Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Trắc địa công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp (Nghề: Trắc địa công trình - CĐ/TC): Phần 2 - Trường Cao...
BÀI CHUYỂN CÁC TRỤC BỐ TRÍ VÀO BÊN TRONG CƠNG TRÌNH Hệ thống trục bố trí đánh dấu khung định vị cố định mốc chơn bên ngồi cơng trình bị tác dụng tường xây cao dần Để tiếp tục công tác bố trí lắp ráp thiết bị sau, cần phải chuyển trục từ ngồi vào bên cơng trình Việc chuyển trục bố trí cần làm từ lúc cịn ngắm thơng suốt điểm đối diện trục, có nghĩa lúc chiều cao tường bao xây chưa 1m Việc chuyển trục tiến hành máy kinh vĩ theo cách dóng hướng điểm tên cạnh đối diện khung định vị phía ngồi đánh dấu lại mốc trắc địa phía tồ nhà Tuỳ thuộc vào kích thước cơng trình độ xác cần thiết việc lắp ráp thiết bị mà trục phía nhà đánh dấu kiểu mốc khác nhau: + Với tồ nhà khơng lớn cần gắn vào tường mấu sắt đánh dấu vị trí trục lên Nếu căng sợi dây thép nhỏ điểm đánh dấu trục mấu sắt đó, ta có trục dọc ngang để dựa vào tiến hành cơng tác xây lắp Thông thường người ta đánh dấu trục bên tòa nhà dấu trục kim loại gắn lên mặt bê tông sàn nhà vị trí bảo tồn lâu dài đặt máy kinh vĩ dấu mốc + Với tồ nhà cơng nghiệp lớn, việc bố trí lắp ráp bên phức tạp yêu cầu độ xác cao trục quan trọng cần cố định mốc chôn ngầm mặt nhà phía có nắp bảo vệ Đồng thời với việc đánh dấu chôn mốc cố định vị trí trục, người ta cịn chuyển vào bên nhà dấu mốc độ cao Chúng đặt vị trí móng vững đặt chung với mốc mặt chôn móng tịa nhà 3.4 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA TRÊN MẶT SÀN MÓNG Lưới khống chế trắc địa mặt móng thành lập xây dựng nhà cao tầng dân dụng cơng nghiệp Lưới dùng cho cơng tác bố trí tầng nhà, điểm lưới chiếu theo thẳng đứng lên mặt sàn xây dựng tạo thành hệ thống lưới trục, đảm bảo cơng tác bố trí chi tiết tầng Hệ thống mốc cố định trục phía nhà dần bị tác dụng cơng trình xây cao khỏi mặt đất, che khuất hướng ngắm thông mốc trục nằm phía đối diện cơng trình Do hồn thành việc đổ bê tơng mặt sàn tầng (còn gọi mặt gốc) Cần phải nhanh chóng thành lập lưới bố trí sở nằm phía cơng trình Lưới dùng cho cơng tác bố trí tầng nhà, điểm lưới chiếu theo phương thẳng đứng lên mặt sàn xây dựng tạo thành hệ thống lưới trục, đảm bảo cơng tác bố trí chi tiết 50 tầng Các mạng lưới khống chế bên ngồi móng mặt móng tính hệ toạ độ vng góc giả định Lưới khống chế mặt móng có dạng phù hợp với hình dạng mặt cơng trình thường thành lập theo đồ hình: lưới tứ giác trắc địa đơn, tứ giác trắc địa kép, đa giác trung tâm, sử dụng số liệu gốc tối thiểu lưới khống chế thi cơng móng bên ngồi cơng trình Các cạnh lưới bố trí song song cách trục cơng trình từ 0,5 1,0m phụ thuộc vào kích thước cột cho điểm lưới thuận lợi cho việc đặt máy thao tác Chiều dài cạnh lưới thường từ 20 50m tuỳ thuộc vào kích thước hình dạng cơng trình Sử dụng chương trình lập sẵn theo thuật tốn bình sai gián tiếp để ước tính độ xác phương án đo lưới tương tự lưới khống chế bên ngồi móng Độ xác đo yếu tố lưới xác định dựa tiêu chuẩn sai số trung phương vị trí tương hỗ vị trí yếu lưới khoảng 1,5 2mm Thành lập lưới khống chế mặt móng nên áp dụng phương pháp tam giác đo góc cạnh với