Các khái niệm về công trình

KHÁI NIỆM CHUYÊN NGÀNH VỀ TRẮC ĐỊA Theo tiếng Hy Lạp thuật ngữ " Trắc địa" có nghĩa " phân chia đất đai " Với ý nghĩa đó, chứng tỏ trắc địa đời từ sớm Sự phát triển sản xuất xã hội đòi hỏi Trắc địa ngày phải đề cập đến nhiều vấn đề, khái niệm " Trắc địa " có nghĩa rộng Có thể hiểu "trắc địa" môn khoa học phương pháp, phương tiện đo đạc xử lý số liệu nhằm xác định hình dạng kích thước trái đất; thành lập thành lập đồ, bình đồ, mặt cắt địa hình phục vụ xây dựng cơng trình kỹ thuật, đáp ứng yêu cầu ngành kinh tế quốc dân quốc phịng Để thực nhiệm vụ mình, Trắc địa phải tiến hành đo đạc mặt đất Công tác đo đạc thực chất quy đo số yếu tố như: góc, cạnh, chiều cao Với mục đích đo đạc hiệu xác, trắc địa nghiên cứu ứng dụng phương pháp đo đạc Q trình đo ln tồn sai số ảnh hưởng tới độ xác kết đo Để nhận trị đo xác suất biểu diễn chúng dạng đồ, bình đồ mặt cắt địa hình cần phải xử lý số liệu đo Kiến thức trắc địa với toán học, xác suất thống kê, tin học công cụ quan trọng để thực việc xử lý số liệu Phương tiện đo điều kiện quan trọng để đo đạc xác hiệu Với pháp triển mạnh mẽ ngành khoa học quang học, khí xác, điện tử, tin học chế tạo thiết bị đo đại toàn đạc điện tử, thủy chuẩn điện tử, máy định vị GPS Máy móc, thiết bị đo đạc đại với công nghệ tiên tiến thực cách mạng sâu rộng ngành Trắc địa, mở khả không nghiên cứu đo đạc bề mặt trái đất, lòng đại dương mà cịn khơng gian ngồi trái đất Các chun ngành trắc địa Tùy theo đối tượng, quy mô phương pháp nghiên cứu khác mà trắc địa chia thành chuyên ngành khác Trắc địa cao cấp có phạm vi nghiên cứu rộng lớn mang tính tồn cầu quốc gia Nhiệm vụ trắc địa cao cấp xác định hình dạng, kích thước, trường trọng lực trái đất; xây dựng hệ thống khống chế Nhà nước với độ xác cao làm sở trắc địa Quốc gia; nghiên cứu khoa học, nghiên cứu biến dạng vỏ trái đất Trắc địa cao cấp bao gồm trắc địa vệ tinh nghiên cứu đo đạc không gian mặt đất trắc địa biển Trắc địa địa hình có nhiệm vụ nghiên cứu quy trình cơng nghệ đo vẽ đồ địa hình mặt đất dùng ngành điều tra, xây dựng quốc phịng Trắc địa ảnh có nhiệm vụ nghiên cứu đo vẽ đồ địa hình, tiến hành cách chụp ảnh mặt đất máy ảnh đặc biệt từ máy bay, vệ tinh mặt đất; sau xử lý ảnh chụp để thành lập đồ Trắc địa cơng trình trắc địa ứng dụng xây dựng cơng trình Lĩnh vực này, Trắc địa nghiên cứu phương pháp, phương tiện phục vụ thiết kế, thi công xây dựng theo dõi biến dạng cơng trình Trắc địa đồ có nhiệm vụ nghiên cứu phương pháp chiếu đồ; phương pháp vẽ, biểu diễn, biên tập in ấn đồ Trắc địa có vai trị quan trọng giai đoạn quy hoạch, thiết kế, thi công quản lý sử dụng cơng trình xây dựng như: xây dựng công nghiệp, dân dụng; xây dựng cầu đường; xây dựng thủy lợi, thủy điện Trong giai đoạn quy hoạch, tùy theo quy hoạch tổng thể hay chi tiết mà người ta sử dụng đồ địa hình tỷ lệ thích hợp để vạch phương án quy hoạch, kế hoạch tổng quát khai thác sử dụng cơng trình Trong giai đoạn khảo sát thiết kế, trắc địa tiến hành thành lập lưới khống chế trắc địa, đo vẽ đồ, bình đồ mặt cắt địa hình phục vụ chọn vị trí, lập phương án xây dựng thiết kế kỹ thuật cơng trình Trong giai đoạn thi cơng, trắc địa tiến hành công tác xây dựng lưới trắc địa công trình để bố trí cơng trình mặt đất theo thiết kế; kiểm tra, theo dõi trình thi cơng; đo biến dạng đo vẽ hồn cơng cơng trình Trong giai đoạn quản lý khai thác sử dụng cơng trình, trắc địa thực cơng tác đo thơng số biến dạng cơng trình độ lún, độ nghiêng, độ chuyển vị cơng trình Từ thông số biến dạng kiểm chứng công tác khảo sát thiết kế, đánh giá mức độ độ ổn định chất lượng thi cơng cơng trình Tóm tắt lịch sử phát triển ngành trắc địa Khoảng 3000 năm trước Công nguyên, dọc hai bờ sông Nin Ai Cập, người biết dùng kiến thức sơ đẳng hình học đo đạc để phân chia lại đất đai sau lũ rút, khởi đầu môn đo đất Khoảng kỷ thứ trước công nguyên, người Hy Lạp cho trái đất khối cầu Kiến thức đo đạc giai đoạn góp phần xây dựng thành cơng cơng trình kiến trúc độc đáo Ai Cập, Hy Lạp Thế kỷ thứ 16 nhà tốn học Meccatơ tìm phương pháp chiếu đồ Thế kỷ thứ 17 nhà bác học Vecnie phát minh du xích Thế kỷ thứ 18 Delambre đo độ dài kinh tuyến qua Pari đặt đơn vị độ dài 1m=1/40.000.000 độ dài kinh tuyến Thế kỷ thứ 19 nhà toán học Gauss đề phương pháp số bình phương nhỏ phương pháp chiếu đồ Rất nhiều nhà trắc địa giới xác định kích thước trái đất như: Bessel(1841), Everest(1830), Clarke(1866), Helmert(1906), Kraxovski(1940) nhiều nước dùng WGS-84(1984) Ở Việt Nam, từ thời Âu Lạc biết sử dụng kiến thức trắc địa để xây thành Cổ Loa, kinh đo Thăng Long, kênh đào nhà Lê Năm 1469 vua Lê Thánh Tông vẽ đồ đồ đất nước có tên " Đại Việt Hồng Đức" Cục đo đạc Bản đồ thành lập năm 1959, Tổng cục Địa thành lập năm 1994 triển khai ứng dụng khoa học kỹ thuyật Trắc địa xây dựng lưới tọa độ, độ cao Nhà nước; thành lập loại đồ địa hình, địa phục vụ điều tra bản, quản lý, xây dựng quốc phòng KHÁI NIỆM VỀ ĐỊNH VỊ ĐIỂM Mặt đất tự nhiên bề mặt vật lý phức tạp, nhìn tồn cảnh trái đất gần giống cầu nước khổng lồ với 2/3 diện tích bề mặt đại dương phần diện tích cịn lại lục địa, hải đảo Trên mặt đất có chỗ cao 8km (đỉnh Chomoluma dẫy Hymanaya); đại dương có nơi sâu -11km (hố Marian Thái Bình Dương) Độ cao trung bình lục địa so với mực nước đại dương khoảng +875m Để nghiên cứu trái đất biểu diễn mặt phẳng, trắc địa phải tiến hành đo đạc mặt đất Công tác trắc địa thực chất xác định vị trí điểm đặc trưng bề mặt đất hệ quy chiếu tọa độ hiểu định vị điểm Vị trí điểm mặt đất xác định thành phần tọa độ mặt độ cao Mặt thuỷ chuẩn hệ độ cao Độ cao thành phần quan trọng để xác định vị trí khơng gian điểm mặt đất, để có độ cao điểm ta phải xác định mặt chuẩn quy chiếu độ cao Mặt thủy chuẩn Mặt