Giáo trình Đo vẽ mặt cắt địa hình (Nghề: Trắc địa công trình - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐO VẼ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH NGHỀ: TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Quảng Ninh, năm 2021 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun 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 BÀI ĐO VẼ TRĂC DỌC Khái niệm phân loại mặt cắt Mặt cắt địa hình hình ảnh biểu thị giao tuyến mặt đất tự nhiên với mặt phẳng thẳng đứng (lát cắt) theo hướng xác định Tùy thuộc theo hướng mặt phẳng thẳng đứng (lát cắt) mà mặt cắt chia thành hai loại: - Mặt cắt dọc (cắt dọc) lát cắt trùng song song với đường trục cơng trình cần biểu thị - Mặt cắt ngang (cắt ngang) lát cắt vuông góc với đường trục cơng trình cần biểu thị Hình 1.1a Bản vẽ mặt cắt dọc tuyến đường Hình 1.1b Bản vẽ mặt cắt ngang tuyến đường Trên hình 1.1a hình 1.1b biểu thị vẽ mặt cắt dọc mặt cắt ngang tuyến đường Mặt cắt dọc (hình 1.18a) vẽ theo đường tim tuyến đường, mặt cắt ngang (hình 1.18b) biểu thị địa hình hai bên theo hướng vng góc với đường trục tuyến đường Quy định vẽ mặt cắt Trục đứng thể độ nhấp nhô, lồi lõm bề mặt địa hình có biến động nhỏ so với trục ngang thể hoảng cách điểm Do tỷ lệ vẽ trục đứng mặt cắt thường lớn gấp 10 lần so với trục ngang Thường trục ngang vẽ theo tỷ lệ vẽ bình đồ tuyến Đo vẽ mặt cắt dọc 3.1 Đo mặt cắt dọc 3.1.1 Trình tự đo Đặt máy thuỷ bình trạm máy J1 sau cân máy, đưa máy ngắm mia đặt Ho đọc số đọc trị số mia 1230 gọi số đọc sau, quay máy ngắm mia điểm 1450 gọi số đọc toả, cuối quay máy ngắm mia H1 đọc trị số mia 2311 gọi số đọc trước Những số liệu ghi vào sổ Sau máy chuyển đến trạm J2 làm thao tác tương tự trạm máy J1 Chú ý: Trong trình đo cao chi tiết dọc tuyến đường cần phải đo nối với độ cao mốc tuyến để kiểm tra 2310 1450 1230 1357 1825 Ho 20.234 m 2305 2221 1652 2640 J1 H2 H1 H3 J2 J3 H4 20.004 m MỈt thủ chn Hình 1.2 Phương pháp đo cao chi tiết Những điểm chuyển H1, H2, H4 đọc số phải lưu ý xác 3.1.2 Tính sổ đo chi tiết Trước tính độ cao sổ đo cao chi tiết, ta phải kiểm tra sổ đo cao chi tiết sau: hđo= n n  a − b i i = 5227-5441= -0.214m Trong đó: số đọc mia sau bi số đọc mia trước SỔ ĐO MẶT CẮT DỌC Trạm máy Điểm đặt mia Khoảng cách cộng dồn theo tuyến (m) (1) (2) (3) Số đọc Mia sau (4) 1435 Chênh cao điểm liên hệ Độ cao tia ngắm Độ cao điểm mia Ghi (6) (7) (8) (9) 21.464 20.234 Mia trước (5) GC0 2517 -1081 GC0+a 20 1320 20.144 GC0+b 20 1450 20.014 GC0+c 20 1570 19.894 GC0+d 20 1450 20.014 GC0+e 20 2130 19.334 GC1 100 1230 2310 19.153 -1082 -1080 hlí thuyết = HH4- HHo = 20.004m- 20.234m= -0.230m Sau ta tính sai số khép đường đo cao mốc: fhđo = -0.214- (-0.230)= + 16mm Giả sử tuyến đo từ Ho đến H4 400m Vậy sai số khép cho phép là: fhcp =  50 LKm = 50 0.4 = 25mm Nếu fhđo > fhcp ta phải đo lại Nếu fhđo < fhcp ta tiến hành tính độ cao cho cọc tuyến Tính độ cao cọc tuyến: Tính độ cao đường ngắm trạm máy J1: HJ = 