thiết bị sử dụng máy toàn đạc điện tử Ngoài lưới khống chế mặt bằng, cần lập điểm khống chế độ cao làm sở cho cơng tác bố trí mặt móng, đồng thời độ cao điểm chuyền lên tầng xây dựng để phục vụ cơng tác bố trí đo vẽ hồn cơng phần mặt đất cơng trình Các mốc khống chế độ cao gắn móng q trình đổ bê tơng đánh dấu lên cột nhà tầng cơng trình Để kiểm tra, tuyến đo nối độ cao cần tạo thành vịng khép Cơng việc tiến hành sau: 3.4.1 Chọn điểm sơ đánh dấu mặt sở Vị trí điểm lưới mặt móng bố trí từ điểm khống chế bên ngồi cơng trình Có thể chọn điểm vị trí hố kỹ thuật tồ nhà để thuận tiện cho việc chiếu lên tầng Do đặc điểm mặt móng tồ nhà cao tầng thường khơng lớn nên sơ bố trí điểm lưới mắt thước thép cho điểm chọn gần với giá trị thiết kế Các điểm chọn cần đánh dấu cẩn thận cách khoan gắn trực tiếp sàn bê tông dấu mốc kim loại đục dấu chữ thập mảnh kim loại gắn chặt vào sàn bê tông 3.4.2 Đo đạc yếu tố lưới Vì mạng lưới có cạnh ngắn, cần có biện pháp để hạn chế tối đa ảnh hưởng sai số định tâm máy, tiêu ngắm gương phản xạ cạnh lưới đo thước thép xác kiểm nghiệm máy đo dài độ xác cao Độ xác đo cạnh cỡ 0,5mm, với sai số trung phương tương đối 1:50000 Q trình đo u cầu phải người có chuyên môn thực phải tuân thủ quy định ghi tiêu chuẩn quy phạm chuyên ngành 51 Với trường hợp số góc đo lớn vịng cần phải tính giá trị góc trung bình sau trạm đo, đồng thời kiểm tra biến động sai số 2C có nằm yêu cầu cho phép hay khơng, độ chênh lệch góc vòng đo, độ chênh lệch khoảng lần thuận đảo chênh lệch khoảnh cách đo đi, đo đối hướng 3.4.3.Xử lý số liệu đo đạc Việc xử lý số liệu đo đạc thực theo bước sau đây: Kiểm tra số liệu đo đạc trường : Bao gồm kiểm tra sổ đo, kiểm tra sai số khép góc, kiểm tra cạnh trung bình lần đo đo Mục đích phát sai số thơ tìm ngun nhân để có biện pháp khắc phục sửa chữa đo lại không đạt yêu cầu, việc kiểm tra cần có người độc lập với Tính tốn số liệu đo : Sau khơng cịn sai số thơ tiến hành tính tốn xử lý tốn học trị đo để xác định toạ độ, độ xác vị trí điểm lưới Cơng việc thực cách dễ dàng, nhanh chóng với hỗ trợ máy tính theo chương trình lập sẵn Cuối cùng, in ấn toạ độ điểm sau tính tốn phục vụ cho cơng tác hồn ngun 3.4.4 Hồn ngun điểm lưới vị trí thiết kế Sau tính tốn bình sai lưới vừa đo cần hoàn nguyên điểm khống chế vị trí cách trục biên cơng trình từ 0,6 m đến 1,0 m Do phạm vi công trình nhỏ, việc bố trí sơ thực thước thép máy điện tử nên yếu tố hoàn nguyên nhỏ Hơn hệ toạ độ chọn cho việc thi công nhà cao tầng thường hệ trục toạ độ giả định songsong với trục cơng trình Vì việc hồn ngun thực với độ xác cao theo trình tự ví dụ sau đây( hình 3.16): T T1 D T1 A1 A A T2 Hình 3.16 Sơ đồ bố trí hoàn nguyên Ví dụ : Điểm A lưới bố trí sơ bộ, đo đạc tính tốn toạ độ, u cầu phải hồn ngun vị trí thiết kế A1 Trình tự thực sau: + Đặt máy toàn đạc điện tử điểm A dọi tâm cân máy xác ngắm điểm khác lưới cho số đọc vành độ ngang 0O00'00", đánh dấu điểm T1 cách máy từ đến 10 m (Trường hợp máy có 52 sai số 2C cần phải đo thuận đảo cách sau định hướng vị trí thuận quay máy cho số đọc vành độ ngang 0O00'00" đánh dấu hướng ngắm cách điểm A từ đến 10m điểm T Sau đảo kính quay máy cho số đọc vành độ ngang 