1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Chủ biên TS Bùi Ngọc Hùng Tham gia ThS Nguyễn Thị Mai Anh GIÁO TRÌNH TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG – THUỶ LỢI (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh[.]
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH - Chủ biên: TS Bùi Ngọc Hùng Tham gia: ThS Nguyễn Thị Mai Anh GIÁO TRÌNH TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH GIAO THÔNG – THUỶ LỢI (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh – 2018 Chương CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG KHẢO SÁT VÀ XÂY DỰNG TUYẾN ĐƯỜNG 1.1 Khái niệm chung tuyến đường định tuyến đường 1.1.1 Các yếu tố tuyến đường Tuyến đường trục thiết kế cơng trình đường đánh dấu ngồi thực địa, đồ, bình đồ, cho trước toạ độ điểm mơ hình số bề mặt thực địa Các yếu tố tuyến đường bao gồm: - Bình đồ: hình chiếu lên mặt phẳng - Mặt cắt dọc: lát cắt đứng dọc theo tuyến thiết kế Ngoài để đặc trưng cho bề mặt địa hình cơng trình dạng tuyến người ta cịn thành lập mặt cắt ngang tuyến Tuyến đường nhìn chung đường cong không gian phức tạp Trong mặt phẳng, tuyến gồm đoạn thẳng có hướng khác chêm chúng đường cong có bán kính cố định thay đổi Trong mặt cắt dọc tuyến bao gồm đoạn thẳng có độ dốc khác nối chúng đường cong đứng có bán kính khơng đổi 1.1.2 Các thơng số định tuyến Tập hợp tất công tác khảo sát, xây dựng theo tuyến chọn, đáp ứng yêu cầu điều kiện kỹ thuật độ dốc, bán kính cong địi hỏi chi phí cho việc xây dựng tuyến thấp gọi công tác định tuyến đường Trong việc định tuyến bao gồm thơng số sau đây: - Thơng số mặt phẳng: Góc ngoặt, bán kính cong phẳng, chiều dài đường cong, đoạn thẳng chêm - Thông số độ cao: độ dốc dọc, chiều dài đoạn mặt cắt bán kính cong đứng 1.1.3 Định tuyến đồng bng ĐN1 ĐN2 Thành phố ĐN3 ĐN4 Nhà máy Ở đồng độ dốc trung bình mặt đất vùng đồng thường nhỏ độ dốc thiết kế cho phép công tác định tuyến chủ yếu dựa vào địa vật Nhưng định tuyến đồng cần tuân thủ nguyên tắc sau: - Giữa địa vật có đường bao nên đặt tuyến thẳng Độ lệch tuyến so với đường thẳng (tức độ dài thêm tương đối) độ lớn góc chyển hướng cần phải khống chế trước - Đỉnh góc ngoặt chọn đối diện với khoảng địa vật tuyến đường vòng qua địa vật - Các góc chuyển hướng tuyến cố gắng không lớn 200-300 1.1.4 Định tuyến vùng núi Ở miền núi độ dốc lớn đáng kể so với độ dốc thiết kế tuyến đường, việc định tuyến chọn chủ yếu dựa vào địa hình sở độ dốc giới hạn đoạn tuyến Để đảm bảo độ dốc người ta buộc phải kéo dài tuyến cách làm lệch tuyến đường góc lớn so với đường thẳng 50 A 30 45 35 40 55 60 B A B 55 B 50 A 30 35 25 40 Nhưng định tuyến miền núi cần tuân thủ nguyên tắc sau: - Định tuyến theo độ dốc giới hạn có khối lượng cơng tác không làm giảm độ dốc (hoặc cho độ dốc không) vùng riêng biệt, khu vực, khu vực đòi hỏi phải tuân theo quy định - Các yếu tố tuyến độ cao mặt đất chọn có lưu ý đến mặt cắt thiết kế lập trước yêu cầu chen đoạn thẳng đường cong - Phải vào độ dốc định tuyến độ kéo dài cho phép tuyến đường mà định vị trí dỉnh góc ngoặt độ lớn chúng Cần phải loại bỏ đường cong có bán kính nhỏ nơi buộc phải làm giảm cách đáng kể độ dốc cho phép 