GIÁM SÁT ĐO ĐẠC TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA BÀI GIẢNG LỚP BỒI DƯỢNG NGHIỆP VỤ GIÁM SÁT THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG-CÔNG NGHIỆP CHUYÊN ĐỀ GIÁM SÁT ĐO ĐẠC TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG Biên soạn GVC. NGUYỄN TẤN LỘC LƯU HÀNH NỘI BỘ MỤC LỤC Mở đầu Chương I DỤNG CỤ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI TRONG XÂY DỰNG 1.1 Máy toàn đạc điện tử 3 1.2 Máy Nivô điện tử 8 1.3 Hệ thống đònh vò toàn cầu GPS 11 Chương II ĐO ĐẠC KIỂM TRA VÀ ĐO VẼ HOÀN CÔNG CÔNG TRÌNH 2.1 Đo đạc kiểm tra công trình đang xây dựng 16 2.2 Đo vẽ hoàn công 18 2.3 Kiểm tra vò trí mặt bằng 19 2.4 Kiểm tra khoảng cách 20 2.5 Kiểm tra độ song song của các trục 22 2.6 Kiểm độ thẳng đứng của các cột 22 2.7 Chuyển trục thi công lên các tầøng trên khi xây dựng nhà cao tầng 25 2.8 Kiểm tra độ cao đáy hố móng 28 2.9 Kiểm tra cao độ mặt sàn và trần nhà 29 2.10 Kiểm tra độ phẳng của mặt sàn,trần nhà vàđộ vênh của mặt móng máy 31 2.11 Kiểm tra độ cao công trình bằng đo cao lượng giác 32 Chương III QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 3.1 Khái niệm về biến dạng công trình 33 3.2 Khái niệm về quan trắc lún 34 3.3 Chu kỳ và độ chính xác quan trắc lún 35 3.4 Cấu tạo và bố trí các loại mốc quan trắc lún 35 3.5 Tính toán các trò số biến dạng và các biểu đồ 40 3.6 Khái niệm về quan trắc chuyển dòch 42 3.7 Độ chính xác,chu kỳ quan trắc chuyển dòch 43 3.8 Bố trí và cấu tạomốc cơ sở và mốc thi công 44 3.9 Bố trí và cấu tạo các mốc kiểm tra 46 3.10 Khái niệm về quan trắc độ nghiêng công trình 47 3.11 Phương pháp dây dọi 47 3.12 Phương pháp dùng máy chiếu thiên đỉnh 48 3.13 Phương pháp đo khoảng cách toàn đạc điện tử 50 3.14 Phương pháp tọa độ 51 3.15 Xác đònh độ nghiêng các công trình cao có dạng hình trụ hoặc hình côn 52 3.16 Phương pháp đo góc ngang ChươngIV CÁC HỆ TỌA ĐỘ VÀ CAO ĐỘ DÙNG TRONG XÂY DỰNG 4.1 Các hệ tọa độ 55 4.2 Phép chiếu Gauss và hệ tọa độ phẳng vuông góc Gauss-Kriuger 56 4.3 Phép chiếu và hệ tọa độ phẳng vuông góc UTM 58 4.4 Hệ độ cao 59 4.5 Những vấn đề trục trặc thường gặp khi sử dụng hệ tọa độ quốc gia trên các công trường xây dựng 60 Tài liệu tham khảo 2 MỞ ĐẦU NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG Ngày nay, ở nước ta đã bước đầu xây dựng nhiều công trình hiện đại, có qui mô lớn, liên quan đến yếu tố nước ngoài , đòi hỏi độ chính xác thi công khá cao (như các công trình thủy điện, công trình cầu, công trình đương hầm, công trình nhà cao tầng v.v ) nên cần chú trọng nhiều đến vai trò của công tác trắc đòa trong xây dựng. Nhiệm vụ chủ yếu của công tác trắc đòa trong xây dựng công trình là đảm bảo cho công trình được xây dựng đúng vò trí thiết kế về phương diện mặt bằng, độ cao, độ thẳng đứng và đúng kích thước hình học. Các công đoạn của công tác trắc đòa trong xây dựng công trình : 1. Khảo sát đòa hình lập bản đồ đòa hình các loại tỉ lệ (1:500 -1:5000) phục vụ các giai đoạn thiết kế công trình. 2. Bố trí công trình bao gồm : ° Lập lưới khống chế cơ sở toạ độ và độ cao phục vụ bố trí công trình ° Bố trí chi tiết công trình . ° Kiểm tra bố trí công trình ( vò trí, các kích thước hình học, độ song song , độ thẳng đứng, độ cao, độ dốc, độ phẳng của các bộ phận công trình). 3. Quan trắc biến dạng công trình ( lún, nghiêng, nứt, trượt, chuyển dòch vv…). Do yêu cầu độ chính xác của công tác trắc đòa trong xây dựng ngày càng cao và điều kiện làm việc trên hiện trường ngày càng khó khăn nên cần nghiêng cứu sử dụng các loại dụng cụ trắc đòa hiện đại độ chính xác cao. Cần có các cán bộ tư vấn giám sát chuyên sâu về trắc đòa ( kỹ sư trắc đòa) thay mặt chủ đầu tư giám sát chất lượng thi công các công tác trắc đòa của các nhà thầu trên công trường đảm bảo cho việc thi công xây dựng công trình đúng tiến độ và đạt chất lượng. CHƯƠNG I 3 DỤNG CỤ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI TRONG XÂY DỰNG §1–1 MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ A . KHÁI NIỆM CHUNG °Máy TĐĐT được sử dụng để giải quyết nhiều bài toán trắc đòa, đòa hình, đòa chính và công trình. °Cấu tạo của máy TĐĐT là sự kết hợp giữa 3 khối : - Khối EDM ( Electronic distance meter ): Xác đònh khoảng cách nghiêng D từ điểm đặt máy đến gương phản xạ - Khối DT (Digital theodolite):xác đònh trò số hướng ngang(haygóc bằng) và góc đứng. - Bộ xử lý CPU : 1. Cho phép nhập các số liệu : hằng K số của máy , số liệu khí tượng (nhiệt độ áp suất ) toạ độ và độ cao (X , Y, H ) của trạm đặt máy và điểm đònh hướng, chiều cao máy (i m ), chiều cao gương (l g ). 2. - Các phần mềm tiện ích được cài đặt trong CPU cho phép giải các bài toán trắc đòa khi lập lưới khống chế tọa độ, đo vẽ bản đồ và bố trí công trình. 4 EDM DT CPU G Ư Ơ N G Hình 1-2Hình 1-1 Hình 1-3 Hình 1-4 3. - Các số liệu đo và tính toán được thể hiện lên màn hình, lưu trữ trong bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài (sổ điện tử ), sau đó được trút qua máy tính để xử lý nhờ các phần mềm chuyên dụng ( phần mềm bình sai tính toán lưới khống chế tọa độ cơ sở, phần mềm vẽ bản đồ đòa hình v.v ). Máy TĐĐT có khả năng tự động hoá cao hiện đã có 3 thế hệ : - Thế hệ 1: Máy do người điều khiển bắt mục tiêu và bấm phím ghi vào bộ nhớ các số liệu đo. - Thế hệ 2: Máy có tính tự động cao hơn : người đo chỉ cần hướng ống kính tới mục tiêu, máy sẽ tự động bắt mục tiêu, tiến hành đo và ghi số liệu vào bộ nhớ. - Thế hệ 3: Máy có khả năng tư động hoá rất cao: Khi đo, người đi gương mang gương tới đặt tại các điểm đo, máy sẽ tự động bắt mục tiêu, tiến hành đo và ghi số liệu vào bộ nhớ (làm việc theo kiểu người máy). ° Máy toàn đạc điện tử có nhiều loại do nhiều nước sản xuất với độ chính xác đo góc và đo dài khác nhau . - Độ chính xác đo góc cỡ từ 10" ÷ 0.5" - Độ chính xác đo dài cỡ từ (5mm+5mm/lkm) ÷ (1mm + 1mm/lkm) <1:100.000> <1:500.000> Máy TC400 Máy TC2003 Thụy sỹ: Hãng Leica (Wild) có các loại máy : TC400, TC600,C307/305/303, TC407/405/403, TC805/803/802, TC1205/1203/1201. Nhật : - Hãng Sokkia có các máy SET500, SET600 - Hãng Nikon có các máy DTM 310, DTM 720 - Hãng Topcon có các máy GTS 229 , Trung quốc : Hãng South có máy đo tương tự Topcon v.v Lưu y ù : Cần phân biệt máy toàn đạc diện tử với máy kinh vó điện tử. Máy kinh vó điện tử mặc dù bề ngoài trông rất giống máy TĐĐT nhưng nó chỉ có tính năng đo góc đơn thuần , không có bộ phận đo dài điện tử và bộ xử lý CPU. Do vậy người đo phải ghi vào sổ đo các số liệu góc bằng , góc đứng đo được , hiện trên màn hình. . 