180O00'00" đánh dấu hướng ngắm cách điểm A từ đến 10m điểm D Nếu khơng có sai số 2C điểm T D phải trùng nhau, có sai số 2C nên điểm khơng trùng điểm T1 điểm đoạn T D) + Dùng dây bật mực bật đường thẳng nối A T1, phương song song với trục X hay N + Quay máy 90o00'00" hướng với khoảng cách đến 10 m ta đánh dấu điểm T2 (trường hợp máy có sai số 2C thực sau quay máy 90o00'00" lần thuận lần đảo quay máy cho số đọc vành độ ngang 270O00"00") +Dùng dây bật mực bật đường thẳng nối A T phương song song với trục Y hay E + Xác định yếu tố hoàn nguyên: X = X A − X A Y = YA − YA + Đặt giá trị hoàn nguyên lên trục toạ độ xác định điểm A eke thước thẳng Với phương pháp đạt độ xác hoàn nguyên khoảng 1mm + Các toạ độ sau hoàn nguyên đánh dấu lại mặt sàn bê tông dấu mốc kim loại khoan đặt vào bê tông dấu chữ thập đục mảnh kim loại gắn chặt vào sàn bê tông Các mốc khoanh sơn đỏ ghi rõ tên mốc bên cạnh để tiện cho việc sử dụng + Độ xác vị trí điểm sau hồn ngun Ta có góc phương vị khoảng cách hồn ngun tính theo cơng thức : Y X = X + Y M = arctg dM ; Với dM cạnh M phương vị cần hoàn nguyên Gọi : mP : sai số vị trí điểm hồn ngun md : sai số đo khoảng cách thường đo thước với độ xác 1mm m : sai số xác định hướng m 2 Ta có : m P = m + d d ; Trong '= 3438 số phút Như biết khoảng cách sai số xác định hướng m ta tính sai số vị trí điểm hồn nguyên, kết tính với khoảng cách sai số định hướng cho trước thể bảng 3.2: 53 Bảng 3.2 Sai số vị trí điểm trục sau hoàn nguyên m mP mP mP (d=0.05m) (d=0.10m) 1' 1.0mm 10' mP mP mP mP (d=0.2m) (d=0.3m) (d=0.4m) (d=0.5m) (d=1m) 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.0mm 1.1mm 1.3mm 1.5mm 1.8mm 3.0mm 20' 1.0mm 1.1mm 1.5mm 2.0mm 2.5mm 3.1mm 5.9mm 60' 1.3mm 2.0mm 3.6mm 5.3mm 7.0mm 8.8mm 17.5mm Theo số lệu tính bảng 3.2 với khoảng hồn nguyên nhỏ 0.1 m sai số định hướng hoàn nguyên cho phép đến 1O Khi khoảng cách hoàn ngun lớn phải định hướng xác Do điểm bên lưới chọn sơ thước thép đo đạc máy tồn đạc điện tử độ xác đo góc từ 1" đến " độ xác đo cạnh khoảng vài mm Vì khoảng cách hồn ngun nhỏ đặt máy điểm lưới (lưới bố trí bên trong) Sau dọi tâm cân máy ngắm điểm khác lưới lấy giá trị 0O00'00" coi hướng trục toạ độ hướng đánh dấu điểm vị trí đặt mát đến 10 m sau bật mực để hướng thứ nhất, quay máy 90O00'00" ta hướng trục toạ độ thứ thao tác cách hoàn nguyên nói ta lầ lượt hồn ngun tất điểm cách nhanh chóng với độ xác yêu cầu 3.4.5 Đo kiểm tra yếu tố lưới sau hoàn nguyên Dùng máy toàn đạc điện tử dùng chế độ đo toạ độ để kiểm tra toạ độ lưới, kiểm tra góc cạnh trường hợp điểm bị sai số vượt q hạn sai cho phép phải hồn ngun lại Có thể dùng máy kinh vĩ thước thép để đo đạc kiểm tra yếu tố sau hoàn nguyên Ghi chép cẩn thận toạ độ vị trí bị sai lệch để có sở phục vụ xây dựng báo cáo sau 3.5 BỐ TRÍ CÁC TRỤC CHI TIẾT CỦA CƠNG TRÌNH: 3.5.1 Bố trí trục cơng trình từ điểm lưới bố trí bên Sau xây dựng lưới bố trí bên cơng trình xử dụng điểm lưới để bố trí trục cơng trình Do đơn ngun hay khối nhà có điểm khống chế với cạnh song song (hoặc vng góc) với trục dùng máy tồn đạc điện tử máy kinh vĩ quang phối hợp với thước thép để bố trí dễ dàng Giả thiết trục tồ nhà X X , X X , Y Y , Y Y thể vẽ thiết kế (hình 3.17) Các điểm A,B,C,D điểm lưới bố trí bên cơng trình đo đạc hồn ngun vị trí thiết kế Để bố trí trục vị trí thiết kế ta thực theo trình tự sau: 54 Đặt máy kinh vĩ (hay máy toàn đạc điện tử) điểm khống chế (A), định hướng máy tới điểm khống chế thứ (D) Trên hướng ngắm dùng thước thép để đo khoảng cách từ điểm khống chế thứ (D) phía trục Y2Y2 giá trị thiết kế định trước ta đánh dấu điểm Quay máy 90 O hướng ngắm từ điểm B phía trục X1X1 giá trị thiết kế định trước ta đánh dấu điểm Tiếp tực quay máy 90 O theo hướng ngắm kể từ A ta đánh dấu điểm Quay máy 90 O lần theo hướng ngắm kể từ A ta đánh dấu điểm Hình 3.17 Sơ đồ bố trí điểm trục từ lưới bố trí bên cơng trình Chuyển máy sang điểm C làm điểm A ta đánh dấu điểm 5, 6, 7, hình vẽ Bằng cách bật mực từ (1 ; 4; 5; 8) ta trục X1X1, X2X2, Y1Y1, Y2Y2 đồng thời giao trục điểm trục cần bố trí 3.5.2 Bố trí trục chi tiết cơng trình Đặt máy kinh vĩ (hay máy tồn đạc điện tử) điểm khống chế, định hướng máy tới điểm khống chế thứ (cùng nằm trục) Trên hướng ngắm dùng thước thép để đo khoảng cách trục xác định vị trí trục mặt sở Lần lượt làm với cạnh khác lưới điểm giao cắt trục đánh dấu lại mặt sàn bê tông dấu mốc kim loại khoan đặt vào bê tơng, dùng đinh bê tơng có dấu tâm trịn đầu mũ đóng gắn trực tiếp lên sàn bê tông Các điểm dấu mốc khoanh băng sơn đỏ ghi ký hiệu bên cạnh để tiện cho việc sử dụng Vị trí trục chi tiết mặt cố định cách bật mực Độ xác bố trí trục nằm khoảng từ đến mm 55 BÀI LẮP ĐẶT VÀ ĐIỀU CHỈNH CÁC KẾT CẤU XÂY DỰNG Chỗ giao cắt đường bật mực điểm trụ, cột cơng trình Các điểm đánh dấu đinh bê tông khoanh sơn đỏ, ghi ký hiệu vẽ thiết kế, để tiện cho trình thi công Sau xác định điểm trục đơn vị thi công vào hướng dóng thẳng dùng thước thép đặt khoảng cách tương ứng để xác định vị trí đường biên cột, vị trí cầu thang, vị trí tường thang máy Đối với chi tiết lại mặt bằng, người ta thường bố trí chúng từ trục theo phương pháp toạ độ vng góc u cầu độ xác bố trí chi tiết thường quan thiết kế ấn định ghi vào hồ sơ thiết kế cơng trình Nhưng thơng thường phải nhỏ 5mm Đặc biệt quan trọng cơng trình cơng nghiệp Các kết cấu cơng trình cơng nghiệp dạng nhà khung tầng có kích thước lớn biểu diễn hình 3.18 Hình 3.18 Các yếu tố kết cấu nhà công nghiệp tầng Cột đặt hướng trục bố trí dọc ngang ngơi nhà Khoảng cách trục dọc gọi nhịp, trục ngang gọi bước cột Đế cột đặt móng chúng 56 Mối liên hệ dọc cột đảm bảo nhờ giàn kèo cột, mối liên hệ ngang nhờ giàn mái Mái tường thường lắp dựng đúc sẵn 2.1 Quy trình thực Khi xây dựng nhà công nghiệp, tiến hành khối lượng lớn công tác trắc địa chuyển thiết kế thực địa, chuẩn bị, kiểm tra, thành lập lưới khống chế thi công… Từ điểm lưới khống chế thi cơng chuyển thực địa trục trục ngơi nhà, cơng trình mặt đất cơng trình ngầm Khi bố trí chi tiết cần xác định vị trí kết cấu riêng biệt từ trục chuyển đánh dấu thực địa 2.1.1 Công tác trắc địa chuẩn bị cho lắp ráp Sau móng xây dựng xong kết đo vẽ hồn cơng cho thấy cơng tác bố trí móng đạt kết u cầu, bàn giao móng cho phận xây lắp để tiến hành lắp đặt kết cấu xây dựng kết cấu kỹ thuật Để đảm bảo cho công tác lắp đặt thuận tiện xác, cần phải tiến hành số cơng việc