Nghiên cứu ứng dụng kết hợp công nghệ gps và toàn đạc điện tử để thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng công nghiệp

chế mặt bằng vμ độ cao trong thi công công trình dân dụng – công nghiệp 3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật thành lập lưới khống chế thi công công 3.2 Giải pháp ứng dụng kết hợp công nghệ GPS và toàn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐOÀN HỒNG THẮNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KẾT HỢP

CÔNG NGHỆ GPS VÀ TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ ĐỂ THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG – CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2011

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

ĐOÀN HỒNG THẮNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KẾT HỢP

CÔNG NGHỆ GPS VÀ TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ ĐỂ THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG – CÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa

Mã số: 60.52.85

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Nguyễn Quang Thắng

Hà Nội - 2011

Lời cam đoan

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và ch−a từng đ−ợc ai công bố trong bất cứ một công trình nào khác

Hà Nội, ngày 08 tháng 06 năm 2011 Tác giả đề tài

Đoàn Hồng Thắng

mục lục trang

1.1 Đặc điểm công tác trắc địa khi thành lập lưới khống chế

mặt bằng thi công công trình dân dụng - công nghiệp 10

1.2 Đặc điểm công tác trắc địa khi thành lập lưới khống chế

độ cao thi công công trình dân dụng - công nghiệp 16 1.3 Thực trạng công tác thành lập lưới khống chế thi công

chế mặt bằng vμ độ cao trong thi công công trình dân dụng – công nghiệp

3.1 Chỉ tiêu kỹ thuật thành lập lưới khống chế thi công công

3.2 Giải pháp ứng dụng kết hợp công nghệ GPS và toàn đạc

điện tử để thành lập lưới khống chế thi công công trình

công nghiệp

59

3.3 Giải pháp ứng dụng kết hợp công nghệ GPS và toàn đạc

điện tử để thành lập lưới khống chế thi công công trình

dân dụng

67

Chương 4 Thực nghiệm 85

4.1 Thực nghiệm giải pháp ứng dụng kết hợp công nghệ GPS

và máy TĐĐT để thành lập lưới khống chế thi công công

trình công nghiệp

85

4.2 Thực nghiệm giải pháp ứng dụng kết hợp công nghệ GPS

và máy TĐĐT để thành lập lưới khống chế thi công công

trình dân dụng

88

Phụ lục

Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t

Danh mục các bảng

Stt Tên bảng Nội dung Trang

2 Bảng 2.1 Tham số kỹ thuật của một số máy TĐĐT 32

3 Bảng 3.1 Sai số trung phương khi lập lưới khống chế thi công 56

4 Bảng 3.2 Sai số trung phương khi lập lưới bố trí công trình 57

5 Bảng 3.3 Sai số trung phương chuyển trục và độ cao lên mặt

7 Bảng 4.1 Kết quả tính toán độ chính xác các trường hợp 86

8 Bảng 4.2 Kết quả tính toán độ chính xác các trường hợp 87

9 Bảng 4.3 Kết quả tính toán độ chính xác các sơ đồ lưới chêm

dày

91

10 Bảng 4.4 Toạ độ các điểm của lưới thực nghiệm 92

11 Bảng 4.5 Giá trị thiết kế trị đo cạnh nghiêng 93

12 Bảng 4.6 Giá trị thiết kế trị đo góc thiên đỉnh 93

15 Bảng 4.9 Đánh giá đô chính xác chênh cao 94

16 Bảng 4.10 Số liệu đo của lưới thực nghiệm 97

17 Bảng 4.11 Số liệu đo của lưới thực nghiệm sau khi quy về tâm

mốc

98

18 Bảng 4.12 Trị đo cạnh nghiêng sau bình sai 98

19 Bảng 4.13 Trị đo góc thiên đỉnh sau bình sai 99

21 Bảng 4.15 Đánh giá độ chính xác chênh cao 99

22 Bảng 4.16 Toạ độ các điểm của lưới sau bình sai 99

23 Bảng 4.17 Bảng toạ độ, độ cao bình sai của hai điểm C, D 101

24 Bảng 4.18 Bảng so sánh toạ độ, độ cao đo bằng GPS và máy

Danh mục các hình vẽ

Stt Tên hình Nội dung Trang

3 Hình 1.3 Sơ đồ mạng lưới GPS trên khu công nghiệp Dung Quất 23

4 Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát cấu tạo máy TĐĐT 25

5 Hình 2.2 Hình ảnh của một số loại máy TĐĐT 31

6 Hình 2.3 Các phần của hệ thống định vị toàn cầu 40

8 Hình 2.5 Các trạm điều khiển mặt đất của hệ thống GPS 42

10 Hình 2.7 Sơ đồ biểu diễn quan sát vệ tinh để tạo sai phân 45

12 Hình 3.1 Sơ đồ lưới khống chế thi công công trình công nghiệp 65

14 Hình 3.2 Sơ đồ lưới khống chế thi công công trình công nghiệp 65

15 Hình 3.3 Hệ toạ độ vuông góc không gian 73

16 Hình 3.4 Sơ đồ lưới tam giác không gian dạng lưới tứ giác trắc địa 74

18 Hình 4.2 Sơ đồ lưới đo cạnh dầy đặc tạo thành các lỗ thủng 86

19 Hình 4.3 Sơ đồ lưới khống chế cấp 1, 2 khu vực thành phố 89

20 Hình 4.4 Sơ đồ lưới khống chế thực nghiệm 92

21 Hình 4.5 Xác định chiều cao máy, chiều cao gương 95

Mở đầu

1 Tính cấp thiết của đề tài:

Trong quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, trên khắp mọi miền của Tổ quốc đang tiến hành xây dựng cơ sở hạ tầng, các công trình dân dụng, công nghiệp với quy mô ngày càng lớn, đa dạng và phức tạp Trước khi tiến hành xây dựng các loại công trình này cần phải xây dựng mạng lưới khống chế thi công công trình Để đáp ứng những yêu cầu của thực tế sản xuất, những người làm công tác trắc địa được trang bị các thiết bị hiện đại ứng dụng các thành tựu mới nhất của khoa học công nghệ kèm theo phần mềm xử

lý số liệu chuyên dụng Máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS có những ưu

điểm nổi trội nhưng cũng có những nhược điểm riêng khi ứng dụng trong trắc

địa công trình Hai công nghệ này có thể hỗ trợ nhau rât tốt vì các điểm mạnh của GPS có thể khắc phục được các điểm yếu của máy toàn đạc điện tử và ngược lại

Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng kết hợp công nghệ GPS và toàn đạc điện

tử để thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng – công nghiệp” là

cần thiết nhằm lựa chọn giải pháp đo đạc kết hợp công nghệ GPS và máy toàn

đạc điện tử, tận dụng triệt để ưu điểm của máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS trong công tác thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng – công nghiệp

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài:

- Đối tượng nghiên cứu là ứng dụng công nghệ GPS và máy toàn đạc

điện tử

- Phạm vi nghiên cứu: Lưới khống chế thi công các công trình dân dụng – công nghiệp