1.2 Khảo sát đường giao thông 1.2.1 Phân loại tuyến đường Đối với đường ô tô: Tùy thuộc vào ý nghĩa tuyến đường mạng lưới giao thông quốc gia mật độ chuyển động phương tiện giao thông, người ta chia tuyến đường thành cấp hạng sau (theo TCVN 4054 : 2005): Cấp Lưu lượng thiết kế xe thiết kế Chức đường (xcqđ/nđ) đường Cao tốc Cấp I > 25 000 Đường trục chính, thiết kế theo TCVN 5729 : 1997 > 15 000 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước Quốc lộ Cấp II > 000 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hoá lớn đất nước Quốc lộ Cấp III > 000 Đường trục nối trung tâm kinh tế, trị, văn hố lớn đất nước, địa phương Quốc lộ hay đường tỉnh Cấp IV > 500 Đường nối trung tâm địa phương, điểm lập hàng, khu dân cư Quốc lộ, đường tỉnh, đường huyện Cấp V > 200 Đường phục vụ giao thông địa phương Đường tỉnh, đường huyện, đường xã Cấp VI < 200 Đường huyện, đường xã Đối với đường sắt (theo TCVN 4117 : 1985): Đường sắt cấp I: Đường trục có ý nghĩa đặc biệt quan trọng hệ thống đường sắt trị, kinh tế, quốc phịng nối thơng với nước ngồi Cường độ vận tải hàng hướng nặng năm khai thác thứ 5, năm triệu km/km Cường độ vận tải hàng hướng nặng năm khai thác thứ tương đối nhỏ năm khai thác thứ l0, năm triệu km/km Số đôi tàu khách ngày đêm năm khai thác thứ từ đôi trở lên (kể tàu đường dài tàu khu đoạn) Đường sắt cấp II: tuyến vận tải hàng hóa khách vùng lãnh thổ nước Đường sắt cắp III: đường sắt sử dụng địa phương đường sắt công cộng khác có lượng vận tải tương đối nhỏ, cường độ vận tải hàng hướng xe nặng tương lai năm triệu km/km Nếu lượng vận tải năm thứ l0 không vượt triệu km/km, tương lai có khả vượt quá, triệu km/km thiết kế theo tiêu chuẩn đường cấp II 1.2.2 Quy trình cơng nghệ cơng tác khảo sát đường giao thông Giai đoạn khảo sát thiết kế Giai đoạn khảo sát thiết kế nhiệm vụ công tác trắc địa, tiến hành qua nhiều giai đoạn bao gồm: Thiết kế tiền khả thi, thiết kế khả thi, thiết kế kỹ thuật lập vẽ thi công a.Giai đoạn thiết kế tiền khả thi Khi xây dựng tuyến đường cần phải thu thập tài liệu liên quan đến tuyến đường để sơ đánh giá cần thiết phải đầu tư xây dựng cơng trình giao thơng thuận lợi, khó khăn sơ xác định vị trí, quy mơ cơng trình, ước tính tổng mức đầu tư, chọn hình thức đầu tư đánh giá hiệu mặt kinh tế, xã hội dự án Công tác trắc địa chủ yếu giai đoạn là: + Tìm hiểu lực lượng lao động khu vực khảo sát, rõ khu vực trọng tâm tuyến, nơi thực chuyển lưu giao thơng sang tuyến đường thiết kế + Xác định đồ tỷ lệ nhỏ điểm khống chế, vạch phương án có đồ tỷ lệ 1/25000 1/10000 Từ sơ đánh giá khái quát ưu, khuyết điểm phương án + Khảo sát tuyến: Nhiệm vụ giai đoạn thu thập tài liệu điều kiện tự nhiên vùng cơng trình giao thơng qua (địa hình, địa chất, thuỷ văn, nguồn cung cấp vật liệu xây dựng …), đồng thời điều tra thu thập tài liệu khảo sát thực (nếu có) làm việc với quan hữu quan lợi ích (và khó khăn) xây dựng khai thái cơng trình Kết khảo sát sơ đề xuất hướng tuyến, ước định quy mô giải pháp kinh tế kỹ thuật cơng trình + Khảo sát thủy văn: Khảo sát thuỷ văn tuyến đường thu thập tài liệu sẵn có điều tra bổ sung (nếu chưa có sẵn )về địa hình, địa chất, khí tượng, thuỷ văn, tình hình ngập lụt, chế độ dịng chảy sơng, suối dịng thiết kế đường Làm việc với địa phương quan hữu quan cơng trình đê đập thuỷ lợi, thuỷ điện sử dụng theo quy hoạch tương lai Sự ảnh hưởng cơng trình tới chế độ thuỷ văn dọc tuyến đường cơng trình nước đường, u cầu thuỷ lợi việc xây dựng cầu đường Trên đồ có sẵn vạch đường danh giới lưu vực tụ nước, vùng bị ngập (nếu có), tổ chức thị sát ngồi thực địa để đánh giá, đối chiếu với số liệu thu thập qua tài liệu lưu trữ địa phương quan chức cung cấp b Giai đoạn thiết kế khả thi Giai đoạn thực sở luận chứng kinh tế kỹ thuật chủ đầu tư phê duyệt xác định phạm vi đầu tư xây dựng cơng trình Cơng việc bước thiết kế khả thi bao gồm : + Tiến hành đo vẽ bình đồ, bình đồ ảnh tỷ lệ 1/10000 - 1/5000, khoảng cách điểm từ - 5m + Khảo sát tuyến đường: Quá trình khảo sát phải nghiên cứu điều kiện tự nhiên vùng (địa hình, địa mạo, địa chất, thuỷ văn, nguồn vật liệu xây dựng …) Ngoài cần ý đến tài liệu khảo sát tiến hành năm trước có Kết khả sát phải đề xuất hướng tuyến giải pháp thiết kế cho phương án tốt nhất, đề xuất giải pháp thi công đồng thời phải thoả thuận với quyền địa phương quan chức hướng tuyến giải pháp thiết kế chủ yếu + Khảo sát thủy văn: Yêu cầu khảo sát thuỷ văn dọc tuyến đường nghiên cứu hồ sơ thuỷ văn, địa hình, địa chất dọc tuyến thu thập được, đánh giá mức độ xác mức độ tỉ mỉ số liệu, tài liệu so với yêu cầu khảo sát bước nghiên cứu tiền khả thi để lập kế hoạch bổ xung tài liệu thiếu theo nhiệm vụ nội dung đặt bước tiền khả thi c Giai đoạn thiết kế kỹ thuật: Sau phương án khả thi đựoc trình duyệt lên quan chủ quản xem xét phê chuẩn, đơn vị thiết kế tiến hành đưa thông số cụ thể công trình (số xe, cấp đường, tốc độ xe chạy, kết cấu mặt đường ) Đề phương án thi cơng giải phóng mặt bằng, phương án thi cơng giải pháp kỷ thuật Như giai đoạn thiết kế kỹ thuật phục vụ cho cơng trình chi tiết cụ thể với mục tiêu đưa phương pháp công nghệ nhằm thi cơng xây dựng cơng trình Do nội dung công tác trắc địa giai đoạn bao gồm nội dung sau: - Thành lập lưới khống chế sở mặt độ cao dọc tuyến - Thành lập đồ địa hình tỷ lệ lớn khu vực xây dựng - Chuyển phương án tối ưu chọn thực địa - Đo vẽ mặt cắt dọc, mặt cắt ngang cọc lý trình - Cắm mốc giải phóng mặt d Giai đoạn lập vẽ thi công Giai đoạn lập vẽ thi cơng q trình chi tiết hóa giai đoạn thiết kế kỷ thuật phương pháp vẽ thi công, để cung cấp chi tiết số liệu vẽ cho đơn vị thi công ngồi thực địa Vì giai đoạn phải xác hóa về khảo sát địa hình, địa chất thủy văn để xác định yếu tố địa hình Như nội dung công tác trắc địa giai đoạn bao gồm nội dung sau: - Đo kiểm tra mạng lưới khống chế thi cơng cơng trình thiết kế giai đoạn thiết kế kỷ thuật - Đo kiểm tra lại cách xác chi tiết tồn địa hình thi cơng tỷ lệ lớn 1/500 - 1/200 - Thành lập mặt cắt dọc, cắt ngang tuyến - Khảo sát lại tuyến khôi phục lại tuyến thực địa, khảo sát thủy văn bổ sung số liệu thiếu bước thiết kế kỷ thuật Giai đoạn thi công Sau giai đoạn khảo sát thiết kế hoàn thành cơng viêc trắc địa chuyển sang giai đoạn thi công Giai đoạn thi công q trình sử dụng lưới khống chế trắc địa phục vụ cho bố trí cơng trình thi cơng ngồi