Giáo trình cơ sở trắc địa công trình (chuyên sâu)

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH - Chủ biên: ThS Nguyễn Thị Mai Anh GIÁO TRÌNH CƠ SỞ TRẮC ĐỊA CƠNG TRÌNH (Chun sâu) (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Quảng Ninh – 2021 BÀI GIỚI THIỆU NỘI DUNG THỰC TẬP 1.1 Phổ biến nội dung thực tập 1.2 Chuẩn bị trang thiết bị, máy móc phục vụ thực tập Giáo viên chuẩn bị: Máy GPS Topcon; Leica; X20… Máy Thủy bình điện tử XDL 1X + mia + cóc mia Sinh viên chuẩn bị: Sổ đo GPS; sổ đo thủy chuẩn; sơn đỏ; bút; vở; bỳa; cc st; dõy 50m; ụ che 1.3 Khảo sát khu vực thực tập: Đi thực địa BI THNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ CÔNG DỤNG ĐẶC BIỆT MỎ HẦM LÒ 2.1 Thành lập lưới khống chế mặt 2.1.1 Thiết kế lưới khống chế Lưới khống chế sở mặt bao gồm điểm lưới tam giác nhà nước cấp I, II, II, IV, điểm lưới giải tích điểm đường chuyền đa giác có độ xác tương đương.Trên sở điểm tam giác Nhà nước có bề mặt mỏ, mỏ lộ thiên tự thành lập loại lưới cấp thấp để phục vụ trực tiếp cho kế hoạch khai thác, thơng dụng lưới giải tích đường chuyền đa giác Lưới giải tích Lưới giải tích thành lập phát triển từ điểm lưới tam giác Nhà nước Ở Việt Namcác khu mỏ tập trung vùng có địa hình phức tạp: đồi núi dốc thẳm, rừng rậm, sông suối chia cắt,điều kiện khí hậu thay đổi,…nên việc xây dựng đồ hình giải tích thường áo dụng dạng tam giác Theo quy phạm trắc địa mỏ Nhà nước, lưới giải tích Việt Nam chia làm cấp: 1, 3, điều kiện địa hình phức tạp, với trang thiết bị truyền thống ,việc phân cấp lưới giải tích khu mỏ hồn tồn hợp lý, bảo đảm tương quan độ xác, phù hợp với điều kiện khó khăn cơng tác trắc địa vùng mỏ.Quy phạm tạm thời trắc địa mỏ công nghiệp việt nam quy định tiêu kỹ thuật yêu cầu lưới giải tích sau: Bảng 1.1.Các tiêu kỹ thuật lưới giải tích cấp Lưới trắc địa mỏ Tên tiêu Cấp Lưới tam giác nhỏ Chiều dài cạnh tam giác Cấp Cấp - Lớn - Nhỏ - Góc hướng cấp không nhỏ - Số lượng tam giác cạnh khởi tính -Sai số khép góc lớn tam giác - Sai số trung phương đo góc tính theo sai số khép tam giác - Sai số trung phương cạnh khởi tính -Sai số tương đối cạnh yếu Lưới đa giác - Số lượng cạnh + Từ điểm gốc đến điểm gốc + Từ điểm gốc đến điểm nút + Từ điểm nút đến điểm nút - Chiều dài cạnh (m) +Trung bình +Dài +Ngắn - Chiều dài lớn đường chuyền phù hợp (m) - Sai số trung phương đo góc 5km 1km 200 4km 0,8km 200 3km 0,5km 200 10 10 10 20” 4” 30” 6” 40” 9” 1:50.000 1:30.000 1:30.000 1:15.000 1:15.000 1:8.000 15 15 10 15 10 800 1:500 200 200 500 100 2500 150 300 80 1200 4” 7” 12” Khi tính toạ độ điểm mạng lưới phải dựa vào: -Toạ độ điểm gốc -Chiều dài cạnh gốc -Góc phương vị cạnh gốc -Các góc tam giác mạng lưới - Chiều dài cạnh lưới Trong thực tế, có trường hợp bề mặt khu mỏ khơng có điểm tam giác nhà nước việc đo nối gặp nhiều khó khăn, khơng thực tế lưới khống chế sở xây dựng dạng lưới giải tích độc lập Khi để tính toạ độ điểm mạng lưới phải đo trực tiếp cạnh gốc, xác định góc phương vị giả định toạ độ cho điểm Khi xây dựng lưới khống chế sở cần lưu ý sau: - Các điểm phải phân bố đặn tồn diện tích khu đo - Các điểm phải có tầm bao quát lớn nhất, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển lưới khống chế đo vẽ - Các điểm nằm xa khu vực bị ảnh hưởng phá hoại để đảm bảo tồn lâu dài Lưới đường chuyền đa giác Trước đây, đường chuyền đa giác áp dụng vùng mỏ nước ta.Nguyên nhân cơng tác đo chiều dài cạnh gặp khó khăn, đến với đời máy đo xa điện tử, đường chuyền đa giác áp dụng nhiều mỏ đặc biệt vùng có địa hình khó khăn, khả thơng nhiều hướng trạm máy không thuận lợi mà phương pháp