3 Mục đích của đề tài:

- Khẳng định khả năng ứng dụng kết hợp công nghệ GPS và máy toàn

đạc điện tử trong công tác thành lập lưới không chế thi công công trình dân dụng – công nghiệp

- Xây dựng phương pháp đo đạc kết hợp công nghệ GPS và máy toàn

đạc điện tử trong công tác thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng – công nghiệp

- Xây dựng giải pháp xử lý số liệu các trị đo bằng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử trong thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng – công nghiệp

4 Nội dung nghiên cứu của đề tài:

- Phương thức ứng dụng kết hợp công nghệ GPS và máy toàn đạc điện

tử trong những điều kiện khác nhau của công trình

- Các giải pháp đo đạc kết hợp công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử trong thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng và công nghiệp

- Giải pháp xử lý các trị đo bằng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện

tử khi thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng và công nghiệp

- Thực nghiệm

5 Phương pháp nghiên cứu:

- Phân tích lý thuyết: hệ thống hoá các phương pháp đã có Phát triển,

bổ sung các nội dung nghiên cứu mới

- Kết hợp khảo sát lý thuyết với thực nghiệm

đoạn thi công công trình

Lưới khống chế mặt bằng thi công công trình dân dụng - công nghiệp là một mạng lưới gồm các điểm có toạ độ được xác định với độ chính xác cần thiết và được đánh dấu bằng các mốc kiên cố trên mặt bằng xây dựng, được sử dụng làm cơ sở trắc địa để bố trí các hạng mục công trình từ bản vẽ thiết kế ra thực địa và đo vẽ hoàn công công trình Lưới khống chế thi công được xây dựng sau khi đã giải phóng và san lấp mặt bằng

Lưới khống chế mặt bằng thi công công trình có thể được thành lập dưới dạng lưới tam giác đo góc, lưới tam giác đo cạnh, lưới đo góc-cạnh kết hợp,

đường chuyền (đa giác), hoặc lưới ô vuông xây dựng

Yêu cầu về độ chính xác và mật độ điểm của lưới khống chế mặt bằng tuỳ thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ phải giải quyết trong từng giai đoạn thi công

và sử dụng công trình

Tuỳ thuộc vào đặc điểm của địa hình, quy mô xây dựng công trình cũng như đặc điểm khai thác vận hành công trình mà lưới khống chế mặt bằng thi công có thể thành lập qua một số bậc

Đối với công trình dân dụng vừa và nhỏ, lưới khống chế thi công thường

được phát triển không quá 2 bậc: bậc lưới khống chế cơ sở và bậc lưới bố trí Lưới cơ sở bao gồm các điểm khống chế cơ sở bố trí ngoài công trình, nơi có tầm khống chế tốt nhất, điều kiện địa chất ổn định và có thể bảo quản lâu dài các dấu mốc Lưới cơ sở làm cơ sở khởi tính toạ độ cho cả hệ thống lưới và để khôi phục lại các điểm bố trí trong trường hợp bị phá huỷ Lưới bố trí bao gồm các điểm

được đặt gần công trình … sao cho thuận lợi để từ đó trực tiếp bố trí chi tiết công trình

Đối với các hạng mục công trình lớn như công trình là khu công nghiệp, khu đô thị mới và đối tượng xây lắp có nhiều cấp chính xác khác nhau có thể phát triển tối đa là 4 bậc

Với những tính năng vượt trội so với các thiết bị đo đạc truyền thống, công nghệ GPS đã được ứng dụng một cách rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của trắc địa công trình Một trong những ứng dụng GPS hiệu quả nhất là thành lập lưới khống chế thi công công trình Hiện nay ở nước ta, công nghệ GPS đã

được sử dụng để thành lập lưới khống chế thi công cho hầu hết các công trình xây dựng và thực tế đã cho thấy công nghệ GPS đã đem lại hiệu quả kinh tế

và độ chính xác cao, công tác đo đạc hiện trường đơn giản giúp rút ngắn thời gian thi công thành lập lưới

Lưới khống chế thi công được thành lập bằng công nghệ GPS, tuy không yêu cầu các điểm phải thông hướng với nhau, nhưng khi thành lập lưới cần lưu

ý bố trí từng cặp điểm thông hướng với nhau ở những vị trí nhất định để có thể

kiểm tra bằng phương pháp đo đạc mặt đất và dễ dàng phát triển lưới cấp thấp hơn.

1.1.2 Công tác trắc địa thành lập lưới khống chế mặt bằng thi công công trình dân dụng - công nghiệp

Trong quá trình thành lập lưới khống chế thi công công trình, công tác trắc địa gồm ba giai đoạn:

1.1.2.1 Thiết kế lưới

Thiết kế lưới khống chế thi công công trình dân dụng - công nghiệp

được thành lập 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 cần thiết đối với việc bố trí công trình Lưới khống chế thi công công trình dân dụng - công nghiệp là một hệ thống lưới nhiều bậc, được thành lập đựa vào mạng lưới khống chế đã có ở giai đoạn khảo sát thiết kế và được phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ, mỗi bậc lưới phục vụ cho từng giai đoạn trong quá trình thi công một nhóm các hạng mục công trình

Do yêu cầu độ chính xác bố trí công trình tăng dần theo tiến trình xây dựng, nên yêu cầu độ chính xác đối với các bậc lưới cũng tăng dần từ bậc lưới trước

đến bậc lưới sau

Công tác thiết kế lưới khống chế thi công công trình được thực hiện trong phòng dựa trên các tài liệu đã có trong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình Dựa vào tổng bình đồ của khu vực xây dựng mà thiết kế lưới nhằm giải quyết các nhiệm vụ:

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

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

đối với 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, nếu đạt sẽ thi công lưới theo các tiêu chuẩn thiết kế đã chọn, nếu không sẽ phải thay đổi phương

án thiết kế cho đến khi đạt yêu cầu Việc thay đổi phương án thiết kế có thể là:

+ Thay đổi vị trí điểm lưới

+ Tăng, giảm độ chính xác trị đo

+ Tăng, giảm trị đo

Sau khi đã chọn được điểm và phương thức liên kết điểm, sẽ dựa vào yêu cầu độ chính xác cần thiết của lưới để tiến hành ước tính độ chính xác Có hai phương pháp ước tính độ chính xác các yếu tố của lưới: đó là phương pháp

ước tính gần đúng và phương pháp chặt chẽ

1.1.2.2 Tổ chức thi công lưới

Quá trình này được thực hiện trên ngoài thực địa dựa trên sơ đồ thiết kế

và phương án thi công đã được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt Theo nội dung công việc, công tác này có thể chia ra làm ba công đoạn: xây dựng mốc,

tổ chức đo đạc

Xây dựng mốc khống chế bao gồm các công việc chôn mốc ngoài thực

địa, phát cây thông hướng đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đo ngắm Dựa trên sơ đồ thiết kế và các vị trí mốc đã được khảo sát ngoài thực địa tổ chức gia cố mốc tại các vị trí đã chọn Kết cấu mốc và kí hiệu mốc phải được thống nhất theo yêu cầu thiết kế Tuỳ theo phương án đo đạc (lưới tam giác, đường chuyền hay lưới GPS) mà công tác phát cây phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đo đạc Trong giai đoạn này cần lập sơ đồ ghi chú điểm và sơ đồ đường đi để tiện cho quá trình thi công sau này