thực địa mặt độ cao nhằm đảm bảo cơng trình xác theo thiết kế đề Bản thiết kế tuyến thống phòng trứơc chuyển thực địa theo số liệu bình đồ tổng thể khu vực Từ số liệu tọa độ điểm đặc trưng xác định trứơc tiến hành bố trí thực địa, đo đạc kiểm tra so với tọa độ điểm thiết kế, từ đưa phương án hợp lý để đảm bảo cho cơng trình đạt độ xác cao nhất, có biện pháp khắc phục với cố co thể sảy q trình thi cơng Giai đoạn khai thác sử dụng cơng trình Cơng tác trắc địa thời kỳ thành lập mạng lưới quan trắc chuyển dịch, biến dạng để theo dõi đánh giá ổn định cơng trình thời kỳ vào vận hành Việc thành lập mạng lưới quan trắc thời gian quan trắc phụ thuộc vào loại cơng trình, đặc điểm cơng trình tính cấp thiết cơng trình 1.3 Định tuyến đường phịng 1.3.1 Định tuyến đồ địa hình Việc định tuyến phịng cơng trình dạng tuyến thực khảo sát kinh tế - kỹ thuật để chọn hướng tuyến phương án tuyến đường Tuy nhiên, khu vực có địa hình phức tạp q trình định tuyến thực địa người ta kết hợp định tuyến đồ địa hình tỷ lệ lớn Tùy thuộc vào điều kiện địa hình mà tiến hành theo hai phương pháp: Phương pháp thử phương pháp đặt đoạn có độ dốc Phương pháp thử: Được áp dụng vùng đồng Giữa điểm định hướng, người ta đánh dấu đồ tuyến đường ngắn dựa vào thành lập mặt cắt dọc tuyến tuyến thiết kế Trên sở phân tích mặt cắt dọc ta tìm vùng, dễ dàng chuyển tuyến đường sang trái sang phải để độ cao thực địa gần với độ cao thiết kế Sau định tuyến lại khu vực thành lập thiết kế tuyến đường tốt Phương pháp đặt đoạn có độ dốc: Được áp dụng vùng núi Nội dung phương pháp vào khoảng cao h đường đồng mức đồ độ dốc cho phép i tuyến đường để tìm hướng tuyến cho đoạn độ dốc thiết kế theo công thức: L= h h = tgv itk (1.1) Nếu tỷ lệ đồ 1:M khoảng cách tương ứng đồ là: l= h itk M (1.2) Ví dụ: h = 5m, itk = 0.012 đồ 1:25.000: l = 5000 = 16 7mm 0.012 25000 Dòng chảy A l l l l l B l l C l l l l M D Sau có l, điểm tuyến đường dùng compa xác định đoạn có độ dốc Đầu mút khoảng cách l cắt đường đồng mức lân cận B Tiếp tục đặt compa B, mở khoảng cách l để đầu mút cắt đường đồng mức C…cứ tiếp tục điểm cuối tuyến Tuy nhiên, phương pháp tuyến nhận có độ gãy khúc lớn Vì sau định tuyến xong vào địa hình để khái quát lại tuyến đường nhằm có tuyến gãy khúc 1.3.1 Định tuyến mơ hình lập thể(tham khảo) 1.4 Định tuyến thực địa Việc định tuyến thực địa bao gồm dạng công việc sau đây: - Chuyển thiết kế tuyến thực địa Định cạnh tuyến - Đo góc ngoặt tuyến - Đo chiều dài cạnh kết hợp với công tác bố trí điểm cọc lộ trình Lập sơ đồ đánh dấu cọc - Bố trí đường cong (trịn chuyển tiếp) - Thủy chuẩn tuyến đường, bố trí mốc thủy chuẩn dọc tuyến - Đánh dấu tuyến đường - Đo nối tuyến với mốc khống chế sở… - Đo vẽ mặt bằng, chỗ tiếp giáp giao tuyến đường - Hiệu chỉnh tài liệu ngoại nghiệp, thành lập bình đồ mặt cắt dọc tuyến 10 1.4.1 Bố trí đỉnh góc ngoặt chuyển thực địa Bản thiết kế tuyến thống phòng trước chuyển thực địa theo số liệu đo nối góc ngoặt với điểm trắc địa với điểm địa vật rõ nét gần Sau xác định ngồi thực địa vị trí đỉnh góc ngoặt cắm loạt sào tiêu tuyến, người ta kiểm tra lại hướng tuyến vừa cắm, đặc biệt chỗ cắt qua dòng chảy, chỗ giao tuyến