giải tích lại khó thực Khi thiết kế lưới đường chuyền đa giác cần lưu ý thoả mãn điều kiện sau: - Các góc đường chuyền phải lớn 1350 - Chiều dài cạnh lớn 250m - Đo góc phải tiến hành với máy móc có độ xác cao - Sai số góc phải thoả mãn: + Đối với đường chuyền cấp I : f    10" n f   20" n + Đối với đường chuyền cấp II :  Trong : n - Số góc ngoặt đường chuyền đa giác - Chiều dài đường chuyền cấp I đo dây inva, thước thép máy đo dài điện tử - Chiều dài tối đa hai điểm khởi tính khơng vượt q 10 km - Máy đo góc có độ xác đến 1” 2.1.2 Tìm hiểu cơng tác chơn mốc lưới khống chế Khi xây dựng đường chuyền kinh vĩ lò, phải khảo sát thực địa để chọn vị trí chơn mốc đường chuyền Vị trí cần chơn mốc điểm đường chuyền phải đảm bảo: - Đất đá ổn định lâu dài, thuận tiện cho việc đặt máy đo đạc - Hai điểm kề phải nhìn thấy - Khoảng cách mốc lớn tốt, khoảng cách mốc cấp 50m, cấp  30m Nếu bố trí hay lị thường hay bố trí lị thuận tiện cho việc bố trí, tìm đặt máy đo đạc Mốc cấp bố trí mốc cố định, cấp mốc tạm thời - Mốc cố định: Là mốc sử dụng nhiều lâu dài, bố trí sân ga giếng, lò xuyên vỉa lò vận tải chính…và bố trí thành cụm, cụm ba mốc, khoảng cách cụm từ 300  500 m, sau bố trí xong, mốc đánh số thứ tự tăng dần biển hình vng kim loại thành lị vị trí mốc ,đồng thời thuận tiện cho việc tìm kiếm mốc đo đạc 50 m 300 -:-500 m Hình 2-2 : Sơ đồ bố trí cụm mốc cố định Cấu tạo mốc cố định gồm loại sau : Để đổ mốc bê tông ta tiến hành sau : Mốc ,ta đào hố 10 30 30 sau 300400 mm, đặt lõi thép có ụ3 cưa tâm mốc vào đổ bê 200 100 tông cho mặt mốc thấp Hinh 2-3: Mốc cố định hầm lò lị 100 đến 150 mm Đổ bê a) tơng xong ta phủ kín mặt mốc đánh dấu vị trí hơng lị b) Cịn mốc lị, ta dùng đục khoan bê tơng khoan mộ lỗ rộng 100 sâu 300 tiến hành dổ bê tông mốc -Mốc tạm thời: Mốc tạm thời đường chuyền kinh vĩ thường tồn thời gian ngắn bố trí cụm mốc cố định, lò phụ, lò chuẩn bị biên giới khai thác,…để trực tiếp đo vẽ đồ đường lị cơng việc chuyên môn khác Mốc tạm thời làm tơn dày 2mm cắt theo hình tam giác, làm đinh sắt có đường kính đến 10mm làm hình chữ L, mốc có khoan lỗ đường kính 2mm để treo dọi, mốc cố định tạm thời đánh số đánh dấu vào chống hay thành lị có ghi sơ đồ bố trí mốc để thuận tiện cho việc tìm mốc đo đạc 2.1.3 Tìm hiểu cơng tác đo chiều dài mạng lưới khống chế Trường hợp thường tiến hành điều kiện hầm lò rộng, độ dốc đường lị nhỏ 80, khơ thuận tiện cho việc đo đạc Thông thường chiều dài cần đo dài chiều dài thước thép nên ta phải phân thành đoạn nhỏ ngắn chiều dài thước để đo (công tác định tuyến).Việc chia thành đoạn định tuyến điểm trung gian giống mặt đất, tức dùng máy kinh vĩ để định tuyến theo phương pháp ba điểm thẳng hàng A B II I Hình 2.8 : Đo chiều dài hầm lò * Phương pháp đo chiều dài theo đường ngắm máy kinh vĩ Khi đo chiều dài đường lò có độ dốc lớn ,việc đo sát gặp nhiều khó khăn, nên người ta sử dụng b phương pháp đo theo đường ℓI b t II ngắm máy kinh vĩ Nội dung I ℓI_II ℓMI phương pháp sau : M V B Giả sử cần đo chiều dài i đoạn AB, sau đo xong góc DAB ngang góc đứng V ,ta cố định A máy ống ngắm Đo chiều cao Hình 2.9 : Sơ đồ đo chiều dài theo đường ngắm máy kinh vĩ máy i ,chiều cao tiêu ngằm t thước thép ngắn ,đo hai lần ,sự chênh lệch kết hai lần không 1-:- mm (cố gắng cho i = t để việc tính tốn đơn giản ).Dựa vào đường ngắm từ máy đến b Mb ,ta chia thành nhiều đoạn nhỏ mốc trung gian I II đinh đóng vào xà đỡ chống lị có treo vật nặng tiến hành định tuyến đề cập Sao cho đoạn trung gian phù hợp với chiều dài thước thép Tiến hành đo đoạn ,các nội dung đo đạc đo sát ,ta chiều dài đoạn AB trung bình lần đo : LAB(ĐI) = ℓ MI +ℓ MI +ℓ MI Trong ℓ i kết trung bình lần đo đoạn thứ i Tiếp tục chuyển máy kinh vĩ sang đo mốc B ,sau hồn thành việc đo góc ngang góc đứng ,ta đo chiều dài lần Các bước tiến hành giống lần đo Nếu hai lần đo đo chọn i = t chiều dài theo đường ngắm hai lần so sánh với theo công thức (6-12) (6-13) Trường hợp hai lần đo riêng biệt ,khác chiều dài đo góc nghiêng V, ta đổi chiều dài ngang theo công thức : DAB (ĐI) = LAB(ĐI) cosVAB(ĐI) DAB (về) = LAB(về) cosVAB(về) Tiếp theo so sánh chiều dài ngang lần lần Trong công thức T mẫu số cho phép hạn sai tính theo chiều dài cấp đường chuyền * Đo chiều dài giá đỡ Trường hợp không phẳng ngập nước, không cho phép ta đo sát đo theo đường ngắm máy kinh vĩ, ta sử dụng phương pháp đo chiều dài giá đỡ để giảm độ võng thước đo Nội dung phương pháp sau : Giá đỡ chân máy kinh vĩ chân máy thuỷ chuẩn đặt mốc trung gian định tuyến Trong trường hợp mốc trung gian đánh dấy vào giá đỡ 2.1.4 Tìm hiểu cơng tác đo góc mạng lưới khống chế - Đối với đường chuyền kinh vĩ cấp dùng máy kinh vĩ để đo tất góc đường chuyền Tuỳ theo u cầu độ xác áp dụng phương pháp đo đơn giản đo lặp, thơng thường hầm lị người ta áp dụng phương pháp đo lặp phương pháp làm giảm số lần đọc số nâng cao độ xác -Phương pháp đo lặp Giả thử cần đo góc AOB hình vẽ Ta dùng phương pháp đo lặp để đo góc AOB Phương pháp sử dụng cho máy kinh vĩ có ốc khố bàn độ Thao tác : + Thuận kính: Ta để sẵn giá trị bàn độ ngang 000 00' 00'' đóng ốc hãm bàn độ lại, mở máy ngắm mục tiêu A, đọc giá trị ban đầu đẫ đặt (000 00' 00'') Mở ốc hãm bàn độ đồng thời mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm mục tiêu B, đọc số b1, gọi giá trị kiểm tra (kt) Khoá ốc hãm bàn độ lại, mở máy quay thuận kim đồng hồ ngăm A khơng đọc số, sau mở ốc hãm bàn độ, mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm B không đọc số, làm tới n lần lặp góc thuận kính, khố bàn độ lại,ta đảo kính + Đảo kính : Ngắm A khơng đọc số mở ốc hãm bàn độ đồng thời mở máy quay thuận kim đồng hồ ngắm mục tiêu B, không đọc số & động tác lần thuận kính, cuối đọc số b2 Cơng thức tính góc sau : tb = Trong : (b2 - a1 ) + k.3600 2n k: Là số lần quay máy vượt qua 3600 đo góc, k lấy số chẵn tính theo cơng thức : 2nKT - (b2 - a1 ) k= ; kt = (b1 - a1) 3600 Chỉ tiêu so sánh : TB -  kt ≤ ± 1,5t Sai số trung phương cho phép đo góc đường chuyền cấp 22, đường chuyền cấp 45 - Đo góc đứng: Mục đích việc đo góc đứng tính đổi chiều dài nghiêng đường chuyền chiều dài tính độ cao cho điểm theo phương pháp lượng giác Việc đo góc đứng tiến hành đo hai vị trí bàn độ đứng, tuỳ theo yêu cầu độ xác mà số lần đo áp dụng cho phù hợp Chú ý: Thao tác đo góc góc đứng, cách ghi số đo giống đo góc mặt đất Tuy nhiên điều kiện lị khơng có ánh sáng người ta phải dùng đèn để soi mục tiêu đo soi máy đọc số c Đo cạnh đường chuyền: Đo chiều dài xác định khoảng cách hai điểm cạnh đường chuyền kinh vĩ cụ thể khoảng cách nằm ngang cạnh Cạnh đường chuyền kinh vĩ lị dùng thước hay máy đo dài điện tử để đo, thơng thường người ta dùng thước thép xác có chiều dài 20m, 30m 50m.Tuỳ thuộc vào khả thiết bị, độ dốc lò, điều kiện cụ thể mỏ độ xác yêu cầu mà ta lựa chọn phương pháp đo chiều dài cạnh đường chuyền kinh vĩ hầm lò : Tuỳ thuộc vào độ dốc lò yêu cầu độ xác người ta áp dụng phương pháp như: kéo thước sát nền, kéo thước không, kéo thước giá đỡ - Phương pháp kéo thước sát nền: áp dụng lị có độ dốc V< 80 - Phương pháp kéo thước khơng: áp dụng lị có độ dốc V> 80 - Đo trực tiếp thước thép - Đo thiết bị quang học máy đo dài điện tử - Đo trực tiếp thước vải thiết