Trước khi tiến hành đo đạc phải tiến hành kiểm tra hiệu chỉnh máy móc

đảm bảo độ tin cậy của số liệu đo

Quá trình đo đạc tuân thủ theo yêu cầu nêu trong thiết kế kỹ thuật với

số vòng đo góc, số lần đo cạnh và các hạn sai của chúng Khi thi công bằng công nghệ GPS phải chọn lịch đo, bố trí các máy đo cùng thời điểm và phương

án di chuyển phù hợp đảm bảo việc thu tín hiệu đúng yêu cầu Mặt khác cần căn cứ vào yêu cầu thiết kế và điểm gốc đã tìm được để tiến hành công tác đo nối với hệ thống khống chế cho phù hợp

Các điều kiện thực địa nơi thi công xây dựng công trình thường không thuận lợi cho việc tiến hành các công tác trắc địa cơ bản như đo góc, đo cạnh

và đo chênh cao Trong đó phải kể đến khả năng thông hướng bị hạn chế, do

chiết quang, do độ rung của máy móc thi công ảnh hưởng đến thiết bị đo đạc, những tác động của điều kiện ngoại cảnh, những trở ngại của điều kiện thời tiết và ảnh hưởng của các lực lượng thi công các công việc khác nhau trên công trường xây dựng

Không gian làm việc không chỉ ở trên mặt đất mà còn ở trên cao hoặc xuống tầng hầm Các phương pháp đo đạc cũng rất đa dạng, đòi hỏi có các loại thiết bị trắc địa có độ chính xác và tin cậy cao

1.1.2.3 Tính toán bình sai và lập báo cáo kỹ thuật

Công tác bình sai lưới khống chế được chia làm hai giai đoạn: tính khái lược và bình sai chặt chẽ Quá trình tính khái lược nhằm mục đích kiểm tra các điều kiện của lưới và tính chuyển các trị đo về hệ quy chiếu khi các số hiệu chỉnh có giá trị đáng kể Công việc bình sai chặt chẽ được tiến hành trên máy tính điện tử bằng phần mềm chuyên dụng Tuỳ theo từng loại lưới khống chế cần chọn phương pháp bính sai phụ thuộc hay tự do một cách hợp lý Sau bình sai nếu độ chính xác không đạt các chỉ tiêu sai số theo yêu cầu, phải kiểm tra lại toàn bộ quá trình đo tính và có phương án xử lý thích hợp

Cuối cùng cần lập báo cáo kỹ thuật công việc xây dựng lưới khống chế Nội dung của báo cáo kỹ thuật cần nêu rõ quá trình thực hiện và biện pháp kỹ thuật thực hiện áp dụng trong giai đoạn xây dựng lưới Trong báo cáo cũng cần chú ý những điểm không đạt so với thiết kế, giải thích nguyên nhân Phần cuối là bảng tổng hợp khối lượng đã thực hiện, đánh giá độ chính xác trong lưới và kết luận

1.1.3 Đặc điểm thành lập lưới khống chế mặt bằng thi công công trình dân dụng - công nghiệp

Từ những đặc điểm của lưới khống chế mặt bằng công trình cho thấy tính chất đa dạng của loại lưới khống chế này Tuỳ thuộc vào tính chất quan trọng của từng công trình, điều kiện địa hình, điều kiện thi công mà lưới khống chế thi công phải được xây dựng một cách linh hoạt, nhằm đáp ứng

được những yêu cầu trong quá trình thi công các công trình Vì vậy công tác

thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng – công nghiệp có những đặc điểm nổi bật sau đây:

Do đặc điểm của công trình nên chiều dài các cạnh đo thường chỉ hàng chục đến hàng trăm mét, tia ngắm ngắn và góc nghiêng ống kính lớn do đó trong khi tiến hành đo góc và chiều dài phải lưu ý đến sai số định tâm máy và sai số trục đứng của máy kinh vĩ hoặc máy TĐĐT

Điều kiện thi công tại công trường không thuận lợi cho việc thực hiện đo

đạc thông thường, nguyên nhân là do không thông hướng, do chiết quang, do

độ rung của máy móc thi công ảnh hưởng đến thiết bị đo đạc

Không gian làm việc không chỉ ở trên mặt đất mà còn ở trên cao hoặc xuống tầng hầm Các phương pháp đo đạc cũng rất đa dạng, đòi hỏi có các loại thiết bị trắc địa có độ chính xác cao

Yêu cầu độ chính xác cũng phụ thuộc tính chất, kết cấu công trình (cao hay thấp, trọng tải lớn hay nhỏ) Các dấu mốc trắc địa nằm trong khu vực thi công dễ bị phá huỷ hoặc dịch chuyển do đó cần thường xuyên kiểm tra tính ổn

định và sự tồn tại của các mốc

Tùy thuộc vào điều kiện mặt bằng, mật độ xây dựng các hạng mục của công trình để chọn mật độ các điểm của lưới khống chế Đối với các công trình xây dựng công nghiệp mật độ của các điểm nên chọn là 1 điểm/2 ha ữ 3

ha Cạnh trung bình của đường chuyền hoặc tam giác từ 200m đến 300m Đối với lưới khống chế mặt bằng phục vụ xây dựng công trình dân dụng, mật độ các điểm dày hơn, cạnh trung bình của đường chuyền hoặc tam giác ngắn hơn nguyên nhân là do các công trình dân dụng thường ở những nơi xuất hiện dầy

đặc các công trình xung quanh

Các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng khi thi công công trình dân dụng – công nghiệp bao gồm:

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

- Lưới đa giác

- Lưới GPS

- Lưới ô vuông xây dựng

1.2 Đặc điểm công tác trắc địa khi thμnh lập lưới khống chế độ cao thi công công trình dân dụng - công nghiệp

1.2.1 Đặc điểm lưới khống chế độ cao thi công công trình dân dụng – công nghiệp

Lưới độ cao nhà nước hạng I, II, III, IV là cơ sở độ cao thống nhất trên lãnh thổ quốc gia Các công tác TĐCT dựa vào lưới độ cao nhà nước và phát triển dưới dạng dày đặc Độ chính xác và mật độ điểm của lưới độ cao phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác của công tác đo vẽ, bố trí công trình và còn phụ thuộc vào độ lớn khu vực

Bảng 1.1 Chỉ tiêu kỹ thuật lưới độ cao

Chỉ tiêu kỹ thuật Hạng II Hạng III Hạng IV Chiều dài lớn nhất của tuyến (km) :

