Đang tải... (xem toàn văn)
Bài viết Luận giải ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ chính xác chuyển trục công trình lên các sàn xây dựng trong thi công nhà siêu cao tầng nghiên cứu ảnh hưởng độ không song song của các đường dây dọi đến kết quả chuyển trục công trình lên các sàn xây dựng; ảnh hưởng của độ lệch dây dọi đến độ chính xác chuyển trục công trình lên các sàn xây dựng.
Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 53, 01-2016, tr.63-67 LUẬN GIẢI ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CHUYỂN TRỤC CƠNG TRÌNH LÊN CÁC SÀN XÂY DỰNG TRONG THI CÔNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG NGUYỄN QUANG THẮNG, Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Trong báo nghiên cứu, luận giải ảnh hưởng số yếu tố: độ không song song đường dây dọi, độ lệch dây dọi, dao động nhà yếu tố ngoại cảnh… đến kết độ xác chiếu trục phương pháp chiếu phân đoạn máy chiếu đứng quang học, có ứng dụng kết hợp cơng nghệ GPS máy tồn đạc điện tử để xác hóa hình chiếu lưới khống chế sở tầng đoạn chiếu, nhằm mục đích nâng cao độ xác hồn thiện quy trình chuyển trục xây dựng nhà siêu cao tầng cơng trình lên sàn xây dựng thi công Đặt vấn đề Theo bảng phân cấp nhà cao tầng nước ta, nhà siêu cao tầng trình bày nội nhà cao tầng có số tầng ≥ 45 gọi nhà siêu dung cao tầng Việc xây dựng nhà siêu cao Luận giải ảnh hưởng số yếu tố đến tầng dần trở thành phổ biến Việt Nam độ xác chuyển trục cơng trình lên Hiện nhà siêu cao tầng, để sàn xây dựng thi công nhà siêu cao tầng chuyển trục công trình lên sàn xây dựng thường 2.1 Ảnh hưởng độ không song song sử dụng phương pháp chiếu đứng quang học theo đường dây dọi đến kết chuyển trục công cách chiếu phân đoạn (mỗi phân đoạn khoảng 10 trình lên sàn xây dựng tầng) Để nâng cao độ xác chiếu trục, cần Trong xây dựng nhà cao tầng, xác hóa lưới chiếu trục mặt sàn đầu yêu cầu phải đảm bảo độ thẳng tiên phân đoạn, làm sở cho việc chiếu đứng nhà theo phương đường dây dọi Việc xác hóa lưới trục nên (phương vng góc với mặt thủy chuẩn) Trong thực cách kết hợp máy chiếu đứng phạm vi nhỏ nhà coi mặt thủy quang học, cơng nghệ GPS máy tồn đạc điện chuẩn mặt cầu có độ cong nhỏ tử độ xác cao Từ quy trình chiếu thấy rằng, độ khơng song song đường dây dọi có ảnh hưởng đến kết độ xác chuyển trục cơng trình lên sàn xây dựng thi cơng nhà siêu cao tầng Với việc sử dụng công nghệ GPS, độ lệch dây dọi ảnh hưởng đến kết chiếu trục lên cao theo quy luật định Ảnh hưởng yếu tố cần nghiên cứu, phân tích để tìm ● - Điểm khống chế sở mặt móng; giải pháp hạn chế, khắc phục - Hình chiếu điểm khống chế sở theo Trong xây dựng nhà siêu cao tầng, tác động yếu tố ngoại cảnh (gió, nhiệt độ…) làm phương dây dọi mặt sàn thi công; nhà bị dao động biến dạng Điều □ - Hình chiếu điểm khống chế sở theo chắn gây tác động xấu đến kết độ phương pháp tuyến mặt sàn thi cơng xác chiếu trục cơng trình lên phần Hình Ảnh hưởng độ khơng song song cơng trình đường dây dọi độ lệch dây dọi Việc luận giải ảnh hưởng yếu tố đến kết chiếu trục cơng trình đến kết độ xác chuyển