BÀI GIẢNG TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH

9/21/2015 KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN BỘ MƠN CƠNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH u cầu mơn học I Chuyên cần 10% II Hoàn thành nội dung thực tập 30% - Bố trí độ cao cơng trình GV: THÁI VĂN HỊA BM: CƠNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH Email: thaihoa@hcmuaf.edu.vn hoa.cndc@gmail.com Tell: 0908670778 Website: http://www2.hcmuaf.edu.vn/?ur=thaihoa - Bố trí vị trí mặt cơng trình III Thi cuối kỳ 60% - Đề mở (Khơng dùng máy Vi tính điện thoại) - Thời gian 60’ Tp Hồ Chí Minh - 2014 1.1 Mục đích, dạng lưới yêu cầu độ xác 1.1.1 Lưới khống chế mặt 1.1.1.1 Một số đặc điểm lưới khống chế mặt phẳng trắc địa cơng trình Lưới khống chế mặt phẳng thành lập khu vực thành phố, khu công nghiệp, khu lượng, sân bay, bến cảng, cầu cống, đường hầm sở trắc địa phục vụ khảo sát, thiết kế, thi cơng xây dựng cơng trình Lưới khống chế trắc địa cơng trình thành lập dạng lưới tam giác đo góc, đường chuyền (đa giác), lưới đo góc – cạnh kết hợp, lưới tam giác đo cạnh độ xác cao lưới ô vuông xây dựng 4:49 CH Yêu cầu độ xác mật độ điểm lưới trắc địa cơng trình tùy thuộc vào u cầu nhiệm vụ phải giải giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi cơng sử dụng cơng trình Trong trường hợp chung nhất, vấn đề thực tế đặt có sử dụng điểm lưới khống chế nhà nước hay không?; sử dụng nào? Như biết, nay, lưới khống chế nhà nước thành lập theo nguyên tắc thông thường từ tổng thể đến cục bộ, từ độ xác cao đến độ xác thấp phân thành bốn hạng I, II, III, IV Để xem xét ứng dụng vào trắc địa cơng trình, tóm tắt tiêu kỹ thuật lưới tam giác nhà nước hạng II, III, IV đường chuyền (đa giác) hạng IV sau: 9/21/2015 Cấp hạng lưới tam giác Chỉ tiêu kỹ thuật Chiều dài cạnh (Km) II III IV 7-10 5-8 2-5 Sai số tương đối cạnh đáy 1:300.000 1:200.000 1:100.000 Sai số tương đối cạnh yếu 1:200.000 1:120.000 1:70.000 Góc nhỏ tam giác 300 200 200 Giới hạn sai số khép tam giác 4” 6” 8” 1,0” 1,5” 2,0” Sai số trung phương đo góc Lưới khống chế mặt phẳng nhà nước tăng dày lưới tam giác đường chuyền cấp 1, Trong trường hợp đo vẽ đồ, sở để ước tính độ xác cần thiết lưới khống chế mặt phẳng yêu cầu độ xác lưới đo vẽ Yêu cầu sai số giới hạn vị trí điểm lưới đo vẽ so với điểm lưới nhà nước lưới tăng dày không vượt 0,2 mm đồ khu vực chưa xây dựng Trên khu vực xây dựng sai số không vượt quy định sau: Tỷ lệ đồ: 1:500 1:1000 1:2000 Sai số giới hạn: 0,10 m 0,16 m 0,30 m Theo tài liệu cơng bố lưới khống chế mặt phẳng nhà nước có đủ độ xác bảo đảm cho đo vẽ đồ tỷ lệ 1:500 Chỉ tiêu kỹ thuật Chiều dài giới hạn đường chuyền - Đường đơn - Giữa điểm gốc điểm nút - Giữa hai điểm nút Chu vi giới hạn đa giác Chiều dài cạnh - Lớn - Nhỏ - Tốt Số cạnh đường chuyền không Giới hạn sai số khép tương đối Sai số trung phương đo góc Giới hạn sai số khép góc Đường chuyền hạng IV 10 km km km 30 km 2,00 km 0,25 km 0,50 km 15 1:25.000 2,0” 5” Hiện nay, u cầu cơng tác địa chính, hệ thống lưới địa thành lập bao gồm lưới địa sở, (tương đương lưới khống chế nhà nước hạng III), lưới địa Hệ thống lưới địa có đủ độ xác bảo đảm cho đo vẽ đồ tỷ lệ lớn 1:500, 1:200 Đo khu vực xây dựng cơng trình, có điểm lưới khống chế mặt phẳng nhà nước điểm lưới địa cần tăng dày, phát triển để có mật độ điểm bảo đảm đo vẽ đồ phục vụ giai đoạn khảo sát, thiết kế cơng trình Lưới khống chế trắc địa cơng trình nhằm mục đích bảo đảm độ xác bố trí cơng trình quan trắc chuyển dịch, biến dạng cơng trình Vì cần phải xét đến hai trường hợp: 9/21/2015 Trong trường hợp này, lưới trắc địa cơng trình phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục lưới nhà nước dựa vào điểm lưới nhà nước có khu vực xây dựng cơng trình - Giai đoạn khảo sát, thiết kế: lưới khống chế trắc địa phục vụ đo vẽ đồ - Giai đoạn thi công: lưới khống chế trắc địa phục vụ cho bố trí cơng trình - Giai đoạn sử dụng cơng trình: lưới khống chế dùng để quan trắc chuyển dịch, biến dạng cơng trình Như vậy, yêu