- giữa các điểm gốc

- giữa các điểm nút

Khoảng cách lớn nhất giữa các mốc:

- khu vực xây dựng

- khu vực chưa xây dựng

Sai số khép giới hạn của tuyến:

10 L(mm)

4

2

0.2ữ0.5 0.5ữ 2

20 L(mm)

Lưới khống chế độ cao phục vụ thi công các công trình lớn có diện tích lớn hơn 100 ha được thành lập bằng phương pháp đo cao hình học với độ chính xác tương đối với thuỷ chuẩn hạng III nhà nước Đối với các mặt bằng xây dựng có diện tích < 100 ha lưới khống chế độ cao được thành lập bằng phương pháp đo cao hình học với độ chính xác tương đương với thủy chuẩn hạng IV nhà nước

Tương tự như đối với lưới mặt bằng, trong lưới độ cao người ta cũng phân

ra lưới thủy chuẩn cơ sở và dưới chúng là mạng lưới trực tiếp phục vụ cho công tác bố trí

Mốc khống chế độ cao cơ sở là những điểm được xây dựng kiên cố, theo từng cụm mốc mà số lượng của chúng tùy thuộc vào kích thước, cấp và dạng của công trình (nhưng không được ít hơn 2 cụm và mỗi cụm gồm 3 mốc) Chúng được dùng để kiểm tra định kỳ độ ổn định và hiệu chỉnh độ cao cho các mốc thủy chuẩn thi công

Mạng lưới thủychuẩn thi công là các đường thủy chuẩn hạng IV và thủy chuẩn kỹ thuật Các mốc này thường được chọn là các mốc của các điểm khống chế mặt bằng bố trí công trình Ngoài ra mốc độ cao thi công còn có thể gắn trên các cột, bệ móng máy hoặc móng của công trình đã xây dựng và

đi vào ổn định Lưới độ cao được thành lập dưới dạng tuyến đơn dựa vào ít nhất hai mốc độ cao cấp cao hơn hoặc tạo thành các vòng khép kín

Các công tác trắc địa trên khu vực xây dựng phải dựa trên hệ thống độ cao thống nhất đã được lựa chọn và thành lập trong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình

Trong trắc địa công trình, không kể những trường hợp đặc biệt, yêu cầu cao nhất về độ chính xác đo cao là công tác bố trí các hệ thống tự chảy và bố trí cơ bản khi xây dung đường xe điện ngầm

1.2.2 Đặc điểm đo khi thành lập lưới độ cao trong trắc đia công trình

Trong trắc địa công trình, việc đo cao được thực hiện theo quy phạm đo cao hạng II, III, IV Cần đặc biệt chú ý bảo đảm độ ổn định của máy và mia, giảm ảnh hưởng xấu của điều kiện ngoại cảnh đến kết quả đo

Khi đo cao hạng II, III ở khu vực xây dựng, chân máy nên đặt trên nền bê tông, tránh nắng rọi trực tiếp vào chân máy Để giảm chiết quang đứng cần chọn thời gian đo thích hợp: đo vào ngày râm mát hoặc vào buổi sáng sớm Các phương pháp dẫn độ cao trong trắc địa công trình chủ yếu :

- Phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn

- Đo cao lượng giác tia ngắm ngắn

- Đo cao thủy tĩnh

1.2.3 Yêu cầu độ chính xác lưới khống chế độ cao trong trắc địa công trình

Độ chính xác và mật độ điểm lưới khống chế độ cao thi công được tính toán đảm bảo yêu cầu công tác bố trí và công tác đo vẽ hoàn công công trình

Trong công tác bố trí, mỗi độ cao thiết kế được chuyển ra thực địa từ hai điểm gần nhất của lưới khống chế với độ chính xác từ 3ữ4mm Để đảm bảo độ chính xác đó thì sai số độ chênh cao các điểm của lưới phải nhỏ hơn 1,5 lần, tức là sai số trung phương độ chênh cao giữa hai điểm kề nhau của lưới khống chế không được vượt quá 2ữ3mm Độ chính xác này có thể đạt

được bằng thủy chuẩn hạng IV với khoảng ngắm từ máy đến mia được rút ngắn lại

Để ước tính độ chính xác và mật độ điểm của các cấp khống chế độ cao thường xuất phát từ yêu cầu cao nhất về độ chính xác của công tác bố trí trên mặt bằng xây dựng Ví dụ xuất phát từ yêu cấu bố trí hệ thống ống dẫn ngầm

tự chảy có độ dốc nhỏ nhất Trong công tác này độ chính xác được quy định như sau: sai số độ cao của mốc thủy chuẩn ở vị trí yếu nhất của lưới sau bình sai so với điểm gốc của khu vực không được vượt quá 30mm Gọi sai số này là

Δh ta có:

mm

h 30≤ΔGiả thiết lưới khống chế độ cao trên khu vực được lập theo 3 cấp khống chế là lưới hạng II, III, và IV, ta có sai số tổng hợp của các bậc lưới là:

2 2

2

IV III

Từ đó:

111 4 + 2 +Δ

=Δ

k k h

Đặt: Q = 14 + 12 +1

k k

Suy ra: Δh=Δh IV.Q

Nếu chọn k = 1,5 thì Q = 1,28 và tính được sai số độ cao sau bình sai của các điểm ứng với từng cấp thủy chuẩn như sau:

mm Q

mm Q

mm Q

h

h IV =Δ =23,4Δ

Nếu lấy sai số cho phép fh = 2.Δh sẽ tính được

fh II = 20,8mm

fh III = 31,2mm

fh IV = 46,8mm Theo bảng 1.1 ta tính được chiều dài giới hạn của các đường thủy chuẩn theo từng cấp như sau:

Đặc trưng về độ chính xác của lưới khống chế độ cao khi thi công công trình dân dụng – công nghiệp tuỳ thuộc vào quy mô và dạng công trình

1.2.4 Xử lý số liệu lưới khống chế độ cao thi công

Công việc bình sai và tính toán lưới thuỷ chuẩn thi công được tiến hành như sau:

- Nếu lưới độ cao hạng III là vòng khép kín, còn lưới độ cao hạng IV là các tuyến đơn nối hai điểm hạng III, thì đầu tiên bình sai vòng thủy chuẩn hạng III bằng cách phân phối sai số khép tỷ lệ với số trạm máy Sau đó các

đường thủy chuẩn hạng IV cũng được bình sai tương tự

- Nếu lưới thủy chuẩn hạng III gồm một số vòng khép kín thì nó được bình sai theo phương pháp điều kiện hoặc bình sai gián tiếp

1.3 Thực trạng công tác thμnh lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng - công nghiệp

Trong những năm gần đây các dự án xây dựng khu công nghiệp, khu đô thị mới và nhà cao tầng được triển khai rộng rãi trong cả nước Tại Hà Nội có thể kể đến nhiều khu đô thị mới và nhà cao tầng đã và đang được xây dựng như khu đô thị mới Linh Đàm, Bắc An Khánh, toà nhà Keangnam… Việc triển khai công tác thành lập lưới khống chế thi công công trình đóng vai trò rất quan trọng trong mọi công trình Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ về công nghệ cũng như trang thiết bị như máy toàn đạc điện tử, công nghệ GPS

