Trờng Đại học xây dựng Bài giảng - Bồi dỡng nghiệp vụ giám sát thi công xây dựng công trình Công tác trắc địa xây dựng công trình Giảng viên: TS Nguyễn Thạc Dũng giám sát chất lợng thi công công trình Tên : giám sát công tác Trắc địa xây dựng Giảng viên: TS Ngun Th¹c Dịng Néi dung chi tiÕt më đầu 1.1 Những qui định chung Công tác Trắc địa phận thiếu đợc toàn qui trình công nghệ mặt xây dựng Chúng phải đợc thực theo tiến độ thống với tiến độ chung công tác khảo sát thiết kế xây lắp dạng công tác khác Nội dung công tác trắc địa xây dựng công trình bao gồm: ã Khảo sát: Cung cấp số liệu địa hình (hình dáng mặt đất địa vật đó) dới dạng đồ mặt cắt địa hình ã Thiết kế: Khai thác, sử dụng số liệu địa hình đợc cung cấp thiết kế công tác trắc địa ã Thi công: Đảm bảo công trình chi tiết công trình đợc xây dựng theo vị trí, hình dáng, kích thớc nh thiết kế ã Khai thác: Quan trắc biến dạng Bốn công đoạn có liên quan mật thiết với cần phải đợc thực theo trình tự qui định - Việc xác định nội dung qui mô công tác khảo sát đo đạc địa hình, yêu cầu độ xác thành lập lới khống chế thi công nội dung quan trắc biến dạng công trình nhiệm vụ tổ chức thiết kế - Việc tiến hành khảo sát đo đạc - địa hình, thành lập lới khống chế phục vụ thi công việc tổ chức quan trắc biến dạng công trình nhiệm vụ chủ đầu t - Công tác đo đạc bố trí công trình kiểm tra chất lợng thi công xây lắp công trình đo vẽ hoàn công nhiệm vụ đơn vị xây lắp Để giải vấn đề Trắc địa từ việc xác định vị trí điểm bao gồm: Vị trí mặt (toạ độ x, y) vị trí độ cao (H) Toạ độ độ cao dùng để đo đạc khảo sát trắc địa - địa hình, thiết kế, thi công xây lắp công trình phải nằm cïng mét hƯ thèng nhÊt NÕu sư dơng hƯ toạ độ giả định gốc toạ độ phải đợc chọn cho toạ độ tất điểm mặt xây dựng có dấu dơng, sử dụng toạ độ Quốc gia kinh tuyến trục phải đợc chọn cho biến dạng chiều dài cạnh không vợt 1/200 000, vợt phải tính chuyển Mặt chiếu đợc chọn đo đạc xây dựng công trình mặt có độ cao trung bình khu vực xây dựng Khi hiệu số độ cao mặt đất mặt chiếu nhỏ 32m cã thĨ bá qua sè hiƯu chØnh ∆Lh, nÕu lín phải tính số hiệu chỉnh độ cao Các hệ toạ độ độ cao thờng gặp: - Hệ toạ độ Nhà nớc HN-72: Ellipsoide Krasovsky + Phép chiếu Gauss - Hệ toạ độ Nhà nớc VN-2000: Ellipsoide WGS-84 + Phép chiếu UTM - Hệ độ cao Nhà nớc: Geoide Hòn Dáu - Hệ độ cao trắc địa, cao độ hải đồ - Hệ toạ độ độ cao giả định(qui ớc) Những trục trặc thờng gặp phảI sử dụng hệ toạ độ Nhà nớc công trình xây dựng Khi xây dựng công trình có qui mô lớn bắt buộc phảI sử dụng hệ toạ độ Nhà nớc Toạ độ Tổng cục Địa (nay thuộc Bộ TàI