bị đo dài có độ xác thấp Sau ta nghiên cứu số phương pháp đo dài hầm lò : Việc đo đạc đoạn chiều dài phương pháp kéo thước theo đường ngắm máy kinh vĩ 2.1.5 Bình sai lưới khống chế mặt Sau hoàn cơng tác đo đạc hạn sai đo đạc hồn tồn bảo đảm ta tiến hành cơng tác tính tốn bình sai đường chuyền kinh vĩ hầm lị.Trình tự tiến hành sau : - Tính sai số khép góc fõ điều chỉnh cho góc đo + Đối với đường chuyền khép kín ,ta sử dụng công thức n β ido - (n ± 2),1800 f õ(t) =  i =1 Dấu (+2) đo góc ngồi (-2) đo góc đường chuyền Trong : n số góc đo đường chuyền + Đối với đường chuyền phù hợp n β f õ(t) = i =1 ido - ( ỏc - ỏ đ ) – n.1800 + Đối với đường chuyền nhánh ta tính cho trạm máy f= ( fiT+ fiP) - 3600 Tính sai số khép góc cho phép: fcho phép = 45 n Đối với đường chuyền cấp fcho phép =90” n Đối với đường chuyền cấp So sánh sai số khép góc tính sai số khép góc cho phép : f tính ≤ fcho phép ta phân phối sai số khép v theo nguyên tắc sau : + Số hiệu chỉnh trái dấu với dấu sai số khép + Hiệu chỉnh cho góc đường chuyền + Sau hiệu chỉnh phải triệt tiêu sai số khép Tức trị hiệu chỉnh tính theo cơng thức : v = - f n Tiến hành hiệu chỉnh cho góc theo cơng thức : i' = i + v - Tính chuyền phương vị cho cạnh đường chuyền i = i-1  'i  1800 ' Là góc hiệu chỉnh Dấu (+) đo góc bên trái dấu -  đo góc bên phải - Tính gia số toạ độ theo công thức tổng quát : X = S cos  Y = S sin - Tính sai số khép toạ độ (fx ; fy ) hiệu chỉnh : +Đường chuyền khép kín : n fY = Yi n fX =  x i =1 i i =1 +Đường chuyền phù hợp : n fX =  x i =1 i - (ỏ c - ỏ Đ ) - n.1800 Trong đó: Xc ; Xđ ; Yc ; Yđ Là toạ độ điểm cuối điểm đầu 10 ta dùng thước đặc biệt số (5) có chiều dài 20 đến 40 cm có vít để kẹp chặt vào thước thép b.Trình tự tiến hành đo đạc Thước thép thả từ bàn tời qua ròng rọc xuống hầm lò, lúc đầu treo nặng khoảng đến kg Khi tới giếng độ sâu đo liên kết ta thau nặng có trọng lượng lớn (theo trọng lượng quy định) Trước đo nên kiểm tra trạng thái tự thước thép vòng nhẫn Bằng đàm hai máy tiến hành đo - Trên mặt đất lấy số đọc mia (a) mốc thuỷ chuẩn A, theo tia ngắm máy lấy số đọc thước (hay dây thép) N số đọc thước vach khắc ( n ) - Ở hầm lò ta lấy số đọc (b) mia mốc B đồng thời đọc số đọc thước (hay dây thép) M, số đọc thước vạch khắc (m) Trong tiến hành đo đạc cần đo nhiệt độ mặt đất hầm lò tđ tn Tính chuyền độ cao cho điểm liên kết Dựa vào sơ đồ đo đạc, ta có: HB = HA - hAB (3.7.1) Trong chênh cao hai mốc tính cơng thức: hAB = (M + m) - (N + n) + (a - b) + 1 + 2 + 3 + 4 (3.7.2) Trong đó: + 1 số hiệu chỉnh kiểm nghiệm thước hay dây thép + 2 số hiệu chỉnh nhiệt độ + 3 số hiệu chỉnh dãn dài thước chênh lệch nặng gắn vào thước + 4 số hiệu chỉnh dãn dài thước trọng lượng thước hay dây thép gây c.Tính số hiệu chỉnh + 1 số hiệu chỉnh kiểm nghiệm thước lấy từ hộ chiếu kết 32 kiểm nghiệm trước đo + 2 số hiệu chỉnh nhiệt độ, tính công thức: 2 = .l(t – t0) (3.7.3) Trong đó: : Hệ số dãn nở thước thép l: Chiều dài phần thước sử dụng (l = M – N) t= td − tn t: Nhiệt độ đo t0: Nhiệt độ lúc kiểm nghiệm tđ, tl: Nhiệt độ đo mặt đất hầm lò + 3 số hiệu chỉnh dãn dài thước chênh lệch nặng gắn vào thước tính công thức: 3 = l (Q − Q0 ) 2.10 6.F (3.7.4) Q: Trọng lượng nặng đo (kg) Q0: Trọng lượng nặng kiểm nghiệm (kg) lấy theo hộ chiếu F: Tiết diện ngang thước (cm2) lấy theo hộ chiếu đo Dấu số hiệu chỉnh phụ thuộc vào hiệu số Q – Q0 + 4 số hiệu chỉnh dãn dài thước trọng lượng thước hay dây thép gây Số hiệu chỉnh xác định theo cơng thức tính 3 thay giá trị Q - Q0 QTB sức kéo trung bình thước tác động trọng lượng thước Trọng lượng thước phần thước thả