đã giúp cho công tác thành lập lưới khống chế thi công trở nên đơn giản, nhanh gọn và thuận tiện hơn rất nhiều

Qua khảo sát thực tế ở nước ta hiện nay việc thành lập lưới khống chế thi công chủ yếu dựa vào 3 phương pháp chính (phương pháp đo đạc mặt đất, phương pháp định vị vệ tinh GPS và phương pháp đo đạc kết hợp)

Để có cái nhìn tổng quát hơn về thực trạng công tác thành lập lưới khống chế thi công công trình dân dụng – công nghiệp, dưới dây giới thiệu công tác thành lập lưới khống chế thi công một số công trình trong thời gian gần đây

1.3.1 Thành lập lưới khống chế thi công công trình nhà thi đấu thể dục thể thao thành phố Đà Nẵng

Nhà thi đấu thể dục thể thao thành phố Đà Nẵng là công trình quy mô nhất với tổng diện tích hơn 94000 m2 Trong đó, diện tích nhà thi đấu gần

10.500 m2, tổng mức đầu tư 720 tỷ đồng Thời gian xây dựng trong 2 năm 2009-2010 Đây là công trình có kiến trúc hiện đại và khá phức tạp, giàn mái không gian của nhà thi đấu được làm bằng thép cố định bởi hệ thống bu lông gắn trên hệ thống dầm cột xung quanh nhà thi đấu

Để đảm bảo thi công xây lắp công trình chính xác, chủ đầu tư đã cho xây dựng hệ thống lưới khống chế trắc địa gồm hai cấp trong đó có 3 điểm lưới khống chế cơ sở và 8 điểm lưới bố trí thi công Cấp lưới khống chế cơ sở có độ chính xác tương đương hạng IV được đo nối với hệ tọa độ nhà nước bằng công nghệ GPS Lưới bố trí thi công bao gồm 8 điểm đường chuyền II

dài 1h 45 phút

Với lưới khống chế thi công được đo bằng máy toàn đạc điện tử

Leica-TC (R) 703 Lưới được đo tất cả các góc ngoặt và cạnh, trước khi tiến hành đo

đạc các thiết bị đều được kiểm tra rất kỹ nhằm tránh sai số do máy gây ra Độ cao các điểm khống chế cơ sở được dẫn bằng thủy chuẩn hình học

có độ chính xác tương đương hạng III, các điểm khống chế phục vụ thi công

điểm, có toạ độ và độ cao thống nhất trên toàn khu công nghiệp để phục vụ cho giai đoạn xây dựng các hạng mục công trình và lắp đặt các thiết bị, đồng thời có thể đáp ứng được cả nhiêm vụ quan trắc biến dạng công trình sau khi công trình đưa vào sử dụng Viện Khoa học Công nghệ xây dựng - Bộ xây dựng đã lập một số phương án thành lập lưới, bao gồm các phương án xây dựng lưới tam giác đo góc, phương án tam giác đo góc - cạnh và phương án đo GPS

Qua phân tích điều kiện địa hình và ước tính độ chính xác lưới theo 3 phương án, cho thấy các phương án đo tam giác bằng công nghệ truyền thống hầu như không có tính khả thi do khó đảm bảo điều kiện thông hưóng giữa các

điểm đo Phương án đo bằng công nghệ GPS vừa đạt được độ chính xác cao và giải quyết được khó khăn nêu trên

Mạng lưới cơ sở trắc địa công trình tương đương với lưới hạng III nhà nước sẽ khống chế cho toàn bộ khu công nghiệp làm cơ sở phát triển mạng lưới cấp tiếp theo là lưới đường chuyền có độ chính xác tương đương lưới hạng

IV nhà nước Bên cạnh lưới khống chế mặt bằng, trên khu công nghiệp còn

xây dựng một mạng lưới khống chế độ cao chính xác hạng II từ đó phát triển lưới độ cao hạng III Các điểm toạ độ khởi tính cho mạng lưới GPS bao gồm hai điểm hạng II nhà nước, toạ độ cho trong hệ HN – 72 Mạng lưới có đo với một điểm hạng III cũ và được coi như là điểm mới Với mạng lưới trắc địa công trình, điểm toạ độ nhà nước chỉ có ý nghĩa dùng để đo nối vào hệ toạ độ công trình, không mang ý nghĩa khống chế về độ chính xác Để đo nối toạ độ

về thực chất chỉ cần một điểm khởi tính, trong trường hợp này điểm thứ hai

đóng vai trò như điểm kiểm tra Nếu sau bình sai tự do, bảo đảm phù hợp tốt

nó sẽ được dùng làm điểm khởi tính thứ hai

Hình 1.3: Sơ đồ mạng lưới GPS trên khu công nghiệp Dung Quất

GPS-08 GPS-10

Mạng lưới GPS hạng III khu công nghiệp Dung Quất là lưới cạnh ngắn (dưới 7km), do đó để đo sử dụng 3 máy GPS một tần số TRIMBLE 4600 LS

1.3.3 Thành lập lưới khống chế trắc địa công trình Trung tâm hội nghị Quốc gia

Trong giai đoạn khảo sát thi công hạ tầng Trung tâm Hội nghị Quốc gia (tháng 11-2004), trên mặt bằng khu xây dựng trung tâm hội nghị quốc gia đã thiết lập 3 điểm khống chế cơ sở RS1, RS2 và RS3 và 7 điểm lưới đường chuyền hạng IV Các điểm này nằm cách khá xa các hạng mục đang xây dựng hiện nay Để trực tiếp phục vụ công tác thi công các cụm bulông của toà nhà chính và các hạng mục lân cận cần thiết phải chêm dày lưới khống chế cơ sở nói trên bằng một mạng lưới đường chuyền hạng 4 gồm 5 điểm lưới ô vuông dựa lên 3 điểm RS1, RS2 và RS3 Do điều kiện khu vực đang xây dựng, nhiều hướng bị che khuất cho nên giải pháp phù hợp nhất là sử dụng công nghệ GPS kết hợp máy TĐĐT để đo mạng lưới này

Cả 3 điểm khống chế cơ sở RS1, RS2, RS3, 7 điểm đường chuyền hạng

IV và 5 điểm lưới ô vuông bổ sung mới đều được dẫn độ cao bằng thủy chuẩn hình học có độ chính xác tương đương hạng III, tạo thành mạng lưới có các vòng khép để kiểm tra Kết quả đo và tính độ cao của các điểm trong giai đoạn

2 cho thấy, do tác động của việc thi công các cọc cát, đóng cọc, lu lèn nền

đường và san nền nên độ cao của các điểm có bị thay đổi

Mạng lưới được đo ngày 23 tháng 03 năm 2005, bằng 4 máy thu GPS loại 1 tần số Trimble 4600LS Lưới độ cao được đo bằng máy thủy bình NAK2 của Thuỵ Sĩ

