Trắc địa xây dựng là một công việc không thể thiếu trong quá trình xây dựng các công trình hiện đại có quy mô lớn. Cuốn sách "Trắc địa xây dựng thực hành" trang bị cho bạn đọc là những người cán bộ kỹ thuật những kiến thức trắc địa đại cương và những kỹ nǎng về trắc địa xây dựng thực hành. Bên cạnh đó, cuốn sách còn đi sâu và chứng minh, phân tích các phương pháp tính toán, bố trí các dạng công trình xây dựng đặc trưng có quan hệ đặc biệt đến địa hình xây dựng.
Trang 2TS VŨ THẶNG
TRAC DIA XAV DUNG THUC HANH (Tai ban)
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang trong giai đoạn xây dựng cơ sở hạ tầng, công tác trắc địa xây dựng là một phân công việc không thể thiếu trong quá trình xây dựng các công trình hiện đại trên quy mô lớn Trắc địa xây dựng đảm bảo công tác tổ chức, thiết kế, thực hiện các nội dung:
- Khảo sát địa hình khu vực xây dựng; - Đo đạc, quy hoạch, quản lý đất đai;
~ Đảm bảo công tác trắc địa trong quá trình thì công, nghiệm thu, quản lý, theo dõi chất lượng công trình xây dựng dân dụng công nghiệp, xây dựng câu đường, xây dựng thủy lợi và các dạng công trình xây dựng khác
Để nắm bắt được và có khả năng thực hiện các nội dung công việc trên,
người cán bộ kĩ thuật sau khi được trang bị kiến thức trắc địa đại cương cân được bổ sung các kĩ năng trắc địa xây dựng thực hành
Cuốn “Trắc địa xây dựng thực hành” gôm bẩy chương và hai phụ lục:
Chương 1 giới thiệu và hướng dẫn sử dụng các máy trắc địa xây dựng cơ bản thế hệ mới nhất đang được sử dụng rộng rãi
Chương 2 trình bày nội dung đo, tính và các dụng cụ xác định nuyến,
đường thẳng ngoài thực địa
Chương 3 là phần giới thiệu, phân tích, so sánh các phương pháp tính
diện tích, phân chia diện tích, điêu chỉnh đường ranh giới trên bản đồ
ngoài thực địa
Chương 4 xét các phương pháp tính thể tích; giới thiệu, phân tích, so sánh kết quả xác định khối lượng đào đắp trong các trường hợp, các dạng công trình xây dựng khác han
Chương 5 đi sâu chứng mình, phân tích các phương pháp tính toán, bố trí dạng công trình xây dựng đặc trưng, có quan hệ đặc biệt đến địa hình xây dụng, đó là các loại đường giao thông trên bộ Đặc biệt đi sâu tính, bố trí
các dụng đường cong trân tuyến công Irình
Trang 4
chương này giới thiệu các phương pháp, các dụng cụ trắc địa xây dựng mới nhất, hiện đại nhất và trình bày khả năng tự động hoá trong công tác trắc địa xây dựng Chương 7 đi sâu tình bày, phân tích các phương pháp đo biến dạng công trình Đây là nội dung công tác trắc địa đặc trưng trong các giai đoạn xây dựng, theo dõi chất lượng công trình Đặc biệt đi sâu giới thiệu quy trình do lún, phương pháp tính kết quả đo, đánh giá độ ổn định các mốc chuẩn
Cuối tài liệu là phụ lục các công thức thường dùng và phụ lực thuật ngữ chuyên ngành
Đây là tài liệu biên soạn lẩn đấu, vì khả năng còn hạn chế, nên chắc chắn tài liệu còn nhiều thiết sót Chúng tôi rất mong nhận được những phê bình, góp ý của đồng nghiệp và bạn đọc để tài liệu được hoàn chỉnh hơn
Các ý kiến góp ý, phê bình xin gửi về Bộ môn Trắc địa, trường Đại học
Xây dựng
Trang 5Chương 1 Ử DỤNG MÁY TRẮC ĐỊA 1.1 SỬ DỤNG MÁY KINH VI 1.1.1 Nguyên lý cấu tạo của máy kinh vĩ điện tử T-100 Các trục cơ bản của máy kinh vĩ: 1 Trục Ong kinh - TOK 2 Trục quay ống kính - TQOK 3 Truc quay may - TQM
4 Trục ống thủy đài - TOT
Các bộ phận chính của máy kinh vĩ
5 Tay cảm
6- Tâm trục quay ống kính 7 Định tâm quang học 8 Đế máy 9 Ốc cân máy 10 Kính vật { 11 Ngắm sơ bộ 5 12 Hộp pin 13 Ốc vi động đứng 14, Ham true quay ống kính 10 à ~ (ham chuyển động đứng) 15 Ốc vi động ngang lãm trục quay máy sẽ
(hâm chuyển động ngang)
Trang 61.1.2 Đặt máy kinh vĩ vào điểm đo
Trình tự các thao tác cân thiết để đưa máy kinh vĩ và điểm đo: 1 Công tác chuẩn bị
4) Dat d6 dai chân máy: Mở ốc hãm chân máy, kéo chân máy đài ngang cằm người do, mở ba chân tạo thành tam giác đều, đặt chân máy sao cho khi
ngắm qua vòng tròn móc treo doi thấy diểm đo ở giữa b) Lắp máy vào chân máy: Lấy máy kinh vĩ ra khỏi hộp máy Chú ý ấn núm khoá khi bị ip hòm máy Lắp máy vào chân nhờ ốc nối máy 2 Trình tự thao tác đưa máy vào vị trí làm việc
a) Định tâm sơ bộ: Định tâm sơ bộ bằng Mộc treo dọi
đọi (hình 1.2) Sau khi định tâm sơ bộ xong,
cố dịnh chân máy Miếng sắt nhỏ
b) Cân bằng sơ bộ: Đặt ống thủy dài | —— Dây không thắt nút nhau Điều chỉnh cho bọt nước của ống thủy tròn tập trung Quay máy xung quanh trục
quay máy 90° Vận ốc thứ ba, điều chỉnh bọt
nước của ống thủy tròn tập trung Máy đã
được cân bằng sơ bộ
Doi
Hinh 1.2, Cach treo doi
©) Dinh tam chính xác: Mở ốc hãm thân máy, dịch chuyển may cho tam quang học hoặc quả đọi trùng tâm mốc Sau đo vặn chặt ốc hãm thân máy Máy đã được định tâm chính xác
4) Cân bằng chính xác: Sau khi định tâm chính xác máy bị phá vỡ vị trí cân bằng đã thực hiện ở bước b Máy phải cân bằng lại Các bước thực hiện
như khi cân bằng sơ bộ, chỉ khác là việc cân bằng thực hiện theo ống thủy
dài Việc cân bằng chính xác được thực hiện sau hai, ba lần cân chỉnh Máy đã ở vị việc 3 Bất mục tiêu
Sau khi máy đã ở vị trí làm, việc tiến hành bắt mục tiêu theo trình tự sáu:
4a) Bắt mục tiêu sơ bộ Mở ốc hãm trục quay máy và trục quay ống kính - ốc hãm chuyển động đứng và chuyển động ngang - hướng ống kính về mục:
Trang 7chữ thập qua kính mắt Tay trái chắn trước kính vật 10 - 15cm, tay phải xoay
vòng điều chỉnh kính mắt sao cho người đo nhìn dây chữ thập rõ nét nhất
©) Điều ảnh điểm ngắm Sau khi bắt mục tiêu sơ bộ hình ảnh điểm ngắm đã nằm trong vòng ngắm Xoay ốc điều ảnh kính vật cho ảnh của điểm ngắm
hiện rõ nét nhất trên màng dây chữ thập