đường chỗ phức tạp khác Khi cần thiết phải thay đổi vài chỗ tuyến dịch chuyển đỉnh góc ngoặt để thuận lợi cho việc bố trí tuyến đường đảm bảo khối lượng cho công tác đào đắp nhỏ Vị trí đỉnh góc ngoặt chọn lần cuối đánh dấu thực địa Nếu đỉnh góc ngoặt kề khơng có hướng ngắm thơng hướng tuyến xác định phương pháp sau: - Nếu gần có điểm khống chế trắc địa biết trước tọa độ người ta định tuyến theo hướng từ đỉnh góc ngoặt đến điểm Góc định hướng hướng tính nhờ tọa độ đỉnh góc ngoặt tuyến - Tại đỉnh góc ngoặt người ta xác định góc phương vị thiên văn phương vị quay hướng đến điểm rõ nét mặt đất Từ hướng đặt theo góc định hướng - Tại đỉnh góc ngoặt người ta đặt máy ngắm laser có chùm tia sáng chiếu đứng Sử dụng máy kinh vĩ đặt đỉnh lân cận, ta xác định hướng cạnh tuyến đường - Có thể đặt đường chuyễn duỗi thẳng đỉnh góc ngoặt kề Từ cạnh nối đường chuyền xác định hướng tuyến đường 1.4.2 Đo góc, đo khoảng cách đo cao dọc tuyến đường Đo góc ngoặt tuyến Khi định tuyến, thường người ta đo góc phải βi tuyến đỉnh góc ngoặt với độ xác 30” Các góc ngoặt tuyến xác định phần bù góc phải βi, nghĩa là: = 180 − : Khi góc ngoặt Đ1 nằm bên trái tuyến = − 180 nằm bên phải : Khi góc ngoặt 1 Đ3 β1 Đ2 β2 tuyến 11 2 Đo chiều dài tuyến Có hai dạng đo chiều dài trình định tuyến: - Xác định khoảng cách đỉnh góc ngoặt tuyến Công tác tiến hành lúc với việc đo góc (như đường chuyền kinh vĩ) Dựa vào kết qủa đo chiều dài, đo góc dựa vào số liệu đo nối tuyến với điểm trắc địa để tính tọa độ đỉnh góc ngoặt Độ xác đo chiều dài tuyến cho phép từ 1:1000 – 1:2000 Có thể sử dụng loại thước dây, máy đo thị cự máy đo dài điện quang để đo - Đo đạc để bố trí cọc 100m dọc tuyến, đường cong mặt cắt ngang Có thể dùng thước dây thước thép 50m để đo Đo cao dọc tuyến đường Trên điểm cọc lộ trình theo mặt cắt ngang, mốc thủy chuẩn lâu dài tạm thời dọc theo tuyến đường ta tiến hành đo thủy chuẩn kỹ thuật Khi chôn mốc tuyến đường, mốc bê tông cố định đặt cách 2030km chỗ giao với đường trục, gần cầu qua sông lớn, chỗ vượt chướng ngại vật vùng núi, điểm dân cư,… Ngồi ra, cách 2-3km người ta cịn đặt điểm thủy chuẩn tạm thời, dùng cọc gỗ địa vật cố định thực địa để làm điểm thủy chuẩn tạm thời (đế tịa nhà, mép móng đế cột đường dây điện,…) Các điểm thủy chuẩn cần bố trí ngồi vùng đào đắp thi công sau Tại mốc cần lập sơ đồ ghi điểm đo nối với cọc lộ trình địa vật khác Thông thường người ta dùng hai máy thủy chuẩn để đo thủy chuẩn kỹ thuật tuyến đường Máy thứ dùng để đo tất cọc tuyến, mốc thủy chuẩn lâu dài tạm thời Máy thủy chuẩn thứ hai dùng để đo mốc thủy chuẩn, điểm liên hệ mặt cắt ngang Ở vùng đồng bằng, ta áp dụng phương pháp đo thủy chuẩn hình học từ Cịn vùng núi dùng thủy chuẩn lượng giác Độ xác đo thủy chuẩn kỹ thuật tuyến đường, đặc trưng sai số khép cho phép: ( f h ) cp = 50 L mm 1.4.3 Bố trí điểm cọc đánh dấu tuyến đường Tuyến đường cần đánh dấu cẩn thận để cho trước lúc thi cơng dễ dàng tìm lại cần thiết khơi phục tuyến đường Các điểm cọc 100m điểm phụ đánh dấu cọc gỗ Tất điểm tuyến, điểm góc ngoặt, chỗ tuyến đường vượt qua xí nghiệp cơng 12 nghiệp lớn,…được đánh dấu mốc bêtông, đồng thời lập vẽ phác họa đo nối tuyến với địa vật gần A 67032 1050 B 10m 25m 1.4.4 Đo vẽ bình đồ mặt cắt tuyến đường 1.