Chương 2

Công nghệ GPS, toμn đạc điện tử vμ các ứng dụng để thμnh lập lưới khống chế thi công trắc địa công trình

2.1 Đặc điểm cấu tạo máy toμn đạc điện tử

2.1.1 Giới thiệu chung

Máy TĐĐT (Total Station) ra đời dựa trên các tiến bộ khoa học - kỹ thuật về lĩnh vực tin học và điện tử Về nguyên lý cấu tạo, máy TĐĐT bao gồm 3 phần chính có thể biểu diễn dưới dạng một sơ đồ khối tổng quát như sau (hình 2.1)

Chức năng của 3 phần chính như sau:

* Khối đo khoảng cách điện tử EDM (Electronic Distance Meter):

Khối này có chức năng tự động đo khoảng cách nghiêng (D) từ tâm máy đến tâm gương phản xạ (hoặc đến điểm ngắm trên bề mặt phản xạ đối với máy không dùng gương phản xạ)

* Khối kinh vĩ số DT (Digital Theodolite): với chức năng tự động đo

hướng ngang (hoặc góc ngang β ), góc đứng V (hoặc khoảng thiên đỉnh Z)

* Khối xử lý CPU (Central Processing Unit – microprocessor): Trong

khối này cài đặt các chương trình tiện ích để giải các bài toán trắc địa Dựa vào các dữ liệu đo của khối EDM và DT và cùng với các dữ liệu khác như toạ

độ của các điểm gốc (Xo,Yo), độ cao của điểm đặt máy (Hi) và điểm đặt gương (Hr), chiều cao của máy, chiều cao gương cũng như các yếu tố khí tượng CPU

sẽ tự động giải các bài toán như: xác định toạ độ và cao độ của các điểm đo, xác định diện tích thửa, khối lượng san lấp Ngoài ra nó còn thực hiện chức

(EDM) (DT) CPU

Hình 2.1: Sơ đồ tổng quát cấu tạo máy TĐĐT

R

năng quản lý dữ liệu, giao tiếp với máy tính và nhờ sự trợ giúp của các phần mềm chuyên dụng để giải các bài toán như bình sai lưới khống chế trắc địa, thành lập bản đồ số, mặt cắt số địa hình và các bài toán thuộc lĩnh vực trắc địa công trình

* Gương phản xạ R :có chức năng nhận và phản xạ tín hiệu (sóng hoặc

xung điện từ) về CPU của máy toàn đạc điện tử

Ngoài ra máy được kết nối với các bộ phận quang – cơ giống như các máy trắc địa thông dụng khác như đế máy, ống kính, ống thuỷ, ống dọi tâm

2.1.2 Nguyên tắc chung của đo dài điện tử

Nguyên tắc cơ bản của đo dài điện tử dựa trên cơ sở xác định thời gian lan truyền của sóng điện từ trên khoảng cách cần đo Khi đo được thời gian lan truyền và biết được vận tốc lan truyền sáng, chúng ta sẽ xác định được khoảng cách đo

Các máy đo dài điện tử được chia thành hai nhóm chính dựa vào đặc tính lan truyền sóng điện từ của tín hiệu sóng tải đo

Nhóm thứ nhất gọi là các máy đo dài sóng ngắn (Microwave EDM), sử dụng các sóng có bước sóng λ0 cỡ 3 cm Trong nhóm này có loại máy Tellurometer Model MRA-4 là sử dụng tín hiệu có bước sóng λ0 = 8 mm

Nhóm thứ hai là các máy đo dài quang điện, sử dụng tín hiệu ở bước sóng gần với hồng ngoại làm tín hiệu đo Trong nhóm này người ta sử dụng

các thiết bị tạo laser helium-neon (He-Ne) với bước sóng λ0 = 0.63 μm hoặc với diot Galium-Arsenide (Ga-As) để tạo ra tia nhìn thấy có bước sóng λ0 = 0.9μm Chỉ có thiết bị đo Mekometer sử dụng nguồn tia khác đó là ánh sáng Xenon được tạo ra với bước sóng λ0 cỡ 0.43 μm

Nói chung các máy sử dụng tín hiệu với bước sóng càng ngắn thì có độ chính xác đo càng cao Vì thế các máy đo dài sóng ngắn có độ chính xác thấp hơn các máy đo dài quang điện Ngược lại các tín hiệu có bước sóng dài hơn lại có độ xuyên tốt hơn trong môi trường sương mù, chính vì thế các máy đo dài sóng ngắn được sử dụng để đo khoảng cách dài trong điều kiện khí tượng

xấu, còn các máy đo dài quang điện được sử dụng trong điều kiện nhìn thấy giữa các điểm đo tốt

Các máy sử dụng tia hồng ngoại có đặc điểm chung là do tia sáng rất yếu nên chiều dài tối đa đo được thường ngắn hơn các máy khác, thường chỉ trong khoảng 1 đến 3 km tuỳ thuộc vào chủng loại

Tất cả các thiết bị đo dài điện tử dùng trong trắc địa đều sử dụng tia bức xạ

điều biến để đo khoảng cách Bước sóng của tín hiệu điều biến được gọi là bước sóng chuẩn (pattern wavelength), được coi như là đơn vị để đo khoảng cách Các máy khác nhau sử dụng các bước sóng chuẩn khác nhau, có chiều dài từ vài mét đến 40 mét tuỳ thuộc vào loại máy, loại trừ máy Mekometer đã

sử dụng bước sóng λ = 60 cm

Tất cả các máy đo dài điện tử đều có nguyên tắc đo khoảng cách như nhau: Tín hiệu điều biến được phát đi từ một đầu của khoảng cách đo và phản xạ trở lại ở đầu kia Hiệu số pha giữa tín hiệu phát và tín hiệu phản hồi được

đo bằng thiết bị đo hiệu pha của máy đo dài (transmitting instrument)

Trong mọi trường hợp hiệu số trong pha được chuyển thành một phần nhỏ U của nửa bước sóng và được thể hiện bằng đơn vị chiều dài

Khoảng cách giữa máy phát và gương phản xạ được thể hiện bởi công thức:

Như đã biết bước sóng chuẩn λ là hàm của tần số điều biến f và tốc độ v

là tốc độ lan truyền tín hiệu sóng điện từ

λ =

f

v

( 2.2 )Trong chân không tốc độ v là hằng số đối với mọi sóng điện từ và bằng:

Trong điều kiện khí tượng tốc độ v luôn nhỏ hơn c và được tính theo công thức:

v =

n

c

(2 4 )Trong đó n là hệ số khúc xạ, n là hàm của mật độ không khí và bước sóng tải

Từ các biểu thức trên ta có:

λ =

f n

điều biến là chưa biết trong khi đó ít nhất phải biết n hoặc là có thể tính được

nó Tần số f của tín hiệu điều biến được giữ ổn định và thông thường nó được biết với độ chính xác cao