4) Bắt mục tiêu chính xác Sử dụng ốc vị động đứng và ốc vi động ngang, điều chỉnh cho mục tiêu vào đúng giao điểm của dây chữ thập
1.1.3 Thao tác trên máy kinh vĩ điện tử T-100 1 Đo góc bằng
Trình tự các thao tác khi đo góc bằng với máy kinh vĩ điện tử T-100 1 Do 6 vị trí trái của vành độ đứng: bắt mục tiêu hướng 1 bằng bộ phận ngắm sơ bộ Đóng ốc hãm trục quay máy và trục quay ống kính, bắt mục tiêu chính xác bằng vi động đứng và vi động đứng ngang
ấn đúp phím | 0SET | đưa số đọc hướng đâu
về giá trị không
2 Bật công tắc điện
màn hình sẽ hiện số sau 2 3 Xoay máy thuận chiều kim đồng hồ bắt mục tiêu điểm 2 đọc số vành độ ngang Kết quả đo được theo cung thuận chiều kim đồng hồ: Ví dụ: ơ, = 3494720” - 00000007 = 342720”) Đến đây đã có thể xác định được giá trị của góc bằng qua một nửa vòng đo đầu của phương pháp đo cung (do cơ bản) Kiểm tra kết quả đo bằng số đọc của cung ngược chiều kim đồng hồ bằng cách ấn phím |_€_] man
hình sẽ hiện số
Công thức tính kiểm tra: ty + 04; = 360°
đọc của màn hình về số đọc ở cung thuận chiều kim đồng hồ ấn lần hai phím [ € ]' màn hình trở về số đọc phải
4 Đo ở vị trí phải của vành độ đứng, thực hiện nửa vòng do thứ hai theo phương pháp đo cung Đảo ống kính, bắt mục tiêu điểm 2, đọc số vành độ ngang, được [n 214247120” -| Quay máy ngược chiều kim đồng hồ, bat mục tiêu điểm 1, đọc số vành độ ngang, được | 180'00°10”
7
Trang 8
Ví dy: oly = 214° 47° 20” - 180° 00°10” = 34°47°10" Số đọc trên màn hình có thể giữ lại bằng cách ấn đúp phím
số đọc trên vành độ ngang sẽ được giữ nguyên trên màn hình Muốn bỏ chế độ này ấn đúp phím | ®I€Ì một lần nữa 2 Đo góc đi
màn hình sẽ hiện số 0-5E7 #1 120°00"10" = 1 Ấn phím Quay ống kính qua mặt phẳng ngang màn hình sẽ hiện số |v 86°2440° a]I20100*10° + 2 Đo góc đứng theo trình tự - Bất mục tiêu màn hình hiện s; v 86 0” n|120°00”10”- ~ Đọc số vành độ đứng, được: Ví dụ: Z¡= 8624'40" Trường hợp này là đo góc thiên đỉnh Z, Góc đứng tính theo công thức V,= MO -Z, Kết quả V, = 90° - 86°24’40” = 3°35°20" Sau khi đảo kính, nửa vòng đo thứ hai thực hiện tương tự, kết quả thu được = 27335'10”, 3 = 273° 35°10" - 270°= 3°35°10” Kết quả lầu lần đo tính theo công thức:
yes Bs 180" _ 9035795", 3 Đo khoảng cách
Máy kinh vĩ điện tử LEICA - T100 có một cặp dây đo khoảng cách tương ứng với hệ số K = 100 ( hình 1.3)
1 Khi ống kính nằm ngang đọc số dọc dây trên t và dưới d tren mia
Trang 92 Khi trục ngắm nghiêg một góc y nào đó thì khoảng cách ngang tính theo công thức:
$= 100.n.cos*y,
1.1.4 Đặt chức năng làm
tua máy kinh vĩ điện tử T-100
Máy kinh vĩ điện tử T-100 có các chức năng làm việc khác nhau ` ~ Đánh số đối xứng vành độ đứng, ống kính nằm ngang y = 0° ~ Đo góc thiên đỉnh Z hoặc góc nghiêng y,
- Don vi de la ly giác hay không,
~ Kết qua do hién duéi dạng số thập phân hoặc hiện theo các ước số của đơn vị do góc,