20.234 + 1.230= 21.464 m Tính độ cao cọc H1: Cọc = 21.464- 1.450 = 20.014m H1 = 21.464- 2.311 = 19.153 m Độ cao cọc trạm máy J2 J3 tính tương tự trạm máy J1 3.2 Vẽ mặt cắt dọc Căn vào kết tính tốn từ sổ đo chiều dài chi tiết, sổ đo cao chi tiết, sổ bố trí 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 Tỷ lệ trục ngang trục đứng khác Thơng thường, khác nhau, người ta quy định tỷ lệ trục đứng lớn 10 lần tỷ lệ ngang Ví du: Tỷ lệ ngang 1:2000 tỷ lệ đứng 1:200 Vì biến đổi độ cao điểm thường nhỏ nhiều so với khoảng cách điểm Hình 1.3 Mặt cắt dọc tuyến đường 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: Ở 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 Trên hình (2.1) thể mặt cắt dọc tuyến đường BÀI ĐO VẼ MẶT CẮT NGANG Định hướng mặt cắt ngang Muốn biết địa hình theo chiều ngang tuyến đường người ta phải đo vẽ mặt cắt ngang Mặt cắt ngang lập theo đoạn tất cọc có tuyến, nơi có địa hình thay đổi (độ dốc > 0,1) Mặt cắt ngang bố trí vng góc với mặt cắt dọc Tuỳ theo cơng trình mà chiều dài từ 2550m Trên mặt cắt ngang bố trí điểm cọc vị trí địa hình thay đổi khoảng cách điểm tính từ tim đường, vị trí mặt cắt dọc hai bên phải trái Cọc đóng sát với mặt đất để dựng mia đo 2 Q  Hình 2.1 Định hướng mặt cắt ngang đường cong Trên mặt cắt ngang bố trí điểm cọc vị trí địa hình thay đổi khoảng cách điểm tính từ tim đường, vị trí mặt cắt dọc hai bên phải trái Cọc đóng sát với mặt đất để dựng mia đo Nếu đường thẳng tiếp đầu, tiếp cuối đường cong việc định hướng đơn giản, dùng máy kinh vĩ Trên đường cong, hướng mặt cắt ngang hướng tâm đường cong Trong thực tế tâm O đường cong tròn khơng tìm thấy Do cọc chi tiết đường cong phải tìm đường thẳng hướng tâm Ví dụ hình (2.1), đường cong có độ dài cung k hai điểm ta biết Căn vào bán kính cong R ta tính góc tâm () Muốn xác định đường thẳng QO, máy kinh vĩ đặt điểm 2, đưa ống kính ngắm điểm 1, mở góc 900 -  Ta hướng mặt cắt ngang QO 2 Phương pháp đo mặt cắt ngang Việc đo cao mặt cắt ngang tiến hành đồng thời với mặt cắt dọc (hình 2.2) Tại điểm đặt máy thủy chuẩn ta tiến hành đọc số mia cọc trắc dọc C6, 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 C7 Chú ý điểm đặt máy đo đươc nhiều mặt cắt ngang Khoảng cách điểm đo thước thép Ngồi đo mặt cắt ngang máy kinh vĩ máy toàn đạc điện tử T2 a T1 b C6 C7 P1 P2 P3 Hình 2.2 Phương pháp đo mặt cắt ngang Sổ đo mặt cắt ngang ghi chung với sổ đo mặt cắt dọc ghi riêng có nhiều mặt cắt ngang tuyến đường Căn vào số liệu đo đạc tính độ cao điểm cọc mặt cắt ngang vẽ giấy kẻ li SỔ ĐO MẶT CẮT NGANG Trạm máy (1) Điểm đặt mia MCD/T/P (2) Khoảng cách lẻ Số đọc (m) Mia trái MCD (3) (4) (5) Mia phải (6) Chênh cao Độ cao tia ngắm Độ cao Ghi (7) (8) (9) (10) 2.3 Vẽ mặt cắt ngang Tỷ lệ vẽ mặt cắt ngang cho hai trục ngang (khoảng cách) trục đứng (chiều cao) tỷ lệ Tỷ lệ phụ thuộc vào yêu cầu tuyến Thường có tỉ lệ 1: 50, 1: 100, 1: 200 MẶT CẮT NGANG TẠI C6 Tỷ lệ : Ngang 1/1000 Đứng 1/500 Tên cọc T1 Khoảng