Trong xây dựng công trình nhà cao tầng và siêu cao tầng như: Tháp truyền hình, ống khói nhà máy, bồn chứa nhiên liệu, công tác chuyển trục chính lên các sàn tầng xây dựng đòi hỏi yêu cầu độ chính xác rất cao. Yêu cầu này nhằm đảm bảo tính bền vững và ổn định của các kết cấu, đồng thời cũng đảm bảo độ chính xác cho việc lắp đặt các cấu kiện thiết bị ở các giai đoạn tiếp theo.
Khảo sát phương pháp tam giác không gian kiểm tra độ nghiêng cơng trình Investigation of spatial triangular method in the tilt monitoring of construction Lê Thị Nhung, Nguyễn Thái Chinh, Ngơ Thị Mến Thương Tóm tắt Trong xây dựng cơng trình nhà cao tầng siêu cao tầng như: tháp truyền hình, ống khói nhà máy, bồn chứa nhiên liệu, cơng tác chuyển trục lên sàn tầng xây dựng đòi hỏi u cầu độ xác cao Yêu cầu nhằm đảm bảo tính bền vững ổn định kết cấu, đồng thời đảm bảo độ xác cho việc lắp đặt cấu kiện thiết bị giai đoạn Qua khảo sát khả ứng dụng phương pháp tam giác không gian kiểm tra độ thẳng đứng cơng trình nhà cao tầng cho thấy, phương pháp đạt độ xác tương đối cao, áp dụng công tác thi công quan trắc độ nghiêng cơng trình nhà cao tầng Từ khóa: Phương pháp tam giác khơng gian, quan trắc độ nghiêng Abstract In building and skyscraper construction (television towers, chimneys of factories, fuel tanks), the setting out axes to the floors of the building demands very high precision This requirement ensures the durability and stability of the structures and accuracy installation of equipment in next period The investigation of application of the spatial triangular method in the construction tilt monitoring shows that this method reachs high accuracy, so it can be applied in the construction as well as tilt monitoring Keywords: Spatial triangular method, tilt monitoring ThS Lê Thị Nhung Khoa Trắc địa – Bản đồ Trường ĐH Tài nguyên Môi trường Hà Nội Email: lenhung.hunre@gmail.com ThS Nguyễn Thái Chinh Khoa Trắc địa đồ Quản lý đất đai Trường ĐH Mỏ - Địa Chất Hà Nội Email: nguyenthaichinh.tdcc15@gmail.com ThS Ngô Thị Mến Thương Khoa Trắc địa – Bản đồ Trường ĐH Tài nguyên Môi trường Hà Nội Email: menthuong154@gmail.com Cơ sở lý thuyết Sự tiến khoa học kỹ thuật phát triển kinh tế quốc dân tăng nhanh tiến trình xây dựng cơng trình, quy mơ, hình dáng, độ khó việc xây dựng cơng trình đại đề yêu cầu cao, đồng thời vai trò công tác trắc địa thêm quan trọng Hiện nay, ngày có nhiều thuật tốn, phương pháp ứng dụng cơng tác bố trí cơng trình thu hút quan tâm nghiên cứu nhiều chuyên gia, cán kỹ thuật ngành Trắc địa Ở nước ta, việc chuyển trục cơng trình lên sàn tầng xây dựng xây dựng nhà cao tầng có ý nghĩa quan trọng Vì lựa chọn phương pháp chuyển trục có ảnh hưởng lớn đến chất lượng cơng việc tồn cơng tác trắc địa xây dựng nhà cao tầng Hiện thường sử dụng phương pháp sau để chuyển trục công trình lên cao: Phương pháp dùng dọi xác, phương pháp sử dụng mặt phẳng ngắm máy kinh vỹ, phương pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử, phương pháp chiếu đứng quang học Khi chuyển trục cơng trình lên sàn tầng phương pháp có tồn số nguồn sai số dẫn đến hệ thống trục bị lệch so với thiết kế Bên cạnh cơng tác thi cơng xây dựng tồn nguồn sai số đáng kể, cơng trình xây dựng lên cao xảy tình trạng bị nghiêng, cong, vênh, vặn xoắn Độ nghiêng cơng trình đặc trưng véc tơ độ lệch tổng hợp e Véc tơ e hợp hai thành phần vng góc với nhau: thành phần theo trục X (ký hiệu ex) thành phần theo trục Y (ký hiệu ey) Độ nghiêng cơng trình thể góc nghiêng ε hướng nghiêng α Góc nghiêng ε góc hợp trục đứng lý tưởng (đường dây dọi) trục đứng thực tế cơng trình xác định theo cơng thức sau [1]: ε= e h Trong đó: h chiều cao cơng trình (1) Hướng nghiêng α góc định hướng véc tơ e, góc hợp hướng dương trục Y hình chiếu véc tơ e mặt phẳng nằm ngang Hướng nghiêng xác định theo công thức [1]: ey α =arctg ex (2) Việc quan sát độ nghiêng phải thực máy móc, thiết bị phù hợp với phương pháp độ xác yêu cầu Trước đưa vào sử dụng máy móc thiết bị phải kiểm nghiệm hiệu chỉnh theo qui định tiêu chuẩn qui phạm chuyên ngành Trong giai đoạn thi công xây dựng độ nghiêng công trình xuất lỗi người thi cơng, cần phải phát kịp thời để bên thi cơng có biện pháp chỉnh sửa Độ nghiêng cơng trình giai đoạn khai thác sử dụng xuất nhiều nguyên nhân: Do tác động tải trọng, tác động gió, ảnh hưởng độ lún khơng vv… Vì việc xác định độ nghiêng cơng trình giai đoạn cần phải thực lặp lặp lại theo chu kỳ để theo dõi đánh giá chuyển dịch theo thời gian Nội dung phương pháp kiểm tra độ nghiêng cơng trình tiến hành qua bước sau: - Trên mặt đất chọn phía mặt bên cơng trình điểm làm điểm khống chế sở Điểm phải đặt nơi thuận tiện cho công tác đo đạc, ổn định suốt q trình thi cơng xây dựng cơng trình đến cơng trình vào S¬ 27 - 2017 111 KHOA HC & CôNG NGHê hnh s dụng Trên thân cơng trình, mặt bên chọn điểm kiểm tra chân đỉnh cơng trình - Sử dụng máy toàn đạc điện tử đặt điểm khống chế sở mặt đất chọn trước đó, tiến hành đo góc βi khoảng cách ngang Si từ điểm đặt máy đến điểm kiểm tra (hình 1) - Sau đó, tiến hành bình sai lưới tam giác không gian tạo điểm khống chế mặt đất điểm kiểm tra thân cơng trình để thu tọa độ thực tế điểm kiểm tra thân cơng trình - Dựa vào tọa độ sau bình sai điểm kiểm tra, xác định tham số đặc trưng cho độ nghiêng cơng trình khơng gian theo thời gian Tính tốn thực nghiệm Địa điểm đo đạc thực nghiệm tòa nhà XP-Homes – Đường 32 huyện Đan Phượng - thành phố Hà Nội Tòa nhà gồm tòa tháp (A, B) cao 25 tầng, đó, có 25 tầng tầng hầm Hình Phương pháp tam giác khơng gian xác định độ nghiêng cơng trình Tại địa điểm thực nghiệm tác giả tiến hành lập lưới khống chế trắc địa đo góc – cạnh khơng gian mặt bên tòa nhà (hình 2) Bao gồm điểm A, B thuộc lưới khống chế mặt đất điểm cột chịu lực tòa nhà Thời gian đo đạc từ 15 30 phút đến 17 ngày 08 tháng năm 2015 (tính thời gian lựa chọn điểm khống chế mặt đất thân cơng trình) Việc