Bài Giảng Môn Trắc Đạc

Bài Giảng Mơn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: LỜI NĨI ĐẦU Bài giảng môn Trắc Đạc biên soạn tổng hợp từ nhiều sách giáo trình nhiều tác giả nhằm phục vụ cho việc giảng dạy môn Trắc đạc cho sinh viên ngành kỹ thuật như: Công thơn, Thủy cơng, Cơ khí, Quản lý đất đai v.v Bài giảng nhằm trang bị cho sinh viên kiến thức đo vẻ đồ Nội dung giảng gồm có 14 chương sau: - Chương I: Mở đầu & kiến thức trắc địa Chương II: Khái niệm sai số đo đạc Chương III: Định hướng đường thẳng Chương IV: Đo chiều dài Chương V: Đo độ cao Chương VI: Đo góc Chương VII: Lưới khống chế Chương VIII: Đo vẽ đồ tỷ lệ lớn Chương IX: Sử dụng đồ địa hình Chương X: Các yếu tố bố trí cơng trình Chương XI: Đo đạc xây dựng Chương XII: Đo đạc cơng trình giao thơng Chương XIII: Đo đạc cơng trình thủy lợi Chương XIV: Đo biến dạng chuyển dịch cơng trình Bài soạn từ nhiều giáo trình nên khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong ý kiến đóng góp, phê bình bạn đồng nghiệp bạn sinh viên có tham khảo giảng Cần Thơ, ngày 22 tháng năm 2005 Tác giả Bùi Quang Tuyến Nguyễn Phước Công Trần Vủ An Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: TÀI LIỆU THAM KHẢO Trắc địa đại cương Nguyễn Tấn Lộc - Trần Tấn Lộc - Lê Hoàn Sơn - Đào Xuân Lộc NXB ĐH Bách Khoa TP HCM năm 1996 Trắc Địa Nguyễn Quang Tác NXB Xây Dựng - Hà Nội năm 1998 Trắc Địa Đào Duy Liêm - Đổ Hữu Hinh - Lê Duy Ngụ - Nguyễn Trọng San NXB Giáo Dục - Hà Nội năm 1992 Sổ Tay Trắc Địa Cơng Trình Phạm Văn Chun - Lê Văn Hưng - Phạn Khang NXB Khoa Học kỹ Thuật - Hà Nội năm 1996 Đo Đạc Công Trình Đinh Thanh Tịnh - Bùi Đức Tiến NXB Khoa Học kỹ Thuật - Hà Nội năm 1979 Trắc Địa Bản Đồ Kỹ Thuật Số Nguyễn Thế Thận - Nguyễn Hạc Dũng NXB Giáo Dục - năm 1999 Trắc Địa đại cương Nguyễn Văn Chuyên – NXB Xây Dựng 2003 Trắc Địa sở Nguyễn Trọng San – NXB Xây Dựng 2002 Trắc Địa đại cương Hoàng Xuân Thành – NXB Xây Dựng 2005 10 Trắc Địa Xây Dựng thực hành Vủ Thặng – NXB Xây Dựng 2002 11 Hướng dẩn thực hành Trắc Địa đại cương Phạm Văn Chuyên – NXB GTVT 2005 12 Hướng dẩn giải tập Trắc Địa đại cương Vủ Thặng – NXB KH&KT 2000 Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: PHẦN I: CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU & NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TRẮC ĐỊA I MỞ ĐẦU: I.1 Khái quát trắc địa: I.1.1 Định nghĩa: Trắc đạc môn khoa học trái đất có nhiệm vụ xác định hình dạng kích thước đất thể phần bề mặt trái đất dạng đồ, bình đồ mặt cắt I.1.2 Phân cấp: Tùy theo phạm vi mục đích đo vẽ, trắc đạc chia nhiều ngành hẹp : - Trắc địa cao cấp : nghiên cứu hình dạng kích thước đất, nghiên cứu chuyển động ngang chuyển động đứng lớp vỏ đất, xác định tọa độ cao độ địa điểm trắc địa quốc gia để làm sở cho việc thành lập đồ cho riêng nước Vì khu vực đo vẽ rộng lớn nên phải xét đến độ cong mặt đất - Trắc địa phổ thông : nghiên cứu việc đo vẽ đồ khu vực nhỏ mặt đất, khu vực nhỏ nên mặt đất mặt phẳng, việc tính tốn đơn giản - Trắc địa cơng trình : nghiên cứu việc xây dựng lưới trắc địa sở để phục vụ thiết kế thi cơng cơng trình, lập bình đồ tỉ lệ lớn mặt cắt để phục vụ công tác thiết kế, hướng dẫn thi công lắp ráp phần vỏ ruột cơng trình, lập vẽ nghiệm thu, quan sát biến dạng công trình - Trắc địa ảnh : nghiên cứu phương pháp chụp ảnh khai thác ảnh chuyên để