xuống giếng Nếu thước bị kéo căng dãn dài xảy mặt đất giao điểm tia ngắm máy thuỷ chuẩn với thước Còn nơi treo nặng lực kéo trọng lượng thước ( ) Như lực kéo căng trung bình trọng lượng thước phần thả xuống giếng : QTB = Q' l.F = 2 (3.7.5) Trong đó: Q’: Lực kéo căng trọng lượng thước phần thả giếng gây Nếu F tính đơn vị dm l tính dm 33 Tỷ trọng thép  = 7,8 kg/dm2, ta có QTB với đơn vị kg ta có: QTB = 10.l.F 7,8 7,8.l.F = 2.100 20 Thay Q - Q() = QTB vào công thức (5.5.4), ta nhận : 4 = l.QTB l.l.F 7,8 = 2.10 F 2.10 6.F Cuối ta có : 4 = l2 5.10 5.3 Cơng tác chiếu điểm §êng chun hầm phải đợc thành lập với độ xác cần thiết chung hệ tọa độ thống với khống chế mặt đất để hớng đào hầm, bố trí trục tim hầm, bảo đảm thông hầm đối hớng với độ xác quy định Điểm phơng vị khởi đầu đờng chuyền hầm điểm phơng vị lới khống chế mặt đất cửa hầm đợc chuyền từ mặt đất xuống hầm qua giếng đứng, giếng nghiêng hầm Đờng chuyền hầm có đặc điểm sau đây: Hình dạng đờng chuyền phụ thuộc vào hình dạng đờng hầm Đờng chuyền hầm đờng chuyền nhánh, đợc phát triển theo tiến độ đào hầm Vì đo toàn đờng chuyền lúc mà phải đo hai điểm cuối kề trình phát triển, muốn kiểm tra phải đo lại Đờng chuyền hầm đợc thành lập theo cách phân cấp từ độ xác thấp đến độ xác cao Đờng chuyền hầm phải thỏa mÃn hai yêu cầu: - Vị trí điểm đờng chuyền phải gần gơng hầm để tiện hớng đào hầm bố trí gơng hầm - Sai số hớng ngang đờng chuyền mặt đào thông không đợc vợt giá trị quy định Để đảm bảo yêu cầu thứ nhất, cạnh đờng chuyền phải ngắn, số điểm đo góc ngoặt nhiều Để đảm bảo yêu cầu thứ hai, cạnh đờng chuyền phải dài, số góc ngoặt Để thỏa mÃn hai yêu cầu này, đờng chuyền hầm đợc thành lập cấp (không kể đờng chuyền tiệm cận): - Đờng chuyền thi công, có cạnh dài khoảng 25 50m 34 - Đờng chuyền bản, có cạnh dài khoảng 50 100m - Đờng chuyền chủ yếu, có cạnh dài khoảng 150 800m Điểm đờng chuyền cấp cao thờng điểm đờng chuyền cấp thấp nh hình 2-3 Hình 2-3 Độ xác phơng vị khởi đầu đờng chuyền hầm có thấp độ xác đo góc đờng chuyền Sau đào thông hầm, hai tuyến đờng chuyền nhánh tạo thành đờng chuyền phù hợp Khi bình sai đờng chuyền phù hợp phải xét đến sai số phơng vị khởi đầu (sai sè cđa sè liƯu gèc) Tïy trêng hỵp thĨ bỏ cấp đờng chuyền chủ yếu, tức sở đờng chuyền thi công, trực tiếp thành lập đờng chuyền cạnh dài Nói chung, đoạn hầm thẳng, chiều dài cạnh đờng chuyền không ngắn 200m; đoạn hầm cong, chiều dài cạnh đờng chuyền không ngắn 70m Chiều dài cạnh đờng chuyền hầm đo thớc thép, tiện lợi dùng máy đo dài điện quang toàn đạc điện tử Dới quy tắc kỹ thuật điều cần lu ý thành lập đờng chuyền hầm - Đờng chuyền hầm cố gắng thành lập dọc theo trục tim hầm lệch trục tim hầm khoảng thích hợp, có cạnh xấp xỉ Các điểm đờng chuyền đợc chọn nơi an toàn, ổn định bị ảnh hởng thi công, điều kiện nhìn thông tốt, tia ngắm phải cách chớng ngại vật 0,2m Đối với đờng hầm 35 dài có tiết diện lớn thành lập đờng chuyền tạo thành vòng khép kín đờng chuyền đờng chuyền phụ tạo thành vòng khép kín Trong trờng hợp có đờng hầm dẫn song song với hầm đờng chuyền đơn hầm dẫn với đờng chuyền hầm tạo thành vòng khép để có điều kiện kiểm tra nâng cao độ xác - Chiều dài cạnh đờng chuyền cạnh dài cần đợc thiết kế theo yêu cầu độ xác đào thông hầm Mỗi lần đo để xác định điểm đờng chuyền, cần phải đo kiểm tra điểm đờng chuyền đà lập trớc đó; đoạn đờng thẳng cần đo kiểm tra góc; đoạn đờng cong, cần đo kiểm tra góc cạnh - Khi đo góc cần cố gắng giảm thiểu ảnh hởng sai số định tâm máy định tâm tiêu cách định tâm lại máy tiêu vòng đo dùng mốc có cấu tạo định tâm bắt buộc Khi quan trắc, dùng