đo đạc tiến hành máy toàn đạc điện tử TOPCON – GPT3100N 2.1 Số liệu thu thập Tiến hành đo đạc thực nghiệm với trị số lượng trị đo 08 gồm: góc cạnh Tại trạm, đo theo phương pháp khép vòng số lượng vòng đo; cạnh lưới đo lần: đo đo Lấy trung bình lần đo, thu bảng kết đo bảng Tọa độ điểm khống chế sở cho bảng Bảng Số liệu đo góc – cạnh Góc đo N N Cạnh đo (m) 08 S1 108.360 22 10 S2 108.388 86 22 23 S’1 101.616 86 22 37 S’2 101.636 Độ Phút Giây β1 69 22 β2 69 β’1 β'2 Hình Vị trí kiểm tra độ nghiêng tòa nhà Bảng Tọa độ điểm khống chế sở Tọa độ gốc Tên điểm X (m) Y (m) A 1000.000 2000.000 B 1000.000 2044.602 Với số liệu đo đạc thực tế, tiến hành tính tốn khái lược để lọc số liệu đầu vào cho thấy đảm bảo yêu cầu độ xác cơng tác phục vụ bố trí cơng trình 2.2 Xử lý kết đo Bảng Tọa độ sau bình sai điểm lưới khống chế Tọa độ sau bình sai Tên điểm X (m) Y (m) Sai số trung phương vị trí điểm (mm) I 1101.406 2038.173 5.3 II 1101.432 2038.182 5.3 Tọa độ điểm quan trắc sau bình sai I, II: XBS = X0 + ∆X Tọa độ sở để tính tốn yếu tố phản ánh độ thẳng đứng cơng trình Sai số trung phương trọng số đơn vị: 112 T„P CHŠ KHOA HC KIƯN TRC - XY DẳNG Hỡnh nghiêng cột chịu lực thân cơng trình vị trí kiểm tra m0 = [PVV ] = n−t ms thông qua mβ theo công thức định lý hàm số sin tam giác ABI Suy ra, sai số trung phương vị trí điểm I có giá trị bằng: ±6.8 " m 2XI = 37.829; m 2YI = 47.139 → m I = ± 9.2 mm Trong đó: P trọng số; V véc tơ số hiệu chỉnh dãy trị đo; n tổng số trị đo lưới; t số lượng trị đo cần thiết 2.4.4 Phương pháp tam giác khơng gian 2.3 Tính độ nghiêng cơng trình m 2I = ± µ Q XX + Q YY = ±5.3 mm - Chiều cao cơng trình: 75m Nhận thấy, phương pháp tam giác khơng gian tối ưu độ xác Tại điểm kiểm tra thân cơng trình xác định thơng số hướng nghiêng (α), góc nghiêng cơng trình (ε), độ lệch tổng hợp (e) cách đơn giản - Độ lệch theo hướng trục X ex = xII – xI = 1101.432m - 1101.406m = +0.026m - Độ lệch theo hướng trục Y ey = yII - yI = 2038.182m - 2038.173m = +0.009m - Véc tơ độ lệch tổng hợp so với điểm chân cơng trình: e= ( e2X + eY2 ) = 0.028 m - Hướng nghiêng điểm kiểm tra (là góc hợp hướng dương trục Y hình chiếu véc tơ e mặt phẳng nằm ngang): eY = α arctg = 180 28' 51" eX - Góc nghiêng cơng trình (góc hợp với phương dây dọi): e o ' " ε= = 01 34 h 2.4 Đánh giá kết kiểm tra độ nghiêng theo phương pháp 2.4.1 Phương pháp đo khoảng cách ngang máy toàn đạc điện tử Đối với phương pháp mặt bên tòa nhà xác định độ nghiêng theo phương X Y không gian Do đó, mặt bên cơng trình (các điểm gắn mặt bên cột chịu lực) xác định thông số hướng nghiêng (α), góc nghiêng cơng trình (ε) độ lệch tổng hợp (e) 2.4.2 Phương pháp giao hội cạnh Phương pháp xác định thơng số hướng nghiêng (α), góc nghiêng cơng trình (ε), độ lệch tổng hợp (e) cho độ xác khơng cao trị đo thừa khơng có Điều chứng minh qua cơng thức tính sai số vị trí điểm I sau: m 2XI = m 2XA + ms2 cosα2 AI + m YI YA s = m + m sinα AI + S2AI sinα2 