thành lập đồ địa hình - Bản đồ học : nghiên cứu việc thành lập loại đồ chun đề Phần giáo trình nhằm mục đích cung cấp cho sinh viên ngành xây dựng thủy lợi, giao thông, kiến trúc số kiến thức trắc địa phổ thông trắc địa công trình, tức kiến thức đo vẽ đồ tỉ lệ lớn khu vực nhỏ, đồng thời cung cấp kiến thức trắc địa phục vụ xây dựng thi cơng cơng trình Để giải nhiều nhiệm vụ khoa học kỹ thuật khác nhau, trắc địa sử dụng kiến thức thuộc ngành khoa học khác như: toán, thiên văn, địa mạo, địa chất, chụp ảnh, tin học I.2 Nhiệm vụ vai trị mơn học: - Đối với xã hội Thành mơn học trắc đạc có ý nghĩa khoa học thực tiển lớn kinh tế quốc dân Các loại đồ, bình đồ sở để thể kết nghiên cứu ngành địa chất, địa lý, địa vật lý, địa mạo loại đồ địa hình cần thiết cho công tác qui hoạch, phân bố lực lượng lao động, thăm dò khai thác sử dụng tài nguyên thiên nhiên, cần thiết cho việc thiết kế loại cơng trình, qui hoạch đất đai, tổ chức sản xuất nông nghiệp, xây dựng hệ thống tưới tiêu đồng ruộng Sự phát triển đại cơng nghiệp có ngành điện năng, luyện kim đặc cho ngành trắc địa cơng trình nhiều nhiệm vụ: Trắc đạc phải đầu việc khảo sát, thi công, lắp ráp, nghiệm thu cơng trình xây dựng - Trong quy hoạch, thiết kế xây dựng cơng trình: Đối với ngành xây dựng, trắc đạc ln giử vị trí quan trọng hàng đầu, thấy rỏ điều nghiên cứu giai đoạn để thực cơng trình: đường quốc lộ, cầu, trạm thủy điện, chung cư Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: Để thực cơng trình mặt đất, công việc phải trải qua giai đoạn qui hoạch, khảo sát, thiết kế, thi công nghiệm thu: - Ở giai đoạn qui hoạch : thí dụ qui hoạch thủy lợi người kĩ sư phải sử dụng đồ tỉ lệ nhỏ, vạch phương án xây dựng cơng trình, vạch kế hoạch tổng quát khai thác sử dụng cơng trình - Ở giai đoạn khảo sát : người kĩ sư phải biết đề xuất yêu cầu đo vẽ đồ tỉ lệ lớn khu vực giai đoạn qui hoạch dự kiến xây dựng cơng trình - Ở giai đoạn thiết kế : người kĩ sư phải có kiến thức trắc đạc để tính tốn thiết kế cơng trình đồ, vẽ mặt cắt địa hình - Ở giai đoạn thi cơng : người kĩ sư phải có kiến thức kinh nghiệm công tác trắc đạc để đưa cơng trình thiết kế mặt đất, theo dỏi tiến độ thi công - Ở giai đoạn nghiệm thu quản lý cơng trình : giai đoạn cuối cùng, người kĩ sư phải có hiểu biết công tác đo đạc kiểm tra lại vị trí, kích thước cơng trình xây dựng, áp dụng số phương pháp trắc lượng để theo dỏi biến dạng cơng trình q trình khai thác sử dụng - Đối với công tác quản lý tài nguyên thiên nhiên: Các loại đồ địa hình cần thiết cho cơng tác thăm dị, sử dụng quản lý tài nguyên thiên nhiên Công tác tổ chức quản lý khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên quốc gia I.3 Lịch sử phát triển ngành trắc địa: I.3.1 Trên giới: Sự phát sinh phát triển ngành trắc đạc gắn liền với trình phát triển xã hội loài người Trước CN người Ai cập thường phải phân chia lại đất đai sau trận lũ lụt sông Nil, xác định lại ranh giới tộc, người ta sáng tạo phương pháp đo đất Thuật ngữ trắc địa theo tiếng Hy lạp (geodesie) có nghĩa phân chia đất đai khoa học trắc địa đời từ Trãi qua nhiều thời đại, với phát minh phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, môn học trắc địa ngày phát triển Những phát minh kính viển vọng, kim nam châm, logarit, tam giác cầu tạo điều kiện vững cho phát triển ngành trắc đạc Trong thập