nguyên môI trờng) thống quản lý cấp cho đơn vị sư dơng hƯ HN-72 hc VN – 2000 víi kinh tuyến trục 105OE (các tỉnh phía Bắc Nam bộ) kinh tuyến trục 108 OE 111OE (các tỉnh miền Trung) Với số liệu toạ độ đợc cấp nh xẩy tợng biến dạng lớn kích thớc (bảng) Giá trị biến dạng số công trình HTĐ kinh tuyến K.cách từ mặt Giá trị biến TT Tên công trình trục sử dụng đến K.TT dạng chiều dài NM lọc dầu Dung Quất HN-72, 108OE 102km 128mm/km Cầu BÃI Cháy HN-72, 105OE 210km 540 mm/km Cầu Tân Đệ HN-72, 105OE 150km 277 mm/km Thuỷ điện A Vơng HN-72, 105OE 280km 966 mm/km Nh vËy vỊ tỉng thĨ giá trị biến dạng phụ thụôc vào chiều dài khoảng cách từ đến kinh tuyến trục múi chiếu công thức tính là: = ytb2 D / 2R2 TCXDVN 309:2004 nêu rõ: Hệ toạ độ dùng xây dựng phảI đảm bảo cho biến dạng chiều dàI lới chiếu không vợt 1/200 000 (5mm/km) Nh sử dụng hệ toạ độ Nhà nớc để đảm bảo trục trặc biến dạng chiều dàI cần lu ý kiểm tra giá trị ytb khu vực xây dựng Nếu không thoả mÃn phảI tính chuyển toạ độ cho khu vực mặt xây dựng biến dạng kích thớc vẽ phải nằm giới hạn cho phép Tuy nhiên việc chuyển toạ độ từ múi sang múi khác vấn đề phức tạp Để hạn chế trục trặc đáng tiếc xẩy trình khảo sát xây dựng công trình có qui mô lớn có sử dụng hệ toạ độ Nhà nớc cần nghiên cứu kỹ thông t 973 TT/TCĐC Bộ TàI nguyên MôI trờng hớng dẫn sử dụng hệ toạ độ VN 2000 có dÉn thĨ kinh tun trơc hỵp lý cho tÊt tỉnh, thành nớc Kinh tuyến trục khun c¸o TT TØnh, Th.phè K.tun trơc TT TØnh, Th.phè K.tun trơc Lai Ch©u 103O00 31 Long An 105O45 S¬n La 104O00 32 TiỊn Giang 105O45 O Kiªn Giang 104 30 33 BÕn Tre 105O45 O Cà Mau 104 30 34 HảI Phòng 105O45 O Lµo Cai 104 45 35 Th.p HCM 105O45 O Yên Bái 104 45 36 Bình Dơng 105O45 O NghƯ An 104 45 37 Tuyªn Quang 106O00 O Phú Thọ 104 45 38 Hoà bình 106O00 O An Giang 104 45 39 Quảng bình 106O00 O 10 Thanh Hoá 105 00 40 Quảng Trị 106O15 O 11 VÜnh Phóc 105 00 41 B×nh Phíc 106O15 O 12 Hà Tây 105 00 42 Bắc Kạn 106O30 O 13 Đồng Tháp 105 00 43 Thái Nguyên 106O30 O 14 Cần Thơ 105 00 44 Bắc Giang 107O00 O 15 Bạc Liêu 105 00 45 Thừa Thiên-Huế 107O00 O 16 Hà Nội 105 00 46 Lạng Sơn 107O15 O 17 Ninh Bình 105 00 47 KonTum 107O30 O 18 Hà Nam 105 00 48 Qu¶ng Ninh 107O45 O 25 Nam Định 105 30 55 Ninh Thuận 108O15 O 26 Tây Ninh 105 30 56 Khánh Hoà 108O15 O 27 Vĩnh Long 105 30 57 Bình Định 108O15 28 Sóc trăng 105O30 58 Đắc Lắc 108O30 29 Trà Vinh 105O30 59 Phó Yªn 108O30 30 Cao B»ng 105O45 60 Gia Lai 108O30 Để phục vụ xây dựng công trình lớn, phức tạp nhà cao tầng đơn vị thi công phải lập phơng án kỹ thuật bao gồm néi dung chÝnh sau: - Giíi thiƯu chung vỊ c«ng trình, yêu cầu độ xác công tác trắc địa phục vụ thi công xây dựng công trình, tài liệu trắc địa địa hình đà có khu vực - Thiết kế lới khống chế mặt độ cao (đa số phơng án chọn phơng án tối u) - Tổ chức thực đo đạc - Phơng án xử lý số liệu đo đạc - Phơng án xử lý vấn đề phức tạp nh chỉnh độ phẳng, độ thẳng đứng thiết bị, đo kiểm tra khu vực quan trọng v.v - Sơ đồ bố trí lọai dấu mốc Trớc tiến hành công tác trắc địa mặt xây dựng cần nghiên cứu tổng bình đồ công trình, kiểm tra vẽ chi tiết sử dụng cho việc bố trí công trình nh : khoảng cách trục, khoảng cách tổng thể, toạ độ độ cao điểm đợc phê duyệt phận giám sát kỹ thuật chủ đầu t Đối với công trình lớn có dây chuyền công nghệ phức tạp công trình cao tầng cần phải sử dụng máy móc thiết bị có độ xác cao nh máy toàn đạc điện tử, thuỷ chuẩn tự động cân có đo cực nhỏ mia invar, máy chiếu đứng, §Ĩ thµnh lËp líi khèng chÕ cã thĨ sư dơng công nghệ GPS kết hợp với máy toàn đạc điện tử 1.2 Một số khái niệm đánh giá độ xác đo đạc - Sai số trung phơng lần đo Đây tiêu chuẩn để đánh giá độ xác công tác đo đạc đà tiến hành C«ng thøc cđa Gauss σ = C«ng thøc Bessel σ = Trong ®ã: e12 + e 22 + + e n2 n v12 + v 22 + + v n2 n −1 e i = xi - X vi = xi - x xi - giá trị đo; X - giá thực đại lợng đo; x - giá trị đo trung bình - Sai số giới hạn Egh = (2 - 3) Đây sai số cho phép đợc đa qui phạm TCXDVN 309-2004 lấy - Sai số giá trị trung bình x = kết đo - Sai số hàm đại lợng đo trực tiếp đặc trng độ xác n y = f(t1, t2,,tn) ti đại lợng đo trực tiếp có sai số trung phơng tơng ứng σi sÏ lµ: σy = 2 ∂f ∂f ∂f σ + σ + + σ n2 ∂ t1 t2 tn - Sai số tơng đối (thờng sử dụng đo dài): Là tỷ số sai số tuyệt đối giá trị đai lợng đo, chúng đợc biểu diễn dới dạng phân số có tử số mẫu số số chẵn trăm, nghìn Ví dụ: 1: 500, 1: 000, 1: 10 000 dới dạng phân số có mÉu sè lµ 000 000 ký hiƯu lµ p.p.m (ví dụ: 2p.p.m.) Một số nguyên tắc kiểm tra công tác đo đạc hạn chế sai số: - Luôn đo có kiểm tra cách đo nhiều lần đo đại lợng phơng pháp khác tránh đợc nhầm lẫn - Với sai số hệ thống loại trừ cách tính toán điều chỉnh vào kết đo dùng phơng pháp đo thích hợp - Muốn giảm sai số ngẫu nhiên phải tăng số lần đo - Luôn tạo lợng đo d để kiểm tra nâng cao độ xác kết đo - Nguyên tắc bình sai chặt chẽ bình sai gần 1.3 Phân loại máy trắc địa thờng dùng xây dựng Máy kinh vĩ có loại: Kim loại, quang học, điện tử Theo độ xác chúng đợc chia ra: Chính xác cao: sai số trung phơng đo góc nhỏ 1" Chính xác : sai số trung phơng đo góc từ 5" ®Õn ±10" Kü thuËt : sai sè trung ph¬ng ®o góc từ 15" đến 30" Máy thuỷ bình có loại: quang học