AI mα2 AI ρ2 S2AI cosα2 AI mα2 AI ρ2 Sai số trung phương vị trí điểm I tính theo cơng thức sau: (3) (4) Tính mα thơng qua ms theo công thức định lý hàm số cos tam giác ABI Suy ra, sai số trung phương vị trí điểm I có giá trị bằng: m 2XI = 58.207; m 2YI = 39.458 → m I = ± 9.9 mm 2.4.3 Phương pháp giao góc thuận Phương pháp xác định thơng số hướng nghiêng (α), góc nghiêng cơng trình (ε), độ lệch tổng hợp (e) cho độ xác khơng cao trị đo thừa khơng có Điều chứng minh qua cơng thức tính sai số vị trí điểm I theo cơng thức (3) (4) Tính Kết luận khuyến nghị 3.1 Kết luận Phương pháp kiểm tra độ nghiêng cơng trình việc lập lưới khống chế tam giác đo góc cạnh, từ tìm tọa độ thực tế điểm kiểm tra thân cơng trình có sở lý luận chặt chẽ Mặt khác phương pháp khắc phục số nhược điểm số phương pháp vừa so sánh như: + Tối ưu độ xác so với phương pháp giao hội cạnh phương pháp giao hội góc; + Thời gian thi công hợp lý đảm bảo tiến độ thi công cơng trình; + Tại điểm quan trắc tính tốn yếu tố phản ánh độ nghiêng cơng trình e, ε, α mà không cần phải đặt thêm trạm máy khác hướng vng góc (so với phương pháp đo khoảng cách ngang máy toàn đạc điện tử) Do vậy, phương pháp hồn tồn áp dụng vào thực tiễn sản xuất Với độ xác ngồi việc áp dụng vào thi cơng đảm bảo cơng tác quan trắc độ thẳng đứng cơng trình 3.2 Khuyến nghị Phương pháp tam giác không gian nên áp dụng khu vực xây dựng có chân cơng trình thơng thống, khoảng cách từ điểm đặt máy đến chân cơng trình tối thiểu gấp ba lần chiều cao cơng trình để giảm ảnh hưởng số nguồn sai số máy toàn đạc (sai số MO) Ngoài ra, nên lựa chọn điểm đặt máy cho đồ hình lưới tạo thành tam giác cân tương đối cân (nghĩa khoảng cách từ hai điểm đặt máy đến điểm quan trắc tương ứng thân cơng trình tương đối nhau: AI ≅ BI , AII ≅ BII )./ Tài liệu tham khảo TCXDVN 357:2005, Công tác trắc địa quan trắc độ nghiêng công trình Charles D Ghilani, Paul R Wolf, Adjustment Computations: Spatial Data Analysis (2006), Fourth Edition, John Wiley & Sons, Inc ISBN: 978-0-471-69728-2 Hồng Ngọc Hà, Bình sai tính tốn lưới trắc địa GPS, NXB Khoa học kỹ thuật Hồng Thanh Hưởng, Dỗn Huy, Tưởng Chinh, Xử lý số liệu quan trắc biến dạng (2001), (Bản dịch từ tiếng Trung Quốc PGS TS Phan Văn Hiến, 2010) Phan Văn Hiến, Đặng Quang Thịnh, Cơ sở bình sai trắc địa (2009), NXB Nơng nghiệp S¬ 27 - 2017 113 ... luận Phương pháp kiểm tra độ nghiêng cơng trình việc lập lưới khống chế tam giác đo góc cạnh, từ tìm tọa độ thực tế điểm kiểm tra thân công trình có sở lý luận chặt chẽ Mặt khác phương pháp khắc... Chiều cao cơng trình: 75m Nhận thấy, phương pháp tam giác không gian tối ưu độ xác Tại điểm kiểm tra thân cơng trình xác định thơng số hướng nghiêng (α), góc nghiêng cơng trình (ε), độ lệch tổng... đến điểm kiểm tra (hình 1) - Sau đó, tiến hành bình sai lưới tam giác không gian tạo điểm khống chế mặt đất điểm kiểm tra thân cơng trình để thu tọa độ thực tế điểm kiểm tra thân cơng trình -