nước biển trung bình trạng thái yên tĩnh, tưởng tượng kéo dài xuyên qua lục địa, hải đảo tạo thành bề mặt khép kín gọi mặt thủy chuẩn trái đất Mỗi quốc gia sở số liệu quan trắc mực nước biển nhiều năm từ trạm nghiệm triều xây dựng cho mặt chuẩn độ cao riêng gọi mặt thủy chuẩn gốc (hình 1.1) Tại điểm mặt thủy chuẩn gốc, phương đường dây dọi (phương trọng lực) trùng với phương pháp tuyến Vì vật chất phân bố khơng đồng lịng trái đất nên phương đường dây dọi điểm mặt thủy chuẩn gốc không hội tụ tâm đất làm cho bề mặt gồ ghề, gợn sóng bề mặt vật lý Trong trắc địa sử dụng mặt thủy chuẩn làm mặt chuẩn độ cao Các mặt thủy chuẩn song song với mặt thủy chuẩn gốc gọi mặt thủy chuẩn quy ước, có vơ số mặt thủy chuẩn quy ước hệ thống độ cao Độ cao tuyệt đối điểm mặt đất khoảng cách theo phương đường dây dọi từ điểm đến mặt thủy chuẩn gốc Ở hình 1.1, độ cao tuyệt đối điểm A B tương ứng đoạn HA HB có trị số dương, cịn hiệu độ cao chúng gọi độ chênh cao hAB Ở Việt Nam hệ độ cao tuyệt đối (độ cao thường) lấy mặt thủy chuẩn gốc mặt nước biển trung bình qua nhiều năm quan trắc trạm nghiệm triều Hòn Dấu (Đồ Sơn, Hải Phòng) Độ cao điểm lưới khống chế nhà nước, độ cao loại đồ địa hình, địa cơng trình trọng điểm nhà nước phải gắn với hệ độ cao tuyệt đối Độ cao tương đối điểm (độ cao quy ước hay độ cao giả định) khoảng cách theo phương đường dây dọi từ điểm tới mặt thủy chuẩn quy ước Ở hình 1.1, chọn mặt thủy chuẩn qua điểm B mặt thủy chuẩn quy ước độ cao quy ước điểm A đoạn hAB Các cơng trình quy mơ nhỏ, xây dựng nơi hẻo lánh xa hệ thống độ cao nhà nước dùng độ cao quy ước Trong xây dựng cơng trình cơng nghiệp dân dụng người ta thường chọn mặt thủy chuẩn quy ước mặt phẳng nhà tầng Hệ toạ độ địa lý Hệ tọa độ địa lý nhận trái đất hình cầu với gốc tọa độ tâm trái đất, mặt phẳng kinh tuyến gốc qua đài thiên văn Greenwich nước Anh mặt phẳng vĩ tuyến gốc mặt phẳng xích đạo ( hình 1.2) Một điểm mặt đất hệ tọa độ địa lý xác định hai thành phần tọa độ độ vĩ địa lý ϕ độ kinh địa lý λ Hình 1.2 Độ vĩ địa lý điểm M góc hợp phương đường dây dọi qua điểm với mặt phẳng xích đạo Độ vĩ nhận giá trị 0o xích đạo 90o hai cực Các điểm mặt đất có độ vĩ bắc hay nam tùy thuộc chúng nằm bắc hay nam bán cầu Độ kinh địa lý điểm góc nhị diện hợp mặt phẳng kinh tuyến gốc mặt phẳng kinh tuyến qua điểm Độ kinh địa lý nhận giá trị từ 0o đến 180o tùy thuộc vào điểm xét nằm đông hay tây bán cầu mà có độ kinh tương ứng độ kinh đông hay độ kinh tây Hệ tọa độ địa lý dùng để xác định vị trí điểm mặt đất, có ưu điểm thống cho toàn đất nhược điểm tính tốn phức tạp Một số ngành sử dụng hệ tọa độ như: thiên văn, hàng không, hàng hải, khí tượng thủy văn… Trong trắc địa cao cấp, mặt cầu trái đất thay mặt Elipxoid tròn xoay tạo Elip có bán trục lớn a, bán trục nhỏ b độ dẹt α quay quanh trục quay trái đất Vị trí điểm bề mặt trái đất hệ tọa độ xác định độ vĩ trắc địa B, kinh độ trắc địa L độ cao trắc địa H PHÉP CHIẾU BẢN ĐỒ VÀ HỆ TỌA ĐỘ VNG GĨC PHẲNG khái niệm phép chiếu đồ Mặt đất mặt cong, để biểu diễn mặt phẳng cho xác, biến dạng cần phải thực theo quy luật tốn học gọi phép chiếu đồ Để thực phép chiếu đồ, trước tiên chiếu mặt đất tự nhiên mặt chuẩn ( mặt cầu mặt Elipxoid), sau chuyển từ mặt chuẩn sang mặt phẳng Tùy theo vị trí địa lý nước mà áp dụng phép chiếu đồ chu phù hợp, giáo trình trình bày khái niệm số phép chiếu hay sử dụng phép chiếu mặt phẳng hệ tọa độ vng góc quy ước Khi vực đo vẽ nhỏ có diện tích nhỏ 100 km2, sai số biến dạng phép chiếu đồ nhỏ nên coi khu vực mặt phẳng tia chiếu từ tâm trái đất song song với Nếu khu vực nằm nơi hẻo lánh, xa lưới khống chế nhà nước giả định hệ tọa độ vng góc với trục OX hướng bắc từ xác định la bàn, trục Y vng góc với trục OX hướng phía đơng; gốc tọa độ giao hai trục chọn phía tây nam khu đo (hình1.3) Phép chiếu UTM hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam VN-2000 Phép chiếu UTM Phép chiếu đồ UTM (Universal Transverse Mercator) phép chiếu hình trụ ngang đồng góc thực sau: Chia trái đất thành 60 múi đường kinh tuyến cách 6o, đánh số thứ tự múi từ đến 60 kinh tuyến gốc, ngược chiều kim đồng khép kinh tuyến gốc Dựng hình trụ ngang cắt mặt cầu trái đất theo hai đường cong đối xứng với qua kinh tuyến múi có tỷ lệ chiếu k = (khơng bị biến dạng chiều dài) Kinh tuyến trục nằm mặt trụ có tỷ lệ chiếu k = 0.9996 Dùng tâm trái đất làm tâm chiếu, chiếu múi lên mặt trụ theo nguyên lý phép chiếu xuyên tâm Sau chiếu, khai triển mặt trụ thành mặt phẳng ( xem hình 1.4) Phép chiếu UTM có ưu điểm độ biến dạng phân bố có trị số nhỏ; mặt khác để thuận tiện cho việc sử dụng hệ tọa độ chung khu vực giới Việt Nam sử dụng lưới chiếu hệ tọa độ Quốc gia VN-2000 thay cho phép chiếu Gauss-Kruger hệ tọa độ cũ HN-72 Hệ tọa độ vng góc phẳng UTM Trong phép chiếu UTM, múi chiếu có kinh tuyến trục suy biến thành đường thẳng đứng chọn làm trục OX; xích đạo suy biến thành đường nằm ngang chọn làm trục OY, đường thẳng OX vng góc với OY tạo thành hệ tọa độ vng góc phẳng UTM múi chiếu (hình 1.5) Để trị số hồnh độ Y không âm, người ta quy ước rời trục OX qua phía tây 500km quy định ghi hồnh độ Y có kèm số thứ tự múi chiếu phía trước (X= 2524376,437; Y = 18.704865,453) Trên đồ địa hình, để tiện cho sử dụng người ta kẻ đường thẳng song song với trục OX OY tạo thành lưới ô vuông tọa độ Hệ tọa độ vng góc phẳng UTM sử dụng hệ tọa độ VN-2000 Hệ tọa độ Quốc gia Việt Nam VN-2000 Hệ tọa độ VN-2000 Thủ tướng Chính phủ định hệ hệ tọa độ Trắc địa- Bản đồ Quốc gia Việt Nam có hiệu lực từ ngày 12/8/2000 Hệ tọa độ có đặc điểm: Sử dụng Elipxoid WGS-84 (World Geodesic System 1984) làm Elip thực dụng, Elip có bán trục lớn a = 6378137, độ det α = 1:298,2 Sử dụng phép chiếu hệ tọa độ vng góc phẳng UTM Gốc tọa độ khn viên Viện Cơng nghệ Địa chính, Hồng Quốc Việt, Hà Nội HỆ ĐỊNH VỊ TỒN CẦU GPS Hệ định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) Bộ Quốc phòng Mỹ triển khai từ năm 70 kỷ 20 Ban đầu, hệ thống dùng cho mục đích qn sự, sau ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khác Với ưu điểm bật độ xác, mức độ tự động hóa cao, hiệu kinh tế lớn, khả ứng dụng nơi, lúc, đất liền, biển, không…nên công nghệ GPS đem lại cách mạng kỹ thuật sâu sắc lĩnh vực trắc địa Ở Việt nam, công nghệ GPS nhập vào từ năm 1990 ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực Trong trắc địa công nghệ GPS ứng dụng để thành lập lưới tọa độ liên lục địa, lưới tọa độ quốc gia đo vẽ chi tiết đồ Công nghệ GPS ứng dụng trắc địa cơng trình để thành lập lưới khống đo vẽ đồ, thi công quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình So với phương pháp truyền thống ứng dụng GPS để thành lập lưới khống chế có ưu điểm bật như: chọn điểm linh hoạt hơn, không cần thông hướng điểm, cạnh đo nhanh đo ngày lẫn đêm, độ xác cao từ hiệu cao Nguyên lý định vị GPS Các điểm mặt đất định vị GPS hệ tọa độ địa tâm xây dựng Elipxoid WGS-84 Hệ tọa độ có gốc tọa độ O tâm trái đất, trục OX đường thẳng nối tâm trái đất với giao điểm kinh tuyến gốc cắt đường xích đạo; trục OY vng góc với OX, trục OZ trùng với trục quay trái đất vng góc với mặt phẳng xoy (hình 1.6) S= vectơ r - vectơ R Trong đó: vectơ R - vectơ vị trí (XN, YN, ZN ) điểm cần định vị mặt đất thời điểm “t” đó, bốn ẩn số cần xác định vị trí điểm vectơ r – vectơ vị trí ( Xv, Yv, Yv ) vệ tinh quỹ đạo thời điểm “t” biết từ thông tin đạo hàng mà máy định vị thu từ vệ tinh S - khoảng cách giả từ điểm định vị đến vệ tinh mà máy định vị GPS đo Như để định vị điểm ta cần lập giải hệ phương trình tối thiểu phải có bốn phương trình dạng (1.1) Số phương trình lớn bốn giải theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất, thu tín hiệu nhiều vệ tinh độ xác định vị cao Cấu trúc hệ thống định vị toàn cầu GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS gồm ba phận: đoạn không gian, đoạn điều khiển đoạn sử dụng Đoạn không gian(space segment) Đoạn không gian gồm 24 vệ tinh phân bố quỹ đạo gần tròn, quỹ đạo có vệ tinh, mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo 55o Các vệ tinh bay quỹ đạo cách mặt đất cỡ 20200km Chu kỳ chuyển động vệ tinh quỹ đạo 718 phút (12giờ) Số lượng vệ tinh quan sát tùy thuộc vào thời gian vị trí quan sát mặt đất, nói thời điểm vị trí trái đất quan trắc tối thiểu vệ tinh tối đa 11 vệ tinh Mỗi vệ tinh có đồng hồ nguyên tử có độ ổn định tần số 10-12, tạo tín hiệu với tần số sở fo = 10,23Mhz , từ tạo sóng tải L1 = 154 fo = 1575,42Mhz ( λ=19cm) L2 = 120 fo = 1227.60Mhz (λ = 24cm) Các sóng tải điều biến hai loại code khác nhau: C/A-code (Coarse/Accquition code), dùng cho mục đích dân với độ xác khơng cao điều biến sóng tải L1 Chu kỳ lặp lại C/A-code miligiây vệ tinh gắn C/A code riêng biệt P-code(presice code), dùng cho quân đội Mỹ với độ xác cao, điều biến sóng tải L1 L2 Mỗi vệ tinh gắn đoạn code loại này, P-code khó bị giải mã để sử dụng khơng phép Ngồi lai sóng tải L1 L2 cịn điều biến thơng tin đạo hàng về: vị trí vệ tinh, thời qian hệ thống, số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh, quang cảnh phân bố vệ tinh bầu trời tình trạng hệ thống Đoạn điều khiển(control segment) Gồm trạm điều khiển trung tâm đặt không quân Mỹ gần Colorado Spring bốn trạm quan sát đặt tại: Hawai(Thái bình dương), Assention Island(Đại tây dương), Diego Garcia(Ấn độ dương) Kwajalein(Tây Thái bình dương) Các trạm quan sát có máy thu GPS để theo dõi liên tục vệ tinh, đo số liệu khí tượng gửi số liệu trạm trung tâm Số liệu trạm quan sát trạm trung tâm xử lý với số liệu đo thân cho thơng tin xác vệ tinh, số hiệu chỉnh đồng hồ Các số liệu phát trở lại vệ tinh, cơng việc xác hóa thơng tin thực lần ngày Đoạn sử dụng(User segment) Đoạn gồm máy móc thiết bị thu nhận thơng tin từ vệ tinh để khai thác sử dụng Đó máy thu riêng biệt, hoạt động độc lập (định vị tuyệt đối) hay nhóm từ hai máy trở lên hoạt động đồng thời ( định vị tương đối) hoạt động theo chế độ máy thu đóng vai trị máy chủ phát tín hiệu hiệu chỉnh cho máy thu khác ( định vị vi phân) Các phương pháp định vị GPS Định vị tuyệt đối Định vị tuyệt đối dựa vào trị đo khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS để xác định trực tiếp vị trí tuyệt đối Anten máy thu hệ tọa độ WGS-84 Độ xác định vị tuyệt đối khoảng 10m đến 40m Định vị tuyệt đối chia thành định vị tuyệt đối tĩnh định vị tuyệt đối động, " tĩnh " hay " động " nói trạng thái Anten máy thu trình định vị Định vị tương đối Định vị tương đối trường hợp dùng hai máy thu GPS đặt hai điểm khác nhau, quan trắc đồng vệ tinh để xác định vị trí tương đối chúng (∆x, ∆y, ∆z) hệ WGS-84, biết tọa độ điểm tính tọa độ điểm Độ xác định vị tương đối cao nhiều so với định vị tuyệt đối Định vị vi phân Trong định vị vi phân, máy đặt điểm biết tọa độ (trạm gốc), máy thu khác đặt điểm cần xác định tọa độ(trạm đo) Dựa vào độ xác biết trạm gốc, tính số hiệu chỉnh khoảng cách từ trạm gốc đến vệ tinh hiệu chỉnh máy GPS trạm gốc phát Máy trạm đo đo đồng thời vừa thu tính hiệu vệ tinh số hiệu chỉnh trạm gốc tiền hành hiệu chỉnh kết định vị, thề nâng cao độ xác định vị ĐỊNH HƯỚNG ĐƯỜNG THẲNG Muốn biểu thị đoạn thẳng lên đồ ngồi độ dài cịn phải biết phương hướng Việc xác định hướng đường thẳng so với hướng gốc gọi định hướng đường thẳng Trong trắc địa tùy theo điều kiện cụ thể ta chọn hướng gốc hướng bắc kinh tuyến thực, kinh tuyến từ hình chiếu kinh tuyến trục làm hướng gốc Tương ứng với hướng gốc ta có góc định hướng góc phương vị thực (A), phương vị từ(At), góc định hướng(α) Góc phương vị Góc phương vị đường thẳng góc tính từ hướng bắc kinh tuyến, thuận chiều kim đồng hồ đến hướng đường thẳng (hình 1.7) Có hai loại góc phương vị, hướng gốc hướng bắc kinh tuyến thực ta có góc phương vị thực A cịn hướng gốc hướng bắc kinh tuyến từ có góc phương vị từ At Quan hệ hai loại góc phương vị là: A = At ± δ ( 1.2 ) Trong δ độ chênh lệch từ, lấy dấu + kinh tuyến từ từ lệch đông kinh tuyến thực lấy dấu - kinh tuyến từ lệch tây kinh tuyến thực Trên đường thẳng, điểm khác góc phương vị có trị số lệch lượng độ hội tụ kinh tuyến γ A2 = A1 ± γ với γ = ∆λ sinϕ (1.3) Góc phương vị nhận giá trị từ (0 ~ 360)o Nếu nhìn theo hướng cho trước đường thẳng ta có góc định hướng góc phương vị thuận, cịn nhìn ngược hướng với hướng đường thẳng cho trước có góc phương vị ngược, trị số góc định hướng thuận ngược lệch đứng 180o A' = A ± 1800 (1.4) Góc phương vị dùng để định hướng đường thẳng mặt đất Hướng đường băng, hướng di chuyển tâm bão hướng tầu biển dùng góc phương vị Chiếu định hướng Khái niệm Góc định hướng đường thẳng góc tính từ hướng bắc hình chiếu kinh tuyến trục đường thẳng song song với theo chiều thuận kim đồng hồ tới hướng đường thẳng, nhận giá trị từ 0-360o Góc định hướng đường thẳng NM ký hiệu αNM Vì hướng bắc hình chiếu kinh tuyến trục nhận trục OX nên góc định hướng tính từ hướng bắc trục OX hướng bắc đường thẳng song song với OX Góc định hướng đường thẳng có trị số điểm Ta có góc định hướng thuận ngược, trị số chúng lệch 180o Quan hệ yếu tố định hướng đường thẳng: A = At + δ ; A = α + γ ⇒ α = At + δ - γ (1.5) Để hỗ trợ cho việc tính góc định hướng toán trắc địa ngược, người ta cịn sử dụng góc hai phương (r) Góc hợp hướng bắc nam so với đường thẳng cho trị số ln nhỏ 90o Ta có quan hệ góc định hướng hai phương: α = r ( cung phần tư I ) α = 1800 + r ( cung phần tư III ) (1.6) α = 1800 - r (cung phần tư II ) α = 3600 - r (cung phần tư IV ) Bài tốn tính chuyền góc định hướng Giả sử mặt phẳng tọa độ XOY có góc kẹp đoạn thẳng d0, d1, d2 tương ứng β1, β2, β3 ( hình 1.8 ) Từ hình 1.8 ta có: αi = αi-1 ± βi 180o α1 = α0 + β1 - 180o, α2 = α1 - β2 + 180o, (1.7) KHÁI NIỆM - PHÂN LOẠI SAI SỐ ĐO phép đo sai số đo Đo đại lượng thực chất so sánh với đơn vị đo loại Cũng hiểu phép đo phép thử kết cục phép thử trị đo Đo trực tiếp so sánh trực tiếp đại lượng cần đo với đơn vị đo tương ứng Trong thực tế lúc tiến hành đo trực tiếp, đại lượng cần đo phải xác định thơng qua đại lượng đo trực tiếp khác gọi đo gián tiếp Khi đo điều kiện đo kết có độ xác; ngược lại, kết đo không độ xác điều kiện đo khác Có thể hiểu sai số đo hiệu số trị đo với trị thực gọi sai số thực (∆i ), hiệu số trị đo với trị gần ( trị xác suất nhất) gọi sai số gần (vi ) ∆i = Li - X vi = Li - x (2.1) Trong đó: Li - trị đo; X - trị thực ; x - trị xác suất ( trị gần nhất) n loại sai số đo Sai số sai lầm Sai số sai lầm sinh nhầm lẫn ngưòi trình đo Sai số sai lầm xuất thường có trị số lớn, dễ dàng bị loại bỏ phát Để giảm sai số sai lầm cần tăng cường ý thức trách nhiệm người đo, đề biện pháp kiểm tra trình đo xử lý số liệu Sai số hệ thống Sai số hệ thống xuất thường có quy luật dấu trị số Các nguyên nhân sinh sai số hệ thống dụng cụ máy móc khơng hồn chỉnh, thói quen người đo điều kiện ngoại cảnh Để giảm sai số hệ thống phải kiểm nghiệm hiệu chỉnh thiết bị đo, chọn phương pháp thời điểm đo thích hợp Sai số ngẫu nhiên Sai số ngẫu nhiên sinh ảnh hưởng tổng hợp nhiều nguồn sai số, chúng luôn tồn kết đo, xuất biến thiên phức tạp dấu trị số Khi quan sát vài sai số ngẫu nhiên đơn lẻ khó phát quy luật xuất chúng; nghiên cứu tập hợp nhiều sai số ngẫu nhiên điều kiện độ xác theo lý thuyết xác suất chúng xuất theo bốn quy luật sau: Quy Luật giới hạn: Trong điều kiện đo, trị số sai số ngẫu nhiên không vượt qua giới hạn định, giới hạn thay đổi điều kiện đo thay đổi Quy luật tập trung: Những sai số ngẫu nhiên có trị tuyệt đối nhỏ thường xuất nhiều sai số ngẫu nhiên có trị tuyệt đối lớn Quy luật đối xứng: sai số ngẫu nhiên âm dương có trị tuyệt đối có khả xuất Quy luật triệt tiêu: Giới hạn trị trung bình cộng sai số ngẫu nhiên dần tới không số lần đo tăng lên vô hạn Các tiêu chuẩn độ xác kết đo Sai số ngẫu nhiên thay đổi dấu trị số, khơng thể lấy sai số ngẫu nhiên đơn lẻ để đặc trưng cho độ xác dẫy trị đo trực tiếp Để đánh giá độ xác kết đo người ta dùng tiêu chuẩn sau: Sai số trung bình cộng Là trị trung bình cộng trị tuyệt đối sai số thực thành phần, xác định cơng thức: Trong ∆i sai số thực thành phần; n số lần đo Sai số trung phương Là bậc hai trị trung bình cộng bình phương sai số thực thành phần: Sai số giới hạn Ta biết giới hạn sai số đo phụ thuộc vào điều kiện đo Trị đo có sai số vượt qua giới hạn số coi khơng đảm bảo độ xác Qua khảo sát 1000 sai số ngẫu nhiên điều kiện đo, có ba sai số ngẫu nhiên có trị số ba lần sai số trung phương; điều có nghĩa sai số có trị số lớn xuất hữu hạn Vì quy định sai số giới hạn 6lim = 3m; trắc địa cơng trình 6lim = 2m Sai số tương đối Sai số trung bình, trung phương, giới hạn sai số tuyệt đối Trong đo chiều dài dùng sai số tương đối phản ánh rõ mức độ xác kết đo Sai số tương đối tỷ số sai số tuyệt đối giá trị đại lượng đo, tử ln nhận mẫu số làm tròn đến bội số 10 Mẫu số sai số tương đối biểu thị cho chất lượng đo đạc, mẫu số lớn độ xác đo cao ngược lại Công thức Bessel Sai số trung phương (1.11) tính qua sai số thực 6i Trị thực đại lượng đo thường trước được, tiêu chuẩn khơng xác định Khi đo nhiều lần đại lượng ta xác định trị gần nó, sai số gần vi xác định Nhà bác học Bessel xây dựng cơng thức tính sai số trung phương qua sai số gần Tính số liệu bố trí điểm đường cong đứng Tính số liệu bố trí điểm chi tiết đường cong đứng Để bố trí chi tiết đường cong đứng người ta áp dụng phương pháp tọa độ vng góc Hệ tọa độ vng góc lấy điểm gốc điểm đầu Tđ điểm cuối Tc làm gốc Trục x đoạn tiếp tuyến nối gốc với đỉnh đường cong, trục y vng góc với trục x Thành phần tọa độ xi điểm chi tiết tính tương tự đường cong trịn theo cơng thức (8.11), cịn yi tính gần cơng thức 8.13 Độ cao thi công điểm chi tiết đường cong đứng: hi = Hido - y ( đường cong lồi)(8.15) hi = Hitk + y ( đường cong lõm) Trong Hid độ cao đỏ thiết kế điểm i đường dốc tương ứng Dụng cụ dùng để bố trí chi tiết đường cong đứng máy thủy chuẩn thước thép BỐ TRÍ CÁC ĐIỂM CHI TIẾT TRÊN ĐƯỜNG CONG TRÒN Để cụ thể đường cong trịn mặt đất cách đoạn k ( 5m 10m hoặc15m ) người ta phải bố trí cọc đường cong tròn, cọc gọi cọc chi tiết Để bố trí điểm chi tiết dùng phương pháp sau: Phương pháp toạ độ vng góc Hệ tọa độ vng góc lấy Tđ Tc làm góc tọa độ Tiếp tuyến với đường cong tròn nối gốc tọa độ với đỉnh làm trục X bán kính đường cong trịn nối gốc tọa độ làm trục y (hình 8.12) Tọa độ xi yi điểm chi tiết tính sau: Cơng tác bố trí điểm chi tiết mặt đất thực tương tự như phần ( 8.3.2 ) Phương pháp toạ độ cực mở rộng Hệ tọa độ cực lấy tâm cực điểm Tđ Tc , trục cực đường tiếp tuyến nối tâm cực với đỉnh (hình 8.13) Số liệu bố trí theo phương pháp tọa độ cực mở rộng đoạn k giao với hướng góc cực điểm chi tiết tính sau: Góc cực điểm chi tiết 1, 2, n tương ứng ö/2, 2ö/2, 3ö/2 nö/2 Phương pháp dây cung kéo dài Khi bố trí phương pháp điểm bố trí theo hai phương pháp trình bày Từ điểm thứ hai trở đi, ta kéo dài dây cung k điểm sau phía trước đoạn k, lấy đầu mút đoạn kéo dài tâm quay cung có bán kính d, lấy điểm phía sau quay cung có bán kính k, hai cung cắt cho vị trí điểm chi tiết đường cong trịn ( hình 8.14) Từ hai tam giác đồng dạng hình 8.14 ta tính đoạn d: BỐ TRÍ CÁC MẶT CẮT NGANG THI CƠNG Để tiến hành cơng tacd đào đắp cần phải bố trí mặt cắt ngang thi công mà nội dung đánh dấu thực địa vị trí mặt độ cao điểm đặc trưng mặt cắt : tim đường, mép đường, rãnh thoát nước, chân nề đắp Trên đọan thẳng khoảng cách mặt cắt ngang từ 20 ~ 40m, đoạn cong từ 10-20m theo hướng bán kính đường cong Bố trí mặt cắt ngang chỗ đắp đất đắp - Khi góc nghiêng địa hình V≤ 4o: Nếu góc dốc mặt đất V≤ 4o coi mặt đất mặt phẳng, từ tim đường ta đặt hai bên đoạn nửa độ rộng mặt đường (B/2) ta hai mép đường Ao Bo; đặt với hai mép đường đoạn (m.h) hai chân mái dốc Po Qo (hình 8.15) Trong hình 8.14: h - chiều cao đât đắp; im = 1: m độ dốc mái dốc; Vm góc nghiêng mái dốc - Khi góc nghiêng địa hình V > 4o Bố trí mặt cắt ngang chỗ đắp đất đào - Khi góc nghiêng địa hình â ≤ 4o Trong hình 8.16: B - độ rộng mặt đường; h - chiều cao đât đào; 1: m độ dốc mái dốc; Vm - góc nghiêng mái dốc; L chiều rộng rãnh thoát nước Opo = OQo = mh + L +B/2 Công tác trắc địa xây dựng công trình cầu vượt Lưới khống chế trắc địa xây dựng cơng trình cầu vượt phải đảm bảo độ xác mật độ phục vụ cho việc khảo sát thiết kế, thi công quan trắc biến dạng cơng trình cầu Lưới thường thiết kế dạng tứ giác trắc địa đơn kép gọi lưới tam giác cầu Khi thiết kế cạnh lưới trùng với tim cầu để xác định xác khoảng vượt Cơng tác đo đạc, tính tốn bình sai lưới trình bày phần phần Nội dung công tác trắc địa xây dựng cơng trình cầu vượt gồm có: Xác định khoảng vượt, đo vẽ bình đồ địa hình nơi xây dựng cầu, đo vẽ trắc dọc - trắc ngang địa hình theo hướng tim cầu ( xem phần phần ) Bố trí trục dọc cầu ( tim) Bố trí mố bờ trụ cầu Bố trí nhịp cầu ( dầm, dàn ) Kiểm tra vị trí, kích thước, khoảng cách, độ cao phận cầu đo vẽ hồn cơng LƯỚI Ơ VNG XÂY DỰNG Đặc điểm Các cơng trình cơng nghiệp dân dụng thường có dạng dày đặc phức tạp, để đơn giản việc bố trí đảm bảo độ xác đồng tồn cơng trình người ta xây dựng lưới ô vuông Lưới ô vuông xây dựng hệ thống điểm phủ trùm mặt xây dựng, điểm liên kết với hình vng, canh lưới trùng song song với trục cơng trình Chiều dài cạnh vng phụ thuộc vào tính chất, độ xác cơng trình diện tích khu xây dựng Ưu điểm lưới vng xây dựng đo đạc, tính tốn bình sai đơn giản Có điều kiện kiểm tra phát sai sót q trình đo Ít sử dụng máy móc thi cơng Có thể bố trí cơng trình đồng thời từ hướng trình tự xây dựng lưới vng - Thiết kế lưới vng bình đồ, tính toạ độ thiết kế đỉnh lưới vng -Dựa vào mốc trắc địa có điểm địa vật rõ nét, chuyển gốc toạ độ trục toạ độ thực địa -Từ trục tọa độ, dùng dụng cụ máy trắc địa có độ xác thấp, bố trí sơ đỉnh lưới vng Đóng cọc cố định đỉnh lưới vng sơ -Dùng phương pháp trắc địa xác, đo đạc lưới vng sơ Tính tốn bình sai xác định toạ độ đỉnh vng; tính số liệu hồn ngun dựa vào toạ độ đỉnh lưới vng thiết kế sơ (hình 8.10) -Hồn ngun cố định lưới thức Đo tính khối lượng san Mặt đất tự nhiên gồ ghề có độ dốc khác với độ dốc thiết kế, để xây dựng phải tiến hành công tác san Nội dung cơng tác san nền: Bố trí mạng lưới ô vuông cạnh (a) phủ trùm lên khu vực xây dựng, đóng cọc sát mặt đất đỉnh ô vuông Dùng máy thủy chuẩn đo độ cao đầu cọc đỉnh vng (hoặc xác định đồ dịa hình), độ cao độ cao mặt đất tự nhiên ký ký hiệu Hđen Cao độ thiết kế đỉnh ô vuông theo quy hoạch gọi độ cao đỏ, ký hiệu Hđỏ Từ số liệu ta có: Trong đó: hI, hII, hIII, hIV tương ứng chiều cao công tác đỉnh thuộc ô vuông, hai ô vuông, ba ô vng bốn vng Từ thể tích V, vào hệ số đầm chặt tính khối lượng đất đào, đắp khu vực xây dựng Độ xác cơng tác san phụ thuộc phụ thuộc chủ yếu vào cạnh ô vuông (a) độ xác xác định chiều cao cơng tác h Cụ thể: Cạnh lưới vng (a) nhỏ mặt cong giới hạn đỉnh ô vuông gần mặt phẳng Thể tích khối vng gần với thể tích khối lăng trụ mà ta tính Thông thường (a) thường lấy 2cm đồ Độ xác việc xác định chiều cao công tác "h" Trước hết phụ thuộc vào việc xác định độ cao Hđen ; Khi dùng phương pháp đo cao hình học hạng IV để xác định độ xác đo cao ± n (mm) , đo cao thủy chuẩn kỹ thuật độ xác ±10n (mm) Độ xác xác định "h" phụ thuộc vào việc đặt mia đo cao, vị trí đặt mia ảnh hưởng tương đối lớn đến độ xác xác định khối lượng cơng tác san CƠNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG NHÀ DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP Định vị cơng trình Cơng tác định vị móng nhà thực chất bố trí thực địa hệ trục nhà; trục chính, trục phụ, trục bản, trục ngang trục dọc sở để tiến hành bố trí chi tiết cơng trình Đầu tiên dựa vào điểm khống chế trắc địa địa vật rõ nét tiến hành bố trí trục chính, trục phụ trục nhà; sau từ trục bố trí trục dọc, trục ngang để định vị điểm chi tiết cơng trình Phương pháp bố trí chi tiết đơn giản đặt khoảng cách thiết kế theo hướng chuẩn trục Các trục phảiđược đánh dấu khu vực đào móng điểm dóng Để đánh dấu trục sử dụng thuận lợi q trình thi cơng, cần chuyển điểm dóng trục lên khung định vị làm gỗ gắn nằm ngang cọc gỗ bao quanh cơng trình Các cọc đóng cách mặt đất khoảng 40 đến 60cm Đánh dấu điểm dóng trục đinh nhỏ có ghi ký hiệu sơn khung định vị (hình 8.11) Cơng tác trắc địa dựng cột Kiểm tra móng cột: dùng máy kinh vĩ kiểm tra dấu trục mép móng, dùng thước đo khoảng cách trục móng dùng dây điểm dóng hai đầu trục tương ứng khung định vị Dùng máy thuỷ chuẩn kiểm tra độ cao đáy móng Dựng cột thẳng đứng cao độ thiết kế: muốn đảm bảo cho cột thẳng đứng phải dùng hai máy kinh vĩ đặt hai hướng vng góc với để kiểm tra hai mặt cột Khi kiểm tra độ thẳng đứng dẫy cột phía đó, người ta đặt máy kinh vĩ cách dẫy cột đoạn d, đọc số mia ngang ngắn vào cột ta phát cột bị nghiêng (hình 8.12) Dùng máy thuỷ bình để kiểm tra độ cao cột theo phương pháp bố trí độ cao CƠNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG chuyển trục Để tránh sai số tích luỹ, trục đáy hố móng tầng chuyển từ dấu trục tầng Tùy theo điều kiện thiết bị, cấu trúc cơng trình, số tầng mà chọn phương pháp cho thích hợp Giả sử phải chuyển điểm dấu trục A từ móng lên sàn tầng thứ T Trên hướng trục qua A điểm dóng hướng A1 đặt máy kinh vĩ; sau định tâm cân máy tiến hành ngắm chuẩn điểm A, cố định vành độ ngang, ngóc ống kính ngắm sàn tầng T đánh dấu điểm A’; đảo kính thực tương tự điểm A’’ Điểm A’ A’’ dấu trục A chuyển lên tầng T (hình 8.13) Dùng máy chiếu thẳng đứng đặt điểm trục A móng nhà tầng Trục ngắm thẳng đứng máy chiếu tâm mốc A lên sàn nhà tầng T Độ xác ∆h = 0.001875 × h + n Trong đó: h - chiều cao tầng, n - số tầng Để thực phương pháp cần để lỗ thông qua sàn, lỗ lên bố trí góc nhà Chuyển độ cao lên tầng Dùng hai máy thuỷ chuẩn, mia thước thép để truyền độ cao lên tầng Sơ đồ bố trí hình ( hình 8.14) HC = MA + a + (n2 - n1 ) - b (8.14) Trong đó: MA - độ cao mốc sở; a- số đọc mia mốc M; n1, n2 - số đọc thước thép ứng với chiều cao tia ngắn máy thuỷ chuẩn đặt móng sàn tầng ; b số đọc mia sàn tầng T độ xác phương pháp mh = 1.5 + 0.25 n (mm ) Khái quát công tác trắc địa xây dựng cơng trình thủy lợi - thủy điện Trong xây dựng cơng trình thủy lợi thủy điện, công tác trắc địa cần thiết cho ba giai đoan: khảo sát thiết kế, thi cơng, quản lý khai thác sử dụng cơng trình Trong giai đoạn khảo sát thiết kế, trắc địa cung cấp cho phận chuyên môn đồ mặt cắt địa hình tỷ lệ loại theo giai đoạn + Giai đoạn khảo sát chọn phương án, cung cấp loại đồ tỷ lệ nhỏ từ 1/100.000 đến 1/10.000 vùng thung lũng, sông nhỏ yêu cầu đồ tỷ lệ phải lớn + Giai đoạn thiết kế, cung cấp loại đồ tỷ lệ 1/2000, 1/1000 khu vực xây dựng công trình đầu mối đồ tỷ lệ 1/25.000 ∼ 1/5.000 toàn vùng xây dựng để xác định biên giới vùng ngập nước, cơng trình giao thơng thủy, cơng trình phịng vệ, ni ni trồng thủy sản Để phục vụ công tác lập vẽ thi công cơng trình đầu mối như: đập ngăn nước, nhà máy thuỷ điện, cống dẫn nước, âu thuyền trắc địa cung cấp loại đồ địa hình 1/1.000, 1/500 mặt cắt địa hình Tiến hành thu thập tài liệu liên quan như: nguồn nguyên vật liệu, nhu cầu trang thiết bị vật tư, nhân lực Trong giai đoạn thi công, tương ứng với tiến độ xây dựng cơng trình, cơng tác trắc địa thực việc tính tốn số liệu bố trí cơng trình mặt đất theo thiết kế phê duyệt (xem phần 8.2, 8.3) Kiểm tra, theo dõi q trình thi cơng cơng trình vị trí mặt bằng, độ cao, độ dốc Đo vẽ đồ hoàn công 1/1.000 ∼ 1/500 để kiểm tra, đánh giá chất lượng thi cơng làm tài liệu gốc cơng trình Trong giai đoạn trắc địa phải tiến hành cơng tác đo biến dạng cơng trình để theo dõi độ trồi lún, độ nghiêng độ dịch vị công trình - Trong giai đoạn quản lý khai thác sử dụng, công tác trăc địa tiếp tục quan trắc biến dạng cơng trình cơng trình thực ổn định CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA VÙNG HỒ CHỨA NƯỚC Khi đắp đập ngăn dịng nước vị trí thích hợp tạo phía thượng lưu vùng ngập nước gọi hồ chứa nước Đặc điểm lưới khống chế trắc vùng hồ chứa nước Lưới trắc địa xây dựng phạm vi khu vực hồ chứa nước cần đảm bảo mật độ, độ xác cần thiết cho việc đo vẽ đồ hồ phục vụ tính dung tích hồ, xác định biên giới ngập nước, thiết kế cơng trình đầu mối thuỷ lợi - thủy điện Tuỳ theo diện tích, quy mơ tính chất hồ chứa mà lưới khống chế xây dựng theo dạng học chương Cơ sở độ cao lập dạng đường chuyền độ cao hạng III, hạng IV với mật độ từ ∼ 3km, tăng dày đường chuyền độ cao kỹ thuật Khi thiết kế mạng lưới mặt độ cao cần ý chúng không sở để đo vẽ mà sở để chuyển thực địa biên giới gập nước hồ chứa tương lai Bởi cần ý cho điểm lưới sở bố trí ngồi vùng ngập nước gần biên giới hồ chứa tốt Một số công tác trắc địa vùng hồ chứa nước Đo vẽ đồ, bình đồ mặt cắt địa hình tỷ lệ loại phục vụ thiết kế hồ chứa Công tác đo đạc cạn nghiên cứu phần phần Đo vẽ đồ mặt cắt nước giống đo cạn, nhiên đo phần đất ngập nước tiến dược hành với việc đo cao mặt nước độ sâu từ mặt nước tới đáy; đo cao mặt nước thực trạm đo vào khoảng thời gian định; đo độ sâu từ mặt nước tới đáy thực bằng sào đo sâu, thả dọi đo máy đo sâu hồi âm Xác định biên giới ngập nước hồ chứa Từ điểm lưới khống chế độ cao khu vực hồ cao độ thiết kế mặt nước hồ, áp dụng phương pháp bố trí độ cao để xác định biên giới ngập nước ( xem phần 8.2.3 chương 8) Mật độ điểm biên giới ngập nước 20m nơi địa hình phức tạp, vùng dân cư 50m nơi quang Chỉ rõ điểm dân cư, đường dây liên lạc, tuyến dẫn điện cơng trình khác nằm vùng gập Tính tốn tổn thấp ngập Đề xuất điểm dân cư, tuyến dẫn điện Thiết kế tuyến giao thông thủy hồ, nơi nuôi trồng thủy sản; chọn địa điểm xây dựng cảng, bến tầu, nơi trú ẩn cho tầu bè Xác định dung tích hồ chứa Dung tích chung hồ chứa xác định cách lấy tổng dung tích hồ chứa hai đường đồng mức kế tiếp, kể từ độ cao nhỏ hồ đến độ cao bề mặt ngập lụt theo cơng thức: Trong đó: si, si+1 - diện tích giới hạn hai đường đồng mức đồ; ∆H - khoảng cao đường đồng mức CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA VÙNG ĐẬP NGĂN NƯỚC Đặc điểm lưới khống chế trắc vùng đập ngăn nước Lưới khống chế khu vực đập ngăn nước phục vụ đo vẽ đồ, bình đồ tỷ lệ lớn phục vụ thiết kế thi cơng đập mà cịn đảm bảo để quan trắc biến dạng đập Do vậy, lưới khống chế phải đo đạc, tính tốn bình sai chặt chẽ, mốc có cấu tạo đặc biệt bố trí nơi ổn định, bảo quản lâu dài Lưới thành lập dạng lưới tam giác đo góc cạnh đáy lưới đo góc - cạnh kết hợp gọi lưới thủy công Lưới xây dựng mạng lưới độc lập tính tốn bình sai hệ thống tọa độ khu vực, thông thường lấy trục đập làm trục hoành Các điểm lưới khống chế độ cao cần phải phân bố khu vực xây dựng, khoảng cách chúng từ 100 - 300m để cho từ 2-3 trạm máy chuyển độ cao thiết kế tới cơng trình Một số công tác trắc địa vùng đập ngăn nước Các trục chính, trục phụ đường biên giới hạn đoạn thân đập tạo thành hệ thống phức tạp Việc bố trí trục đập thực địa tiến hành phương pháp nghiên cứu phần mục 8.3, phương pháp giao hội góc thường dùng nhiều Nếu bố trí trục cong phải xác định điểm điểm chi tiết đường cong Các điểm đường cong trịn gồm điểm đầu (Tđ) , điểm phân cự (G) điểm cuối (Tc) Khi bố trí điểm đường cong ta xác định vị trí tổng quát đường cong mặt đất (hình 8.10) Các số liệu bố trí đường cong bao gồm: đoạn tiếp tuyến T, đoạn phân cự p, chiều dài đường cong S độ chênh hai lần tiếp tuyến với chiều dài đường cong ∆d Trong đó: è - góc chuyển hướng; R - bán kính đường cong trịn Để cụ thể đường cong trịn mặt đất cách đoạn k ( 5m 10m hoặc15m ) người ta phải bố trí cọc đường cong trịn, cọc gọi cọc chi tiết Để bố trí điểm chi tiết dùng phương pháp tọa độ cực mở rộng Hệ tọa độ cực lấy tâm cực điểm Tđ Tc , trục cực đường tiếp tuyến nối tâm cực với đỉnh (hình8.11) Số liệu bố trí theo phương pháp tọa độ cực mở rộng đoạn k giao với hướng góc cực điểm chi tiết tính sau: Góc cực điểm chi tiết 1, 2, n tương ứng ö/2, 2ö/2, 3ư/2 nư/2 Bố trí thân đập: từ trục chính, bố trí trục phụ vào đường giới hạn thân đập để bố trí điểm, mặt cắt đặc trưng đập thân đập Bố trí móng đập: Căn vào trục đập vẽ thi cơng để bố trí mặt móng đập, độ cao xác định từ tầng đá gốc đến độ cao đập theo thiết kế CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG KHẢO SÁT ĐO ĐẠC CÁC TUYẾN KÊNH MƯƠNG Đặc điểm lưới khống chế trắc cho tuyến kênh mương Lưới khống chế cho tuyến kênh mương thành lập để thực công tác đo vẽ bố trí kênh mương Vì tuyến kênh mương phát triển theo dải hẹp tương đối dài, lưới khống chế mặt tốt đường chuyền đa giác điện quang Phụ thuộc vào mật độ điểm lưới tam giác nhà nước khu vực xây dựng kênh mương mà đường chuyền đa giác nói đường đa giác hạng IV có chiều dài tới 30km đường đa giác cấp1 có chiều dài đến 15km Từ điểm mạng lưới đa giác ngưới ta chuyển thực địa điểm góc ngoặt thiết kế tuyến kênh mương cách đặt đa giác thiết kế có độ xác cấp đường chuyền kinh vĩ Lưới khống chế độ cao phải có đủ độ xác mật độ điểm để tiến hành công tác đo vẽ, chuyển thiết kế kênh mương bao gồm độ dốc đáy kênh, mặt cắt ngang thi công tuyến kênh mương Việc lựa chọn cấp hạng lưới độ cao phụ thuộc vào khoảng cách điểm thủy chuẩn gốc độ dốc thiết kế đáy kênh; độ dốc đáy kênh lớn độ xác lưới khống chế độ cao thấp ngược lại Đối với kênh lớn đặt dọc theo tuyến kênh tuyến thủy chuẩn sở hạng III tăng dày từ điểm hạng I, II nhà nước Chêm dày lưới thủy chuẩn hạng IV kỹ thuật Các tài liệu cần thiết phục vụ khảo sát thiết kế tuyến kênh mương Để lập báo cáo kinh tế kỹ thuật cần phải có đồ địa hình tỷ lệ 1/100.000 tồn khu vực khảo sát đồ tỷ lệ 1/25.000 dải rộng từ 2-3km để cụ thể hóa tuyến đánh dấu sơ Để thiết kế kỹ thuật tuyến kênh mương cần phải có: Các bình đồ địa hình tỷ lệ 1/10.000 đến 1/5.000 với khoảng cao đường đồng mức 1-2m Các bình đồ tỷ lệ 1/10.000 với khoảng cao 1m khu vực hồ chứa nước; đường biên hồ chứa độ cao mực nước chuẩn 2-3m Các bình đồ tỷ lệ 1/2.000 với khoảng cao 0,5-1,0m khu vực xây dựng cơng trình nước Bình đồ tỷ lệ 1/5.000 hay 1/2.000 với khoảng cao 1m khu vực khai thác vật lệu xây dựng Các mặt cắt dọc ngang trục kênh cơng trình thiết kế Trong thời kỳ khảo sát thiết kế thi công, công tác trắc địa bao gồm nội dung sau: Xây dựng lưới khống chế mặt bằng, độ cao cho tuyến kênh mương Định tuyến mặt đất tuyến kênh mương chọn Đo vẽ mặt cắt dọc, ngang đánh dấu điểm bản, cơng trình kênh Đo vẽ bình đồ địa hình tỷ lệ 1/1.000 - 1/2.000 với khoảng cao 0,5-1,0m vùng tuyến có địa hình phức tạp, vùng xây dựng trạm cấp nước, đập âu thuyền kênh, chỗ giao nhau, khu vực xây dựng điểm dân cư sở sản xuất ĐO VẼ HỒN CƠNG Mục đích đo vẽ hồn cơng xác định độ xác chuyển thiết kế cơng trình thực địa độ lệch cho phép trình xây dựng Muốn vậy, cần xác định tọa độ điểm đặc trưng cơng trình xây dựng, kích thước hình học chúng số liệu cần thiết khác Đo vẽ hồn cơng tiến hành giai đoạn xây dựng kết thúc hồn tất cơng trình Đo vẽ hồn cơng phần, hạng mục cơng trình từ hố móng đến sàn nhà, hạng mục cơng trình để cung cấp số liệu cần thiết, kịp thời điều chỉnh trình xây lắp nhằm đẩm bảo chất lượng thi cơng cơng trình Ở đây, cần đặc biệt ý tới chi tiết nằm ngầm móng bị lấp đất, vị trí lối vào cơng trình ngầm Khi đo vẽ hồn cơng xây móng, cần ý đến vị trí mặt bằng, độ cao chi tiết móng Khi lên tầng, cần ý vị trí độ thẳng đứng cột, kích thước bên độ thẳng đứng khoang thang máy Đối với nhà cơng nghiệp cần ý tới vị trí bu lông chờ, hệ thống cột đường cần trục Trong cơng trình cầu vượt, đo kích thước nhịp; vị trí mặt bằng, độ cao đế gối, bệ tựa; chiều dài nhịp chiều dài toàn cầu; đo trắc dọc ngang đặc trưng cầu, độ võng dầm, giàn Đo vẽ hồn cơng kết thúc hoàn tất xây dựng thực hện toàn phạm vi cơng trình; kết đo vẽ sử dụng thời gian vận hành sửa chữa mở rộng cơng trình Đo vẽ kết thúc sử dụng kết đo vẽ phần trước Cơ sở để đo vẽ hồn cơng điểm khống chế mặt độ cao sẵn có khu vực, vị trí điểm trục, độ cao móng Khi khơng đủ mật độ điểm khống chế cần phát triển bổ sung Các phương pháp đo vẽ hồn cơng giống phương pháp đo vẽ thơng thường Kết đo vẽ thể vẽ hồn cơng, rõ kích thước thực tế chi tiết, kết cấu xây dựng giá trị độ lệch có QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH khái niệm Trong q trình thi cơng sử dụng cơng trình, tác động của tải trọng cơng trình ngoại lực khác cơng trình bị biến dạng so với trạng thái ban đầu Biến dạng cơng trình gồm: trồi lún, nghiêng, dịch vị, võng, nứt rạn Đo biến dạng cơng trình nhằm đánh giá chất lượng xây dựng cơng trình, theo dõi mức độ an tồn cơng trình, phát cố từ có biện pháp xử lý kịp thời Đặc điểm đo biến dạng: thông số biến dạng thường có trị số nhỏ nên để xác định trị số biến dạng máy móc, dụng cụ đo địi hỏi phải có độ xác cao; mốc sở quan trắc phải có cấu tạo đặc biệt, móng lớn, ổn định Phương pháp đo xử lý số liệu phải chặt chẽ, xác đồng q trình đo Đo độ trồi lún cơng trình Dưới tác động tải trọng, sức nặng cơng trình; hoạt động kiến tạo địa chất cơng trình, địa chất thủy văn đáy móng nhiều nguyên nhân khác hóa học, thủy văn, tác động làm cho cơng trình xây dựng bị lún Mục đích đo lún để xác định độ lún lớp đất đáy móng tình hình cấu kết vật liệu cơng trình, từ kiểm nghiệm đánh giá độ bền vững cơng trình Thực chất đo lún cơng trình xác định độ cao điểm kiểm tra qua chu kỳ so với chu kỳ đầu Nếu ký hiệu độ lún mốc kiểm tra k chu kỳ thứ i ™ik : Từ độ lún thời gian quan trắc người ta vẽ biểu đồ lún (hình 8.19) bình đồ đường đẳng lún Để quan trắc lún, trước tiên người ta phải xây dựng nhóm mốc sở ổn định, nằm ngồi vùng biến dạng Sau chu kỳ, tiến hành dẫn độ cao tới mốc kiểm tra gắn vào thân cơng trình để xác định độ cao chúng Chu kỳ tiến hành sau thi cơng xong móng; chu kỳ tùy thuộc vào đặc điểm cơng trình, nói chung thời kỳ đầu chu kỳ gần nhau, sau chu kỳ thưa Ngoài chu kỳ quan trắc định kỳ theo phương án, có vấn đề nghi vấn cần tiến hành quan trắc đột xuất (hình 8.20) Phương pháp quan trắc lún phổ biến phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn Máy thuỷ chuẩn phục vụ cơng tác đo lún có phận trắc vi với hình nêm kẹp vạch mia Mia Inva đo lún có hệ số nở nhiệt 1.5x10-6, phía sau mia có gắn ống thuỷ trịn để dựng mia thẳng đứng Độ xác đo lún phụ thuộc vào quy mơ, tính chất cơng trình, tải trọng cơng trình, mức độ ổn định móng cơng trình ĐO ĐỘ NGHIÊNG CƠNG TRÌNH Giả sử cơng trình bị nghiêng góc v, độ nghiêng xác định công thức : i = tgv = q/h Trong đó: h - chiều cao cơng trình; q - Khoảng cách ngang đáy đỉnh Nếu cơng trình khơng cao, dùng thước thép đo trực tiếp Muốn tăng độ xác áp dụng phương pháp chuyền độ cao lên tầng Trường hợp tổng quát thường áp dụng nguyên lý đo cao lượng giác để xác định ( hình 8.21) Trong đó: h = h1 + h2 (8.21) h1 = D1tgv1 h2 = D2tg/v2/ V1, V2 - góc đứng trục ngắm tới đỉnh đáy cơng trình đo máy kinh vĩ II D1, D2 - khoảng cách ngang từ máy tới đường dóng thẳng đứng đỉnh chân cơng trình, đo trực tiếp thước thép Để xác định đại lượng q dùng phương pháp đo góc hình 8.21 Khi thực phương pháp này, ta phải cố định hướng chuẩn I-II Tại I đo góc â1, â2 khoảng cách ngang D tính q theo cơng thức : Trong : ∆â = â1 - â2 ; D - khoảng từ I tới chân cơng trình ĐO ĐỘ DỊCH VỊ CƠNG TRÌNH Ta dùng phương pháp hướng chuẩn Khi thực phương pháp cần cố định hướng chuẩn trùng với trục dọc công trình Ở chu kỳ quan trắc xác định độ dịch vị ngang điểm kiểm tra ngắn cơng trình so với hướng chuẩn Phương pháp hướng chuẩn áp dụng phổ biến quan trắc độ chuyển vị cho cơng trình dạng duỗi thẳng (đập, cầu đường) Trị số chuyển vị ngang q xác định theo hướng vng góc với trục dọc cơng trình (hình 8.22a) Đại lượng q đo bẳng ngắm di động đo góc nhỏ å Đối với đập có trục đường cong dùng phương pháp giao hội để xác định độ dịch vị Để thực phương pháp phải cố định đường đáy giao hội b phía hạ lưu nơi ổn định, chắn vùng biến dạng Từ cạnh đáy giao hội b, áp dụng phương pháp giao hội góc để xác định toạ độ điểm kiểm tra gắn cơng trình chu kỳ (0) chu kỳ (hình 8.22b) Từ toạ độ ta tính độ chuyển vị tổng hợp ... Đ2 ( 5) Phương trình điều kiện góc định hướng: Năm phương trình phương trình điều kiện hình dạng tuyến tính, phương trình điều kiện thuộc nhóm Phương trình điều kiện cạnh Phương trình điều kiện... khống chế trắc địa, cơng trình xây dựng dân dụng, cơng nghiệp, kiến trúc, phần lộ cơng trình gầm Các cơng trình điện lực, bưu viễn thơng trạm, trụ điên, đường dây Các cơng trình giao thông đường... tọa độ quốc gia đo vẽ chi tiết đồ Công nghệ GPS ứng dụng trắc địa cơng trình để thành lập lưới khống đo vẽ đồ, thi công quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình So với phương pháp truyền thống