phơng pháp hai lần ngắm hai lần đọc số Nếu tiêu ngắm dây dọi đằng sau nên đặt phông sang Khi cạnh đờng chuyền tơng đối dài dùng bảng ngắm, nhng phải chiếu sang mục tiêu nguồn sang đủ mạnh để bảo đảm độ xác - Khi đo cạnh thớc thép căng thớc không lò xo, hai đầu thớc có độ cao xấp xỉ phải tính đến số hiệu chỉnh chiều dài thớc số hiệu chỉnh nhiệt độ Trờng hợp đo chiều dài cạnh đờng chuyền hầm nghiêng đo đi, lò xo đầu (hoặc đầu dới) thớc; đo về, lò xo đầu dới (hoặc đầu trên) Khi đo cạnh máy đo dài điện quang toàn đạc điện tử tránh chiếu trực tiếp ánh đèn mạnh vào đầu ngắm Trên máy gơng phản xạ cần đợc che chắn để tránh nớc từ hầm rơi vào Nếu hầm có khí cháy hộp acquy phải có trang bị phòng nổ Nếu lới đờng chuyền đợc tạo thành vòng khép phải đợc bình sai để tính tọa độ điểm đờng chuyền Sau đà đào thông hầm cần phải đo lại đờng chuyền cạnh dài hầm bình sai để từ xác định trục tim hầm Đối với đờng hầm có dạng hình xoắn ốc, thành lập đờng chuyền cạnh dài đợc lần phát triển đờng chuyền phía trớc, phải đo lại từ cửa hầm Độ xác đo lại phải tơng đơng nh độ xác đo trớc đó, chứng tỏ điểm đờng chuyền không bị chuyển dịch lấy vị trí điểm trung bình Trong hầm dài, có tiết diện lớn, đờng chuyền đờng chuyền nhánh mà tạo thành vòng khép, điểm đờng chuyền không đặt trục 36 tim hầm mà nơi ổn định, tiện đo ngắm, nhìn thông tốt, bị trở ngại hoạt động thi công hÇm 37 01-2-04 Bên cạnh hướng ghi thời gian cho hướng ,ngày 01 tháng 02 năm 2004 Sau có hướng để đào lị ,người ta tháo dây cho hướng sử dụng chỉnh lại khuôn chống lị 01-2-04 01-2-04 Hình 2.16 : Hướng đào lò mặt phẳng ngang Dựa vào hướng cho ,khai thác tiếp tục đào chống lò theo quy định hướng Cũng dựa vào ba điểm cho hướng ,bằng cách kéo dài hướng theo nguyên tắc ba điểm thẳng hàng ,khai thác tiến hành đào lị phía trước tầm khống chế hướng Cùng với tiến độ đào lò, trình cho hướng lại tiếp tục vậy, 10 mét đến 15 mét lò có độ dốc nhỏ 80 , với khoảng cách từ đến mét lị có độ dốc từ trở lên ,ta tiến hành ta cho hướng bổ xung BÀI CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA PHỤC VỤ XÂY DỰNG THÁP GIẾNG 4.1 Bố trí tâm giếng trục giếng Néi dung cđa ph¬ng pháp liên kết tam giác mốc đợc bố trí liên kết với thành hai tam giác, tam giác mặt đất, tam giác hầm Đối với tam giác mặt đất: Đo góc , góc liên hệ cạnh a, b, c Đối với tam giác hầm: Đo góc , cạnh a, b, c Các góc tam giác liên hệ đợc tính dựa vào kết đo giải tam giác liên hệ tính đợc tọa độ điểm khởi đầu A1 phơng vị A1M cạnh khở đầu A1M đờng chuyền hầm (Hình 3.3) 38 Để nâng cao độ xác chuyền phơng vị, lần định hớng, dùng bàn định vị để chuyển dịch dây dọi vị trí khác đo góc vị trí dây dọi: - Vị trí thứ nhất: Dây dọi - Vị trí thứ hai: Dây dọi đợc chuyển dịch phía phải 15mm so với vị trí - Vị trí thứ ba: Dây dọi đợc chuyển dịch phía trái 15mm so với vị trí Từ ta có ba giá trị khác phơng vị cạnh khởi đầu đờng chuyền hầm lấy trị trung bình chúng Trong đo liên hệ sai số trung phơng đo góc mặt đất thờng hầm Để đạt đợc độ xác dùng máy kinh vĩ có độ xác trung bình, đo theo phơng pháp toàn vòng với vòng đo Để đo cạnh tam gác liên hệ dùng thớc thép có khoảng chia đến mm, trớc đo phải kiểm định thớc dùng lực kéo nh đo thực tế Mỗi cạnh đợc đo lần, ớc ®äc sè trªn thíc ®Õn 0,1 mm Nh vËy sai số trung phơng đo cạnh đạt ms = 0,8mm Kiểm tra kết đo theo quy định sau đây: - Chênh lệch khoảng cách hai dây dọi mặt đất hầm không đợc vợt mm - Chênh lệch khoảng cách hai dây dọi đo đợc ađ tính đợc at (theo định lý cosin tam giác) không đợc vợt 2mm Cơ sở hợp lý quy định đợc chøng minh nh sau: H×nh 3.8 at2 = b + c − 2bc cos  