5 B . CẤU TẠO BỘ PHẬN ĐỌC SỐ GÓC ĐO ĐIỆN TỬ °Bộ phận đọc số góc đo trong máy kinh vó điện tử hoặc máy toàn đạc điện tử sử dụng đóa độ mã hoá và diode quang. LM –Diode quang chuyển động theo ống kính – Đóng vai trò vạch chuẩn LF –Diode quang cố đònh – Đóng vai trò vạch " 0" của vành độ . -Đóa độ mã hoá làm bằng chất trong suốt, chia thành nhiều “ cặp vạch sáng – tối”. Mỗi cặp đóng vai trò đơn vò pha ( Số cặp vạch càng nhiều  đo góc càng chính xác ). -Một nguồn sáng chiếu từ dưới đóa. Khi đo, đóa độ sẽ quay nhờ kết nối với một môteur bên trong máy. Khi đóa độ quay đến tốc độ nhất đònh bộ điếm điện tử sẽ điếm được: ° n đơn vò pha φ 0 đi qua 2 điốt LM và LF ° Độ lệch pha ∆φ giữa các tín hiệu của chúng. Góc cần đo φ giữa 2 diode φ = nφ o + ∆φ (1-1) Trong đó : nφ o : Giá trò đo thô ∆φ : Giá trò đo tinh - Bộ đếm điện tử chuyển trò số góc đo là số nhò phân (0101) thành số thập phân rồi hiện lên màn hình. 6 Hình 1-5 C. BỘ PHẬN ĐO DÀI ĐIỆN TỬ (E.D.M.) Đo dài điện tử EDM - Đo dài gián tiếp sử dụng sóng điện từ hoặc sóng ánh sáng. °Đo dài sóng điện từ có khả năng đo dài từ 10 – 100km , đạt độ chính xác thấp nên thường được sử dụng trong hàng hải . °Đo dài sóng ánh sáng trong phạm vi từ 50m – 10km , đạt độ chính xác khá cao nên được sử dụng trong trắc đòa đo vẽ bản đồ và bố trí côngtrình. NGUYÊN LÝ ĐO DÀI BẰNG SÓNG ÁNH SÁNG °Đặt máy tại A, gương tại B °Khi đo, sóng ánh sáng phát ra từ bộ điều biến trong máy đi đến gương phản xa,ï dội trở về máy, được thu lại ở bộ thu tín hiệu (đi 2 lần khoảng cách đo) °Từ đó chiều dài cạnh: 2 .tV S = (1-2) V = n C (1-3) Trong đó: V - Tốc độ truyền sóng trong khí quyển t - Thời gian sóng truyền từ máy đến gương và từ gương đến máy C - Tốc độ truyền sóng trong chân không (299.792,2km/s) n - Hệ số khúc xạ của khí quyển Thời gian t sóng đi về được xác đònh bằng : 7 Hình 1-6 1. Phương pháp đo xung : Đo trực tiếp khoảng thời gian truyền xung ánh sáng (t) có độ chính xác thấp nên ít được sử dụng. 2. Phương pháp đo pha Đo gián tiếp khoảng thời gian truyền sóng ánh sáng (đo góc lệch pha giữa sóng thu với sóng phát ∆φ ).Khi đó chiều dài cạnh được tính theo công thức S = (N + ∆φ ) 2 λ (1-4) Trong đó: N - số nguyên bước sóng ∆φ - Góc lệch pha ( phần lẻ của bước sóng ) l - Bước sóng của sóng ánh sáng ° Phương pháp đo pha được sử dụng ở hầu hết các máy đo dài điện quang hiện nay. Việc hạn chế khoảng cách < 10km là do sóng ánh sáng bò yếu đi khi đi qua khói, bụi, sương mù. Hiện nay có một số loại máy TĐĐT có thể đo khoảng cách đến các đối tượng (tường nhà, vách núi, thân cây vv…)mà không cần gương phản chiếu. Máy TCR 307 , TCR407 của hãng LEICA (Thụy sỹ) đo được khoảng cách từ 60- 80m khi đối tượng đo có màu trắng, từ 30-50m - đối tượng đo có màu xám. Nếu sử dụng miếng nhựa phản xạ thay gương có thể đo khoảng cách từ 150 -300m. Máy toàn đạc điện tử GPT-3000LN/N của hảng TOPCON (Nhật) có khả năng đo không gương đến khoảng cách 350m với bất kỳ mặt phản xạ nào. Với bế mặt phản xạ màu trắng máy có khả năng đo không gương đến 1,2 km. §1–2 MÁY NIVÔ ĐIỆN TỬ 8 A. MÁY NIVÔ LASER : ° Nivô laser phát ra chùm ánh sáng nằm ngang nhìn thấy được làm chuẩn để đo độ chênh cao theo nguyên tắc đo cao hình học. °Có 2 loại : 1 . Loại phát trực tiếp (Hình1-7) 2 . Loại phát chùm tia laser theo trục quang học của ống kính. °Đối với máy loại 2 có hai cách đo. Sau khi cân bằng máy và cho máy hoạt động, máy sẽ quét tia laser xung quanh máy tạo thành một mặt phẳng. Tại điểm gốc đã biết độ cao và điểm cần xác đònh độ cao: - Người dựng mia đọc số trên mia theo tâm vết chùm tia laser (kém chính xác). - Người dựng mia đọc số trên mia theo vạch đọc số của bộ cảm biến (đạt độ chính xác cao hơn) °Khi đo bằng cách 2, di chuyển bộ cảm biến (Hình 1-8) lên hoặc xuống đến khi màn hiển thò chứa vết chùm tia laser. Sau khi điều chỉnh tiếp cho đến khi giữa màn hiển thò xuất hiện một vạch đen, bộ cảm biến phát ra tiếng Bíp – Bíp, đèn báo màu đỏ chuyển sang màu xanh Tiến hành đọc số theo vạch đọc số. ° Khi bố trí độ cao  cố đònh bộ cảm biến tại số đọc b tính theo công thức: b = (H RP +a)- H TK (1-5) Trong đó: H RP - Cao độ mốc gốc, a –số đọc trên mia dựng tại mốc gốc H TK –cao độ thiết kế của diểm cần bố trí Di chuyển mia lên hoặc xuống đến khi bộ cảm ứng phát ra tiếng kêu Bíp – Bíp, cố đònh mia. Vò trí đáy mia có cao độ đúng cao độ thiết kế. °Tùy theo độ chính xác của bộ cảm ứng và khoảng cách từ máy tới mia mà sai số xác đònh số đọc trên mia sẽ khác nhau ( sai số xác đònh độ chênh cao cũng khác nhau ). 9 Vạch đọc số Bộ cảm biến Màn hiển thò Hình 1-7 Hình 1-8 Máy Nivô laser loại phát trực tiếp có chế độ tự động quay tia laser cóù thể xác đònh mặt phẳng ngang (hình1- 9) , mặt phẳng nghiêng, mặt phẳng thẳng đứng. ° Sử dụng tốt trong các trường hợp: - Điều khiển san lấp mặt bằng. - Trang trí nội thất (chỉ dùng bộ cảm biến áp lên tường) - Kiểm tra độ thẳng đứng của các cấu kiện, các hạng mục công trình • Có thể sử dụng để tạo đường chuẩn thay cho dây căng (hình1-10) phục vụ bố trí công trình, lắp đặt dây chuyền công nghệ trong nhà xưởng. • Có thể sử dụng làm máy chiếu thiên đỉnh để chuyển các trục thi công lên các tầng trên khi xây dựng các nhà cao tầng. (hình 1-11). 10 Hình 1-9 Hình 1-10 Hình 1-11 [...]... dụng trong trắc đòa công trình Dụng cụ đònh vò GPS có thể thực hiện được các việc tương tự như máy toàn đạc điện tử : 1 Lập lưới khống chế toạ độ quốc gia 2 Lập lưới khống chế toạ độ cơ sở phục vụ đo vẽ bản đồ các loại tỉ lệ 3 Lập lưới khống chế toạ độ cơ sở thi công các loại công trình (công nghiệp, cầu, đường, thuỷ lợi, thuỷ điện, đường hầm vv…) 4 Bố trí điểm các loại công trình 5 Chuyển trục thi công. .. mặt đất (hình-16) - Đo khoảng cách R1 từ trạm đo đến vệ tinh 1 , điểm cần xác đònh sẽ nằm trên mặt cầu có bán kính bằng R1, tâm là vệ tinh 1 - Nếu đồng thời đo đượcđkhoảng cách R2 từ trạm đo đến vệ tinh 2 thì điểm cần xác đònh nằm trên giao tuyến của 2 mặt cầu có dạng hình tròn (hình-17) - Nếu đồng thời đo đượcđkhoảng cách R3 từ trạm đo đến vệ tinh 3 thì vò trí điểm cần xác đònh là 1 trong 2 giao điểm... nhưng ở bàn tính tiền trong siêu thò ) xác đònh khoảng cách từ máy đến mia và số đọc trên mia, rồi hiển thò lên màn hình và lưu lại kết quả trong bộ nhớ trong của máy hoặc lưu vào thẻ nhớ số liệu °Máy hoạt động theo các chương trình được cài sẵn trong máy - Chương trình đo cao theo tuyến - Chương trình đo cao trên mặt phẳng - Chương trình bố trí điểm đã biết độ cao vv… °Xử lý số liệu đo bằng phần mềm DELTA-... Hình 1-16 Hình 1-17 Máy thu sẽ tự động loại bỏ một trong 2 điểm có kết quả vô lý Nếu đo khoảng cách đến vệ tinh thứ 4 ta sẽ xác đònh vò trí trạm đo chính xác hơn 13 C .Đo khoảng cách từ máy thu đến các vệ tinh Tại điểm trên mặt đất cần xác đònh vò trí đặt máy thu GPS Khi máy thu hoạt động sẽ đồng thời thu được tín hiệu phát ra từ 3 hoặc 4 vệ tinh Nếu đo được chính xác thời gian ∆t truyền tín hiệu từ... xác 1-5cm nếu khoảng cách đo