điện tử Theo độ xác chúng đợc chia ra: Chính xác cao: Sai số giới hạn đo chênh cao 3mm/ km Chính xác : Sai số giới hạn đo chênh cao 13mm/ km Kỹ thuật: Sai số giới hạn đo chênh cao 24mm/ km Dụng cụ đo độ dài: Các loại thớc: Vải 1: 000; ThÐp : 000; Invar : 000 000; Các loại máy đo độ dài sóng radio sóng ánh sáng có độ xác từ 3ppm đến 8ppm Toàn đạc điện tử: Đo kết hợp góc góc nghiêng, độ dài tính tọa độ x, y độ cao H Máy phân loại nh sau (Bảng 1): Bảng 1: Phân loại toàn đạc điện tử SSTP đo góc Loại máy SSTP đo cạnh Ghi bằng/đứng Chính xác trung bình Sử dụng để bố trí (TC307 Leica) công trình, đo vẽ 7"/7" 2mm + 2ppm hoàn công Chính xác Để đo lới khống (TC- 303 Leica) chế mặt 3"/3" 2mm + 2ppm Chính xác cao Để đo líi khèng (TCA-2003 Leica) chÕ mỈt b»ng, 1"/1" ±1mm +1ppm quantrắc biến dạng Trắc địa phục vụ khảo sát, thiết kế Tài liệu khảo sát địa hình đồ địa hình mặt cắt địa hình công trình dạng tuyến Để sử dụng tốt đồ cho vừa đáp ứng đợc yêu cầu công tác, vừa tránh đợc lÃng phí việc đo vẽ hay biên vẽ đồ cần phải phân tích đánh giá chất lợng đồ Cơ sở để đánh giá qui phạm đo vẽ ®å nãi chung cđa Nhµ níc hay cđa tõng ngµnh, văn qui định cụ thể biên tập đồ, sửa chữa bổ sung địa vật dáng đất 2.1 Đặc điểm yêu cầu chung đồ tỷ lệ lớn Trên khu vực xây dựng qui hoạch xây dựng thờng đo vẽ đồ tỷ lƯ tõ 1: 200; 1: 500 ®Õn 1: 000 Dựa vào ý nghĩa mục đích sử dụng đồ tỷ lệ lớn phân thành loại: - Bản đồ địa hình tỷ lệ lớn bản: thành lập theo qui định chung quan quản lý Nhà nớc để giải nhiệm vụ địa hình Nội dung thể theo qui đinh qui phạm hành - Bản đồ địa hình chuyên ngành: chủ yếu loại đồ địa hình công trình Loại đồ đợc thành lập dới dạng đồ mặt cắt có độ chi tiết cao, dùng làm tài liệu sở địa hình, địa vật phục vụ cho khảo sát, thiết kế, xây dựng sử dụng công trình Các phơng pháp chủ yếu đợc sử dụng để thành lập đồ địa hình: - Đo vẽ lập thể đo vẽ tổng hợp ảnh - Đo vẽ trực tiếp thực địa phơng pháp toàn đạc, toàn đạc điện tử kinh vĩ kết hợp đo cao bề mặt - Bản đồ địa hình vẽ giấy thể dới dạng đồ số Nội dung đồ đợc lu giữ dới dạng tệp liệu dáng đất, địa vật, toạ độ độ cao Việc lựa chọn tỷ lệ đồ cần đo vẽ cho khu vực xây dựng đợc qui định tuỳ thuộc vào yếu tố nh : Nhiệm vụ thiết kế phải giải đồ; giai đoạn thiết kế; mức độ phức tạp địa vật địa hình; mật độ đờng cống ngầm, dây dẫn Trong có tính đến yêu cầu độ xác, độ chi tiết độ đầy đủ đồ, phơng pháp thiết kế bố trí công trình - Giai đoạn lập luận chứng kinh tế kỹ thuật thiết kế sơ cần có đồ tû lƯ 1: 10 000 hc 1: 000 - Giai đoạn thiết kế qui hoạch chi tiết, thiết kế kỹ thuật cần sử dụng