trục nhà siêu cao tầng 63 Các kết tính tốn [3] cho phép rút số nhận xét: - Chênh lệch chiều dài độ không song song đường dây dọi tăng lên chiều cao chiếu tăng Khi S = 75m; ΔH = 200m, sai lệch đạt giá trị 2,35mm, xấp xỉ sai số đo khoảng cách máy tồn đạc điện tử xác - Với ngơi nhà siêu cao tầng có chiều cao lớn lớn, cần thiết hồn tồn tính hiệu chỉnh độ khơng song song đường dây dọi đến kết chiếu trục lên sàn xây dựng, tính theo cơng thức: S H S h (1) Rm đó: S khoảng cách điểm xét; ΔH = Hm – H0 chiều cao mặt sàn xây dựng so với mặt móng; Rm bán kính trung bình Elipxơid 2.2 Ảnh hưởng độ lệch dây dọi đến độ xác chuyển trục cơng trình lên sàn xây dựng 2.2.1 Phân tích ảnh hưởng độ lệch dây dọi đến kết chiếu trục cơng trình lên cao Trong quy trình chuyển trục lên sàn xây dựng nêu [3], cần thành lập đo nối xác điểm GPS bên ngồi cơng trình với lưới khống chế sở mặt móng Khi sử dụng hệ tọa độ địa diện có điểm gốc trùng với điểm khống chế sở (chẳng hạn điểm I hình 1), trục Ox, Oy song song với trục tương ứng cơng trình, trục Oz trùng với pháp tuyến Elipxơid Phần bề mặt Elipxơid cơng trình nghiêng với mặt thủy chuẩn qua điểm khống chế sở mặt móng góc giá trị độ lệch dây dọi (hình 1) Từ kết tính toán [3] thấy chênh lệch khoảng cách đường dây dọi pháp tuyến với Elipxôid tăng theo giá trị độ lệch dây dọi chiều cao cơng trình Với độ lệch dây dọi ν = 10”; ΔH = 200m chênh lệch khoảng cách đường dây dọi pháp tuyến với Elipxôid xấp xỉ 10mm Nếu chiều cao cơng trình lớn giá trị chênh lệch tăng Như độ lệch dây dọi cần phải quan tâm chuyển trục cơng trình lên sàn xây dựng thi công nhà siêu cao tầng 64 Trên phạm vi nhỏ cơng trình coi độ lệch dây dọi độ lớn hướng, điều dẫn tới vector ảnh hưởng độ lệch dây dọi điểm chiếu mặt sàn xây dựng độ lớn hướng (các đoạn IG-IE…, IVG-IVE hình có độ lớn phương vị nhau) Như ảnh hưởng độ lệch dây dọi làm cho điểm bị lệch mà không làm thay đổi kích thước lưới chiếu Khi đo GPS mặt sàn phân đoạn để xác hóa lưới trục, đặt máy điểm chiếu lên mặt sàn theo phương đường dây dọi Tuy nhiên sử dụng cơng nghệ GPS, để tính tọa độ địa diện chân trời mặt móng cần chiếu kết đo xuống mặt phẳng theo phương pháp tuyến Elipxôid Nếu không để ý đến sai số đo GPS thân độ lệch dây dọi làm sai lệch tọa độ địa diện tính toán so với giá trị tương ứng điểm sở mặt móng Cơng thức tính tọa độ địa diện chân trời theo tọa độ vng góc không gian tọa độ trắc địa sau [4]: x sin cos L sin B.sin L cos B y sin L cos L x z cos B.cos L cos B.sin L sin B X (N H ).cos B cos L 0 0 x Y (N H ).cos B0 sin L Z N (1 e ) H sin B0 (2) đó: B0, L0, H0 - tọa độ trắc địa điểm gốc (điểm I); N0 - bán kính cong vòng thẳng đứng thứ qua điểm gốc hệ tọa độ địa diện; e - tâm sai thứ Elipxoid WGS-84 Từ công thức (2) thấy rằng, điểm nằm đường pháp tuyến với Elipxoid tọa độ địa diện chân trời (x, y) chúng Phần chúng tơi trình bày phương pháp xác định độ lệch dây dọi khu vực xây dựng cơng trình 2.2.2 Phương pháp xác định độ lệch dây dọi khu vực xây dựng nhà siêu cao tầng Trong phạm vi nhỏ cơng trình xây dựng nhà siêu cao