cầu độ xác tăng dần Việc phát triển xây dựng lưới phải linh hoạt, hợp lý cho sử dụng tối đa kết giai đoạn trước vào giai đoạn sau q trình xây dựng cơng trình Trong trường hợp phải thành lập lưới chun dùng cho cơng trình Các điểm lưới nhà nước có khu vực dùng làm số liệu gốc cần thiết tối thiểu để nối lưới trắc địa cơng trình vào hệ thống tọa độ nhà nước Vị trí, mật độ điểm độ xác lưới trắc địa cơng trình chuyên dùng tùy thuộc yêu cầu đặc điểm cơng trình giai đoạn xây dựng cơng trình Thí dụ khu xây dựng đầu mối thủy lợi – thủy điện: a/ Khu vực thành phố Ở thành phố, không thành lập lưới chuyên dùng mà sử dụng lưới khống chế nhà nước làm sở, chiều dài cạnh rút ngắn 1,5 – lần để có mật độ điểm/5-15 km2 Lưới tăng dày để bảo đảm đo vẽ đồ tỷ lệ 1:500 Loại hình dạng lưới phụ thuộc vào diện tích hình dạng thành phố Thành phố có dạng kéo dài thành lập chuỗi tam giác đơn kép Thành phố có dạng trải rộng thành lập lưới có dạng đa giác trung tâm đo thêm đường chéo Thành phố lớn có diện rộng thành lập lưới gồm nhiều đa giác trung tâm 9/21/2015 Chuỗi tam giác đơn Đa giác trung tâm Chuỗi tam giác đơn kép 4:49 CH Lưới tam giác dày đặc 4:49 CH Chuỗi tam giác đơn Chuỗi tam giác đơn kép 4:49 CH 4:49 CH 9/21/2015 Lưới tam giác dày đặc Đa giác trung tâm 4:49 CH 4:49 CH Lưới cấp thành phố lưới tam giác hạng II III, tăng dày lưới điểm hạng IV lưới đường chuyền cấp 1, Trên khu vực thành phố, sử dụng rộng rãi lưới đường chuyền (đa giác) hạng IV cấp 1, Đường chuyền thành lập theo đường phố, có điểm gắn tường nhà, bảo vệ lâu dài Loại lưới tam giác đo cạnh thường không sử dụng rộng rãi khu vực thành phố lí do: - Trong tam giác khơng có đại lượng đo thừa nên khơng có điều kiện kiểm tra kết đo thực địa - Lưới tam giác đo cạnh có độ xác định hướng nên gây dịch vị ngang lớn điểm, ảnh hưởng khơng tốt đến độ xác lưới - Điều kiện đo dài điện tử khu vực thành phố thuận lợi thay đổi lớn nhiệt độ, áp suất, độ ẩm có nhiều cáp điện cao 19 20 9/21/2015 Đối với lưới hạng IV cấp lưới tăng dày thành phố phương pháp đường chuyền (đa giác) hẳn phương pháp tam giác đo cạnh đường chuyền linh hoạt hơn, độ xác bảo đảm ổn định Tuy nhiên phương pháp tam giác đo cạnh với độ xác cao cạnh ngắn lại dùng nhiều xây dựng nhà cao tầng số cơng trình khác Trên khu vực thành phố, lưới đo góc – cạnh kết hợp xem tốt Loại lưới có độ xác cao, đồ hình lưới vượt ngồi quy định thơng thường mà đảm bảo độ xác b/ Khu vực cơng nghiệp Lưới khống chế tồn khu vực thành lập giai đoạn khảo sát sở để đo vẽ đồ, đồng thời dựa vào để thành lập lưới bố trí cơng trình Đối với khu vực cơng nghiệp có diện tích 30 km2, sở khống chế điểm lưới nhà nước Đối với khu vực nhỏ thành lập lưới cục có độ xác lưới hạng IV nhà nước Để bố trí cơng trình, khu cơng nghiệp thường thành lập lưới vng xây dựng 21 c/ Cơng trình đòi hỏi độ xác cao Đối với cơng trình đòi hỏi độ xác cao nhà máy gia tốc hạt, cơng trình cao, tháp vơ tuyến phạm vi nhỏ thành lập lưới tam giác nhỏ đo cạnh (25 – 50 m) độ xác cao (0,1 – 0,5 mm) 22 Lưới độ cao nhà nước hạng I, II, III, IV sở độ cao thống lãnh thổ quốc gia Các công tác trắc địa cơng trình dựa vào lưới độ cao nhà nước phát triển dạng dày đặc Độ xác mật độ điểm lưới độ cao phụ thuộc vào u cầu độ xác cơng tác đo vẽ, bố trí cơng trình phụ thuộc vào độ lớn khu vực Đối với thành phố có diện tích lớn 500 km2, thành lập lưới hạng I, II, III, IV diện tích từ 50 - 500 km2, thành lập lưới hạng II, III, IV diện tích từ 10 - 50 km2, thành lập lưới hạng III, IV diện tích từ - 10 km2, thành lập lưới hạng IV 23 24 9/21/2015 Chỉ tiêu kỹ thuật Hạng II Chiều dài lớn tuyến (km): - điểm gốc 40 - điểm nút 10 Khoảng cách lớn mốc: (km) - khu vực xây dựng - khu vực chưa xây dựng Sai số khép giới hạn tuyến (L km) (mm) Hạng III Hạng IV 15 0,2 0,8 (mm) - Lưới độ cao hạng II: Các điểm phân bố khu vực Đo theo phương pháp trùng vạch, đo đo - Lưới độ cao hạng III: Trong trường hợp tăng dày lưới hạng II thành lập dạng tuyến, vòng khép kín lưới có điểm nút dựa vào điểm gốc cấp cao Nếu lưới độc lập, thường hệ thống tuyến khép kín, đo đo - Lưới độ cao hạng IV: Dùng để tăng dày lưới hạng cao lưới độc lập Trong lưới độ cao hạng IV, thường dùng mốc gắn tường, mốc chôn nông mốc điểm khống chế mặt phẳng 0,2 – 0,5 0,5 – 2,0 (mm) 25 Các công tác trắc địa khu vực xây dựng phải dựa hệ thống độ cao thống lựa chọn thành lập giai đoạn khảo sát, thiết kế cơng trình Đặc điểm lưới độ cao trắc địa cơng trình khoảng cách mốc chiều dài tuyến rút ngắn, phương pháp đo lưới độ cao nhà nước 26 1.2.1 Lưới cấp thấp dựa cạnh lưới cấp cao AB cạnh lưới bậc i có sai số tương đối 1/Ti Sai số tương đối cạnh bậc i+1 tính theo cơng thức: (1-1) Trong đó: 1/Ti ảnh hưởng sai số số liệu gốc (1/Ti+1)do ảnh hưởng sai số đo lưới bậc i+1 4:49 CH 28 9/21/2015 Nếu ký hiệu Ki hệ số giảm độ xác từ bậc i-1 đến bậc i viết: Trong trường hợp lưới bậc thấp bị biến dạng chiều dài (tỷ lệ lưới) mà bị biến dạng góc Sự biến dạng góc bổ sung thêm thành phần (1/Ti)’ vào công thức (1-1) (1-3) Nếu K1=K2= =Kn = K, suy Từ ta có: Thành phần (1/Ti)’ công thức (1-3) thể tăng ảnh hưởng sai số số liệu gốc bậc lưới i+1 Như hệ số giảm độ xác từ bậc i-1 đến bậc i phải thể qua i (1-2) Trong đó: n số bậc phát triển lưới 4:49 CH 29 4:49 CH 30 4:49 CH 32 Ví dụ: Nếu K1=K2= =Kn = K 1=2= =n=, Suy (1-4) Thì hệ số giảm độ xác là: Theo khảo sát giáo sư Provorov sai số tỷ lệ lưới có giá trị tương đương với sai số biến dạng góc Khi (1/Ti)  (1/Ti)’ Để ước tính số bậc phát triển lưới lấy  = 1,5 Ta có: 4:49 CH 31 9/21/2015 a/ Số hiệu chỉnh độ cao Số hiệu chỉnh chiếu cạnh AB xuống mặt chiếu A0B0 (hình 1-3) 1.3.1 Số hiệu chỉnh phép chiếu Trước bình sai, lưới trắc địa nhà nước chiếu xuống mặt Ellipsoid thực dụng Kraxơvski Vì trị đo lưới hạng I, II hiệu chỉnh Điều có nghĩa trị đo sau chiếu xuống mặt quy ước Tọa độ điểm tính hệ tọa độ phẳng, vng góc phép chiếu Gauss Vì cơng trình xây dựng bề mặt tự nhiên trái đất nên cần phải thu kết đo không qua hiệu chỉnh phép chiếu 4:49 CH tính theo cơng thức: (1-5) Trong đó: S – chiều dài cạnh đo Hm – độ cao trung bình cạnh H0 – độ cao mặt chiếu Rm – bán kính trung bình Ellipsoid (=6370 km) 33 Từ cơng thức trên, ta có 4:49 CH 34 b/ Số hiệu chỉnh chiếu mặt phẳng Gauss Số hiệu chỉnh chiều dài cạnh có dấu dương tăng từ trục đến mép múi chiếu Khoảng cách S0 hai điểm mặt phẳng tính theo cơng thức : Số hiệu chỉnh ảnh hưởng không đáng kể đến tỷ lệ lưới (1-6) Lúc Trong : S – chiều dài cạnh Ellipsoid Rm – bán kính trung bình Ellipsoid Tức hiệu độ cao mặt đất mặt chiếu nhỏ 32 m bỏ qua số hiệu chỉnh Sh Mặt chiếu chọn trắc địa cơng trình mặt có độ cao trung bình khu vực xây dựng cơng trình Đối với đường xe điện ngầm mặt có độ cao trung bình trục hầm 4:49 CH trị trung bình hoành độ điểm đầu cuối S 35 4:49 CH 36 9/21/2015 Số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh chiếu mặt phẳng Gauss tính gần theo công thức: Để sai số tương đối tỷ lệ lưới khơng vượt q 1:200.000 khoảng cách từ kinh tuyến trục múi chiếu đến khu vực xây dựng cơng trình khơng vượt q: (1-7) Từ suy ra: Nếu ym > 20 km chọn kinh tuyến qua điểm khu vực xây dựng cơng trình làm trục múi chiếu (1-8) Đối với cạnh nằm đường biên múi chiếu 30, có ym = 150 km thì: 37 38 Ví dụ: 1.3.2 Hệ tọa độ cân Vì Sh Sg có dấu ngược nên đề xuất hệ tọa độ cân bằng, mặt chiếu kinh tuyến trục múi chiếu chọn cho tổng số hiệu chỉnh nói có giá trị nhỏ, không đáng kể Điều kiện viết: Khi khu vực xây dựng cơng trình cách kinh tuyến trục 50 km, độ cao mặt chiếu tính theo cơng thức: Ngược lại, cho trước Hm – H0 = 50 m (1-9) Từ đó, cho trước ym Nhưng hệ tọa độ cân thường khơng ứng dụng rộng rãi độ cao mặt chiếu cho trước đồ án thiết kế cơng trình Vì hệ tọa độ cân áp dụng cho dải hẹp với hoành độ tính theo cơng thức (1-11) (1-10) Hoặc cho trước Hm – H0 (1-11) 4:49 CH 39 4:49 CH 40 10 9/21/2015 Để tính tham số chuyển đổi xác, cần ý: - Các điểm song trùng tốt phân bố xung quanh khu đo khống chế có hiệu khu đo Trong trường hợp điểm song trùng phân bố phía khu đo cần tính phạm vi khống chế hiệu