loại đồ tỷ lÖ: + 1: 000, h = 0,5 - 1m để thành lập đồ sở, tổng bình đồ khu vực thành phố, công nghiệp, thiết kế đồ án khu vùc x©y dùng; + 1: 000, h = 0,5 - 1m để thiết kế kỹ thuật công trình công nghiệp, dân dụng, thuỷ lợi, hệ thống ống dẫn, vẽ thi công công trình thuỷ lợi; - Giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công cần loại đồ sau: + Bản đồ tỷ lệ 1: 1000, h = 0,5m đợc dùng để thiết kế thi công công trình khu vực cha xây dựng, tổng bình đồ khu vực xây dựng thành phố, thiết kế chi tiết công trình ngầm, thiết kế qui hoạch đứng; + Bản đồ tỷ lệ 1: 500, h = 0,5m đợc dùng để thiết kế thi công công trình thành phố, khu công nghiệp, đo vẽ hoàn công công trình + Bản đồ tỷ lệ 1: 200, h = 0,2 - 0,5m đợc dùng để thiết kế thi công công trình có diện tích nhỏ nhng đòi hỏi độ xác cao, đo vẽ hoàn công công trình 2.2 Các bớc đo vẽ đồ địa hình Xây dựng lới khống chế đo vẽ đồ tỷ lệ lớn Cơ sở trắc địa để đo vẽ đồ tỷ lệ lớn lới trắc địa Nhà nớc cấp hạng lới khống chế đo vẽ mặt độ cao Lới khống chế trắc địa tập hợp điểm đợc cố định kiên cố mặt đất có toạ độ x, y (khống chế mặt bằng) độ cao H (khống chế độ cao) đ ợc xác định hệ thống nhờ phép đo (góc , độ dài, độ cao) đợc tiến hành mặt đất - Các phơng pháp xây dựng lới mặt là: Đờng chuyền, tam giác đo góc, tam giác đo cạnh, GPS, giao hội góc, giao hội cạnh, giao hội ngợc -Lới khống chế độ cao đợc xây dựng dới dạng đờng chuyền độ cao - Lới khống chế trắc địa đợc phân thành cấp hạng theo nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết với độ xác giảm dần, lới cấp dới đợc phát triển dựa vào lới cấp Bảng2: Phân cấp lới khống chế toạ độ (mặt bằng) Các cấp Lới khống chế Trắc địa Nhà nớc Các tiêu Mục đích xây Xác định hình dạng dựng lới kích thớc trái đất, NCKH, làm kh chế đo vẽ tất loại đồ Các phơng Đờng chuyền, tam giác, pháp x.d lới GPS Số hạng Kích thớc ữ20 km Lới khống chế khu vực Tăng thêm số lợng điểm khống chế cho khu vực Lới sở đo vẽ Đờng chuyền, tam giác, GPS Tăng mật độ điểm đợc xác định toạ độ để trực tiếp đo vẽ đồ Tất phơng pháp trừ GPS 0,5ữ5 km < 0,5 km (tơng đối) Các tiêu kỹ thuật lại đợc qui định chi tiết cho cấp hạng phơng pháp xây dựng lới khác đợc ghi quy phạm trích để làm ví dụ cho hạng lới nhà nớc lới khu vực Bảng 3: Các tiêu kỹ thuật lới TĐNN phơng pháp tam giác đo góc Các tiêu kỹ thuật Hạng Hạng Hạng Hạng Chiều dài cạnh,km 20 - 30 07 - 20 - 10 2-6 §é xác đo cạnh đáy 1:400 000 1:300 000 1:200 000 1:200 000 Sai số trung phơng đo góc 0",7 1",0 1",8 2",5 o o o Gãc nhá tam giác 40 30 30 30o Bảng4: Các tiêu kỹ thuật lới khu vực (tăng dày) p.p tam