tầng, xác định độ lệch dây dọi theo trình tự sau: 1) Sau chọn điểm khống chế GPS bên ngồi cơng trình theo điều kiện nêu [3] với số điểm hợp lý (ký hiệu A, B, C - hình 2), tiến hành đo nối điểm (chẳng hạn điểm A) với điểm khống chế nhà nước khu vực công nghệ GPS để xác định tọa độ độ cao trắc địa điểm thể giải toán để xác định a0, a1, a2 theo công thức biết 4) Tính độ lệch dây dọi thành phần cách lấy đạo hàm riêng hàm (5) theo đối số B, L ta kết [1]: a (rad) (6) R a2 R.cosB 2 B II III I IV (rad) (7) Hình Hệ thống lưới khống chế thi cơng nhà siêu cao tầng (8) đó: ξ, η độ lệch dây dọi thành phần mặt phẳng kinh tuyến mặt phẳng thẳng đứng thứ nhất; R bán kính cung kinh tuyến Để ước lượng độ xác xác định độ lệch dây dọi, sử dụng công thức: (9) m m2H m2h Xác định dị thường độ cao điểm A theo hai cách sau: - Dẫn độ cao hình học (độ xác từ hạng IV trở lên) từ điểm khống chế độ cao nhà nước đến điểm A, từ tính dị thường độ cao điểm theo công thức: ζA = HA - hA (3) đó: HA độ cao trắc địa điểm A; hA độ cao thủy chuẩn điểm A - Nội suy dị thường độ cao điểm A từ mơ hình trọng trường EGM-2008 với kích thước khung 1’x1’ [1] 2) Tiến hành đo GPS tương đối điểm A, B, C để xác định chênh cao trắc địa, đồng thời đo thủy chuẩn hình học xác (thủy chuẩn cấp II) để xác định chênh cao điểm này, có: ζi = Hi – hi ; ζj = Hj – hj Δζij = ζj – ζi = (Hj – Hi) – (hj – hi) chênh cao (Hj – Hi), (hj – hi) lấy từ kết đo GPS tương đối đo thủy chuẩn hình học xác Dị thường độ cao hai điểm B C tính từ dị thường độ cao điểm A theo công thức: ζj = ζi + Δζij (4) 3) Biểu diễn dị thường độ cao dạng hàm tuyến tính tọa độ B, L: ζi = a0 + a1Bi + a2Li (5) đó: a0, a1, a2 ba tham số cần xác định Với ba điểm biết dị thường độ cao A, B, C, có đó: mν sai số trung phương độ lệch dây dọi; mΔH sai số trung phương chênh cao trắc địa đo công nghệ GPS; mΔh sai số trung phương chênh cao đo thủy chuẩn hình học xác; S khoảng cách trung bình điểm khống chế GPS bên ngồi cơng trình Với máy thu GPS nay, dễ dàng đạt độ xác mΔH = 10mm khoảng cách S = 1km; lấy độ xác thủy chuẩn hạng II: mΔh = 2mm/km, từ cơng thức (9) tính mν = 2” Từ bảng [3] ta thấy với Δν = 2”; ΔH = 200m ΔSν = 1,94mm, coi xấp xỉ với sai số đo cạnh xác Với chiều dài cạnh S ngắn hơn, để nâng cao độ xác xác định độ lệch dây dọi cần chọn loại máy thu GPS có độ xác cao để đo chênh cao trắc địa 2.3 Ảnh hưởng độ dịch chuyển phần nhà yếu tố ngoại cảnh đến kết chuyển trục cơng trình lên sàn xây dựng Trong xây dựng nhà siêu cao tầng, tác động yếu tố ngoại cảnh: gió, nhiệt độ, tính đa dạng vật liệu xây dựng làm nhà bị dao động biến dạng Trong [2] hệ thống nêu khả ứng dụng công nghệ GPS để xác định độ nghiêng nhà cao tầng siêu cao tầng Ý kiến vấn đề sau: - Dưới tác động nhiều yếu tố, nhà cao tầng siêu cao tầng bị chuyển dịch theo hướng tác động ngoại lực Chuyển dịch phần x y A C S 65 ngơi nhà mang tính đàn hồi trở vị trí cũ, mang tính đàn hồi khơng hồn tồn chuyển sang vị trí mới, gây nên độ nghiêng biến dạng cơng trình Khi điểm trục chiếu lên sàn xây dựng phía cơng trình thay đổi vị trí, tính