độ xác cần phải thỏa mãn - Để nâng cao độ xác, cần có nhiều điểm song trùng để tính tham số chuyển đổi theo phương pháp bình phương nhỏ Để kiểm tra tính xác tham số chuyển đổi, chọn số điểm khơng tham gia tính tham số, thay vào cơng thức để tính kiểm tra, thỏa mãn yêu cầu chứng tỏ tham số chuyển đổi đáng tin cậy 4:49 CH (3) Thiết lập tham số công trình Theo yêu cầu phần mềm GPS RTK, cần nhập vào tham số: tham số ellipsoid hệ tọa độ sử dụng bán kính lớn độ lệch tâm; kinh tuyến trung ương múi chiếu; độ kinh, độ vĩ gần góc tây nam đông bắc khu đo; tham số chuyển đổi hệ tọa độ khu đo Theo yêu cầu bố trí, nhập vào tọa độ thiết kế điểm cần bố trí để tiện bố trí tức thời ngoại nghiệp (4) Thực thi ngoại nghiệp Đặt máy thu GPS trạm gốc điểm khống chế, mở máy thu, nhập tham số thiết lập vào máy thu GPS, nhập tọa độ thi công sử dụng điểm khống chế độ cao anten 97 Máy thu GPS trạm gốc thông qua tham số chuyển đổi chuyển tọa độ thi công điểm khống chế thành tọa độ WGS-84, đồng thời liên tục thu tín hiệu vệ tinh có thể, thơng qua điện đài phát tọa độ điểm trạm gốc, trị đo, trạng thái vệ tinh quan sát, trạng thái công tác máy thu Máy thu trạm lưu động đồng thời với việc thu tín hiệu vệ tinh GPS, thu số liệu truyền tới từ trạm gốc, sau xử lý thu tọa độ chiều WGS-84 trạm lưu động, lại thông qua tham số chuyển đổi tọa độ giống trạm gốc, chuyển tọa độ WGS-84 thành tọa độ thi công hiển thị tức thời máy trạm lưu động Máy thu so sánh vị trí tức thời với vị trí thiết kế để đạo bố trí 4:49 CH 4:49 CH 98 Ưu điểm bố trí điểm theo phương pháp GPS RTK: Nếu dùng tồn đạc điện tử cần phải thơng hướng, nhiều thời gian cơng sức mà độ xác khơng đồng GPS RTK có ưu chuyền tọa độ chiều với khoảng cách xa không cần điều kiện thơng hướng, khơng tích lũy sai số Ứng dụng phương pháp tọa độ trực tiếp GPS RTK hồn thành nhiệm vụ bố trí cách nhanh chóng, hiệu cao 99 4:49 CH 100 25 9/21/2015 b, Máy dọi quang học Máy dọi quang học máy chuyên dùng để bố trí đường dây dọi, hình 2-12 máy dọi quang học PD3 hãng Sokia (Nhật bản) sản xuất, có hai ống thủy vng góc dùng để cân máy, máy chiếu ngược lên xi xuống dưới, có hai kính mắt hai kính vật, độ xác thẳng đứng 1/40.000 Máy dọi quang học có loại WILD NZL, WILD ZL hãng Leica (Thụy sĩ) sản xuất, độ xác thẳng đướng 1/30.000 ~ 1/200.000 2.1.5 Bố trí đường dây dọi a, Máy kinh vĩ + kính mắt vng góc Chỉ cần tháo kính mắt máy kinh vĩ thường dùng (máy tồn đạc kinh vĩ laser) lắp vào kính mắt vng góc, hình 2-11, tia ngắm hướng thiên đỉnh Khi thao tác thực tế, thường đo bốn vị trí bàn độ ngang cách 900, điểm đối xứng nhau, lấy trung điểm làm kết cuối cùng, tức nâng cao độ xác điểm chiếu 4:49 CH 101 4:49 CH 102 c, Máy dọi laser Ngoài máy dọi quang học, có máy dọi laser độ xác cao Hình 2-13 máy dọi laser LVI hãng Sokia (Nhật bản) sản xuất, máy phát tia laser lên xuống dưới, người dùng nhìn thấy điểm chiếu phương thẳng đứng Độ xác thẳng đứng 1/30.000 Hình 2-11 Máy kinh vĩ + kính mắt vng góc Hình 2-12 Máy dọi quang học PD3 Hình 2-13 Máy dọi laser 4:49 CH 103 4:49 CH 104 26 9/21/2015 2.1.6 Chuyển đường thẳng nghiêng thực địa Các điểm đường thẳng nghiêng thường bố trí thực địa phương pháp đo cao hình học Mật độ điểm đường thẳng phải nằm phạm vi chiều dài tia ngắm từ 150m đến 200m Việc chuyển điểm trung gian đường nghiêng tiến hành phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm nghiêng với số đọc mia điểm B chiều cao máy đặt điểm A (Hình 2-14) Khi đường ngắm song song độ nghiêng thiết kế, tiếp tục đóng cọc C, D điểm trung gian cho số đọc mia chiều cao máy i 4:49 CH Hình 2-14 Chuyển đường thẳng nghiêng thực địa 105 106 2.2 Phương pháp bố trí hồn ngun 2.2.1 Bố trí góc theo phương pháp hồn ngun Như hình 2-16, đặt máy kinh vĩ A, bố trí trực tiếp , đánh dấu điểm P’, sau đo xác góc đo khoảng cách AP’=S, so sánh ’ với giá trị góc thiết kế, tính hiệu số =-’, tính lượng hồn ngun: (2-14) Sau đó, hướng vng góc với AP’ tiến hành hoàn nguyên (chuyển dịch) PP’, điểm P 2.1.7 Chuyển mặt phẳng thực địa Phương