Nhà chế tạo thường sử dụng giá trị λ = λ1 với điều kiện khí tượng xác

định cũng có nghĩa là giá trị chỉ số khúc xạ tương ứng sẽ là n = n1 Như vậy:

λ1 =

f n

Từ các phương trình (2.6) và (2.8) ta có:

λ2 =

2

1 1

Do tâm hình học của máy đo dài thường không trùng khít với tâm phát sóng do vậy cần phải xác định số hằng số cộng K vào khoảng cách tính Cuối cùng khoảng cách đã được hiệu chỉnh sẽ là:

2.1.3 Các nguồn sai số trong đo dài điện tử

Khi đo dài bằng máy TĐĐT, khoảng cách đo được sẽ chịu một số nguồn sai số như sau:

- Sai số do tốc độ tín hiệu;

- Sai số của tần số điều biến;

- Sai số chỉ số khúc xạ;

- Sai số xác định hiệu pha

Mô hình sai số của khoảng cách đo được biểu thị bởi công thức sau:

Trong đó :

a2 = σU2 + σ2Zo

b2 =

2 2

C

n f

C σ σσ

(2.14)

(2.15)với: σC – là sai số của vận tốc ánh sáng trong chân không

σf – là sai số của tần số điều biến

σn – là sai số của chỉ số khúc xạ n

σU – là sai số của hiệu pha U xác định

σZo – là sai số xác định số hiệu chỉnh “0” của máy

Đối với các máy đo dài, tham số a thường biểu thị ở đơn vị mm còn tham số b được biểu thị ở phần triệu mm (parts per million - ppm), thể hiện sai

số đo các yếu tố khí tượng t, p và e gây nên, vì vậy có thể coi sai số đó là ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến độ chính xác đo khoảng cách bằng các máy TĐĐT Do đó đối với lưới khống chế đo cạnh khi cạnh càng ngắn thì càng ít chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh, có nghĩa là cạnh đo càng ngắn thì độ chính xác càng cao

2.1.4 Tham số kỹ thuật của một số máy toàn đạc điện tử

Hiện nay có rất nhiều chủng loại máy TĐĐT được nhập vào nước ta, chủ yếu là các máy của Thụy Sĩ, Nhật Bản, Thụy Điển, Mỹ Các loại máy này

có độ chính xác đo chiều dài với sai số từ ±1 mm ữ ±5 mm, sai số đo góc cỡ

±1” ữ ±5” và có tầm hoạt động đến vài km Các máy đo dài điện tử cũng như TĐĐT đã được sử dụng có hiệu quả trong công tác lập các mạng lưới khống chế TĐCT, phục vụ xây dựng công trình, đo vẽ bản đồ địa hình, bản đồ địa chính tỷ lệ lớn

Các máy TĐĐT thế hệ mới có nhiều khả năng ứng dụng có hiệu quả trong công tác trắc địa, các tính năng đó là:

- Thực hiện các phép tính toán trắc địa thông dụng nhờ phần mềm cài

đặt trong máy;

- Đo và tính diện tích, chu vi thửa đất;

- Đo giao hội ngược để xác định toạ độ, độ cao trạm máy;

- Chuyển thiết kế ra thực địa;

- Đo góc và chiều dài gián tiếp;

- Chuyển trục công trình lên cao và xuống tầng hầm;

- Đo chuyển dịch và biến dạng công trình

DT 510 SOKKIA DTM 352 NIKON Trimble- S6

Hình 2.2: Hình ảnh của một số loại máy TĐĐT

Bảng 2.1 Tham số kỹ thuật của một số máy TĐĐT

Loại máy Hãng SX nước chế

tạo

K/cách hoạt

động (1)

Sai số đo dài (3)

Sai số

đogóc

Trọng lượng (kg) SET-2B Sokkia - Nhật Bản 2.4 km 3mm+2ppm 2” 7.4 SET-3B Sokkia - Nhật Bản 2.2 5mm+3ppm 3” 7.4 SET-500 Sokkia - Nhật Bản 2.2 3mm+2ppm 5” 5.4 SET-4010 Sokkia - Nhật Bản 1.8 2mm+2ppm 5” 5.4 SET-3110M

Sokkia - Nhật Bản 1.6 km

80 m(2)

2mm+2ppm 4mm+2ppm

5” 4.2

DTM-450 Nikon - Nhật Bản 2.4 2mm+2ppm 2” 6.1 DTM-430 Nikon - Nhật Bản 2.2 3mm+3ppm 3” 6.1 DTM-730 Nikon - Nhật Bản 2.2 3mm+3ppm 3” 6.9 DTM-720 Nikon - Nhật Bản 1.6 3mm+3ppm 3” 6.9

GTS-601/AF Topcon - Nhật Bản 3 2mm+2ppm 1” 5.9 GTS-602/AF Topcon - Nhật Bản 3 2mm+2ppm 2” 5.9 Trimble 5601 Trimble - Mỹ 2.5 2mm+2ppm 1” 6.4

(1)- Khoảng cách hoạt động ở đây là khoảng cách tối đa với 1 gương đơn (whith single prism) và đo trong điều kiện trung bình Nếu số gương tăng thì khoảng cách tối đa cũng tăng, khi đo trong điều kiện khí tượng tốt thì khoảng cách này cũng tăng lên và ngược lại Hầu hết các máy TĐĐT đều có quy định khoảng cách ngắn nhất thường là 1.5m đến 2m, nếu đo ở khoảng cách ngắn hơn có thể làm hỏng máy do tín hiệu phản xạ quá mạnh

(2)- Đo ở chế độ không gương

(3)- Độ chính xác này đạt được trong điều kiện đo bình thường, hầu hết các máy làm việc trong giải nhiệt độ môi trường từ -100C đến +400C Khi nhiệt độ thấp hơn hoặc cao hơn giải trên, sai số đo chiều dài có thể tăng lên chút ít và

tỷ lệ với chiều dài đo (tăng thêm khoảng 1ppm)

2.1.5 Kiểm nghiệm máy TĐĐT và các thiết bị kèm theo

Công tác trắc địa trong phục vụ xây dựng các công trình đòi hỏi độ chính xác rất cao, vì vậy việc kiểm nghiệm máy móc và các trang thiết bị đi kèm trước khi sử dụng là công tác hết sức quan trọng, đòi hỏi người làm công tác trắc địa phải tuyệt đối tuân thủ

n

.10.15.273

27.11

15.273

)1(269578

+

ư+

T T

p

92.12372.0

10.624

chỉ đòi hỏi người đo đưa vào máy đo dài các kết quả đo khí tượng (qua phím chức năng) Nói chung người sử dụng không phải xác định hệ số khúc xạ

2.1.5.2 Xác định hằng số cộng của máy

Nguyên nhân gây ra hằng số cộng là do tâm điện tử của máy và tâm phản xạ của gương không trùng với tâm hình học của chúng khi định tâm tại

điểm đo Hằng số cộng K của máy bao gồm 2 thành phần đó là:

- K1: là do tâm phát sóng và tâm hình học của máy không trùng nhau;