chặt chẽ kết cấu cơng trình nên khoảng cách chúng (các kích thước lưới chiếu) thay đổi không đáng kể Nhận xét tương tự nhận xét ảnh hưởng độ lệch dây dọi đến kết chiếu trục - Khi sử dụng công nghệ GPS để xác định tọa độ điểm trục cơng trình chiếu lên phần đỉnh cơng trình, từ tính tốn tọa độ địa diện chân trời tương ứng mặt phẳng tọa độ gốc, sai khác tọa độ địa diện điểm ảnh hưởng độ nghiêng cơng trình gây mà bao hàm ảnh hưởng độ lệch dây dọi Tuy nhiên ảnh hưởng tổng hợp khơng làm thay đổi kích thước lưới chiếu trục lên sàn xây dựng phần cơng trình Ảnh hưởng tổng hợp độ lệch dây dọi độ nghiêng cơng trình có giá trị lớn hơn, nhỏ ảnh hưởng thân độ nghiêng cơng trình Điều minh chứng qua hình a) b) c) d) Hình Biểu diễn ảnh hưởng vec tơ đến kết chiếu trục 66 Trên hình thể véc tơ dịch chuyển riêng cho điểm I (các điểm II, III, IV dịch uuuur chuyển tương tự), đó: I G I E - véc tơ ảnh uuuur hưởng độ lệch dây dọi; I G I N - véc tơ ảnh uuuuur hưởng độ nghiêng cơng trình; I G ITH - véc tơ ảnh hưởng tổng hợp Từ hình thấy rằng: góc hợp véc uuuur uuuur tơ I G I E I G I N nhỏ 900 (trường uuuuur hợp a b), véc tơ ảnh hưởng tổng hợp I G ITH có giá trị lớn véc tơ thành phần; góc uuuur uuuur hợp véc tơ I G I E I G I N lớn 900 (trường hợp c d), véc tơ ảnh hưởng tổng hợp uuuuur I G ITH có giá trị nhỏ hai véc tơ thành phần (có thể vec tơ độ nghiêng) Điều có nghĩa là, để xác định độ nghiêng nhà cao tầng siêu cao tầng, từ so sánh với yêu cầu quy định độ nghiêng giới hạn cơng trình [5], cần tách ảnh hưởng độ lệch dây dọi độ lệch tọa độ điểm chiếu Nếu khơng, vơ hình trung dẫn đến kết luận sai lầm độ nghiêng nhà Giải pháp hạn chế ảnh hưởng yếu tố đến độ xác chuyển trục cơng trình lên sàn xây dựng thi công nhà siêu cao tầng Trong [3] kiến nghị câc giải pháp quy trình cần thiết, nhằm xác hóa hình chiếu lưới khống chế sở sàn đoạn chiếu theo phương pháp phân đoạn (lưới trục) nhà siêu cao tầng nhờ công nghệ GPS máy tồn đạc điện tử xác (để đo cạnh, kể đường chéo lưới) Ở chúng tơi bổ sung số vấn đề vào quy trình sau: - Để hiệu chỉnh ảnh hưởng độ khơng song song đường dây dọi sử dụng công thức (1), với đoạn cần hiệu chỉnh khoảng cách từ tâm (giao hai đường chéo) đến điểm chiếu, hướng từ điểm chiếu vào tâm cơng trình - Để hiệu chỉnh ảnh hưởng độ lệch dây dọi, sử dụng phương pháp quy trình nêu mục 2.2.2 để xác định độ lệch dây dọi phạm vi cơng trình, từ tính ảnh hưởng độ lệch dây dọi theo cơng thức: S H ; S H (10) - Để xác định độ nghiêng cơng trình, đầu đoạn chiếu tiến hành đo GPS với máy thu đặt điểm A, B, C bên ngồi cơng trình điểm chiếu IG, IIG, IIIG, IVG Nên tổ chức đo ÷ lần ngày (sáng, trưa, chiều); thời gian ca đo từ 60 ÷ 90ph Tọa độ tính tọa độ trung bình lần đo, từ tính tọa độ địa diện chân trời mặt gốc theo công thức (2) Sau tách ảnh hưởng độ lệch dây dọi, phần độ lệch lại độ nghiêng cơng trình Để sử dụng, tọa độ địa diện chân trời điểm tính chuyển sang hệ tọa độ cơng trình theo thuật tốn Helmert dựa vào điểm song trùng (I, II, III, IV) Kết luận Từ luận giải nêu trên, rút số kết luận sau ảnh hưởng