pháp đo cao vng Chia khu vực cần bố trí thành lưới vng với kích thước lưới theo u cầu Trục lưới ô vuông phải song song với đường dốc thiết kế Sau dùng máy tồn đạc điện tử để xác định độ cao đỉnh cọc Nếu đỉnh cọc đóng sát mặt đất tự nhiên, độ cao gọi độ cao đen Còn độ cao thiết kế gọi độ cao đỏ Viết trị số dấu hiệu độ cao nói lên cọc 4:49 CH 4:49 CH 107 4:49 CH 108 27 9/21/2015 2.2.2 Bố trí điểm theo phương pháp hồn ngun a, Phương pháp hồn ngun giao hội góc Như hình 4-17, A, B điểm biết tọa độ, P điểm cần bố trí biết tọa độ thiết kế Khi bố trí, cần tính yếu tố a, b tính thêm lượng bổ trợ cần thiết cho hồn ngun Sa, Sb Đầu tiên, bố trí trực tiếp để điểm P’, sau đó, đo góc tính hiệu số góc , Khi  tương đối nhỏ dùng phương pháp đồ giải để tìm vị trí điểm P từ điểm P’ Trên giấy trắng chích điểm P’, vẽ hai đường thẳng có góc kẹp , dùng mũi tên rõ hướng P’A, P’B, tính lượng chuyển dịch a, b theo cơng thức: Hình 2-16 Bố trí góc theo phương pháp hồn ngun 4:49 CH 109 4:49 CH 110 4:49 CH 112 Sau đó, vẽ đường song song với P’A, P’B với khoảng cách a, b bên trái bên phải tùy thuộc dấu a, b, giao điểm chúng vị trí điểm P Đặt trùng điểm P’ giấy với điểm P’ bố trí trực tiếp thực địa, hướng P’A giấy trùng với hướng thực địa, dùng hướng P’B để kiểm tra, lúc vị trí điểm P giấy vị trí điểm P thực địa Hình 2-17 Phương pháp hồn nguyên giao hội góc 4:49 CH 111 28 9/21/2015 b, Phương pháp hoàn nguyên giao hội khoảng cách Đầu tiên, bố trí trực tiếp điểm P’, sau đó, đo xác khoảng cách từ P’ đến A, B Dùng hiệu khoảng cách để tiến hành hồn ngun vị trí điểm P Trong Sa, Sb tính từ tọa độ điểm A, B, P; quy định Sa, Sb hướng dương, hướng vào âm Khi tương đối nhỏ, vẽ hồn ngun giấy Hình 2-18 Phương pháp hồn ngun giao hội khoảng cách 4:49 CH 113 2.2.3 Bố trí điểm đường thẳng theo phương pháp hoàn nguyên a, Phương pháp hồn ngun đo góc nhỏ Đầu tiên, dùng phương pháp trực tiếp để bố trí điểm 114 Hình 2-19 Phương pháp hồn ngun đo góc nhỏ b, Phương pháp hồn ngun đo góc lớn Khơng đặt máy kinh vĩ A để đo góc nhỏ, mà đặt máy P’ để đo góc lớn Giả thiết =1800 - , tính lượng hồn ngun: P’ đo khoảng cách AP’=S1 Sau đặt máy kinh vĩ điểm A, đo góc 4:49 CH , tính lượng hoàn nguyên tiến hành hoàn nguyên thực địa, điểm P Giả thiết sai số đo góc máy kinh vĩ m, từ sinh sai số điểm P (lệch khỏi đường thẳng AB) mP Do sai số đo góc m sinh sai số lượng hoàn nguyên (2-16) (2-15) 4:49 CH 115 4:49 CH 116 29 9/21/2015 So sánh (2-15) (2-16) để ý đến sai số đo góc m=m, Có thể thấy, bố trí điểm đường thẳng theo phương pháp hồn ngun đo góc lớn có độ xác cao 4:49 CH 117 CHƯƠNG 3: MỘT SỐ DẠNG BỐ TRÍ CƠ BẢN 3.1 Bố trí lưới vng xây dựng Để chuyển thiết kế cơng trình cơng nghiệp thực địa, thơng thường người ta xây dựng sở khống chế tọa độ độ cao dạng đặc biệt bao gồm hệ thống dày đặc điểm mốc trắc địa phân bố cách tương đối đồng toàn khu vực Các điểm tạo thành mạng lưới hình vng hay hình chữ nhật có chiều dài cạnh từ 50, 100 - 400m Sở dĩ lưới xây dựng có dạng đặc biệt khu cơng nghiệp, thành phố có hạng mục cơng trình bố trí thành lơ, mảng có trục song song vng góc với Mạng lưới vng xây dựng có cạnh song song với trục chuỗi xây dựng 4:49 CH 4:49 CH 118 Muốn sau thiết kế hạng mục cơng trình bình đồ, người ta thiết kế mạng lưới ô vuông với phân bố điểm cách hợp lý từ chuyển chúng thực địa Ngồi mục đích bố trí cơng trình, lưới vng xây dựng dùng để đo vẽ bình đồ hồn cơng tỷ lệ lớn 1:500 – 1:200 119 4:49 CH 120 30 9/21/2015 3.1.1 Theo phương pháp bố trí trực tiếp Trong phương pháp người ta chuyển thực địa với độ xác xác định trước tồn điểm mạng lưới cách đặt xác yếu tố thiết kế (góc cạnh) Đầu tiên bố trí thực địa hai hướng khởi đầu vng góc với nằm khu vực xây dựng (Hình 3-1) Do có sai số bố trí nên hai hướng khơng thật vng góc với Dùng máy kinh vĩ xác đo lại góc  từ 23 vòng đo Tính trị số chênh lệch so với góc vng điều chỉnh vị trí điểm B, C số hiệu chỉnh SB, SC AB AC thật vng góc với Hình 3-1 4:49 CH 121 Các số hiệu chỉnh tính theo công thức: (3-1) 122 Người ta