Do an tot nghiep LKC Thành lập lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình công nghiệp

Chương 2 THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG VÀ ĐỘ CAO TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP 2.1. XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÍNH XÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP Lưới khống chế thi công là một dạng lưới chuyên dụng được thành lập trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp để phục vụ cho công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình, vì vậy độ chính xác của lưới phải đảm bảo yêu cầu của các công tác trên. 2.1.1. Yêu cầu của công tác bố trí công trình Để đáp ứng yêu cầu của công tác bố trí công trình, cần đảm bảo độ chính xác vị trí tương hỗ giữa hai điểm lân cận nhau, hoặc vị trí tương hỗ giữa hai điểm của lưới trên một khoảng cách nào đó (khoảng cách này thường là 1 km, là độ dài tối đa của dây chuyền công nghệ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau trong các xí nghệp công nghiệp hiện đại). Sai số trung phương vị trí tương hỗ giữa hai điểm kề nhau thường không vượt quá 110.000 chiều dài cạnh. Khi cạnh lưới dài 200m thì sai số này là 20mm. Giả sử mạng lưới khống chế thi công được phát triển theo hai bậc, sai số tương hỗ tổng hợp của hai bậc lưới là: ( 2.1) Trong đó: là sai số trung phương tương hỗ tổng hợp của lưới; là sai số trung phương tương hỗ giữa hai điểm kề nhau của lưới bậc 1; là sai số trung phương tương hỗ giữa hai điểm kề nhau của lưới bậc 2. Giữa các bậc lưới có hệ số giảm độ chính xác là K, tức là: ( 2.2) Ta có: ( 2.3) Nếu lấy K = 2 ta được:

Trang

LỜI NÓI ĐẦU……… … -4

-CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG……… -5

-1.1. Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA KHI THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP……… -5

-1.1.1. Mục đích, ý nghĩa, các đặc điểm cơ bản và yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế thi công công trình công nghiệp.-5 -1.1.2.Công tác trắc địa khi thành lập lưới khống chế thi công công trình công nghiệp……….……….…… -6

-1.2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP…

……… -10

-1.2.1. Quy định chung……… … -10

-1.2.2. Lưới khống chế thi công……….… -1

2 1.2.3. Công tác bố trí công trình công nghiệp……… -14

-1.2.4. Công tác đo vẽ hoàn công công trình công nghiệp -16

-1.3. TRÌNH TỰ LẬP BẢN THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP……… -17

-1.3.1. Xác định mục đích và ý nghĩa của việc thành lập lưới……… -18

-1.3.2. Phân tích đặc điểm, tình hình khu vực xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp thu thập tài các tài liệu trắc địa bản đồ đã có ở giai đoạn khảo sát thiết kế…… -18

-1.3.3. Thiết kế sơ đồ lưới khống chế thi công………-18

-1.3.4. Ước tính độ chính xác các bậc lưới……….…….-18

-1.3.5. Chọn điểm và chôn mốc ngoài thực địa……… -18

-1.3.6. Tổ chức công tác đo đạc các mạng lưới……… -19

-1.3.7. Phương án xử lý số liệu đo……….…… -19

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG VÀ ĐỘ CAOTRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP… -20-

2.1. XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÍNH XÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI

CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP…… … -20

-2.1.1. Yêu cầu của công tác bố trí công trình………… ……… … -20 2.1.2. Yêu cầu của công tác đo vẽ hoàn công công trình……… -2 1

-1

2.3.1. Ước tính độ chính xác của lưới khống chế thi công theo phương

pháp gần đúng……… … ….-31

2.3.2. Ước tính độ chính xác của lưới khống chế thi công theo phương

-2.3.3. Ước tính độ chính xác lưới GPS……….….-40 2.4. TỔ CHỨC ĐO ĐẠC CÁC MẠNG LƯỚI……… … -4 2

-2.5. XỬ LÝ SỐ LIỆU ĐO ĐẠC LƯỚI KHỐNG CHẾ

2.6. THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO THI CÔNG………… -55

-2.6.1. Phân cấp và sơ đồ phát triển……… ….….-55 2.6.2. Yêu cầu độ chính xác và đặc điểm thành lập lưới………….… -56- 2.6.3. Tổ chức đo đạc lưới độ cao thi công……… -

-58

-2.6.4. Xử lý số liệu lưới khống chế độ cao thi công……… -59

-CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNGCÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP……….…… -60-

3.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH VÀ CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT CƠ BẢN…-60

-3.1.1. Đặc điểm công trình……… ….

-60 -3.1.2. Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản……… -6 1 3.2. THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN THÀNH LẬP LƯỚI……… -6 2 3.2.1. Lựa chọn hệ tọa độ và mặt chiếu cho lưới khống chế thi công công trình công nghiệp…….………… ……….……….-6 2 3.2.2 Phương pháp thành lập lưới khống chế bậc 1……… ….-64

-3.2.2. Phương án thành lập lưới bậc 2……… -64

-3.3. ƯỚC TÍNH ĐỘ CHÍNH XÁC CÁC BẬC LƯỚI THIẾT KẾ……… -66

-3.4. TỔ CHỨC ĐO ĐẠC VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU……… -67

-3.4.1. Tổ chức đo đạc………… ……… …… -68

-3.4.2. Xử lý số liệu……… … ….-68

-3.5. KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI BẬC 1 VÀ BẬC 2………… …-70

-3.5.1. Kết quả xử lý lưới bậc 1……… ……….… …-70

-3.5.2. Kết quả xử lý lưới tăng dày bậc 2……… …-7

1 KẾT LUẬN……… -73

-TÀI LIỆU THAM KHẢO……… …… -74

-PHỤ LỤC……… … -75

-KẾT QUẢ ƯỚC TÍNH ĐỘ CHÍNH XÁC LƯỚI KHỐNG CHẾ………-75

-A. Kết quả ước tính độ chính xác lưới khống chế bậc 1……… …-75

-B. Kết quả ước tính độ chính xác lưới tăng dày bậc 2………… -85

LỜI NÓI ĐẦU

Trên con đường công nghiệp hoá - hiện đại hoá Đất nước, việc xây dựng vàphát triển các khu công nghiệp là hết sức cần thiết Chúng ta đã xây dựng đượckhá nhiều những cụm công nghiệp cũng như các nhà máy sản xuất với diện tích

và quy mô hoạt động lớn nhỏ khác nhau Việc xây dựng các công trình côngnghiệp cần có những yêu cầu riêng biệt trong suốt quá trình thiết kế, thi công vàkhai thác sử dụng Đối với công tác trắc địa phục vụ cho xây dựng công trìnhcông nghiệp thì các yêu cầu này càng phải chặt chẽ bởi công tác này là cơ sở choviệc xây dựng công trình về sau Để đảm bảo được các yêu cầu đó, một nhiệm vụđặt ra đối với các nhà trắc địa trong xây dựng công trình công nghiệp là phải thiết

kế các mạng lưới trắc địa phục vụ cho từng quá trình trên Trong các mạng lướitrắc địa, việc thành lập lưới khống chế thi công là một trong những nội dung quantrọng, lưới khống chế thi công được thành lập theo nhiều phương pháp khácnhau để thực hiện các công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình

Được sự phân công của bộ môn trắc địa công trình Khoa Trắc địa Trường Đại học Mỏ - Địa chất cùng thầy giáo hướng dẫn……… em được giao

-nhiệm vụ thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thành lập lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình công nghiệp”.