- K2: là do mặt phản chiếu ánh sáng không trùng với tâm trục quay của gương

Khi sản xuất máy và các thiết bị đo người ta đã tính toán và thiết kế sao cho các thành phần của hằng số cộng bằng “0” Tuy nhiên hằng số cộng không thể khử hết mà chỉ có thể làm giảm đi một cách tối đa mà thôi

Vì vậy khi sử dụng các máy đo dài điện tử chúng ta cần nên định kỳ kiểm tra lại kết quả đo một số chiều dài khác nhau trên bãi kiểm định chiều dài Các chiều dài kiểm định cho máy đo dài quang điện nên trong khoảng từ 50m đến 500m, còn đối với các máy đo dài sóng ngắn thì nên trong khoảng từ 200m đến 1000m

2.1.5.3 Xác định sai số chu kỳ của máy

Do pha trộn đường đi của ánh sáng và đường đi của các mạch điện, trong phần lẻ của chu kỳ của đơn vị đo chiều dài điện tử sẽ có một loại sai số lặp lại trong mỗi bước sóng gọi là sai số chu kỳ

Sai số chu kỳ của máy xuất hiện bởi rất nhiều nguyên nhân khác nhau Chúng ta có thể kể ra một số nguyên nhân cơ bản sau:

- Sai số chu kỳ xuất hiện do sự không đối xứng của các mạch điện;

- Sai số chu kỳ xuất hiện do sự không hoàn hảo của bộ phận xoay pha

Để đảm bảo độ chính xác của các loại máy đo dài điện tử, khi xuất xưởng nhà sản xuất đã điều chỉnh máy để cho biên độ sai số chu kỳ nhỏ hơn 50% sai số đo khoảng cách Nhưng do nhiều nguyên nhân, các điều kiện ban

đầu của máy thay đổi, sai số chu kỳ vẫn còn có thể lớn, nên chúng ta cần xác

định nó

Nếu sai số chu kỳ lớn hơn 50% sai số đo và ổn định, ta cộng vào kết quả đo Số hiệu chỉnh cộng vào kết quả đo được tính theo công thức:

Trong đó :

A là biên độ của sai số chu kỳ

ϕ0 là pha ban đầu của sai số

θi là góc lệch pha khi tín hiệu được phát đi từ máy đến điểm đặt gương thứ i

2.1.5.4 Kiểm tra độ thẳng đứng của trục đứng máy TĐĐT và máy kinh vĩ

Khi cân bằng máy TĐĐT hoặc máy kinh vĩ tại điểm đo, người ta cố gắng đưa trục đứng của máy trùng với phương dây dọi tại điểm đó nhờ ống thuỷ tròn và ống thuỷ ngang gắn trên bộ phận ngắm của máy Trên thực tế trục đứng của máy và phương dây dọi không hoàn toàn trùng nhau do chất lượng của ống thuỷ và do cả ảnh hưởng của điều kiện bên ngoài tác động đến

sự ổn định của máy trong suốt thời gian đo Có thể thấy rằng góc lệch giữa trục đứng của máy và phương dây dọi phụ thuộc vào khoảng chia nhỏ nhất của ống thuỷ dài

Qua thực nghiệm ta thấy rằng khi góc nghiêng trục đứng tăng thì ảnh hưởng của góc nghiêng trục đứng tới góc ngang cũng tăng theo Đây chính là

đặc điểm cần lưu ý khi sử dụng máy kinh vĩ, TĐĐT trong đo đạc phục vụ xây dựng Để giảm ảnh hưởng này cần phải:

- Kiểm nghiệm máy trước khi đo;

- Cân bằng máy thật cẩn thận và theo dõi biến động về trục đứng trong khi đo;

- Chọn vị trí đặt máy thích hợp để góc nghiêng (góc cao) không quá lớn, tốt nhất là nhỏ hơn 300

2.2 ứng dụng máy toμn đạc điện tử để thμnh lập lưới khống chế thi công công trình

Máy toàn đạc điện tử tham gia rất nhiều vào các dạng công tác của trắc

địa trong xây dựng, đặc biệt trong công tác thành lập lưới khống chế mặt bằng thi công công trình xây dựng :

Trong thành lập lưới không chế thi công trình bao gồm lưới khống chế cơ sở và lưới bố trí công trình máy toàn đạc điện tử được sử dụng đo các yêu

tố của lưới khống chế thi công bao gồm đo góc,cạnh và phương vị

2.2.1 ứng dụng máy toàn đạc điện tử trong thành lập lưới khống chế thi công đo góc - cạnh

Kết quả ước tính độ chính xác các bậc lưới thiết kế theo phương pháp

ước tính chặt chẽ được dựa vào sai số trung phương đo góc và đo cạnh dự kiến, nếu độ chính xác các đại lượng đặc trưng của lưới đạt yêu cầu thì sai số đo đạc

dự kiến sẽ là cơ sở cho việc chọn máy móc và dụng cụ đo Trước khi đem máy

đi đo cần kiểm nghiệm máy thật cẩn thận theo đúng quy định

- Nhiều chướng ngại vật đối với tia ngắm;

- Các điểm khống chế phân bố ở những độ cao khác nhau, chiều dài các cạnh ngắn…

Do các điều kiện trên, tia ngắm đi qua nhiều trường chiết quang cục bộ

và không ổn định Các trường chiết quang đó thay đổi theo không gian và thời gian Vì vậy cần phải chọn thời gian đo góc hợp lý

Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác đo góc bao gồm:

- Sai số do máy;

- Sai số do định tâm máy;

- Sai số do định tâm tiêu ngắm;

- Sai số đo ngắm;

- Sai số do ảnh hưởng của môi trường đo

a Ước tính số vòng đo góc tại một trạm máy

Số vòng đo góc được tính theo công thức:

2

2 0 2

2

)2

(5

β

m

m m

mV - là sai số bắt mục tiêu

ở điều kiện thường : V x

V

m = 60 " (Vx: độ phóng đại của ống kính)

b Ước tính các hạn sai đo đạc tại một trạm đo góc

- Độ chênh cho phép giữa các vòng đo được tính theo công thức:

ư

S S

e

m dtm

Trong đó :

e - khoảng cách từ hình chiếu trục quay điểm đứng máy tới tâm máy

S1, S2 - là khoảng cách từ máy tới mục tiêu 1 và 2

S1-2 - là khoảng cách giữa hai mục tiêu 1 và 2

* Sai số định tâm tiêu ngắm

Công thức tính sai số định tâm tiêu ngắm là:

2 2 2 1

dtm

e - là khoảng cách tính từ trục chiếu bằng của bảng ngắm tới tâm mốc

S1, S2 - là khoảng cách từ máy tới tiêu 1 và 2

- Chuyển trục công trình lên cao

- Đo vẽ hoàn công các hạng mục của công trình

- Sử dụng TĐĐT với chế độ không gương để kiểm tra độ nghiêng các kết cấu xây dựng và độ phẳng tường nhà cao tầng