kết thúc việc bố trí hai hướng điểm cuối F, R, D, E Tại điểm dựng góc vng tiếp tục bố trí điểm theo chu vi lưới Như ta nhận thựa địa tứ giác lưới ô vuông xây dựng với cạnh bố trí Sau người ta thay mốc gỗ tạm thời mốc bê tông chắn Tiếp theo hướng điểm tương ứng vòng bản, ta tiến hành bố trí điểm bên lưới Để tính tốn tọa độ cuối điểm lưới xây dựng người ta tiến hành đặt đường chuyền cấp theo chu vi lưới, theo điểm chêm dày đặt đường chuyền cấp Để xác định tọa độ điểm sử dụng phương pháp khác  = 900 -  Các khoảng cách AB1 AC1 lấy tổng bình đồ Cố định điểm B, C thực địa dọc theo hướng AB AC ta đặt đoạn thẳng chiều dài cạnh lưới Việc định tuyến tiến hành máy kinh vĩ, khoảng cách đo thước thép căng lực kế Kết đo có tính đến số hiệu chỉnh độ dốc địa hình, nhiệt độ kiểm nghiệm thước Hiện việc đặt khoảng cách tiến hành máy tồn đạc điện tử cho phép tính tốn cách nhanh chóng khoảng cách ngang có tính đến tất số hiệu chỉnh Ở đây: 4:49 CH 4:49 CH 123 4:49 CH 124 31 9/21/2015 Nếu khu vực xây dựng có diện tích khơng lớn việc bố trí đỉnh lưới tiến hành với độ xác cao tọa độ điểm nhận sau bình sai khơng khác so với tọa độ thiết kế Tuy nhiên thành lập mạng lưới lớn khó mà tiến hành cơng tác bố trí với độ xác cao việc tính tất số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh phức tạp Do tọa độ thực tế điểm khác tương đối nhiều so với tọa độ thiết kế Khi sai khác tọa độ nhỏ đưa tâm mốc vị trí thiết kế người ta hàn lên đầu mốc thép (10x10) cm (20x20) cm Theo tọa độ thực tế tọa độ thiết kế ta tính yếu tố quy hồn để hiệu chỉnh tâm mốc 4:49 CH Ưu nhược điểm phương pháp: a, Ưu điểm: Toàn điểm sau bố trí sơ thay mốc bê tơng chắn nên q trình đo đạc, tính tốn bình sai, chúng bảo vệ cách tin cậy b, Nhược điểm: Do tích lũy sai số nên tọa độ thực tế điểm xa điểm gốc khác nhiều so với tọa độ thiết kế Do phương pháp nên áp dụng khu vực nhỏ đòi hỏi độ xác khơng cao, tức sai khác tọa độ nằm phạm vi từ 35 cm bỏ qua Trường hợp yêu cầu độ xác cao phải sử dụng tọa độ thực tế điểm lưới Trong phương pháp trước nhận tọa độ xác điểm lưới, khơng thể lập vẽ bố trí cơng trình 125 126 a,Thực chất phương pháp hoàn nguyên Dựa vào hướng khởi đầu chuyển thực địa người ta bố trí mạng lưới có chiều dài cạnh ô lưới thiết kế Việc đo đạc tiến hành máy kinh vĩ thước thép máy toàn đạc điện tử với độ xác lập lưới vào khoảng 1:1000 – 1:2000 Tất điểm đỉnh vng đóng cọc tạm thời lưới gọi “lưới gần đúng” Sau người ta lập bậc lưới khống chế trắc địa toàn mạng lưới vừa thành lập để xác định tọa độ thực tế điểm tạm thời nói So sánh tọa độ với tọa độ thiết kế tương ứng tìm đại lượng hồn ngun góc chiều dài Từ xê dịch điểm để có vị trí chúng (cơng việc gọi hồn ngun điểm) Sau thay điểm tạm thời vừa hồn ngun mốc bê tơng chắn 3.1.2 Theo phương pháp bố trí hồn ngun Để phục vụ cho việc xây dựng khu vực cơng nghiệp lớn mạng lưới vng cần phải thỏa mãn u cầu sau: - Có độ xác thỏa mãn yêu cầu đo vẽ tỷ lệ lớn bố trí cơng trình; - Có tọa độ thực tế điểm tọa độ thiết kế chúng Thành lập lưới ô vuông xây dựng theo phương pháp hoàn nguyên đáp ứng yêu cầu 4:49 CH 4:49 CH 127 4:49 CH 128 32 9/21/2015 Trước đưa mạng lưới vào phục vụ cơng tác bố trí người ta tiến hành đo kiểm tra để xác minh độ xác việc hồn ngun sau cơng nhận tọa độ điểm tọa độ thiết kế Vì đại lượng hồn ngun thường khơng lớn 2-3 m đo thực địa với độ xác đến 3mm, nên độ xác việc lập lưới xây dựng theo phương pháp chủ yếu phụ thuộc vào độ xác xác định tọa độ điểm tạm thời, tức phụ thuộc vào độ xác lập lưới tam giác đa giác 4:49 CH b, Ưu nhược điểm phương pháp Ưu điểm: phương pháp cho phép rút ngắn thời gian giá thành thi cơng mạng lưới Việc hồn ngun điểm khơng phải làm hết tồn mạng lưới, khu vực cần ưu tiên xây dựng trước tiến hành hồn ngun trước, phần khác mạng lưới tiếp tục hồn thiện sau Nhược điểm: Trong suốt q trình đo đạc, tính tốn bình sai điểm lưới giữ lại thực địa cọc gỗ tạm thời nên có khả dễ bị hư hại, mát 129 4:49 CH c, Cách đánh số ký hiệu điểm Các điểm mạng lưới xây dựng đánh số điểm gốc