Nội dung đồ án bao gồm :

Chương 1 : Giới thiệu chung

Chương 2: Thiết kế lưới khống chế mặt bằng và độ cao trong thi côngcông trình công nghiệp

Chương 3: Thực nghiệm thiết kế lưới khống chế thi công công trình côngnghiệp

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã nhận được sự hướng dẫn chỉ bảo

nhiệt tình của Thầy giáo …… và các Thầy cô trong bộ môn trắc địa công trình.Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên trong đồ án không thể tránh khỏi những

Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Ý NGHĨA VÀ NỘI DUNG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA KHI THÀNH LẬPLƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP

1.1.1 Mục đích, ý nghĩa, các đặc điểm cơ bản và yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế thi công công trình công nghiệp

Công trình công nghiệp là công trình hoặc tập hợp công trình thực hiệnviệc sản xuất, chế tạo một sản phẩm nhất định Công trình công nghiệp baogồm: nhà xưởng chuyên dụng thực hiện một quy trình công nghệ sản xuất, nhàđiều hành, hệ thống kho chứa, trạm cung cấp năng lượng, trạm cơ khí, hệ thốngcông trình ngầm, công trình phụ Các công trình công nghiệp khác nhau về quy

mô, ý nghĩa, quy trình công nghệ sản xuất, sự phân bố và kích thước của cácthiết bị Nhà trong công trình công nghiệp được thiết kế khá đa dạng để phù hợpvới từng hạng mục trong khu vực công trình công nghiệp Trong nhà côngnghiệp lắp đặt thiết bị nâng chuyển dưới dạng cần trục cầu hoặc cần trục chạy.Thiết bị lắp đặt trong công trình công nghiệp bao gồm các dụng cụ, tổ máy, thiết

bị đảm bảo cung cấp điện, nước, khí đốt…

Lưới khống chế thi công công trình công nghiệp là một dạng lưới chuyêndùng, được thành lập trong giai đoạn khảo sát thiết kế với hai mục đích chủ yếu

đó là: chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa (bố trí công trình) và đo vẽ hoàncông công trình Tuỳ thuộc vào diện tích khu vực và công nghệ xây dựng côngtrình mà lưới khống chế thi công có thể gồm một số bậc lưới

Lưới khống chế thi công công trình bao gồm hệ thống các điểm khốngchế mặt bằng và độ cao được lưu giữ bằng các dấu mốc trắc địa trên khu vựcxây dựng trong suốt quá trình thi công công trình Lưới khống chế thi công côngtrình được lập sau khi đã giải phóng và san lấp mặt bằng, những đặc điểm cơbản của lưới như sau:

- Lưới được thành lập trong hệ toạ độ vuông góc giả định nhưng được đo

nối với hệ toạ độ Nhà nước;

- Đồ hình lưới được xác định tuỳ thuộc vào hình dạng của khu vực và sựphân bố các hạng mục của công trình xây dựng;

- Kích thước và số lượng hình hoặc vòng khép của lưới khống chế thicông thường không lớn;

- Chiều dài cạnh của lưới thường ngắn;

- Các điểm của lưới có yêu cầu độ ổn định cao về vị trí trong điều kiện thicông xây dựng công trình phức tạp;

- Điều kiện đo đạc mạng lưới thường gặp nhiều khó khăn do ảnh hưởngcủa các điều kiện trong khi xây dựng công trình

Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp thành lập lướikhống chế thi công công trình bao gồm: hình dạng và diện tích của khu vực xâydựng, điều kiện địa hình khu đo, độ chính xác yêu cầu, phương tiện trang thiết bị

đo đạc hiện có Lưới khống chế thi công công trình có thể được thành lập theocác phương pháp truyền thống như: lưới tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc -cạnh), lưới đa giác, lưới ô vuông xây dựng Ngoài ra, với những ưu điểm nổi bật

và hiệu quả công tác cao, công nghệ GPS đang được ứng dụng và phát triểnrộng rãi trong các lĩnh vực trắc địa trong đó có công tác thành lập lưới khốngchế thi công trắc địa công trình Khi áp dụng công nghệ GPS để thành lập lướikhống chế thi công công trình thì không cần thiết phải lập lưới trắc địa cơ sở nếunhư gần khu xây dựng đã có ít nhất một điểm toạ độ Nhà nước Thực tế lưới cơ

sở trắc địa công trình chỉ cần thiết cho các khu vực xây dựng có diện tích lớn

Theo mục đích và ý nghĩa, lưới khống chế thi công công trình côngnghiệp cần đảm bảo những yêu cầu về độ chính xác sau:

- Yêu cầu độ chính xác bố trí công trình;

- Yêu cầu độ chính xác đo vẽ hoàn công công trình

1.1.2 Công tác trắc địa khi thành lập lưới khống chế thi công công trình công nghiệp

Khi xây dựng các công trình công nghiệp, khối lượng thực hiện các côngtác trắc địa là tương đối lớn Để chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa cần

thành lập lưới khống chế thi công Từ các điểm của lưới khống chế thi côngchuyển ra thực địa trục chính và trục cơ bản của các ngôi nhà, công trình trênmặt đất và công trình ngầm Khi bố trí chi tiết, cần xác định vị trí các kết cấuriêng biệt từ trục cơ bản đã được chuyển và đánh dấu trên thực địa, ngoài ra cần

bố trí các móng, đế để lắp đặt các thiết bị công nghệ Công tác trắc địa khi lắpđặt các thiết bị công nghệ, đảm bảo quá trình sản xuất có ý nghĩa đặc biệt quantrọng trong xây dựng công trình công nghiệp Phương pháp tiến hành và độchính xác của công tác này phụ thuộc vào các yếu tố: hình dạng, kích thước vàđặc trưng của thiết bị cũng như yêu cầu về vị trí tương hỗ giữa các bộ phận củathiết bị

Trong giai đoạn thi công công trình công tác trắc địa cần thực hiện một sốnhiệm vụ sau:

- Thành lập xung quanh công trình xây dựng một lưới khống chế trắc địanhằm bảo đảm sự thống nhất về toạ độ và độ cao của toàn bộ công trình;

- Chuyển ra thực địa các trục chính của công trình từ các điểm khống chế;

- Tiến hành công tác bố trí chi tiết phục vụ việc đào đổ bê tông hố móng

- Thành lập lưới định vị các trục phục vụ cho công tác xây dựng và lắpráp các kết cấu xây dựng trên mặt bằng gốc của các công trình cao tầng;

- Chuyển toạ độ và độ cao từ lưới cơ sở nói trên lên các tầng thi công vàlập lại ở các tầng lưới cơ sở đã chuyển lên, dựa vào đó phát triển lưới bố trí chitiết; tiến hành các công tác bố trí chi tiết phục vụ việc thi công xây dựng trên cácsàn tầng;

- Đo vẽ hoàn công các kết cấu xây dựng công trình đã được lắp đặt;

- Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình;

- Lập báo cáo kỹ thuật về công tác trắc địa

Để có thể thực hiện được các nhiệm vụ này thì trên khu vực xây dựngcông trình cần thành lập hệ thống lưới khống chế thi công theo các nguyên tắcsau:

- Lưới khống chế thi công công trình thường được thành lập theo dạnglưới độc lập;

- Các bậc lưới khống chế thi công công trình cần phải tính toạ độ và độcao trong một hệ toạ độ và độ cao thống nhất, có đo nối với lưới đã thành lậptrong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình

Các nguyên tắc này nhằm đảm bảo cho lưới khống chế thi công công trìnhkhông bị biến dạng do ảnh hưởng của sai số số liệu gốc và các điểm của lướiđược xác định trong một hệ toạ độ và độ cao chung

Trong quá trình thành lập lưới khống chế thi công công trình, công táctrắc địa gồm hai giai đoạn:

1 Thiết kế lưới

Công tác thiết kế lưới khống chế thi công công trình được thực hiện trongphòng dựa trên các tài liệu đã có trong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình.Căn cứ vào ý nghĩa của lưới, dựa vào tổng bình đồ của khu vực xây dựng màthiết kế lưới nhằm giải quyết các nhiệm vụ:

- Xác định chỉ tiêu độ chính xác yêu cầu thành lập lưới;

- Xác định số bậc phát triển lưới, phương pháp thành lập và sơ đồ lưới đốivới mỗi bậc;

- Ước tính độ chính xác đặc trưng của các bậc lưới và độ chính xác các trị

đo đối với mỗi bậc lưới, so sánh với chỉ tiêu yêu cầu

Các nhiệm vụ trên có thể giải quyết theo hai cách sau:

Cách 1: Từ điều kiện thiết kế sẽ xác định phương pháp thành lập và lựa

chọn số bậc phát triển của lưới Lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật tương ứng theoquy phạm hoặc theo tiêu chuẩn đối với từng bậc lưới Từ đó tiến hành thiết kế sơ

đồ và ước tính độ chính xác của lưới Kết quả ước tính được phân tích, so sánhvới các các quy định, tiêu chuẩn để kết luận về độ chính xác của lưới cũng nhưlựa chọn phương pháp và thiết bị đo cho phù hợp Cách này thường áp dụng đểchuyển ra thực địa các trục chính của các ngôi nhà, công trình xây dựng

Cách 2: Đối với các mạng lưới khống chế trắc địa chuyên dùng, việc

thiết kế và tính toán độ chính xác được thực hiện dựa trên ý nghĩa của mạnglưới, độ chính xác yêu cầu cho trước hoặc xác định theo thiết kế Xuất phát từmật độ điểm cần thiết và vị trí có thể đặt mốc, tiến hành thiết kế sơ đồ lưới Khi

đó cần đảm bảo các chỉ tiêu hình học gần với cấp lưới tương ứng Trên cơ sởtính toán độ chính xác, xác định cấp lưới thực tế đối với từng bậc lưới Từ đóxác định phương pháp và lựa chọn thiết bị đo trong mỗi bậc lưới cho phù hợp

Độ chính xác và mật độ điểm của lưới khống chế thi công công trình phụthuộc vào yêu cầu nhiệm vụ cần giải quyết trong giai đoạn thi công công trình.Nhiệm vụ chính của công tác trắc địa trong khi thi công công trình là trực tiếpphục vụ thi công công trình, vì thế việc phát triển xây dựng lưới phải linh hoạt,hợp lý để có thể tận dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước vào giai đoạn saucủa quá trình thi công công trình Lưới khống chế thi công trong xây dựng cáccông trình công nghiệp chủ yếu sử dụng để lắp đặt các kết cấu xây dựng, để lắpđặt các thiết bị công nghệ cần sử dụng mạng lưới trục lắp ráp có yêu cầu rất cao

về vị trí tương hỗ, dựa trên cơ sở yêu cầu về độ chính xác lắp đặt ta có thể xácđịnh độ chính xác của lưới khống chế thi công công trình công nghiệp

2 Thi công lưới

Quá trình thi công lưới được thực hiện ngoài thực địa bao gồm các côngviệc sau:

- Khảo sát chọn điểm;

- Gia công và chôn mốc;

- Tổ chức đo đạc các mạng lưới;

- Kiểm tra chất lượng lưới và xử lý số liệu

Việc bố trí lưới phải căn cứ vào bản vẽ tổng mặt bằng kết hợp với côngtác khảo sát ngoài thực địa để có thể chọn được vị trí đặt mốc khống chế sao chochúng thuận tiện tối đa trong quá trình sử dụng và ổn định lâu dài trong quátrình thi công công trình Kết quả của quá trình thi công lưới là thành lập đượctrên thực địa một mạng lưới khống chế thi công bao gồm nhiều bậc lưới với các

sơ đồ, chỉ tiêu độ chính xác của các bậc khác nhau

1.2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONGTHÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNGNGHIỆP

1.2.1 Quy định chung

TCVN 9398:2012 quy định công tác trắc địa trong xây dựng công trình như sau:

1 Công tác Trắc địa phục vụ xây dựng công trình bao gồm 3 giai đoạn chính:

- Công tác khảo sát trắc địa - địa hình phục vụ thiết kế công trình, baogồm: thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ cho việc đo vẽ bản

đồ tỷ lệ lớn, lập báo cáo nghiên cứu khả thi và thiết kế kỹ thuật thi công;

- Công tác trắc địa phục vụ thi công xây lắp công trình, bao gồm: thànhlập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ bố trí chi tiết và và thi công xâylắp công trình; kiểm tra kích thước hình học và và căn chỉnh các kết cấu côngtrình; đo vẽ hoàn công công trình;

- Công tác trắc địa phục vụ quan trắc biến dạng công trình, bao gồm:thành lập lưới khống chế cơ sở, lưới mốc chuẩn và mốc kiểm tra nhằm xác địnhmột cách đầy đủ, chính xác các giá trị chuyển dịch, phục vụ cho việc đánh giá

độ ổn định và bảo trì công trình

2 Hệ toạ độ và độ cao sử dụng phải nằm trong một hệ thống nhất.

Nếu sử dụng hệ toạ độ giả định thì gốc toạ độ được chọn sao cho tọa độcủa tất cả các điểm trên mặt bằng xây dựng đều có giá trị dương, nếu sử dụng hệtoạ độ quốc gia thì phải sử dụng phép chiếu Gauss - Kruger hoặc UTM và chọnkinh tuyến trục sao cho biến dạng chiều dài của các cạnh không vượt quá1/50.000, nếu vượt quá thì phải tính chuyển Mặt chiếu được chọn trong đo đạcxây dựng công trình là mặt có độ cao trung bình của khu vực xây dựng Khi hiệu

số độ cao mặt đất và mặt chiếu < 32m thì có thể bỏ qua số hiệu chỉnh S h, nếu >32m thì phải tính số hiệu chỉnh do độ cao

3 Tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của các đại lượng đo trong xây dựng là sai số trung phương Sai số giới hạn được lấy bằng hai lần sai số trung phương.

4 Đối với các công trình lớn có dây chuyền công nghệ phức tạp và các công trình cao tầng cần phải sử dụng các máy móc thiết bị hiện đại có độ chính xác cao Để thành lập lưới khống chế có thể sử dụng công nghệ GPS kết hợp với

máy toàn đạc điện tử Tất cả các thiết bị sử dụng đều phải được kiểm tra, kiểmnghiệm và hiệu chỉnh theo đúng các yêu cầu trong tiêu chuẩn hoặc quy phạmchuyên ngành trước khi đưa vào sử dụng

Lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình công nghiệp đượcthành lập để bố trí và đo vẽ hoàn công công trình công nghiệp, do vậy khi thànhlập lưới ngoài việc đảm bảo các yêu cầu của lưới khống chế thi công cần phảithoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật của công tác bố trí và công tác đo vẽ hoàn côngcông trình Trong TCVN9398 : 2012 quy định về các chỉ tiêu đó như sau:

1.2.2 Lưới khống chế thi công

1 Hệ toạ độ sử dụng trong thiết kế lưới

Hệ toạ độ của lưới khống chế thi công phải thống nhất với hệ toạ độ đãdùng trong các giai đoạn khảo sát và thiết kế công trình

- Đối với các công trình có quy mô < 100 ha nên sử dụng hệ toạ độ giảđịnh

- Đối với các công trình có quy mô > 100 ha phải sử dụng phép chiếu vàchọn kinh tuyến trục hợp lý để độ biến dạng chiều dài không vượt quá 1/50.000(tức là < 2 mm/100m), nếu vượt quá thì phải tính chuyển

2 Mật độ điểm khống chế

Căn cứ vào yêu cầu độ chính xác bố trí và sự phân bố các hạng mục củacông trình để chọn mật độ điểm lưới khống chế, đối với các công trình côngnghiệp mật độ của các điểm nên chọn là 2 ha3ha có một điểm khống chế.Cạnh trung bình của lưới đường chuyền hoặc lưới tam giác từ 200m300m, sốđiểm khống chế mặt bằng tối thiểu là 4 điểm

3 Số bậc phát triển của lưới

Tuỳ theo diện tích khu vực và công nghệ xây dựng mà lưới khống chếmặt bằng thi công công trình công nghiệp có thể được thành lập gồm một số bậclưới Độ chính xác của các bậc lưới được xác định dựa vào sai số tổng hợp và sốbậc lưới

Đối với lưới khống chế mặt bằng thi công nên cố gắng giảm số bậc lưới.Trong điều kiện các hạng mục công trình lớn và đối tượng xây lắp có nhiều cấpchính xác khác nhau có thể phát triển tối đa là 3 bậc lưới

4 Phương pháp thành lập

Lưới khống chế mặt bằng thi công trên khu vực xây dựng công trình côngnghiệp có thể được thành lập theo các phương pháp sau:

- Lưới tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc - cạnh);

- Lưới đa giác;

- Lưới GPS;

- Lưới ô vuông xây dựng

Lưới độ cao thi công trên công trình có diện tích >100 ha được thành lậpbằng phương pháp đo cao hình học với độ chính xác tương đương với thuỷchuẩn hạng III Nhà nước; khi công trình có diện tích mặt bằng <100 ha lướikhống chế độ cao được thành lập bằng phương pháp đo cao hình học với độchính xác tương đương với thuỷ chuẩn hạng IV Nhà nước Lưới độ cao đượcthành lập dưới dạng tuyến đơn dựa vào ít nhất hai mốc độ cao cấp cao hơn hoặctạo thành các vòng khép kín và phải dẫn đi qua tất cả các điểm của lưới khốngchế mặt bằng

5 Đặc trưng độ chính xác

Theo TCXDVN 9398 : 2012, đặc trưng về độ chính xác của lưới khốngchế mặt bằng và độ cao phục vụ thi công công trình công nghiệp được thống kêtrong bảng 1.1:

Bảng 1.1 Sai số trung phương khi lập lưới khống chế thi công

Cấp

chính

xác

Đặc điểm của đối tượng xây lắp

Sai số trung phương khi lập lưới

Đo góc (’’)

Đo cạnh (tỷ lệ)

Đo chênh cao trên 1km thuỷ chuẩn (mm)

1 Xí nghiệp, các cụm nhà và công

trình xây dựng trên phạm vi lớn

hơn 100 ha, từng ngôi nhà và

công trình riêng biệt trên diện

ha, từng ngôi nhà và công trình

riêng biệt trên diện tích từ 1ha

đến 10ha

3

Nhà và công trình xây dựng trên

diện tích <1 ha Đường trên mặt

1.2.3 Công tác bố trí công trình công nghiệp

Lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình công nghiệp đượcthành lập để lắp đặt các kết cấu xây dựng, để lắp đặt các thiết bị công nghệ cần

sử dụng mạng lưới trục lắp ráp riêng Trong TCVN 9398 : 2012 quy định độchính xác khi lập lưới bố trí công trình như sau:

Bảng 1.2 Sai số trung phương khi lập lưới bố trí công trình

Cấp

chính

xác

Đặc điểm của các toà nhà, các

công trình và kết cấu xây

dựng

Sai số trung phương khi thành lập các lưới bố trí trục và sai số của các công tác bố trí khác

Đo cạnh

Đo góc (“)

Xác định chênh cao tại trạm máy (mm)

1 Các kết cấu kim loại, các kết

cấu bê tông cốt thép được lắp

ghép bằng phương pháp tự định

vị tại các điểm chịu lực, các

000 15

Các toà nhà cao hơn 15 tầng,

các công trình có chiều cao từ

60m đến 100m hoặc có khẩu độ

từ 18m đến 30m

000 10

1

4

Các toà nhà cao dưới 5 tầng,

các công trình có chiều cao

<15m hoặc có khẩu độ < 6m

000 5

1

6 Các công trình bằng đất

000 1

Sai số trung phương xác định

độ cao trên mặt bằng thi công

xây dựng so với mặt bằng gốc

(mm)

Trong quá trình thi công cần tiến hành kiểm tra độ chính xác của công tác

bố trí công trình dựa vào các điểm khống chế cơ sở Các độ lệch giới hạn chophép của công tác bố trí được tính theo công thức:

m - là sai số trung phương được lấy theo bảng 1.2 và bảng 1.3

Khi biết trước giá trị dung sai xây lắp cho phép của từng hạng mục côngtrình có thể xác định được dung sai của công tác trắc địa theo nguyên tắc đồngảnh hưởng:

3

xl td

 - là dung sai của công tác xây lắp;

3 - là chỉ 3 nguồn sai số trong trong xây lắp bao gồm: Sai số do trắc địa,sai số do chế tạo, thi công cấu kiện; sai số do biến dạng

1.2.4 Công tác đo vẽ hoàn công công trình công nghiệp

Trong quá trình thi công xây lắp công trình cần tiến hành đo đạc kiểm tra

vị trí và kích thước hình học của các hạng mục xây dựng, công tác kiểm tra cácyếu tố hình học bao gồm:

- Kiểm tra vị trí của các hạng mục, các kết cấu riêng biệt và hệ thống kỹthuật so với các tham số trong hồ sơ thiết kế;

- Đo vẽ hoàn công vị trí mặt bằng, độ cao, kích thước hình học của cáchạng mục, các kết cấu sau khi đã hoàn thành giai đoạn lắp ráp;

- Đo vẽ hoàn công hệ thống kỹ thuật ngầm (thực hiện trước khi lấp)

Vị trí mặt bằng và độ cao của các hạng mục, các cấu kiện hoặc các phầncủa toà nhà hay công trình và độ thẳng đứng của chúng, vị trí các bulông neo,các bản mã cần phải được xác định từ các điểm cơ sở bố trí hoặc từ các điểmđịnh hướng nội bộ Trước khi tiến hành công việc này cần kiểm tra độ ổn địnhcủa các điểm cơ sở

Sai số đo kiểm tra kích thước hình học và đo vẽ hoàn công không đượclớn hơn 0.2 dung sai cho phép của kích thước hình học được cho trong các tiêuchuẩn chuyên ngành hoặc hồ sơ thiết kế Khi đo vẽ hoàn công các đối tượng xâylắp trong giai đoạn thi công công trình, sai số này thường không được thấp hơn

độ chính xác của công tác bố trí tương ứng

1.3 TRÌNH TỰ LẬP BẢN THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNGCÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP

Bản thiết kế lưới khống chế thi công công trình công nghiệp được thànhlập trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu đã có trong giai đoạn khảo sát công trình,bản thuyết minh về nhiệm vụ của công tác trắc địa, yêu cầu độ chính xác cầnthiết đối với việc bố trí công trình Lưới khống chế thi công công trình côngnghiệp là một hệ thống lưới nhiều bậc, được thành lập đựa vào mạng lưới khốngchế đã có ở giai đoạn khảo sát thiết kế và được phát triển theo nguyên tắc từtổng thể đến cục bộ, mỗi bậc lưới phục vụ cho từng giai đoạn trong quá trình thicông một nhóm các hạng mục công trình Do yêu cầu độ chính xác bố trí côngtrình tăng dần theo tiến trình xây dựng, nên yêu cầu độ chính xác đối với các bậclưới cũng tăng dần từ bậc lưới trước đến bậc lưới sau Trình tự lập bản thiết kếlưới khống chế thi công công trình công nghiệp có thể được tóm tắt trong sơ đồsau:

Lập bảnthiết kế lưới khống

Lập phương án kỹ thuậtKhảo sát chọn điểm và chôn mốc

Tổ chức đo đạc

1.3.1 Xác định mục đích và ý nghĩa của việc thành lập lưới

Mục đích và ý nghĩa của việc thành lập lưới là yếu tố quan trọng ảnhhưởng đến độ chính xác, mật độ điểm, số bậc, đồ hình và phương pháp xây dựnglưới Là cơ sở tọa độ phục vụ cho khảo sát, bố trí và đo vẽ hoàn công công trình

1.3.2 Phân tích đặc điểm, tình hình khu vực xây dựng công trình công nghiệp, thu thập các tài liệu trắc địa, bản đồ đã có ở giai đoạn khảo sát thiết kế

Trước khi thiết kế lưới, cần phân tích các đặc điểm cũng như tình hìnhcủa khu vực xây dựng có liên quan trực tiếp đến quá trình thành lập lưới Ngoài

ra, do lưới khống chế thi công được thành lập dựa vào lưới khống chế đã có ởgiai đoạn khảo sát thiết kế nên cần phân tích đánh giá chất lượng các tài liệu thuđược từ giai đoạn này để có thể sử dụng vào việc thiết kế lưới

1.3.3 Thiết kế sơ đồ lưới khống chế thi công

Lưới khống chế thi công được thiết kế trên tổng bình đồ công trình Trongquá trình thiết kế lưới khống chế thi công, tuỳ theo mục đích, ý nghĩa của việcthành lập mà xác định mật độ điểm, số bậc phát triển, phương pháp thành lậpcũng như sơ đồ đối với mỗi bậc lưới

1.3.4 Ước tính độ chính xác các bậc lưới

Từ sơ đồ của mỗi bậc lưới thiết kế, tiến hành công tác ước tính độ chínhxác các yếu tố đặc trưng của từng bậc theo phương pháp ước tính gần đúng hoặcchặt chẽ Sau đó so sánh với yêu cầu độ chính xác thành lập để có phương ánthay đổi thiết kế nếu như không đạt yêu cầu

1.3.5 Chọn điểm và chôn mốc ngoài thực địa

Khảo sát chọn điểm lưới khống chế thi công là công việc triển khai cụ thểhoá sơ đồ lưới đã thiết kế trên bản đồ ra thực địa Đem sơ đồ thiết kế ra thực địa

Xử lý số liệu đoLập dự toán kinh phí

để xem xét, đối chiếu vị trí các điểm đã chọn để tìm ra vị trí hợp lý nhất Các vịtrí này phải được đặt ở nơi thuận lợi cho việc đặt máy cũng như thực hiện cácthao tác đo đạc và được bảo quản lâu dài để sử dụng trong suốt thời gian thicông xây lắp và sửa chữa mở rộng công trình sau này Khi đặt mốc nên tránhnhững nơi có điều kiện địa chất không ổn định, các vị trí yêu cầu các thiết bị cótrọng tải lớn, các vị trí gần các nguồn nhiệt

1.3.6 Thiết kế đo đạc các mạng lưới

Dựa vào độ chính xác đã ước tính của các bậc lưới, tính toán các hạn sai

đo đạc và lựa chọn máy móc, dụng cụ đo có độ chính xác đảm bảo yêu cầu.Thuyết minh hướng dẫn đo đạc cũng như xác định trình tự kế hoạch và thời gian

đo hợp lý, đảm bảo hiệu quả công tác cao nhất

1.3.7 Thiết kế phương án xử lý số liệu đo

Trước khi tính toán bình sai, số liệu đo cần được kiểm tra để loại bỏ cácsai số thô ảnh hưởng đến độ chính xác của lưới Tuỳ theo độ chính xác của lưới

mà lựa chọn phương pháp xử lý số liệu đo theo phương pháp bình sai gần đúnghoặc chặt chẽ Trên cơ sở nguyên lý số bình phương nhỏ nhất, bài toán bình saiđược giải theo phương pháp bình sai điều kiện hoặc bài toán bình sai gián tiếp

1.3.8 Lập dự toán kinh phí

Trên cơ sở tính toán khối lượng công việc cần thực hiện và áp dụng đơngiá xây dựng hiện hành để dự toán kinh phí tổ chức công việc

Chương 2 THIẾT KẾ LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG VÀ ĐỘ CAO

TRONG THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP

2.1 XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÍNH XÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH CÔNG NGHIỆP

Lưới khống chế thi công là một dạng lưới chuyên dụng được thành lậptrên khu vực xây dựng công trình công nghiệp để phục vụ cho công tác bố trí và

đo vẽ hoàn công công trình, vì vậy độ chính xác của lưới phải đảm bảo yêu cầucủa các công tác trên

2.1.1 Yêu cầu của công tác bố trí công trình

Để đáp ứng yêu cầu của công tác bố trí công trình, cần đảm bảo độ chínhxác vị trí tương hỗ giữa hai điểm lân cận nhau, hoặc vị trí tương hỗ giữa haiđiểm của lưới trên một khoảng cách nào đó (khoảng cách này thường là 1 km, là

độ dài tối đa của dây chuyền công nghệ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau trongcác xí nghệp công nghiệp hiện đại) Sai số trung phương vị trí tương hỗ giữa haiđiểm kề nhau thường không vượt quá 1/10.000 chiều dài cạnh Khi cạnh lưới dài200m thì sai số này là 20mm

Giả sử mạng lưới khống chế thi công được phát triển theo hai bậc, sai sốtương hỗ tổng hợp của hai bậc lưới là:

2 2

2 1

2

th th

m - là sai số trung phương tương hỗ giữa hai điểm kề nhau của lưới bậc 2

Giữa các bậc lưới có hệ số giảm độ chính xác là K, tức là:

1

2 1

m       ( 2.3)

Nếu lấy K = 2 ta được:

1 5

th th

m

m  ( 2.4)

Với m th  20mm ta tính được m th1  9mm,m th2  18mm Nghĩa là sai số trungphương vị trí tương hỗ giữa các điểm kề nhau của các bậc lưới khống chế thicông không được vượt quá những giá trị tương ứng trên

2.1.2 Yêu cầu của công tác đo vẽ hoàn công công trình

Chỉ tiêu độ chính xác của công tác này là sai số trung phương vị trí điểmkhống chế cấp cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở Theo quy phạm thì sai sốnày không vượt quá mP = 0,2mm M (M là mẫu số tỷ lệ bản đồ)

Tỷ lệ lớn nhất khi đo vẽ hoàn công công trình là 1:500, từ đó ta tính đượcsai số trung phương vị trí điểm khống chế cấp cuối cùng so với lưới khống chế

cơ sở không được vượt quá 100mm

Giả sử lưới khống chế thi công được phát triển theo hai bậc và hệ số tănggiảm độ chính xác giữa hai bậc lưới là K = 2 Sai số trung phương vị trí điểmkhống chế cấp cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở được tính theo công thức:

2 2

2 1

và m2  89mm Nghĩa là sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất của cácbậc lưới khống chế thi công không được vượt quá những giá trị tương ứng trên.2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ

2.2.1 Thành lập lưới khống chế thi công bằng toàn đạc điện tử theo phương pháp đo góc - cạnh

Trong trắc địa công trình, các máy toàn đạc điện tử đang được sử dụng

rộng rãi, do vậy lưới tam giác thành lập bằng phương pháp đo góc - cạnh được

áp dụng phổ biến

1 Lưới tam giác đo góc

Dạng đồ hình cơ bản của lưới là chuỗi tam giác, tứ giác trắc địa, đa giáctrung tâm, trong đó có đo tất cả các góc và ít nhất là hai cạnh đáy Loại lưới này

có những ưu, nhược điểm sau:

- Trong quá trình đo đạc vì các cạnh trong lưới khống chế trắc địa côngtrình thường có cạnh ngắn cho nên ảnh hưởng của sai số định tâm máy đến kếtquả đo góc là rất lớn, vậy phải định tâm máy và định tâm tiêu thật chính xác

Dưới đây là một số dạng đồ hình của lưới tam giác đo góc:

Hình 2.1 Đồ hình lưới tam giác đo góc

2 Lưới tam giác đo cạnh

Hiện nay, do các loại máy toàn đạc điện tử có độ chính xác cao đã đápứng được yêu cầu độ chính xác của việc đo cạnh vì vậy phương pháp đo toàncạnh đã được ứng dụng phổ biến trong việc lập các lưới trắc địa công trình Lưới

đo cạnh khắc phục được các nhược điểm của lưới đo góc Tuy nhiên đối với lưới

đo toàn cạnh có những hạn chế sau:

- Dịch vị ngang lớn hơn nhiều so với dịch vị dọc;

- Trong mỗi tam giác sẽ không có trị đo thừa nên không có điều kiện kiểmtra kết quả đo ngay ở trên thực địa, để khắc phục nhược điểm này thường ápdụng lưới gồm các tứ giác trắc địa

Dưới đây là một số dạng đồ hình của lưới tam giác đo cạnh:

Hình 2.2 Đồ hình lưới tam giác đo cạnh

3 Lưới tam giác đo góc - cạnh

Trong lưới đo góc - cạnh, có thể đo tất cả hoặc một phần các góc và cạnhcủa lưới So với các lưới tam giác đo góc và lưới tam giác đo cạnh, lưới tam giác

đo góc - cạnh ít phụ thuộc hơn vào kết cấu hình học của lưới, giảm đáng kể sựphụ thuộc giữa dịch vị dọc và dịch vị ngang, đảm bảo kiểm tra chặt chẽ các trị

đo góc và cạnh, lưới đo góc - cạnh cho phép tính toạ độ các điểm chính xác hơnlưới tam giác đo góc hoặc lưới tam giác đo cạnh khoảng 1,5 lần

Trong lưới đo góc- cạnh kết hợp, tuỳ vào từng dạng lưới và đồ hình lưới

mà tiến hành tổ chức đo một số cạnh cho phù hợp, không nhất thiết phải đo tất

cả các cạnh như:

Hình 2.3 Hình tứ giác không đường chéo

4 Lưới đường chuyền

Lưới đường chuyền là tập hợp các điểm nối với nhau tạo thành đường gãykhúc Tiến hành đo tất cả các cạnh và các góc ngoặt của đường chuyền, nếu biếttoạ độ của một điểm và góc phương vị của một cạnh ta dễ dàng tính ra gócphương vị các cạnh và toạ độ các điểm khác trên đường chuyền

Tuỳ thuộc vào diện tích và hình dạng khu đo, vào vị trí của các điểm gốc

mà thiết kế lưới đường chuyền dưới dạng lưới đường chuyền phù hợp, lướiđường chuyền với các điểm nút và các vòng khép Tuy nhiên, do lưới đườngchuyền có lượng trị đo ít và kết cấu đồ hình không chặt chẽ nên độ chính xáccủa các yếu tố trong lưới không cao Phương án hợp lý để nâng cao chất lượng

đồ hình lưới và cũng là một trong các phương pháp để nâng cao độ chính xáccủa lưới các đường chuyền là lập lưới có nhiều vòng khép kín

2.2.2 Thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS

Hiện nay, với những tính năng ưu việt so với các thiết bị đo đạc truyềnthống, công nghệ GPS đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực Trắc địa,trong đó có trắc địa công trình Một trong những ứng dụng có hiệu quả nhất làthành lập lưới khống chế thi công công trình Ở nước ta công nghệ GPS đã được

ứng dụng để thành lập lưới khống chế thi công công trình như: cầu Bãi Cháy,thuỷ điện Na Hang, hầm đường bộ xuyên đèo Hải Vân, khu công nghiệp YênPhong - Bắc Ninh, khu công nghiệp Dung Quất, Cầu Linh Đàm, Toàn nhàKeangnam Hà Nội …vv

Dựa vào điều kiện cụ thể của khu đo và các yêu cầu đã xác định, tiến hànhthiết kế, chọn điểm lưới GPS trên tổng bình đồ công trình Đối với lưới GPS, đồhình lưới không ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác lưới Việc chọn điểm lướiGPS đơn giản hơn chọn điểm cho các mạng lưới truyền thống, tuy nhiên cầnđảm bảo các yêu cầu sau:

- Các vật cản xung quanh điểm đo có góc cao không quá 150 (hoặc có thể

là 200) để tránh cản trở tín hiệu GPS (hình 2.4);

Hình 2.4:Góc ngưỡng trong đo GPS

- Điểm GPS không quá gần các bề mặt phản xạ như cấu kiện kim loại, cáchàng rào, mặt nước… vì chúng có thể gây hiện tượng đa đường dẫn;

- Không quá gần các thiết bị điện như trạm phát sóng, đường dây caoáp… có thể gây nhiễu tín hiệu

Do lưới GPS không yêu cầu thông hướng giữa các điểm nên đồ hình lướiGPS có thể thiết kế linh hoạt hơn, nhưng để đảm bảo cho công tác tăng dày lưới

và ứng dụng các điểm GPS cho mục đích thi công sau này thì nên thiết kế saocho mỗi điểm của lưới có thể nhìn thông đến ít nhất một điểm khác Thiết kế đồhình lưới GPS chủ yếu dựa vào mục đích sử dụng, kinh phí, thời gian, nhân lực,loại hình, số lượng máy thu và điều kiện đảm bảo hậu cần Căn cứ vào mục đích

sử dụng, thông thường có 4 phương thức cơ bản để thành lập lưới: liên kết cạnh,liên kết điểm, liên kết lưới, liên kết hỗn hợp cạnh điểm Còn có thể liên kết hình

1500

Máy thu GPS

sao, liên kết đường chuyền phù hợp, liên kết chuỗi tam giác Lựa chọn phươngthức liên kết nào là tuỳ thuộc vào độ chính xác của công trình, điều kiện dãngoại và điều kiện máy thu GPS hiện có Dưới đây là một số dạng đồ hình liênkết:

c Đồ hình dạng liên kết cạnh - điểm

d Đồ hình dạng liên kết chuỗi tam giác

a Đồ hình dạng liên kết điểm b Đồ hình dạng liên kết cạnh

Một vấn đề quan trọng khi thiết kế nhằm nâng cao độ chính xác lưới GPS

là thiết kế gốc của lưới GPS, tức là phải xác định kết quả đo GPS đã dùng hệ toạ

độ và số liệu gốc nào Gốc của lưới GPS bao gồm vị trí gốc, phương vị gốc, kíchthước gốc Phương vị gốc thường được xác định là phương vị khởi tính đã chohoặc có thể lấy phương vị của vectơ đường đáy GPS làm phương vị gốc Kíchthước gốc thường được xác định từ cạnh được đo bằng máy điện tử ở mặt đấthoặc từ khoảng cách giữa các điểm khởi tính, đồng thời cũng có thể xác địnhđược từ chiều dài vectơ đường đáy GPS Vị trí gốc của lưới GPS thường đượcxác định từ tọa độ của điểm khởi tính đã cho Như vậy trên thực tế thiết kế gốclưới GPS chủ yếu là xác định vị trí điểm gốc của lưới GPS Khi thiết kế gốc lướiGPS cần phải quan tâm đầy đủ tới các vấn đề sau:

- Để xác định tọa độ điểm GPS trong hệ tọa độ mặt đất thì cần chọn sốliệu khởi tính trong hệ tọa độ mặt đất và đo nối các điểm khống chế mặt đất đã

có để chuyển đổi tọa độ Khi chọn điểm đo nối cần cố gắng sử dụng tư liệu cũđồng thời không để lưới GPS mới thành lập có độ chính xác cao phải chịu ảnhhưởng của tư liệu cũ có độ chính xác thấp Số điểm đo nối tối thiểu đối với khuvực có diện tích lớn là 3 điểm, đối với khu vực có diện tích nhỏ là từ 2 đến 3điểm;

- Sau khi tính toán bình sai lưới GPS, có thể nhận được độ cao trắc địa củađiểm GPS trong hệ tọa độ tham chiếu mặt đất Để xác định độ cao thường củacác điểm GPS ta phải đo nối với các điểm độ cao có cấp hạng cao hơn Cácđiểm độ cao đo nối phải được phân bố đều trong lưới Để đo nối cần sử dụngphương pháp thủy chuẩn tương đương hạng IV trở lên;

- Hệ tọa độ lưới GPS mới thành lập cần cố gắng thống nhất với hệ tọa độ

đã sử dụng trước đây của khu đo Nếu đã sử dụng hệ tọa độ độc lập địa phươnghoặc công trình thì còn cần phải tìm hiểu các tham số sau đây:

a - Kích thước Ellipxoid tham khảo đã được sử dụng;

b - Độ kinh của kinh tuyến trục của hệ tọa độ;

c - Hằng số cộng vào hệ tọa độ;

d - Độ cao mặt chiếu của hệ tọa độ và giá trị trung bình của dị thường độcao khu đo;

e - Tọa độ của điểm khởi tính

2.2.3 Lưới ô vuông xây dựng

1 Thiết kế lưới

Lưới ô vuông xây dựng có các cạnh song song với trục chính của côngtrình hoặc trục của các thiết bị kỹ thuật, tạo thành các hình vuông hoặc hình chữnhật Tuỳ theo sự phân bố của các hạng mục công trình mà chiều dài cạnh củalưới ô vuông xây dựng có thể từ 100m đến 400m, phổ biến nhất là các lưới cóchiều dài cạnh 200m Để lắp ráp các thiết bị kỹ thuật trong các phân xưởng cóthể thành lập lưới ô vuông với chiều dài cạnh từ 10 20m Điểm gốc của hệ toạ

độ được chọn nằm ở góc Tây - Nam của khu vực để tất cả các điểm của lưới đều

có toạ độ dương

2 Chuyển hướng gốc của lưới ra thực địa

Hình 2.6 Sơ đồ chuyển hướng gốc lưới ô vuông xây dựng ra thực địa

Toạ độ hai điểm A, B trên hướng gốc được xác định bằng đồ giải trêntổng bình đồ Theo toạ độ của hai điểm này và toạ độ các điểm khống chế cótrên khu vực, giải bài toán trắc địa nghịch để xác định các yếu tố bố trí β1, S1 và

β2, S2 Để tránh sai lầm, nên chuyển ra thực địa điểm thứ ba C theo các yếu tố

β3, S3 Sau khi chuyển các điểm A, B và C ra thực địa, tiến hành đo góc BAC và

so sánh với góc 900, từ đó đánh giá được độ chính xác chuyển hướng gốc

3 Các phương pháp thành lập lưới ô vuông xây dựng

Có hai phương pháp thành lập lưới ô vuông xây dựng dựa vào hướng gốcđược đánh dấu trên thực địa:

a Phương pháp trục

Trong phương pháp này người ta xác định ngay trên thực địa các điểmcủa lưới ô vuông bằng cách đặt chính xác các yếu tố thiết kế với độ chính xáccho trước Vì hai hướng gốc AB, AC được chuyển với độ chính xác không caonên góc BAC có thể khác biệt so với góc 900 Tiến hành đo góc β từ 2 đến 3

vòng đo, sau đó tính độ lệch   900  , hiệu chỉnh vị trí các điểm B và C các

số hiệu chỉnh S B và S C theo công thức:



 2 1







S C AC ( 2.7)Các khoảng cách AB1 và AC1 được xác định trên tổng bình đồ

B S

Hình 2.7 Sơ đồ bố trí lưới ô vuông xây dựng bằng phương pháp trục.

Vị trí các điểm đã hiệu chỉnh B và C được đánh dấu trên thực địa Dọctheo các trục này (được định hướng bằng máy kinh vĩ) đặt các đoạn bằng chiềudài cạnh của lưới Việc đặt cạnh được thực hiện bằng thước thép đã kiểmnghiệm hoặc bằng máy đo dài điện tử Khi kết thúc bố trí trên các hướng này, tạicác điểm cuối D, E, R, F tiến hành dựng các góc vuông và tiếp tục bố trí cạnhtheo chu vi lưới Sau đó thay thế các mốc tạm thời bằng các mốc cố định, tạonên bốn vòng đa giác khung Trên các hướng giữa các điểm tương ứng của bốnvòng đa giác khung, bố trí và đánh dấu các điểm chêm dày bên trong lưới

Nếu khu đo có diện tích không lớn và các đỉnh của lưới được bố trí với độchính xác cao thì toạ độ nhận được sẽ không khác nhiều so với thực tế Tuynhiên khi lưới có kích thước lớn, khó có thể thực hiện được việc bố trí với độchính xác cao và lưu ý tất cả các số hiệu chỉnh khoảng cách, điều này gây khókhăn cho công tác bố trí công trình về sau Do vậy phương pháp này chỉ nên ápdụng khi khu vực xây dựng công trình có diện tích không lớn, hoặc công tác bố

trí đòi hỏi độ chính xác không cao, với độ lệch toạ độ các điểm so với giá trịthiết kế trong khoảng 3 5cm có thể bỏ qua

b Phương pháp hoàn nguyên

Để phục vụ cho việc xây dựng các khu công nghiệp,các dãy nhà,tòa nhàthì mạng lưới ô vuông xây dựng phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Có độ chính xác thỏa mãn yêu cầu đo vẽ tỷ lệ lớn và yêu cầu bố trí công trình

- Có tọa độ thực tế của các điểm đúng bằng với tọa độ thiết kế của chúng Lưới ô vuông thành lập theo phương pháp hoàn nguyên điểm có thể đápứng được các yêu cầu trên Nội dung phương pháp hoàn nguyên như sau:

- Dựa vào hướng khởi đầu đã chuyển ra thực địa ta bố trí một mạng lưới

có chiều dài cạnh các ô của lưới đúng như thiết kế Việc đo đạc được tiến hànhbằng máy kinh vĩ và thước thép với độ chính xác lập lưới vào khoảng 1/1000 1/2000 Tất cả các điểm đỉnh ô vuông được đóng cọc tạm thời và lưới này đượcgọi là “ lưới gần đúng ”

- Sau đó người ta lập các bậc lưới khống chế Trắc địa trên toàn bộ mạnglưới vừa lập để xác định tọa độ thực tế của các điểm tạm thời nói trên So sánhcác tọa độ này với tọa độ thiết kế tương ứng sẽ tìm được các đại lượng hoànnguyên về góc và chiều dài Từ đó xê dịch các điểm để có vị trí đúng của chúng(công việc này gọi là hoàn nguyên điểm) Thay thế các điểm tạm thời vừa đượchoàn nguyên bằng các mốc bê tông chắc chắn;

- Trước khi đưa mạng lưới vào phục vụ công tác bố trí người ta tiến hành

đo kiểm tra để xác minh độ chính xác của việc hoàn nguyên và sau đó côngnhận tọa độ các điểm đúng bằng tọa độ thiết kế;

- Vì các đại lượng hoàn nguyên thường không lớn hơn 2 3m và có thể

đo ở thực địa với độ chính xác đến 3mm, nên độ chính xác của việc lập lưới ôvuông xây dựng theo phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác xácđịnh tọa độ các điểm tạm thời, tức là phụ thuộc vào độ chính xác lập các bậclưới khống chế

Việc hoàn nguyên điểm có thể không phải làm ngay trên toàn bộ mạng

1 Lưới tam giác đo góc

Các sơ đồ lưới được sử dụng có thể như trong hình 2.1

Trong lưới tam giác đo góc, cố gắng thiết kế các tam giác gần với tamgiác đều Để kiểm tra, mỗi lưới tự do (lưới có đủ số liệu gốc tối thiểu) cần có ítnhất hai cạnh đáy đo trực tiếp Khi ước tính độ chính xác các yếu tố của lưới cóthể sử dụng các công thức gần đúng:

Dịch vị dọc của chuỗi gồm các tam giác gần đều được tính theo công thức:

n

n n m

b

m L

L

9

5 3 4

"

.

2 2 2

L

15

2

"

2 2

L

15

1

"

2 2



m - là sai số trung phương góc định hướng của canh gốc

Sai số trung phương tương đối cạnh liên hệ trong tam giác thứ k được tínhtheo công thức:

k

m b

m S



m m

i i

b k

b

m S

m

1

2 2

2 2

cot cot cot

cot

"

3

2 1

2

1

m m

m m

m TB



2 Lưới tam giác đo cạnh

Đồ hình của lưới tam giác đo cạnh có thể thiết kế như trong hình 2.2

Công thức tính sai số trung phương dịch vị dọc của lưới gồm chuỗi tamgiác đều:

- Khi số tam giác N chẵn:

2

N m

m t  S ( 2.15)

- Khi số tam giác N lẻ:

2

1

mS - là sai số trung phương đo cạnh;

N - là số lượng hình tam giác trong chuỗi

Công thức tính sai số trung phương dịch vị ngang của lưới gồm chuỗi tamgiác đều:

k k

k m

Đối với góc định hướng của cạnh liên hệ:

67 , 0 33 , 1

S - là chiều dài cạnh trong các tam giác

Khi đồ hình có dạng chuỗi tứ giác trắc địa gồm các hình vuông:

Sai số trung phương dịch vị dọc:

N m

Sai số trung phương dịch vị ngang:

4 , 1 98 , 0 13 , 0 67 ,

N - là số hình tứ giác trong chuỗi

3 Lưới tam giác đo góc - cạnh

Công thức tính sai số trung phương của góc đo và chiều dài cạnh trongmột tam giác sau khi bình sai nếu đo tất cả các yếu tố của nó là:

2 2

2 2

2 2 2

S

m m

S

m m m

m

S

S bs

2 2

2 2

.

S

m m

m m

m

S

S S

mS và mõ - là sai số trung phương đo cạnh và góc;

S - là chiều dài cạnh của tam giác đều

Đối với lưới tứ giác trắc địa không đường chéo có dạng gần hình chữ nhậtvới các góc đo có cùng độ chính xác (hình 2.3), sai số các cạnh được tính theocông thức:

2 2

2 2

" b

m m

2 2

" a

m m

4 Lưới đường chuyền

Công thức tính sai số trung phương vị trí điểm cuối đường chuyền sau khi

đã hiệu chỉnh góc sơ bộ là:

, 0 2

2 2 2

" i

m m

P

1 μ

với:

mF - là sai số trung phương yếu tố cần xác định hoặc đánh giá tại vị tríyếu nhất của lưới;

1/PF = QF - là trọng số đảo của yếu tố cần đánh giá;

 - là sai số trung phương trọng số đơn vị (khi ước tính thì  = const,được lựa chọn hợp lý)

Vậy vấn đề cần giải quyết là công việc đi tìm giá trị của 1/PF và chúng ta

có thể tính giá trị đó theo nguyên tắc và trình tự giải bài toán bình sai điều kiệnhoặc bình sai gián tiếp như sau:

1 Phương pháp bình sai điều kiện.

Giả sử có dãy n trị đo: L1, L2, …, Ln, giá tri sai bình sai là L’1, L’2, ,L’n

Giữa các tri đo ta lập được r phương trình điều kiện có dạng:

Fj (L’1, L’2, ,L’n) = 0 (j = 1,2,…,r)

Các bước của bài toán bình sai điều kiện:

a Tính số lượng phương trình điều kiện và số lượng từng loại phương trình điềukiện

Số lượng phương trình điều kiện cho lưới có n trị đo, tổng số điểm là p và

số điểm đã biết toạ độ là q là:

L

F r

Khi ước tính độ chính xác vì chưa có các trị đo nên ta không có các giá trị ự

c Lập hệ phương trình chuẩn số liên hệ

[qaa]Ka + [qab]Kb + … + [qar]Kr + waj = 0[qab]Ka + [qbb]Kb + … + [qbr]Kr + wbj = 0

[qar]Ka + [qbr]Kb + … + [qrr]Kr + wrj = 0

Với:

i i P

1

q  ; Pi là trọng số trị đo thứ i

d Đánh giá độ chính xác của các yếu tố đặc trưng

Yếu tố đặc trưng của mạng lưới cần đánh giá viết dưới dạng hàm các đạilượng sau bình sai

F = f(L’1, L’2, …, L’n)Hay: F = f0 + f1v1 + f2v2 + … + fnvn

Qua quá trình lập và giải hệ phương trình chuẩn số liên hệ, ta tính đượctrọng số đảo của hàm F theo công thức:

qbb.1

qbf.1 qaa

qaf qff

qff.r P

P

1 μ

m  ( 2.32)

2 Phương pháp bình sai gián tiếp

Công tác ước tính độ chính xác lưới khống chế thi công trong xây dựngcông trình công nghiệp được thực hiện theo nguyên lý của bài toán bình sai giántiếp, nội dung của bài toán bình sai gián tiếp:

Giả sử có dãy n trị đo L1, L2, …, Ln với trọng số tương ứng là p1, p2,…, pn

- Phương trình số hiệu chỉnh cho các góc đo:

Giả sử có góc đo  được tạo bởi 2 hướng đo là hướng trái ki và hướng phải kj

i

k

j Hình 2.8

Phương trình số hiệu chỉnh cho góc  là:

k j kj j kj i ki i ki k ki kj k ki kj

k

l Y b X a Y b X a Y b b X a a

v  cos0  sin0 cos0 sin0  ( 2.34)

- Cho góc phương vị đo:

Giả sử có góc phương vị đo ki

do ki

kj do k

l 0   (0  0)  ( 2.36)

do ki ki

l

do ki

ki

Khi ước tính do không có trị đo nên sẽ không có số hạng tự do

Các hệ số hướng a,b của các hướng đo được tính như sau:

2

0 0

ki ik

ki

S

Y S

a

0 0

ki ik

ki

S

X S

k i

k i ki

X X

Y Y arctg

Hệ phương trình chuẩn dưới dạng ma trận: R = AT.P.A

Theo lý thuyết sai số thì ma trận trọng số đảo được tính như sau:

Q = R-1 = (AT.P.A)-1

d Đánh giá độ chính xác

Để đánh giá độ chính xác hàm các ẩn số thì các yếu tố đó phải được biểudiễn dưới dạng hàm các trị đo gián tiếp qua các ẩn số Giả sử đại lượng đặctrưng F có quan hệ với các ẩn số dưới dạng hàm:

1

T

x

F , , x

F , x

F F

Trọng số đảo của hàm cần đánh giá độ chính xác: F QF

X

- Sai số trung phương hàm trọng số:

Giả sử cần đánh giá độ chính xác cạnh ij có chiều dài S ij và góc phương vị ij

Vec tơ hàm trọng số chiều dài cạnh ij là

ij

S

T S S

F q F

b a b

Từ kết quả tính sai số trung phương hàm trọng số chiều dài và phương vị

cạnh ij ta tính sai số tương hỗ giữa hai điểm ij điểm theo công thức:

m thij = 2 2

)

2.3.3 Ước tính độ chính xác lưới GPS

Lưới không chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS phải đáp ứngđược những yêu cầu riêng của trắc địa công trình, vì vậy cần có phương phápthích hợp để ước tính độ chính xác của lưới Lưới GPS ứng dụng trong trắc địacông trình thường cần phải ước tính độ chính xác vị trí mặt bằng điểm lưới, sửdụng phương pháp ước tính chặt chẽ trên cơ sở bài toán bình sai gián tiếp là tốtnhất, vì trong phương pháp này chọn toạ độ điểm cần xác định làm ẩn số Nộidung bài toán bình sai gián tiếp đã được nêu trong 2.3.2

Trong định vị GPS, khoảng cách giả và pha sóng tải có thể được xem làcác đại lượng đo trực tiếp Trong định vị tương đối, hai máy thu đặt ở hai điểm i

và j khác nhau, quan trắc đồng bộ cùng một nhóm vệ tinh để xác định

Z

Y

 , , (hoặcB, L, H) giữa hai điểm của vec tơ đường đáy Sij trong hệ tọa

độ WGS - 84 Khi ước tính độ chính xác của lưới thiết kế có thể xem các đạilượng này độc lập với nhau

Về phương diện mặt bằng, có thể sử dụng chiều dài cạnh Sij và gócphương vị αij như là các trị đo và xem một cách gần đúng là chúng độc lập vớinhau Phương trình số hiệu chỉnh chiều dài cạnh và góc phương vị được viết nhưtrong ( 2.34), ( 2.35)

Sai số trung phương chiều dài cạnh và sai số trung phương phương vịcạnh trong lưới GPS thường được ước tính theo các công thức có dạng tổng quátsau:

2  2

.S

b a