chuẩn bị sau: 2.1.2 Chọn trục lắp ráp Trong cơng tác xây dựng, trục bố trí thường chọn trùng với trục đối xứng mặt cơng trình Các trục đối xứng thực chất đường hình học để dựa vào người ta bố trí đường ranh giới móng, trục hàng cột Mép tường phần khác tòa nhà Nhưng việc lắp đặt kết cấu xây dựng thiết bị kỹ thuật trục lắp ráp cần chọn cho đảm bảo thuận tiện cho công tác trắc địa phục vụ lắp ráp Để thỏa mãn yêu cầu này, trục lắp ráp chọn cho chúng vừa song song với trục móng, vừa trùng với số đường thẳng quan trọng mặt quy trình kỹ thuật Trục chọn tiện lợi việc đặt thiết bị vào vị trí thiết kế Ví dụ: Khi lắp ráp đường chuyển động dây truyền băng tải (hình 3.19a) người ta không chọn trục đối xứng đường làm trục lắp ráp mà chọn trục hay mép thẳng đứng đường dẫn hướng Còn đặt khối thiết bị tổ máy có dạng hình trụ nằm thành dãy liên tục chọn trục lắp ráp đường thẳng qua đường sinh ngồi khối hình trụ (hình 3.19b) Dựa vào đường thẳng mà đặt máy móc thiết bị vào vị trí thiết kế máy kinh vĩ dây căng… 57 Hình 3.19 Nói chung việc chọn trục lắp ráp định sau ki nghiên cứu tỉ mỷ vẽ móng, vẽ bố trí tổng quát thiết bị vẽ tổ máy, tìm hiểu sơ đồ kỹ thuật… Việc chọn trục lắp ráp cần lưu ý đến khả sử dụng trục đến việc kiểm tra định kỳ độ ổn định tổ máy trình hoạt động sau Để thuận tiện cho cơng tác trắc địa trục lắp ráp phải chọn cho điểm chon mốc trục sau đặt thiết bị nhìn thơng suốt thuận lợi cho việc đo đạc toàn đường thẳng hàng Dự định chọn trục lắp ráp phải thông qua kỹ sư trưởng thiết kế kỹ sư trưởng lắp máy Sau tùy thuộc vào độ xác theo yêu cầu việc đặt điều chỉnh tổ hợp máy mà bố trí loại dấu mốc thích hợp 2.1.3 Chọn mốc cố định trục Mốc cố định trục lắp ráp cần phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Các mốc phải cố định, nghĩa cấu tạo độ chon sâu chúng phải đảm bảo biến động mặt độ cao mốc nhỏ so với hạn sai cho phép công tác lắp ráp - Các mốc cần phải giữ lâu dài chúng khơng cần thiết q rình lắp ráp mà cịn dung để kiểm tra định kỳ tổ hợp máy trình hoạt động để qua trắc biến dạng móng - Cấu tạo mốc phải đảm bảo cho việc định tâm máy bảng ngắm nhanh chóng với độ xác cao 58 Hình 3.20 Cấu tạo mốc chơn sâu P.X.Muraviev - Nơi bố trí mốc cần thuận lợi cho việc tiến hành công tác đo đạc xác - Sơ đồ bố trí số lượng dấu mốc phải đủ để đảm bảo việc kiểm tra chắn vị trí tương hỗ mặt độ cao chúng Nói chung tùy thuộc vào độ xác cần thiết việc đặt kiểm tra thiết bị mà trục lắp ráp cố định mốc sở chon sâu đến tầng đá gốc, mốc kim loại đơn giản đặt vào than móng Để cố định trục tổ hợp máy với yên cầu độ xác cao cần dùng mốc ch ơn sâu có cấu tạo giáo sư P.X.Muraviev đề xuất ( hình 3.20) Phần mốc ống thép (6) có đường kính 200 - 300 mm đặt vào lỗ khoan thẳng đứng đến tận lớp đá gố đổ đầy bê tông ống Phần ống có chừa khoảng mét không đổ bê tông Bên ống đặt treo xoay , người ta gắn vào tâm mốc (2) có ốc điều chỉnh phía (3) phía (4) Các ốc điều chỉnh phía dùng để đua tâm mốc vào hướng thẳng hàng trục tâm mốc vị trí thẳng đứng dụa vào ống thủy đặc biệt bắc ngang Để giảm ảnh hưởng giao động nhiệt theo mùa đến mốc, xung quanh mốc người ta xây giếng bọc (5) để cách nhiệt ngăn nước Giếng xây sâu 3-5m gạch hay