theo cách sau đây: Cách 1: Cách 2: Theo khoảng cách 100m trục x ký hiệu chữ A, trục y ký hiệu chữ B Hình 3-2: Đánh số ký hiệu điểm lưới ô vuông cách Hình 3-3: Đánh số ký hiệu điểm lưới ô vuông cách 4:49 CH 131 4:49 CH 130 132 33 9/21/2015 d, Cơng tác hồn nguyên điểm Việc bố trí mạng lưới gần ban đầu có độ xác khơng cao (sai số tương đối 1:1000 – 1:2000) tọa độ thực tế điểm mạng lưới khác nhiều so với tọa độ thiết kế Trên khu vực rộng lớn, sai khác tới 2-3 m lớn Để tìm vị trí thiết kế điểm thực địa, dựa vào tọa độ thực tế tính tọa độ thiết kế chúng, cách giải toán nghịch ta xác định yếu tố hồn ngun góc chiều dài Sau từ mốc tạm thời ta đặt yếu tố hồn ngun để tìm vị trí điểm 4:49 CH Thí dụ: Điểm N10 có tọa độ: Tọa độ thực tế tính Tọa độ thiết kế x' = 400,372 m x = 400,000 m y’ = 0,673 m y = 0,000 m Ta tính yếu tố hoàn nguyên: Do vậy:  S = 0,764 m 133 4:49 CH 134 4:49 CH 136 Sau tính yếu tố hồn ngun cho tất điểm ta lập sơ đồ hoàn nguyên điểm Dưới ví dụ sơ đồ hồn ngun điểm N10 (Hình 3-4) Trên sơ đồ điểm tạm thời lưới người ta ghi rõ yếu tố hồn ngun Để tìm hướng hồn ngun (N10’ – N10) người ta ghi thêm góc định hướng 1 hướng từ điểm N10’ đến điểm lân cận, giá trị lấy từ bảng tính đường chuyền (chẳng hạn góc 1=890 59’ 20”) Góc kẹp  hiệu hai góc định hướng:  = 2 - 1 = 1510 05’ 10” Hình 3-4 4:49 CH 135 34 9/21/2015 Thao tác cụ thể việc hoàn nguyên điểm thực địa sau: Đặt máy kinh vĩ điểm mốc tạm thời cần hoàn nguyên N10’ ngắm tiêu ngắm N11’ Đưa số đọc bàn độ ngang giá trị 890 59’ 20” Quay máy đặt giá trị 2 = 2410 04’ 30”, dọc theo hướng ngắm đặt đoạn thẳng hồn ngun Vì yếu tố hồn nguyên chiều dài thường không vượt vài mét, để đặt cách xác, người ta dùng sợi dây thép dài 10-15 m căng que sắt, que dựng tâm mốc, que nằm mặt phẳng ngắm máy kinh vĩ 4:49 CH Để kiểm tra hướng hoàn nguyên ta đo lại trị số góc  theo cách sau: đưa ống kính ngắm điểm N11’ đặt số đọc bàn độ ngang 0000’00” Sau quay máy bắt tiêu thứ hai que sắt căng dây thép, đọc số góc kẹp Nếu góc sai lệch so với trị số tính tốn khơng q 30” – 60” dọc theo hướng dây thép căng ta đặt đoạn thẳng hoàn nguyên S = 0,764 m thước thép đánh dấu điểm tìm cọc nhỏ tạm thời Sai số trung phương vị trí điểm sau hồn ngun so với điểm tạm thời tính theo cơng thức: 137 138 Khi hoàn nguyên điểm, khoảng cách hoàn nguyên cần đặt theo hướng nằm ngang Vì chỗ dốc cần tính số hiệu chỉnh độ nghiêng vào chiều dài ngang theo công thức: (3-2) Trong đó: mP – Sai số trung phương xác định vị trí điểm hồn ngun; mS – Sai số đặt đoạn hoàn nguyên s; m - Sai số trung phương đặt góc  Nếu lấy giá trị: mS = mm; s = m; m = 1’ ta tính được: mP = 2,4 mm 4:49 CH 4:49 CH (3-3) Trong đó: h – Chênh cao đầu đoạn hoàn nguyên Kinh nghiệm cho thấy hầu hết sai số lớn việc lập lưới xây dựng hồn ngun ta khơng tính đến số hiệu chỉnh Các điểm mạng lưới xây dựng sau hoàn nguyên xong cố định mốc bê tơng Vì mốc mốc độ cao nên cần phải chôn sâu từ 1,2 – 1,5 m (có trường hợp chiều sâu mốc tới – 2,5 m) 139 4:49 CH 140 35 9/21/2015 Khi điểm rơi vào vùng đào đắp chơn mốc gỗ dài – 1,5 m Để đặt cho tâm mốc bê tông trùng với tâm điểm hồn ngun trước đào hố chơn mốc, theo hai hướng vng góc với vùng tâm mốc người ta đóng cọc cách tâm mốc khoảng – 2,5 m, để căng qua cặp điểm cọc giao chúng tâm mốc Sau chôn mốc bê tông xong, mốc tạm thời lưu lại để kiểm tra người ta đo lại khoảng cách hai tâm mốc Xung quang mốc bê tông phải đào rãnh thoát nước rào lại để bảo vệ 4:49 CH e, Đo kiểm tra lưới ô vuông xây dựng Đo kiểm tra lưới ô vuông xây dựng nhằm mục đích kiểm tra xem việc hồn ngun điểm có xác hay khơng, đồng thời đánh giá khả sử dụng mạng lưới Việc kiểm tra bao gồm kiểm tra góc kiểm tra chiều dài cạnh + Kiểm tra góc: Việc đo kiểm tra góc tổ chức để bao gồm tất cạnh mạng lưới Khi máy đặt điểm lưới theo trật tự xen kẽ sơ đồ (hình 3-5) Việc đo kiểm tra góc thực máy kinh vĩ quang học với 1-2 vòng đo Chênh lệch góc mạng lưới so với góc vng khơng vượt q 10-15” 141 + Đo kiểm tra cạnh: Việc kiểm tra chiều dài cạnh tiến