Đo vẽ mặt cắt dọc tuyến đường Căn vào kết tính toán từ sổ đo chiều dài chi tiết, sổ đo cao chi tiết, sổ cắm đường cong, ta tiến hành vẽ mặt cắt dọc toàn tuyến đường giấy kẻ li Mặt cắt gồm phần: phần biểu diễn mặt cắt dọc theo tuyến đường Phần ghi đại lượng thông số thể mặt cắt Phần biểu diễn mặt cắt dọc theo tuyến đường gồm trục: trục nằm ngang biểu thị khoảng cách tính từ trái qua phải Trục đứng biểu thị độ cao điểm tính từ lên Tỉ lệ trục ngang trục đứng khác Thông thường, khác nhau, người ta quy định tỉ lệ trục đứng lớn 10 lần tỉ lệ ngang Ví du: tỉ lệ ngang 1:2000 tỉ lệ đứng 1:200 Vì biến đổi độ cao điểm thường nhỏ nhiều so với khoảng cách điểm Trên hình cắt, biểu diễn hình cắt thực tế mặt cắt dọc tuyến đường hình cắt dọc thiết kế tuyến đường Dựa theo đường biểu diễn mà người ta xác định lượng đào đắp xây dựng tuyến đường theo thiết kế Chú ý: đoạn cong ta kí hiệu cung trịn hướng phía phía Cung trịn hướng phái có nghĩa tuyến đường chuyển qua phải, cịn hướng phía tuyến đường chuyển qua trái Đầu cuối đường cong nối với đường thẳng qua hàng ta gọi tim đường Trên đường cong ta ghi yếu tố đường cong 13 Đo vẽ mặt cắt ngang tuyến đường Việc đo cao mặt cắt ngang tiến hành đồng thời với mặt cắt dọc Tại điểm đặt máy thủy chuẩn ta tiến hành đọc số mia cọc trắc dọc, sau mia đặt điểm mặt cắt ngang (chỗ thay đổi địa hình mặt cắt ngang) bên trái tuyến bên phải tuyến đường Độ cao điểm mặt cắt ngang tính độ cao điểm phụ mặt cắt dọc Vậy đo đọc số theo mặt mia Sau ta lại quay máy làm tương tự mặt cắt ngang Chú ý điểm đặt máy đo đươc nhiều mặt cắt ngang Khoảng cách điểm đo thước thép Ngoài đo mặt cắt ngang máy kinh vĩ máy toàn đạc điện tử Sổ đo mặt cắt ngang ghi chung với sổ đo mặt cắt dọc ghi riêng nhiều mặt cắt ngang tuyến đường Căn vào số liệu đo đạc tính độ cao điểm cọc mặt cắt ngang vẽ giấy kẻ li 1.5 Bố trí đường cong trịn 1.5.1 Bố trí điểm đường cong Các điểm đường cong trịn gồm điểm đầu (Tđ) , điểm phân cự (G) điểm cuối (Tc) Khi bố trí điểm đường cong ta xác định vị trí tổng quát đường cong mặt đất Các số liệu bố trí đường cong bao gồm: đoạn tiếp tuyến T, đoạn phân cự p, chiều dài đường cong K độ rút ngắn đường cong D - Chiều dài tiếp cự T: T = R.tg 14 - Chiều dài đường cong tròn K : K = R 180 - Chiều dài đoạn phân cự P: p = R. sec − 1 - Độ rút ngắn đường cong D: D = 2T − K = R. 2tg − 180 Trong đó: θ - góc chuyển hướng; R - bán kính đường cong trịn Để bố trí điểm đường cong mặt đất, đỉnh Đ ta đặt máy kinh vĩ Định hướng đỉnh phía sau, dùng thước thép bố trí đoạn T ta điểm Tđ; định hướng đỉnh phía trước bố trí đoạn T ta điểm Tc; xác định hướng đường phân giác góc Td Đ Tc, đường từ đỉnh Đ bố trí đoạn p ta có điểm G * Trường hợp đặc biệt cắm điểm đường cong trịn: Khi cắm điểm đường cong trịn gặp trường hợp đỉnh góc ngọăt khơng đặt máy đầm lầy, ao, hồ …trong trường khơng đo góc ngoặt nên chưa có số liệu để tính cắm đường cong Giả sử đỉnh ngoặt N sông hai cánh tuyến theo hướng tuyến đường (hình 3.30), lấy hai điểm P Q Đặt máy kinh vĩ P Q đo góc , dùng thước thép đo đoạn PQ =S , tính φ theo cơng thức :φ = + → từ biết R ta tính được: T , B , K Theo NPQ có : 15 Căn vào chiều dài T lớn hay nhỏ NP , từ P ta đo đoạn T - NP (hay PD = T-NP ) theo hướng tiếp cự điểm đầu (Đ), tương tự, ta cắm điểm tiếp cuối (C) Gọi IK tiếp tuyến qua điểm G, theo hình vẽ ta có : ĐI = IG = GK = KC = Rtg Vậy , để cắm điểm (G) , từ điểm Đ theo hướng tiếp cự , đặt đoạn = Rtg Xác định điểm I , đặt máy kinh vĩ I , ngắm điểm Đ mở góc =1800 - , hướng ngắm đặt khoảng cách IG = R tg ta cắm điểm G 1.5.2 Bố trí chi tiết đường cong trịn Các điểm đường cong chưa đủ để đặc trưng cho vị trí tuyến đường ngồi thực địa Do vậy, cần phải bố trí thêm số điểm cách nhau, nằm toàn chiều dài đường cong Các điểm gọi điểm chi tiết đường cong Khoảng cách điểm chi tiết đường cong thường chọn 5, 10, 15 20m tùy thuộc vào bán kính cong chiều dài đường cong Phương pháp tọa độ vng góc: Trong phương pháp này, tọa độ điểm chi tiết đường cong xác định hệ tọa độ vuông góc, nhận điểm đầu hay điểm cuối đường cong làm gốc tọa độ hướng tiếp cự đường cong làm trục hoành Trong hệ này, tọa độ điểm chi tiết xác định sau: xi = R.sin i. i. yi = R.sin 16 Trong đó: R- Bán kính cong chọn đường cong tròn i- số thứ tự điểm chi tiết - góc tâm điểm chi tiết; = 180 K R Với K khoảng cách đường cong tròn điểm chi tiết Chúng ta nhận thấy rằng: bán kính đường cong trịn lớn đường cong trịn gần với tiếp cự hơn, nghĩa hoành độ x i điểm xấp xỉ với chiều dài Ki Do đó, để tiện cho việc bố trí chi tiết đường cong, người ta lập sẵn bảng tra R K hiệu số (Ki-xi) tung độ yi điểm chi tiết Ngoài thực địa, kể từ điểm đầu cuối đường cong, hướng tiếp cự người ta đặt trực tiếp thước thép liên tiếp khoảng cách iK Tại đầu mút khoảng cách này, người ta lùi lại khoảng cách (iK-xi) tương ứng Tại điểm tìm này, người ta dựng hướng vng góc với tiếp tuyến (bằng eke) đặt khoảng cách tung độ yi, xác định vị trí điểm chi tiết đường cong tròn Phương pháp tọa độ cực Trong phương pháp này, góc cực để bố trí điểm chi tiết góc hợp tiếp cự tia từ điểm đầu (hoặc cuối) qua điểm chi tiết Còn khoảng cách cực chúng chiều dài chọn S hai điểm chi tiết dây cung Từ hình vẽ, ta có: S = R.sin , vậy: = arcsin S 2R Ngoài thực địa, đặt máy điểm đầu D Mở góc cực /2 so với hướng tiếp cự Trên hướng tìm được, đặt trực tiếp thước thép khoảng cách cực S, xác định điểm Tiếp tục mở góc /2 nữa, từ điểm đo đoạn S cho S cắt hướng ngắm máy kinh vĩ, ta xác định điểm 2, Cứ tiếp tục điểm đường cong tròn 17 Phương pháp dây cung kéo dài Khi bố trí phương pháp này, điểm bố trí hai phương pháp nêu Trên hướng dây cung D-1 kéo dài, đặt đoạn S tìm điểm 2’ Từ điểm 2’ giao hội cạnh với khoảng cách S d, xác định vị trí điểm đường cong trịn Xét '12 102 cân có góc 2'12 =θ '12 đồng dạng với 102 d S S2 = d= S R R Cách bố trí: hướng dây cung Đ- kéo dài, đặt từ đoạn S tìm điểm 2’, từ điểm 2’ giao hội cạnh với khoảng cách S d, xác định điểm đường cong tròn Tiếp tục hướng 12 đặt từ khoảng cách S điểm 3’, từ 3’ giao hội cạnh với khoảng cách S d, xác định đựoc điểm Việc bố trí tiếp tục điểm đường cong tròn Ưu nhược điểm phương pháp: - Không cần dùng máy kinh vĩ mà cần dùng thước giao hội - Phạm vi bố trí hẹp - Các điểm sau bố trí từ điểm