số yếu tố đến kết độ xác chiếu trục cơng trình lên sàn xây dựng thi công nhà siêu cao tầng: 1) Ảnh hưởng độ khơng song song đường dây dọi mang tính hệ thống dấu hồn tồn hiệu chỉnh vào kết chiếu trục, làm tăng độ xác lưới trục đầu đoạn chiếu phương pháp chiếu phân đoạn máy chiếu đứng 2) Sự sai lệch tọa độ địa diện mặt gốc xác định từ kết đo GPS điểm chiếu phần bên ngồi cơng trình so với giá trị ban đầu bao gồm ảnh hưởng độ nghiêng cơng trình ảnh hưởng độ lệch dây dọi điểm chiếu Những ảnh hưởng làm sai lệch vị trí mà khơng làm thay đổi kích thước lưới chiếu Để kết luận độ nghiêng nhà, cần xác định tách riêng ảnh hưởng độ lệch dây dọi theo phương pháp chúng tơi trình bày báo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đặng Nam Chinh nnk, 2014 Tính độ lệch dây dọi dựa mơ hình trọng trường trái đất EGM-2008 số cải độ nghiêng cục Geoid vào chênh cao xác định công nghệ GPS động Báo cáo Hội nghị khoa học lần thứ 21 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, 11/2014 [2] Lê Ngọc Giang, Nguyễn Quang Minh, 2012 Xác định độ thẳng đứng cơng trình nhà cao tầng công nghệ GPS Tạp chi Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 40 - 10/2012 [3] Nguyễn Quang Thắng, 2014 Giải pháp nâng cao độ xác chuyển trục cơng trình lên sàn xây dựng thi cơng nhà siêu cao tầng Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 44 - 10/2013 [4] Trần Viết Tuấn, 2006 Nghiên cứu ứng dụng công nghệ GPS trắc địa cơng trình Việt Nam Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội 2006 [5] TCVN 9342: 2012 Cơng trình bê tơng cốt thép tồn khối xây dựng phương pháp cốp pha trượt - Thi công nghiệm thu, Hà Nội, 2012 ABSTRACT Explaining the influence of some factors on engineering axis transfer accuracy to floors in constructing superhigh building Nguyen Quang Thang, Hanoi University of Mining and Geoology Axis transferring to floors is a job which have important role in all surveying task when constructing high and superhigh buildings For these, it must be to combine GPS and total station measurements to get more accurate projection of control basic networks on the first floor of each projected segment of measured by vertical optical instrument In the paper, the influence of some factors was studied and explained: plumb lines are not parallel, the deviation of plumb line, the fluctuating of building caused by surroundings… to get more accurate axis projection in constructing superhigh building 67 ... II, III, IV) Kết luận Từ luận giải nêu trên, rút số kết luận sau ảnh hưởng số yếu tố đến kết độ xác chiếu trục cơng trình lên sàn xây dựng thi công nhà siêu cao tầng: 1) Ảnh hưởng độ khơng song... lệch dây dọi đến độ xác chuyển trục cơng trình lên sàn xây dựng 2.2.1 Phân tích ảnh hưởng độ lệch dây dọi đến kết chiếu trục cơng trình lên cao Trong quy trình chuyển trục lên sàn xây dựng nêu [3],... ngoại cảnh đến kết chuyển trục cơng trình lên sàn xây dựng Trong xây dựng nhà siêu cao tầng, tác động yếu tố ngoại cảnh: gió, nhiệt độ, tính đa dạng vật liệu xây dựng làm nhà bị dao động biến