đổ bê tông với đường kính giếng lớn m Ở khoảng ống thép giếng đổ đầy loại vật liệu cách nhiệt xỉ than, thủy tinh phần đầu mặt ngồi ống thép có gắn thêm dấu mốc có dạng chỏm cầu (7) thép không rỉ để làm mốc thủy chuẩn sở giếng có nắp (1) để bảo vệ đầu mốc Để cố định trục phụ thường dùng dấu mốc kiểu đơn giản (hình 3.21) Đầu mốc hạn chế thép khơng rỉ, phần có độ dài 2030cm Các mốc lắp vào lỗ đục vào móng, tường, cột, vào bê tơng ngun khối Vị trí trục dánh dấu lỗ khoan nhỏ đầu mốc mốc bảo vệ nắp đậy nhỏ Đối với mốc kiểu phức tạp đầu mốc chế tạo có dạng đặc biệt (hốc lõm hình trụ trụ có đầu chỏm cầu ) dùng để định tâm cưỡng máy kinh vĩ bẳng ngắm chun dùng đặt (hình 3.22) 59 Hình 3.21 Dấu mốc cố định trục phụ * 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 công 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 không 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 không cao điều kiện thực tế không 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 môi 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 Hạng I Hạng II Hạng III ≤25m ≤25m ≤40m 0.8≤ h ≤2.5 0.5≤ h ≤2.5 0.3≤ h ≤2.5 - Trên trạm đo 0.4 1.0 20 - Tích lũy tuyến đo 2.0 4.0 5.0 Chiều dài tia ngắm Chiều cao tia ngắm (m) Chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia (m) 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 cơng việc: Kiểm tra sổ đo ngoại nghiệp ghi ngày đo, người đo, loại máy sử dụng, điều kiện thời tiết, 99 thơng 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 vịng 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: h1, h2 độ cao chất lỏng bình, tính từ điểm thấp hệ thống 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 h AB (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 không thuận lợi cho việc tiếp xúc người 4.3 Đo cao lượng giác Trong điều kiện không thuận lợi hiệu đo cao hình học u 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 toàn 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 cịn hạn chế độ xác nên đo cao lượng giác áp dụng cho trường hợp yêu cầu độ xác quan trắc khơng cao khơng thuận tiện cho đo cao hình học Để bảo đảm độ xác đo cao lượng giác quan trắc đọ lún cơng 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 công, tác động tải trọng thân công 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 silơ 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 toàn đạc điện tử đo không 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 công 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 công 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 toàn 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 cơng 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) S11'' Q1 = '' '' Q = S '' (4.28) Độ nghiêng tồn 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 vng 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 công 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 cơng 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 công 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 công 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 thông vận tải, 2001 [8] Vũ Thặng, Trắc địa xây dựng, NXB Khoa học kỹ thuật, 2005 112