cách C6 T2 28.57 21.43 P2 P1 15.71 20.71 P3 13.58 Độ cao thực tế 146.30 145.97 147.30 146.14 147.13 147.46 Độ cao thiết kế 146.30 146.87 147.30 146.98 146.57 146.30 Hình 2.3 Mặt cắt ngang tuyến đường BÀI SỬ DỤNG MẶT CẮT ĐỊA HÌNH Xác định điểm giao đường thực tế đường thiết kế Theo hình (3.1), đường 3- đường thiết kế hay gọi đường đỏ, thiết kế mặt cắt theo độ dốc i = tgv cho Nếu biết độ cao điểm H3 tìm độ cao điểm theo cơng thức: H4 = H3 + Stgv = H3 + S.i Hiệu số độ cao đường đỏ đường đen (đường thực tế) gọi độ cao thi công (a, b) a Giao điểm đường đen đường đỏ (điểm M) gọi điểm không đào không đắp Muốn tính độ cao điểm M, ta phải tính khoảng cách nằm ngang x hay S-x Khoảng cách nằm ngang từ điểm M đến điểm là: b x b = x= S S− x a a+b M S-x K b x h S Hình 3.1 Tính độ cao điểm không đào không đắp (2.1) Xác định vị trí bố trí mặt cắt ngang chỗ đắp, đào 2.1 Xác định vị trí bố trí mặt cắt ngang chỗ đắp 2.1.1 Với khu vực đồng Khi bố trí mặt cắt ngang chỗ đắp (hình 3.2), cần bố trí thực địa vị trí điểm trục O’, hình chiếu A’, A1’ mép chân đắp B, C1 Khi góc dốc ngang thực địa khơng q 3- 4o lấy: O' A1' = O' A' = B A’B = A1’C = h.m Trong đó: B chiều rộng thiết kế đường Hình 3.2 Bớ trí mặt cắt ngang ở chỗ đắp khu vực đồng H độ cao đắp 1: m độ nghiêng mái dốc: Tức tỉ số độ cao đắp h với khoảng cách nằm ngang mái dốc A1’C1’ Vậy khoảng cách từ trục (tim) đến chân đắp O’B= O’C1 là: l = l1 = l2 = B + hm (3.59) Như vậy, bố trí mặt cắt ngang chỗ phẳng, người ta đo từ trục hai bên khoảng cách B/2 để đánh dấu mép đường khoảng cách l =B/2 + hm để ghi lại chân mái dốc Từ chân đó, người ta đo độ rộng thềm BC chỗ dự trữ CDEF Tất điểm phải chôn cọc ghi tên điểm 1.2 Với vùng núi Khi vùng núi, địa hình có độ dốc ngang lớn, việc bố trí chỗ đắp có phức tạp Từ hình (3.3), thấy độ nghiêng thực địa mà khoảng cách từ trục O’ đến chân đắp B C1 khác Vị trí điểm B C1 tìm nhanh chóng dễ dàng ta đo theo địa hình nghiêng khoảng cách O’B O’C1 a Tính yếu tố bố trí Kí hiệu góc nghiêng ngang thực địa  , cịn góc nghiêng mái dốc đắp  (tg  = 1/m) + Từ O' C1 ' C1 ta có : O ' C1 O' C1 ' sin  =  O' C1 = l1 = O' C1 ' sin  sin ( +  ) sin ( +  ) Mà O' C1 ' = B + hm Vậy, ta có cơng thức xác định khoảng cách từ trục đến chân phía trên: B  sin  O' C1 = l1 =  + hm  2  sin ( +  ) + Từ O ' C ' C (3.60) có : O' C O' C O' C' =  O' C = sin  sin  sin ( −  ) sin ( −  ) Mà O' C' = (3.61) B + hm Vậy k hoảng cách từ trục đến chỗ chân phía xác định: B  sin  O' C = l =  + hm  2  sin ( −  ) (3.62) Ta có: O' A' = O' A ' Xét: O' A' J : cos  = O' J O' J  O' A' = OA' cos  10 Mà: O'J = B B  O ' A' = 2cos  (3.63) Hình 3.3 Bớ trí mặt cắt ngang ở chỡ đào khu vực vùng núi b Cách bố trí - Trên địa hình nghiêng, đo từ điểm trục mặt cắt ngang lên phía khoảng cách l1, phía đoạn l2, ta tìm điểm chân đắp thực địa - Để tìm thực địa địa hình nghiêng, hình chiếu A’ A1’ mép ta cần đo từ O’ theo mặt đất từ phía khoảng cách B/2cos  ta bố trí A1’ A’ 2.2 Xác