giác đo góc Các chi tiêu kỹ thuật Cấp Cấp 1.Số lợng tam giác cạnh đáy 10 10 Chiều dài cạnh tam giác, km 1-5 1-3 o Góc hớng cấp không nhỏ 20 20o Sai số trung phơng đo góc 10 Sai số đo cạnh ®¸y 1: 50 000 1: 20 000 Sai sè c¹nh u nhÊt 1: 20 000 1: 10 000 Líi độ cao đợc xây dựng dới dạng đờng chuyền: nối, khép kín, treo tạo thành điểm nút - Lới độ cao Nhà nớc hạng I, II, III, IV đợc xây dựng toàn lÃnh thổ Quốc gia phơng pháp đo cao hình học, bình sai chặt chÏ mét hƯ thèng nhÊt - Líi ®o cao kỹ thuật đợc phát triển dựa vào độ cao Nhà nớc hạng I đến IV với mục đích làm lới sở đo vẽ Bảng5: Một số tiêu kỹ thuật lới khống chế độ cao Hạng sai số trung phơng trạm (mm) I 0.15 Tầm ngắm lớn (m) 50 Chênh lệch tầm ngắm (m) 0.5 Sai số khÐp (mm) DiƯn tÝch ®o vÏ (km2) II 0.30 65 1.0 L 50 - 200 III 0.65 75 2.0 10 L 10 - 50 L IV Kü thuËt 3.0 8.0 100 150 5.0 - 20 L 50 L - 10 Lới hạng II đợc thành lËp ë khu vùc réng cã chu vi h¬n 40 km, chiều dài tuyến điểm nút không lớn 10 km Lới đợc tăng dày tuyến độ cao hạng III Chiều dài tuyến hạng III đợc bố trí điểm hạng II không đợc vợt 15 km; chiều dài điểm nút không đợc vợt km Lới hạng III đợc tăng dày tuyến độ cao hạng IV Chiều dài tuyến bố trí điểm hạng II III không đợc vợt km Chiều dài tuyến điểm nút không đợc vợt - km Các điểm hạng IV cách 400 - 500 m khu vực xây dựng km khu vực cha xây dựng Độ cao điểm thuộc lới khống chế đo vẽ thờng đợc xác định phơng pháp đo cao kỹ thuật dới dạng đo cao hình học đo cao lợng giác Sai số ®é cao cđa c¸c ®iĨm khèng chÕ ®o vÏ so với điểm độ cao sở gần không đợc vợt 1/10 khoảng cao vùng đồng 1/ khoảng cao vùng núi Các bớc xây dựng lới khống chế trắc địa mặt độ cao: + Thiết kế khảo sát chọn điểm Tuỳ theo địa hình khu vực đo vẽ, diện tích đo vẽ, tỷ lệ đồ đo vẽ mà ngời ta định cấp hạng lới, phơng pháp xây dựng lới tiến hành khảo sát để chọn vị trí đặt điểm mốc cho đáp ứng yêu cầu kỹ thuật vị trí ổn định lâu dài Trên khu vực thành phố khu công nghiệp lới trắc địa đợc thiết kế phải đảm bảo tiêu sau: Độ xác mạng lới khống chế cấp phải đảm bảo cho việc tăng dày cho cấp dới nhằm thoả mÃn yêu cầu đo vẽ đồ tỷ lệ lớn yêu cầu công tác bố trí công trình Mật độ điểm khống chế phải thoả mÃn yêu cầu tỷ lệ đo vẽ Số cấp hạng lới tuỳ thuộc vào diện tích khu vực đo vẽ đợc qui định nh bảng đảm bảo độ xác tơng đơng Bảng Khống chế sở Khống chế đo vẽ Diện tích Mặt Độ cao Mặt Độ cao đo vẽ, km2 Lới NN Lới tăng dày II, III, IV 1,2 II, III, IV Tam > 200 III, IV 1,2 II, III, IV giác 50 ữ 200 IV 1,2 III, IV nhỏ, đĐo 10 50 IV 1,2 IV êng cao ÷ 10 1,2 IV chun kü IV kinh tht 2,5 ÷ vĩ ữ 2,5