- Đơn vị đo góc để ở độ ( 9 ` ") hoặc ở grade ( **)
~ Để còi báo ở các góc 90° 180" va 270° hay khong dé, Chế độ hiển thị màn hình là 10” hay 20”
Thực hiện việc cài đặt
Khi máy đã tắt đồng thời ấn phím |ON/OFF]_ và | +#I€ màn hình hiện số
99000 GO} 1-binhsbatixing o-b
—— ' - tiền ainn 0° 0 - Năm ngang 0” —= 0-bổ : 1- Số thập phân 0-8 [oe aS atte 0- Grade L _ 4 90° pao cai 0- Tắt ———————— t-Hểnhị20' 0-10"
Ding phim| DI€e để chọn thông số cần cài đặt Khi ấn phím |_
St thúc con trỏ lại trở về trái
Trang 10
Sau khi cài đặt xong ấn phím | 0 SET]_ để lưu trong bộ nhớ
Chế độ cài đặt sẽ hiển thị sau 1 giây và máy trở về trạng thái làm việc với chế độ cài đặt mới
Trong xây dựng thường phải bố trí các góc vuông 90° hay 270” hoặc đường thẳng (góc 180) Máy kinh vĩ điện tử T-100 có chức năng báo còi khi gân đến góc cân bố trí +60” và sẽ dừng kêu khi góc đạt nhỏ hơn +20
Đặt chế độ tự động tắt nguồn
Khi máy đang tắt, ấn đồng thời hai phím |ON/OF | và | V/% Màn hình hiện số
Dang phim [D1€] dé dat 1 o ben trái là đặt tự động tắt
Sau đó ấn phim | 0 SET] dé nho 1.14
iểm nghiệm máy kinh vĩ
Trinh tự và nội dung kiểm nghiệm các điều kiện cơ bản của máy kinh vĩ, 1 Điều kiện trục ống thủy vuông góc với trục quay của máy
(TOT 1 TQM)
Kiểm nghiệm
Sau khi đã đặt máy ở vị trí làm việc ta tiến hành kiểm nghiệm máy Đặt ống thủy dài song song với hai trong số ba ốc cân máy (hình 1.4,a) Van hai ốc cân này ngược chiều nhau, Điều chỉnh cho bọt nước tập trung Quay máy 180” (hình 1.4,b) Nếu bọt nước vẫn tập trung thì điều kiện này thỏa mãn Nếu bọt nước dịch chuyển thì phải hiệu chỉnh
Hình 1.4 Kiểm nghiệm điều kiện trục ống thủy vuông góc với
Trục quay máy
Trang 112 Điều kiện dây đứng của dây chữ thập phải thẳng đứng (vv/ TOM) Kiểm nghiệm
Để ống kính nằm ngang Chọn một điểm rõ nét Bắt mục tiêu sao cho đâu trên của dây đứng tiếp xúc với điểm đã chọn Dùng ốc vi động đứng cho ống kính chuyển động từ từ Nếu điểm ngắm luôn tiếp xúc với dây chữ thập (hình 1.5a) thì điều kiện này thỏa mãn Ngược lại, như hình 1.5,b thì phải hiệu chỉnh
a) »)
Hinh 1.5 Kiém nghiém diéu kiện của dây chữ thập
3 Điều kiện trục ngắm của ống kính vuông góc với trục quay ống
kính (TOK | TQOK)
Kiểm nghiệm
Để ống kính tương đối nằm ngang, ngắm vào điểm rõ nét ở vị trí Ï (vành độ đứng ở bên trái) đọc số vành độ ngang được số đọc I, Đảo kính 1807, vẫn bắt mục tiêu điểm đó, ở vị trí II (vành độ đứng ở bên phải), đọc số vành độ ngang được số II Tính sai số điều kiện 3 theo công thức
—“=ÔÔ Ví dụ:
1, = 21°16°20" II, = 201915'50°” f, = 2c =21°16°20"- (201°15°S0" - 180°) Nếu sai số f, < +3.m, thì điều kiện 3 thoả mãn Trong đó mụ là sai số đọc số của máy Trường hợp trên không phải hiệu chỉnh 4 Điều kiện trục quay ống kính vuông góc với trục quay máy (TOOK 1 TQM) Kiểm nghiệm Tương tự như điều kiện 3, ngắm vào I điểm rõ nét, Chỉ khác là chọn điểm ngắm sao cho ống kính nằm nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang Đọc số vành độ ngang ở hai vị trí của ống kính Được các số đọc:
Trang 121, = 82%46°40"
Tl, = 262°46'50""
Tinh sai s6 diéu kién 4: f, = I, - (IL, - 180°)
£,= 82°46"40"’- (262°46°50"’- 180°) = -10" Nếu sai số f, < +3.m, thì điều kiện 4 thoả mãn Với s
kiện 4 coi như thoả mãn ¡ số trên điều
5 Kiểm nghiệm điều kiện đo góc đứng - điều kiện MO
Kiểm nghiệm
Mật phẳng nằm ngang đi qua tâm vành độ đứng xác định số đọc ban đầu trên vành độ đứng, còn gọi là giá trị MO Khi máy đặt ở chế độ đo góc đứng thì MO = 0° va 180° Khi máy đặt ở chế độ đo góc thiên đỉnh thì MO = 90! và 270” Khi đo góc đứng cần xác định số đọc ban đầu thực tế của máy, hay là MO”” Trình tự kiểm nghiệm như sa
Ở vị trí điểm ngắm như điều kiện 4, bắt mục tiêu đọc số vành độ đứng ở hai vị trí ống kính được các số đọc
Ví dụ: đối với máy đặt ở chế độ do góc thiên đỉnh Z/=72'54'30"'
87°05’20"" Tinh sai s6 diéu kién 5 f, = (Z2, + Z; - 3600) =- 10” Máy kinh vĩ T-100 có sai số đọc là mạ = 10”, vì vậy sai số f, tính ở trên số đọc số Điều kiện này thỏa mãn Trường hợp sai số f, lớn hơn 3.m, thì phải tính giá trị số đọc ban dầu thực tế ' MO” thực tế tính được là:
MO}"= MO" + 7 Cong thức tính góc nghiêng thực tế:
V,= MO" - Z, = (901+ 3)-Z,
V;
-MO, = Z, -(270%+ " Cong thite tinh géc nghiéng trung binh:
vine Mig Ve Z.-Z- 180°
Trang 13
Công thức tính góc nghiêng trung bình cho thấy khi do góc nghiêng ở hai vi trí ống kính thì kết quả trung bình không bị ảnh hưởng của sai số điều kiện 5 ` 1.1.5 Đo góc bằng Đặt số đọc cho trước trên vành độ ngang ở hướng ngắm đâu của một trạm đo góc bằng Khi đo góc bằng một trạm đo với nhiều lần đo, hướng đầu tiên ở vị trí T (vành độ đứng ở bên trái ống kính),phải đặt số đọc ban đầu có trị số tính theo công thức:
.- "
Trong đó:
HỲ - giá trị hướng đầu; 1 - số thứ tự của vòng đo; n - tổng số vòng đo Ví dụ: đo là: id trị hướng đầu của vòng do thứ ba trong trạm đo có năm vòng H? = (3 - 1).180° : 5 = 72°00°00" ‹ Trình tự thao tác đặt giá trị hướng dầu khi đo góc bằng với máy kinh vĩ điện tử T-100: Bước 1 Đưa máy vào vị trí làm việc, ấn phím ON/OFF để bật công tắc điện Bước 2 Quay máy tìm số đọc vành độ ngang cẩn thiết, ví dụ khi đo lần 3, tìm trên màn hiện-số 72°00°00"
Bước 3 Giữ nguyên số đọc vành độ ngan; đúp phím vừa tìm bằng cách ấn Bước 4 Quay máy bắt chính xác mục tiêu hướng đầu Đóng ốc hãm vi động ngang Bước 5 Mở vành độ ngang bằng cách ấn đúp phím | +>I€| lần thứ hai Hướng đầu đã có giá trị ban đầu cần đặt Việc đo góc bằng nhiều lần ở một trạm đo và mỗi lần đo cần dat số đọc ban đâu ở các vị trí khác nhau trên vành độ ngang nhằm nâng cao độ chính xác quả kết quả đo, hạn chế được sai số do chia vành độ ngang không đều