Hµm kiĨm tra chiều dài cạnh: 39 (3-5) F = at ađ (3-6) Lấy đạo hàm riêng at (3-5) trị đo trực tiếp ta có: at 2b − 2c cos b − c cos at cos  = = = = cos  b 2at at at at = cos  c at = c sin    at   at   at  m mat =   mb +   mc +    b  c          Tõ ®ã ta cã: 2 = cos  m + cos  m + c sin  2 b 2 c 2 m2 2 (3-7) Nếu hình dạng tam giác liên hệ khiến cho   00 ,   00,  1800 th× (3-7) cã d¹ng: mat = mb2 + mc2 (3-8) 2 m = m + m + m F b c a Do ®ã: Khi ma = mb = mc = ms = 0,8mm th×: (3-9) mF = mS = 1,3 mm NÕu lÊy sai sè giíi h¹n hai lần sai số trung phơng thì: 2mF = 2,6 mm Do thấy quy dịnh at a d 2mm hợp lý Để kiểm tra kết đo góc so sánh hiệu số góc đo đợc từ vị trí khác dây dọi với giá trị 40 Hình 3.9 Trên hình vẽ i i góc liên hệ đo đợc, Si khoảng cách từ điểm khống chế gần giếng đến dây dọi Giả thiết khoảng cách lần chuyển dịnh dây dọi 15mm, th× ta cã: 1d = 1’ - 1 2d = - Mặt khác tính: 0,015 1"t =  " S1 (3-10) 0,015  " S2 (3-11)  2"t = Hµm kiĨm tra gãc: F = t - đ Trong t đợc viết dới dạng tổng quát là: t" = l " S (3-12) Vi phân toàn phần (3.2.10) ta có: " l d t" = dl −  " dS S S ChuyÓn thành sai số trung phơng ta có: l2 2 m = m +  mS S S t l (3-13) Trong đó; l khoảng dịch chuyển dây dọi ml sai số trung phơng l mS sai số trung phơng đo cạnh tam giác liên hệ 41 S khoảng cách từ máy đến dây dọi Giả thiết: l = 0,015m; ml = 0,1 mm; mS = 0,8 mm th× khi: S =10  x105 ml = 0,1 = 2" S 10 x103 l 15x2 x105 mS = 0,8 = 0,024" S2 108 Thay vào (3-13) tính đợc mt = Nếu sai só trung phơng đo góc tam giác liên hệ mặt đất ta có mF = m2t + m2d = 22 + = 4,5" Lấy sai số giới hạn lần sai sè trung ph¬ng ta cã: 2mF = 9” T¬ng tự tính mF tơng ứng với giá trị S khác từ có quy định sau đây: Trên mặt đất: S 6m t −  d  12" S > 6m th× t d 8" Trong hầm: S 6m t − d  15" S > 6m th× t d 10" Cần lu ý nhỏ nên kiểm tra theo điều kiện tổng góc tam giác 1800 không đáng tin cậy 4.2 Đo đạc kiểm tra trình đào giếng Mục đích đo thủy chuẩn hầm thành lập hệ thống độ cao hầm thống với hệ độ cao mặt đất, làm thi công đờng hầm, bảo đảm độ xác đào thông hầm độ cao theo quy định Điểm khởi đầu chuẩn đợc chuyền độ cao từ mặt đất xuống hầm qua hầm bằng, giếng đứng, giếng nghiêng Cấp hạng thủy chuẩn hầm tùy thuộc vào yêu cầu độ xác đào thông hầm độ cao chiều dài đoạn hầm đào đối hớng Tùy thuộc vào điều kiện thi công đào hầm mà thủy chuẩn hầm có đặc điểm sau đây: 42 - Tun thđy chn thêng trïng víi tun ®êng chun hầm Khi đờng hầm cha đào thông tuyến thủy chuẩn hầm tuyến nhánh Do phải đo đo đo nhiều lần để kiểm tra - Thờng lấy điểm đờng chuyền vách hầm hầm làm điểm thủy chuẩn hầm Nhng có chôn mốc thủy chuẩn đỉnh hầm - Tuyến thủy chuẩn đợc phát triển theo tiến độ đào hầm Để đáp ứng yêu cầu thi công đào hầm, lúc đầu lập điểm thủy chuẩn tạm thời (trùng với điểm đờng chuyền thi công) với độ xác thấp, sau lập điểm thủy chuẩn vĩnh cửu với độ xác cao Khoảng cách điểm thủy chuẩn vĩnh cửu thờng 200-500m Phơng pháp đo thủy chuẩn hầm nh mặt đất, thờng thủy chuẩn hình học đo từ Do điều kiện nhìn thông hầm không tốt nên khoảng cách từ máy đến mia không nên lớn 50m ớc lợng mắt để bảo đảm khoảng cách trớc khoảng cách sau Máy thủy chuẩn đặt chân máy đĩa đầu lao loại mốc gắn vách hầm Khoảng cách điểm đờng chuyền thi công không lớn nên mia thủy chuẩn dựng trực tiếp đờng chuyền thi công để xác định độ cao điểm đờng chuyền Nếu đo thủy hạng III hoăc IV dùng mia gỗ trạm máy cần đọc số mặt đỏ mặt đen mia; dùng mia mặt phải thay đổi chiều cao máy Chênh lệch hiệu độ cao đo đơc từ hai mặt mia từ hai chiều cao máy không vợt 3mm Có trờng hợp chật hẹp, nhiều công việc đồng thời tiến hành cản trở lẫn hầm dựng ngợc mia lên đỉnh hầm để chuyền độ cao, nh hình 2-5 Hình 2-5 Lúc chênh cao hai điểm đợc tính theo công thức: hAB= a-b, nhng đọc số mia đảo (dựng ngợc lên đỉnh hầm) phải mang dấu âm Trong trình đào hầm phía trớc cần phải đo đo tuyến thủy chuẩn nhánh Nếu chênh lệch hiệu độ cao đo đo nằm hạn sai cho phép lấy trị trung bình để tính độ cao điểm thủy chuẩn 43 Để kiểm tra độ ổn định mốc thủy chuẩn hầm, cần định kỳ đo lại tuyến thủy chuẩn, phân tích so sánh kết chênh cao đo đợc Nếu kết đo phân tích chứng tỏ mốc thủy chuẩn không bị biến đọng sử dụng kết lần đo Vớ d 2: Cho ng chuyn thuỷ chuẩn kĩ thuật khép kín, biết độ cao mốc cấp M9 :HM9= 15,682m Số chênh cao chiều dài cạnh ghi sơ đồ Hãy bình sai đường chuyền thuỷ chuẩn ? Hình 2-6 Ví dụ bình sai lưới thủy chuẩn khép kín Bài giải Tên điểm Chênh cao Chiều dài Li đo (m) (km) Số hiệu chỉnh (m) Chênh cao bình sai (m) Độ cao điểm (m) M9 15.682 -1.673 1.5 +0.011 -1.662 P1 14.020 -1.039 2.1 +0.016 -1.023 P2 12.997 +2.357 2.4 +0.018 +2.357 P3 15.372 +0.297 1.7 +0.013 +0.310 M9 ∑ 15.682 -0.058 7.7 +0.058 44 4.3 Công tác trắc địa đào sân ga Bố trí đờng hầm có nghĩa chuyển trục đờng hầm từ thiết kế thực địa Có hai phơng pháp bố trí đờng hầm a Phơng pháp hình học hay gọi phơng pháp trực tiếp Trong phơng pháp này, vị trí mặt trục đờng hầm đợc vạch đá đánh dấu trực tiếp mặt đất dùng làm cho thi công đờng hầm Đối với đờng hầm thẳng, phơng pháp đợc trình bày nh sau: Giả thiết A D hai điểm đà biết trục hầm hai cửa hầm, nhng nhìn thông Cần xác định hai điểm B C hớng trục hầm để làm hớng đào hầm, hình 1-1 Hình 1-1 Dựa vào tọa độ thiết kế A D tính đợc phơng vị AD Trên thực địa chọn điểm B nằm hớng AD với khả Tại B đặt máy kinh vĩ dùng phơng pháp thuận đảo ống kính để kéo dài BC đến D Điểm D chệnh điểm D đoạn DD Đo trực tiếp độ dài DD thực địa Đo chiều dài AB, BC, CD phơng pháp thị cự đo đồ Tính: CC ' = DD ' AC ' AD ' (1-1) Để điều chỉnh vị trí điểm C điểm C Sau đặt máy C, với phơng pháp nh trên, kéo dài DC đến B từ B kéo dài CB đến A Lần điểm A đợc xác định đờng kÐo dµi, ký hiƯu A’, cã thĨ 45 vÉn cha trùng điểm A đà biết Đo trực tiếp độ lệch AA Tính điều chỉnh vị trí điểm B, C cho ®Õn hai ®iĨm B, C thùc sù nằm đờng trục AD Cuối đóng cọc đánh dấu hai điểm B,C thực địa để làm thi công đờng hầm Đối với đờng hầm cong, dựa vào yếu tố đờng cong đà thiết kế, theo phơng pháp bố trí đờng cong để vạch đánh dấu trục đờng hầm thực địa với độ xác theo yêu cầu Sau đo lại xác chiều dài góc ngoặt trục hầm làm thi công đờng hầm Phơng pháp bố trí trực tiếp trờng có u điểm không cần lập lới khống chế trắc địa, việc đo đạc đơn giản tính toán phức tạp Nhng phơng pháp có nhợc điểm lớn khó bảo đảm độ xác thông hầm đối hớng điều kiện đồi núi thành phố, khó khăn cho việc đo đạc bố trí đờng hầm ngăn giao thông công trình thủy lợi thủy điện, điều kiện địa hình không phức tạp yêu cầu độ xác không cao b Phơng pháp giải tích Trong phơng pháp này, sau đà thiết kế đờng hầm, ngời ta thành lập lới sở trắc địa mặt độ cao mặt đất Từ xác định vị trí tơng hỗ hai cửa hầm tọa độ điểm trục hầm hệ tọa độ thi công đờng hầm Trong trình thi công, chuyển tọa độ độ cao mặt đất xuống hầm qua cửa hầm, hầm bằng, giếng đứng, giếng nghiêng, từ lập sở trắc địa hầm Vị trí điểm trục đờng hầm kiến trúc hầm đợc bố trí sở hệ trục tọa độ Phơng pháp giải tích đà hạn chế tích lũy sai số đo đạc đảm bảo độ xác thông hầm đổi hớng nh độ xác công trình kiến trúc nằm sâu lòng đất Do phơng pháp giải tích phơng pháp bố trí đáng tin cậy đợc ứng dụng rộng rÃi xây dựng đờng hầm Đó nội dung chủ yếu giáo trình 46