hành số cạnh mạng lưới chỗ yếu (ví dụ cạnh nối hai điểm hai đường chuyền cấp kề nhau) Số lượng cạnh kiểm tra thường 10% tổng số cạnh Sai lệch chiều dài không vượt 10 – 15 mm cạnh lưới 200 m 4:49 CH 142 Các hạn sai đo kiểm tra góc cạnh ước tính sau: Sai số vị trí tương hỗ hai điểm lưới chiều dài cạnh S = 200 m cm tính theo cơng thức biết: Nếu coi ảnh hưởng sai số đo góc đo cạnh thì: Hình 3-5 4:49 CH 143 4:49 CH 144 36 9/21/2015 3.2 Bố trí đường cong 3.2.1 Bố trí đường cong tròn 3.2.1.1 Bố trí điểm đường cong Tại đỉnh góc chuyển tuyến đường, ngồi ta sử dụng đường cong để nối đoạn thẳng tuyến đường với Các yếu tố đường cong tròn bao gồm: - Góc ngoặt : đo ngồi thực địa - Bán kính cong R chọn tùy thuộc vào điều kiện thực địa cấp đường - Chiều dài tiếp cự T: - Chiều dài đường cong tròn K: (3-5) - Chiều dài đoạn phân cự B: (3-6) - Độ rút ngắn đường cong D: (3-7) - Chiều dài dây cung DC=b (3-8) (3-4) 4:49 CH 145 Cách bố trí: Các điểm đầu, cuối đường cong gọi điểm đường cong Để bố trí điểm này, hướng tiếp cự kể từ đỉnh góc ngoặt người ta đặt thước thép đoạn T Trên hướng phân giác góc tâm đặt đoạn B để xác định điểm 4:49 CH 146 3.2.1.2 Bố trí chi tiết đường cong tròn a/ Phương pháp tọa độ vng góc Trong phương pháp này, tọa độ điểm chi tiết đường cong xác định hệ tọa độ vng góc, nhận điểm đầu hay cuối đường cong làm gốc tọa độ hướng tiếp cự đường cong làm trục hoành Trong hệ này, tọa độ điểm chi tiết xác định sau: Trong đó: R – bán kính cong chọn đường cong tròn i – số thứ tự điểm chi tiết  - góc tâm điểm chi tiết 4:49 CH 147 4:49 CH 148 37 9/21/2015 (3-10) Với K khoảng cách đường cong tròn điểm chi tiết Ngoài thực địa, kể từ điểm đầu điểm cuối đường cong, hướng tiếp cự người ta đặt trực tiếp thước thép máy toàn đạc điện tử liên tiếp khoảng cách xi Tại điểm tìm này, người ta dựng hướng vng góc với tiếp tuyến (bằng eke, máy kinh vĩ, máy tồn đạc điện tử) đặt khoảng cách hoành độ yi, xác định vị trí điểm chi tiết đường cong tròn Hình 3-7 4:49 CH 149 4:49 CH 150 b/ Phương pháp tọa độ cực Trong phương pháp này, góc cực để bố trí điểm chi tiết góc hợp tiếp cự tia từ điểm đầu (hoặc cuối) đường cong tròn qua điểm chi tiết Cách 1: khoảng cách cực chiều dài S hai điểm chi tiết dây cung Từ hình vẽ 3-8a, thấy rằng: Do vậy: Ngoài thực địa, đặt máy điểm đầu D Mở góc cực /2 so với hướng tiếp cự Trên hướng tìm được, đặt trực tiếp thước thép khoảng cách cực S, xác định điểm Tiếp tục mở góc /2 nữa, từ điểm đo đoạn S cho đoạn S cắt hướng ngắm máy kinh vĩ, ta điểm Cứ tiếp tục điểm đường cong tròn 4:49 CH Hình 3-8a: Phương pháp tọa độ cực 151 4:49 CH 152 38 9/21/2015 b/ Phương pháp tọa độ cực (tiếp) Trong phương pháp này, góc cực để bố trí điểm chi tiết góc hợp tiếp cự tia từ điểm đầu (hoặc cuối) đường cong tròn qua điểm chi tiết Cách 2: khoảng cách cực chiều dài Si điểm đầu (hoặc cuối) đến điểm chi tiết i Từ hình vẽ 3-8b, thấy rằng: =2 ∗ ; = Ngoài thực địa, đặt máy điểm đầu D Mở góc cực /2 so với hướng tiếp cự Trên hướng tìm được, bố trí khoảng cách cực S1, xác định điểm Tiếp tục mở góc /2 nữa, bố trí khoảng cách S2, ta điểm Cứ tiếp tục điểm đường cong tròn Hình 3-8b: Phương pháp tọa độ cực 4:49 CH 153 c/ Phương pháp dây cung kéo dài Theo phương pháp này, điểm bố trí theo phương pháp tọa độ vng góc Bố trí điểm 2: Trên hướng dây cung D-1 kéo dài, đặt đoạn S tìm điểm 2’ Từ điểm 2’ giao hội cạnh với khoảng cách S d, xác định vị trí điểm đường tròn Để xác định khoảng cách d, ta thấy: 2’12 =   2’12  102 Vì vậy: (3-11) 4:49 CH 154 4:49 CH c/ Phương pháp dây cung kéo dài (tiếp theo) Bố trí điểm 3: Tiếp tục hướng 1-2 kéo dài kể từ điểm 2, đặt khoảng cách S xác định điểm 3’ Từ 3’ giao hội cạnh với khoảng cách d S, xác định điểm Việc bố trí tiếp tục điểm đường cong tròn Hình 3-9: Phương pháp dây cung kéo dài 155 4:49 CH 156 39 ... Trong trắc địa cơng trình đưa phương pháp bình sai trạm máy sau: 4:49 CH 47 4:49 CH 48 12 9/21/2015 Bài tập: Bình sai trạm máy theo số liệu sau: 4:49 CH 49 4:49 CH 1.4.4 Đặc điểm đo cao trắc địa công