trước, nên bị tích luỹ sai số đo đạc, dẫn đến độ xác giảm dần 1.6 Đường cong chuyển tiếp 1.6.1 Ý nghĩa phương trình đường cong chuyển tiếp Trong dao động học, biết: vật chuyển động m.v đường cong xuất lực ly tâm có độ lớn: F = p 18 Trong : m – khối lượng vật chuyển động v – vận tốc chuyển động – bán kính cong chuyển động điểm xét Lực ly tâm có phương trùng với phương bán kính có chiều phía ngồi đường cong Lực ly tâm lớn vận tốc v lớn bán kính cong nhỏ Rõ ràng điểm bắt đầu đường cong, lực ly tâm xuất đột ngột, gây an toàn cho chuyển động vào đoạn đường cong Từ công thức trên, thấy rằng, p = F1 = 0, = R F2 = mv R Rõ ràng điểm bắt đầu đường cong, lực ly tâm xuất đột ngột từ F1 đến F2 , gây an toàn cho chuyển động vào đoạn đường cong Vì vậy, để làm cho lực ly tâm tăng từ F đến F2 nhằm đảm bảo an toàn cho chuyển động vào đoạn đường cong, cuối đoạn đường thẳng đầu đoạn đường cong (R), người ta chêm vào đoạn cong có bán kính thay đổi từ p = đến = R Đường cong có bán kính thay đổi gọi đường cong chuyển tiếp Khi tìm phương trình đường cong chuyển tiếp người ta đặt điều kiện động lực học sau đây: điểm đoạn đường cong, tác động lực ly tâm gây phải cân với độ nâng cao đường phía ngồi (đối với đường tơ) đường ray phía ngồi (đối với đường sắt) Theo hình vẽ, xét ∆BCD, ta thấy trị số nâng cao: h = Stgv = Si Trong đó: S – khoảng cách từ điểm đầu đường cong chuyển tiếp đến điểm xét i – độ nghiêng dọc đường phía Xét mặt cắt ngang đường, ta thấy: h = atg = a F P Chuyển động vật đường cong 19 Trong đó: a – độ rộng đường F – lực ly tâm P – trọng lượng vật Lực ly tâm biểu thị cơng thức: F= P v2 X g p Trong đó: v – tốc độ chuyển động g – gia tốc trọng trường - bán kính cong Vì biểu thức viết dạng: h= a v2 g p Thực điều kiện động lực học, ta cho vế phải đẳng thức nhau: Si = av a v2 ; = Sig g Trong công thức trên, thừa số av2/ig = C tốc độ tính tốn cho trước v độ dốc quy định i đại lượng không đổi gọi thông số đường cong chuyển tiếp Lưu ý đến điều đó, phương trình đường cong chuyển tiếp có dạng: = C S Do bán kình cong đường cong chuyển tiếp cần thay đổi tỷ lệ nghịch với độ dài S: S = (ở đầu đường cong chuyển tiếp) = Tại điểm tiếp xúc đường cong chuyển tiếp với đường cong trịn bán kính cong bán kính đoạn cong trịn R cịn trị số S độ dài chọn đường cong chuyển tiếp Trên sở đó, ta thấy rằng: C= S= R.l Tức thơng số đường cong chuyển tiếp tích số bán kính đường cong trịn với độ dài đường cong chuyển tiếp Chiều dài đường cong chueyenr tiếp chọn phạm vị từ 20 đến 200m bội số 20m tùy theo cấp hạng đường bán kính cong 20 ... dụng cơng trình Công tác trắc địa thời kỳ thành lập mạng lưới quan trắc chuyển dịch, biến dạng để theo dõi đánh giá ổn định công trình thời kỳ vào vận hành Việc thành lập mạng lưới quan trắc thời... đoạn thi công Sau giai đoạn khảo sát thiết kế hồn thành cơng viêc trắc địa chuyển sang giai đoạn thi cơng Giai đoạn thi cơng q trình sử dụng lưới khống chế trắc địa phục vụ cho bố trí cơng trình. .. thiết kế kỹ thuật phục vụ cho cơng trình chi tiết cụ thể với mục tiêu đưa phương pháp công nghệ nhằm thi công xây dựng cơng trình Do nội dung cơng tác trắc địa giai đoạn bao gồm nội dung sau: