học hạng III, IV Để hạn chế ảnh hưởng số nguồn sai số (đo chiều cao máy, chiều cao tiêu, chiết quang đứng), cần áp dụng số đồ hình có tính đối xứng, đáng ý đồ hình đo cao từ đồ hình đo cao đối hướng 104 Hình 4.17 Đo cao từ Hình 4.18 Đo cao đối hướng Trong đo cao từ (hình 4.17), chênh cao điểm A B tính theo cơng thức: hAB = D (ctgZ1 − ctgZ ) + (i2 − i1 ) + ( f − f1 ) hAB = ( D2 ctgZ − D1.ctgZ1 ) + (l1 − l2 ) + ( f1 − f ) (4.21) Còn sơ đồ đo cao đối hướng (hình 5.19): hAB = D (ctgZ1 − ctgZ ) + (i2 − i1 ) + ( f − f1 ) (4.22) Ưu điểm phương pháp đo cao lượng giác khả đo chênh cao lớn trạm máy, nhiên hạn chế độ xác nên đo cao lượng giác áp dụng cho trường hợp yêu cầu độ xác quan trắc không cao không thuận tiện cho đo cao hình học Để bảo đảm độ xác đo cao lượng giác quan trắc đọ lún công trình cần áp dụng loạt biện pháp nhằm giảm ảnh hưởng nguồn sai số thực thao tác ngoại nghiệp: - Hạn chế chiều dài tia ngắm từ áy dến tiêu đo, trường hợp, nên khống chế chiều dài tia ngắm 100m - Chọn thời điểm đo phương pháp đo thích hợp để giảm ảnh hưởng chiết quang - Nâng cao độ xác đo chiều dài, góc thiên đỉnh, chiều cao máy chiều cao tiêu ngắm 105 BÀI 10 QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGHIÊNG CƠNG TRÌNH Khái niệm chung 1.1 Khái niệm độ nghiêng cơng trình Độ nghiêng cơng trình độ lệch trục đứng cơng trình so với đường dây dọi Độ nghiêng Q đặc trưng véctor độ lệch tổng hợp điểm xét so với vị trí tương ứng điểm mặt gốc (thường mặt đất), thông thường vector độ nghiêng phân tích thành phần: - Độ nghiêng theo trục OX (ký hiệu QX) - Độ nghiêng theo trục OY (ký hiệu QY) Ngoài ra, nhiều trường hợp, độ nghiêng cơng trình cịn đặc trưng góc nghiêng  (là góc hợp phương đường dây dọi với trục đứng thực tế cơng trình) hướng nghiêng  (hình 4.19) Giữa góc nghiêng , độ nghiêng tổng hợp Q chiều cao cơng trình H có mối quan hệ: Q" = Q " H (4.23) Hướng nghiêng  góc hợp trục OX với hướng vector độ nghiêng tính theo cơng thức:  QY  QX  = Arctg    (4.24) Đường dây dọi qua chân cơng trình Trục cơng trình  Góc nghiêng Y ex ey e Hình 4.19 Độ nghiêng cơng trình 1.2 Ngun nhân nghiêng cơng trình 106 Hướng nghiêng Độ nghiêng xảy q trình thi cơng, tác động tải trọng thân cơng trình, tác động gió, nhiệt độ, độ lún cơng trình khơng đều… 1.3 Độ xác quan trắc nghiêng Độ xác cần thiết quan trắc nghiêng cơng trình phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu, vận hành, chiều cao (có trường hợp chiều dài) cơng trình Sai số giới hạn quan trắc độ nghiêng số dạng cơng trình chủ yếu nước ta quy định bảng (4.6) ( H chiều cao cơng trình) Bảng 4.6 Độ xác quan trắc nghiêng cơng trình Loại cơng trình TT Sai số giới hạn Nhà cao tầng 0,0001H Ống khói nhà máy 0,0005H Các silô chứa vật liệu rời, bồn chứa dầu 0,001H Tháp truyền hình, ăng ten vơ tuyến truyền hình 0,0001H Các bệ máy 0,00001H Để đảm bảo yêu cầu độ xác theo quy định, tuỳ thuộc vào phương pháp quan trắc độ nghiêng mà có biện pháp thích hợp loại trừ giảm ảnh hưởng nguồn sai số hiệu chỉnh vào kết đo Các phương pháp quan trắc độ nghiêng Có thể chia thành nhóm: - Phương pháp chiếu - Phương pháp góc- cạnh - Phương pháp dựa ứng dụng máy tồn đạc điện tử đo khơng gương Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể khu vực, chiều cao cơng trình độ xác cần thiết mà sử dựng phương pháp quan trắc thích hợp 2.1 Đo độ nghiêng dây dọi Trên hình (4.20) ký hiệu: A tâm cơng trình mức cao mặt đất, A tâm cơng trình mức cao khảo sát Để đo độ nghiêng (độ lệch điểm tâm A1 so với tâm A) có thực dây dọi sau: Từ A lên mặt đất A’1 đoạn A- A’1 thể độ nghiêng cơng trình đo trực tiếp thước Đo độ nghiêng dây dọi có ưu điểm đơn giản, dễ thực Nhược điểm phương pháp độ xác thấp, dây dọi thường bị rung, dao động tác động gió nên phương pháp tác dụng cho cơng trình có chiều cao khơng lớn, u cầu độ xác vừa phải 107 Hình 4.20 Đo độ nghiêng dây dọi 2.2 Đo độ nghiêng máy chiếu đứng Máy chiếu đứng loại thiết bị trắc địa có tính chất là: Sau đưa vào vị trí làm việc (định tâm, cân máy), máy tạo tia ngắm thẳng đứng Các loại máy chiếu đứng sử dụng rộng rãi sản xuất là: PZL (CHDC Đức cũ), ZL ( Thụy Sỹ) Trên hình (4.21), để đo độ nghiêng điểm tâm (A1) so với điểm tâm A đặt máy chiếu đứng A, mức sàn khảo sát đặt nhựa trong, phẳng ( paletka), đánh dấu hình chiếu điểm A paletka (điểm A’) Đo trực tiếp khoảng cách A1A’ xác định độ nghiêng cơng trình Máy chiếu đứng thường có độ xác cao (sai số chiếu điểm cỡ 0.5  1.0mm/100m chiều cao cơng trình) Nhược điểm phương pháp địi hỏi phải có tầm thơng hướng hai điểm chiếu Hình 4.21 Đo độ nghiêng máy chiếu đứng 2.3 Đo độ nghiêng phương pháp chiếu đứng máy kinh vĩ Trên hình (4.22), chọn điểm M1, M2 nằm hướng trục kéo dài cơng trình, đánh dấu điểm A1, A (cùng nằm trục đứng) Đặt máy kính vĩ điểm M1, ngắm lên điểm A1 chiếu điểm xuống thước ngang đặt điểm A phía cơng trình, thu điểm chiếu A’ Đoạn AA’ đo trực tiếp thước độ nghiêng cơng trình theo hướng vng góc với tia ngắm Để xác định độ nghiêng theo hướng khác, cần đặt máy điểm M2 thực thao tác tương tự 108 A1 M2 A A' Thước ngang M1 Hình 4.22 Đo độ nghiêng đứng máy kinh vĩ Phương pháp áp dụng để quan trắc độ nghiêng cơng trình có độ cao khơng lớn, có tầm nhìn thơng tới thiết diện chân cơng trình lại thuận lợi xung quanh cơng trình 2.4 Phương pháp tọa độ Trong chu kỳ đầu tiên, điểm quan trắc cần đo khảng cách ngang hướng tới điểm sở lân cận hướng tới tâm cơng trình thiết diện C (ở phía ) thiết diện B (ở phía dưới) Ngồi chu kỳ phải đo khoảng thiên đỉnh đến tâm thiết diện B C Trong hình (4.23): A,B,C: Điểm khống chế; O, O1: Điểm tâm điểm tâm cơng trình Trong chu kỳ xác định tọa độ tâm thiết diện C nhờ tính góc nghiêng thành phần: Q X = X i − X j   Q y = Yi − Yj (4.25) 109 Hình 4.23 Đo độ nghiêng phương pháp tọa độ Độ nghiêng tồn phần hướng nghiêng tính theo cơng thức Q = Q 2x + Q 2y tg = Qy (4.26) (4.27) Qx Độ xác quan trắc tính theo cơng thức giao hội góc thuận Phương pháp tọa độ có độ xác cao, sử dụng để xác định độ nghiêng công trình dạng tháp có chiều cao lớn 2.5 Phương pháp đo góc ngang Trong chu kì quan trắc, từ điểm đứng máy (A, B) đo góc β1 , β2 Dựa vào giá trị thay đổi góc đo β1’’ β2’’ hai chu kì khác khoảng cách S1, S2 để tính độ nghiêng thành phần (hình 4.24)  S11''  Q1 =  ''   '' Q = S    '' (4.28) Độ nghiêng toàn phần hướng nghiêng cơng trình tính theo cơng thức tương tự (5.61) (5.62) Trong phương pháp cần bố trí điểm A B so cho hướng OA OB vuông góc với Độ xác xác định độ nghiêng phụ thuộc chủ yếu vào độ xác đo góc β1 β2 m Q1 = S m '' 1  '' Hình 4.24 Xác định độ nghiêng phương pháp góc ngang (4.29) Khi S1  S2  S sai số trung phương độ nghiêng tồn phần tính theo cơng thức: m Q = m Q1 = 2Sm''  '' (4.30) Trong trường hợp hướng từ trạm đo đến tâm cơng trình tạo thành góc giao hội γ ≠ 90o độ nghiêng tồn phần tính sau: Q= Q 12 + Q 22 − 2Q Q cos  sin  110 (4.31) Sai số xác định độ nghiêng trường hợp là: mQ = 2Sm'' (4.32)  '' sin  Phương pháp đo góc ngang cho phép đạt độ xác cao, áp dụng thích hợp xác định độ nghiêng cơng trình cao dạng tháp, có chiều cao lớn mà phần chân cơng trình bị che khuất 2.6 Đo độ nghiêng cột Trong phương pháp thực đo hướng chiều dài đến điểm tâm tâm công trình Chiều dài cạnh đo máy tồn đạc điện tử khơng gương (TCR- 305 TCR705) - Trình tự đo Đặt máy tồn đạc điện tử khơng gương điểm M (hình 4.25), ngắm lên điểm tâm (AT) kết cấu để đo chiều dài hướng ngang ST, T Tiếp theo, ngắm đến điểm tâm (AD) kết cấu để đo yếu tố tương ứng: SD, D - Tính độ nghiêng - Độ nghiêng theo hướng tia ngắm: Qx = ST − SD (4.33) - Độ nghiêng theo hướng vng góc với tia ngắm: Q y = S D tg ( t −  D ) (4.34) Trong công thức (4.33), (4.34): ST, βT, SD, βD khoảng cách nghiêng hướng từ máy đến đến điểm đo phía phía cơng trình Hình 4.25 Đo độ nghiêng cột - Độ nghiêng toàn phần: Q = Q 2x + Q 2y (4.35) Sai số trung phương xác định độ nghiêng tính theo cơng thức: m Qx = m S m Qy = S (4.36) 2m  (4.37)  m Q = m 2Q x + m 2Q y 111 (4.38) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Trần Khánh Giáo trình quan trắc chuyển dịch cơng trình, NXB Hà Nội 2006 [2] PGS.TS Đặng Nam Chinh Kiểm tra độ thẳng đứng độ phẳng nhà cao tầng, Tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ chất, số 4, NXB Hà Nội 2003 [3] Phan Văn Hiến Quan trắc chuyển dịch cơng trình Bài giảng cao học Trường ĐH mỏ địa chất, NXB Hà Nội 1997 [4] Trần Khánh, Phùng Mộng Tưởng Tính tốn thơng số chuyển dịch ngang cơng trình Tuyển tập cơng trình khoa học-ĐH mỏ địa chất, Tập 33, NXB Hà Nội 2001 [5] Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc Quan trắc độ lún cơng trình thiết bị đĩa từ Tuyển tập cơng trình khoa học-ĐH mỏ địa chất tập 36, NXB Hà Nội 2002 [6] Trần khánh Khảo sát so sánh phương pháp giao hội đo chuyển dịch Tuyển tập nhà máy thủy điện Tạp chí khoa học kỹ thuật Mỏ địa chất, số 4, NXB Hà Nội 2003 [7] Phan Văn Hiến, Ngô Văn Hợi, Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc, Nguyễn Quang Thắng, Phan Hồng Tiến, Trần Việt Tuấn, Trắc địa cơng trình, NXB giao thơng vận tải, 2001 [8] Vũ Thặng, Trắc địa xây dựng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 112 ... thực địa song song với trục cơng trình Các điểm lưới xây dựng cố định ngồi thực địa mốc bê tơng Mục tiêu: - Kiến thức: Giải thích vai trị của lưới ô vuông trắc địa thi công công trình xây dựng dân. .. năng: Sử dụng vẽ thiết kế xây dựng; Thực thiết kế lưới vng xây dựng tổng bình đồ thiết kế cơng trình sử dụng để phục vụ q trình Cắm biên cơng trình đào đắp; Sử dụng máy móc dụng cụ trắc địa để... để phục vụ công tác giảng dạy học tập giáo viên, học sinh sinh viên nhà trường Căn vào Nội dung Chương trình đào tạo nghề Trắc địa cơng trình nhà trường, tơi xây dựng biên soạn giáo trình với