định vị trí bố trí mặt cắt ngang chỗ đào Trên mặt cắt ngang chỗ đào, tính tốn để xác định giới hạn đào thực tương tự tính tốn mặt cắt ngang chỗ đắp Muốn bố trí mặt cắt ngang chỗ phải đào, mặt đất ta phải đánh dấu điểm trục O’ tuyến đường, điểm A’, A 1’ mép chỗ đào B, B1, tức giai đoạn đầu, đất hình thành sơ mặt cắt ngang chỗ đào có dạng hình thang BAA1B1 2.2.1 Với địa hình phẳng a.Tính yếu tố bố trí: (hình 3.4) Tương tự tính yếu tố mặt cắt ngang chỗ đắp ta có: + O' A' = O' A1' = B +D (3.64) + O' B = O' B1 = B + D + hm (3.65) Hình 3.4 Bớ trí mặt cắt ngang ở chỗ đào khu vực đồng D độ rộng rãnh phía b Cách bố trí: Ngồi thực địa, từ điểm trục mặt cắt ngang O’ đo bên đoạn B/2 + D tìm A’, A 1’ Từ A’ A1’ đo bên đoạn h.m B B1 11 2.2.2 Với địa hình dốc a Tính yếu tố bố trí: (hình 3.5) B  sin  O' B' = l1  + D + hm  2  sin ( +  ) (3.66) B  sin  O' B1 = l =  + D + hm  2  sin ( −  ) (3.67) O ' A ' = O ' A1' = l3 = D+ B cos  (3.68) Hình 3.5 Bớ trí mặt cắt ngang ở chỡ đào khu vực vùng núi b Cách bố trí: Từ trục O’ ngồi thực địa đo phía đoạn l1 xác định B, đo lên phía đoạn l điểm 1, đo sang phía đoạn l3 điểm A’ A1’ c Cách đào đắp Để dễ dàng cho việc đào đắp đất điểm B B1 cắm mép đào, người ta đặt cọc khuôn cho tọa độ nghiêng mái dốc (hình 3.6) Khi đào đất giới người ta lại cắm điểm trục Hình 3.6 Cách đào đắp rõ độ sâu lại chỗ đào Tương tự vậy, người ta tiến hành cắm cơng trình rãnh nước tuyến đường Khi chỗ đào hồn thành cịn 10- 20cm xuống đến độ cao thiết kế, để tu sửa cho người ta đánh dấu điểm xác định vị trí rãnh, lịng đường lề đường (hoặc hình lăng trụ đường sắt) dùng máy thuỷ chuẩn để đặt điểm vào độ cao Tính khối lượng đào đắp tuyến đường Dựa vào số liệu đo đạc vẽ mặt cắt dọc ngang tuyến đường độ cao thiết kế tuyến ta tính khối lượng đào đắp tuyến đường 12 Hình 3.7 Tính khới lượng mặt cắt ngang Tính khối lượng mặt cắt C6- C7 (hình 3.25): w C −C = S6 + S7 SC − C (3.12) Trong S6, S7 diện tích mặt cắt C6, C7 (của đường thiết kế đường thực tế) xác định sau: S6 = s6.1 + s6.2 + s6.3 + s6.4 + s6.5 S7 = s7.1 + s7.2 + s7.3 + s7.4 + s7.5 Trong s6.1, s6.2, , s7.1, s7.2 diện tích cặp điểm liền kề đường thiết kế đường thực tế, xác định sau (theo hình bình hành): s6.1 = h6.1 + h6.2 ST 6.1−T 6.2 Trong đó: h6.1, h6.2 chiều cao công tác điểm mặt cắt, xác định độ cao thiết kế trừ độ cao thực tế điểm tương ứng ST6.1-T6.2 khoảng cách ngang điểm mặt cắt Tương tự cho tất diện tích khác mặt cắt Vậy tổng khối lượng tuyến đường tính sau: W =  wi (3.13) 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng San, Đào Quang Hiếu, Đinh Cơng Hịa, Trắc địa sở tập 1, NXB giao thông vận tải, 2004 [2] Nguyễn Trọng San, Đào Quang Hiếu, Đinh Cơng Hịa, Trắc địa sở tập 2, NXB xây dựng, 2002 [3] Phan Văn Hiến, Ngô Văn Hợi, Trần Khánh, Nguyễn Quang Phúc, Nguyễn Quang Thắng, Phan Hồng Tiến, Trần Việt Tuấn, Trắc địa công trình , NXB giao thơng vận tải, 2001 [4] Vũ Thặng, Trắc địa xây dựng, NXB Khoa học kỹ thuật.,2005 14