kỷ gần đây, thành tựu khoa học kỹ thuật làm cho ngành trắc địa có bước phát triển mạnh, thay đổi chất: kỹ thuật thăm dò từ xa (viễn thám) cho phép thành lập đồ từ ảnh chụp máy bay, vệ tinh Nhiều nước công nghiệp phát triển chế tạo máy trắc địa kích thước nhỏ, có nhiều tính hay kết hợp phần phần điện tử làm cho máy đo đạc trở nên nhỏ gọn xác cao nhiều tính Việc dùng máy tính điện tử để giải tốn trắc địa có khối lượng lớn, việc sử dụng ảnh chụp từ vệ tinh hay tàu vũ trụ để thành lập đồ địa hình thành tựu khoa học áp dụng ngành trắc địa I.3.2 Trong nước: Ở nước ta ngành trắc địa phát triển từ lâu, nhân dân ta áp dụng hiểu biết trắc lượng vào sản xuất, quốc phòng: cơng trình xây dựng cổ thành Cổ loa minh chứng hiểu biết trắc lượng nhân dân ta Đầu kỷ 20 sau thơn tính lập hộ, người pháp tiến hành cơng tác đo vẽ đồ tồn Đơng Dương nhằm mục đích khai thác tốt tài nguyên vùng Việc đo đạc tiến hành qui mô, áp dụng phương pháp đo khoa học máy móc đo có chất lượng cao, đồ, hồ sơ cịn lưu trữ nói lên điều Trong thời kháng chiến chống thực dân, cơng tác trắc địa chủ yếu phục vụ cho mục đích quân trắc địa pháo binh, công binh, trinh sát Sau kháng chiến thành công, nhà nước ta quan tâm đến công tác trắc địa, Cục đo đạc đồ nhà nước đời năm 1959 đánh dấu bước trưởng thành ngành trắc địa Việt nam Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: Đội ngũ người làm công tác trắc địa ngày lớn mạnh Trước năm 1960 từ chỗ nước có vài chục kỹ thuật viên đào tạo thời kỳ Pháp thuộc làm việc ngành giao thông, thủy lợi, xây dựng tới đội ngũ cán trắc địa lên tới hàng ngàn người từ đủ trình độ: sơ cấp, trung cấp, kỹ sư, tiến sĩ trắc địa Song song với việc cử người học nước ngoài, nhà nước định mở khóa Kỹ sư Trắc địa Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội vào năm 1962 Hiện khoa Trắc địa Trường Đại học Mỏ Địa chất trung tâm lớn nước đào tạo nghiên cứu khoa học chuyên ngành Việc đào tạo không ngừng lại bậc đại học mà bắt đầu đào tạo cán Trắc địa sau đại học Cục đo đạc đồ nhà nước quan có chức đo vẽ đồ toàn quốc ban hành qui phạm Trắc địa chung cho tồn quốc Các ngành có tổ chức trắc địa riêng, phục vụ cho công tác đo vẽ đồ tỉ lệ lớn nhằm đáp ứng yêu cầu công tác thiết kế, thi công quản lí cơng trình cho đơn vị I.4 Cơng tác Trắc đạc Kỹ sư Xây dựng: Trong xây dựng lập tổ thực cơng tác đo đạc theo hình thức sau: * Đội tổ Trắc địa chuyên nghiệp trực thuộc ban huy công trường, thực tất công tác Trắc lượng, Kỹ sư Xây dựng có nhiệm vụ duyệt kế hoạnh, dự tốn chi phí kiểm tra qui trình thực cơng tác Trắc địa đơn vị Hình thức thường áp dụng cho cơng trình lớn, phức tạp khu cơng nghệ, khu trạm thủy điện * Đội tổ trắc địa chuyên nghiệp thực dạng công tác Trắc địa phức tạp, Kỹ sư Trung cấp Xây dựng tiến hành công tác Trắc lượng đơn giản hơn, đồng thời có nhiệm vụ mục Hình thức thường áp dụng cho cơng trình xây dựng nhà thành phố * Tất công tác Trắc đạc để Kỹ sư hay Trung cấp Xây dựng đảm nhận Hình thức áp dụng cho cơng trình xây dựng đơn giản, nhỏ Tùy theo cương vị đảm nhận mà người Kỹ sư Xây dựng có nhiệm vụ khác dạng đề cương, dự trù kinh phí, tiến hành cơng tác đo kiểm tra, nghiệm thu trực tiếp làm công tác đo Vì thế, cịn học, Sinh viên ngành Xây dựng phải trang bị kiến thức tối thiểu để tự tiến hành đo vẽ bình đồ khu vực cơng trình xây dựng loại nhỏ, tiến hành cơng tác bố trí cơng trình với độ xác vừa, đồng thời phải thơng hiểu ý nghĩa nội dung công tác đo vẽ xây dựng để có đủ khả tham gia vào duyệt đề cương, kế hoạch thực hiện, dự trù kinh phí theo dõi cơng tác đơn vị Trắc địa chuyên nghiệp I.5 Các dạng công tác Trắc đạc Xây dựng: Các giai đoạn khảo sát thiết kế, thi cơng vận hành cơng trình cần tới công tác trắc đạc thành * Các cơng tác xây dựng theo thiết kế Nếu sử dụng thiết kế định hình cơng tác thiết kế tiến hành thành hai giai đoạn: thiết kế nhiệm vụ vẽ thi công Để lập thiết kế nhiệm vụ phải tiến hành khảo sát kinh tế kỹ thuật, có khảo sát Trắc đạc mà chủ yếu việc lập bình đồ tỉ lệ lớn 1/10.000; 1/5.000, để lập thiết kế kỹ thuật vẽ phải có bình đồ tỉ lệ 1/2000; 1/1000 * Trong cơng tác qui hoạch, có qui hoạch mặt qui hoạch độ cao Qui hoạch mặt tiến hành phương pháp giải tích dựa vào cơng trình có, độ cao tọa độ góc nhà cơng trình xác định từ mốc trắc địa Phương pháp đồ giải dựa vào số liệu đo trực tiếp bình đồ địa hình Qui hoạch độ cao tính tốn khối lượng đào đắp tiến hành bình đồ mặt cắt địa hình * Trắc đạc thi cơng cơng trình tiến hành theo hai giai đoạn: - Thi công trục trục - Thi cơng trục phụ yếu tố thành phần cơng trình Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: Các trục trục bố trí dựa vào mốc trắc địa Các trục sau sở để thi công trục phụ chi tiết cơng trình Cần ý chất lượng thi công phụ thuộc lớn vào công tác đo dạc * Sau hồn thành cơng trình cần tổ chức đo vẽ nghiệm thu để lập tổng bình đồ hồn cơng cần thiết cho việc vận hành cơng trình * Việc quan sát biến dạng cơng trình (lún) phương pháp Trắc đạc phải tiến hành cách có hệ thống từ lúc đào móng trình vận hành II NHỮNG KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ TRẮC ĐỊA: II.1 Mực thủy chuẩn gốc: Mặt đất có dạng ghồ ghề, bao gồm đại dương lục địa, biển chiếm tới 71%; cịn lục địa có 29% Núi Mực nước biển yên lặng kéo dài xuyên qua lục địa hải đảo tạo thành mặt cong kín gọi mực nước gốc Mực nước gốc có tính chất thẳng góc với phương dây dọi Sơng Biển Hình I.1 Trong ngành Trắc địa, mực nước gốc hay gọi mực thủy chuẩn dùng làm mặt chiếu đo lập đồ dùng làm mặt so sánh độ cao điểm mặt đất Mỗi Quốc gia qui ước mặt thủy chuẩn có độ cao 0m cho nước gọi mặt thủy chuẩn gốc, dùng làm sở so sánh độ cao toàn lãnh thổ nước Thí dụ Việt Nam dùng mặt thủy chuẩn gốc Hòn Dấu, Đồ Sơn Độ cao điểm mặt đất khoảng cách tính theo đường dây dọi từ điểm tới mặt thủy chuẩn gốc Những điểm nằm phía mặt nước gốc có độ cao dương (+) ví dụ điểm A, B Những điểm nằm phía mặt nước gốc có độ cao âm (-) ví dụ điểm C Khoảng cách từ A tới mặt nước gốc HA: độ cao tuyệt đối điểm A Khoảng cách từ A tới mặt hồ HA/: gọi độ cao tương đối điểm A tới mặt hồ A HA/ Hô HA - H B HA B HB Mực nước gốc Mực nước gốc đất Biển Hình I.2 Chênh lệch độ cao A B đoạn HA - HB : gọi hiệu độ cao A B ký hiệu bằng: hAB Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: Bản đồ Việt Nam dùng hệ thống độ cao lấy từ mặt thủy chuẩn gốc Đồ Sơn Khi đo vẽ khu vực hẻo lánh có diện tích nhỏ, dùng mặt nước gốc giả định, tức dùng hệ thống độ cao giả định Lúc toàn độ cao tính gọi độ cao tương đối Mực nước giả định mực nước song song với gốc có độ cao chọn Ví dụ đo vẽ đồ khu vực hẻo lánh, người ta gán cho điểm đặc biệt độ cao tùy ý từ điểm công trường lấy độ cao từ điểm vừa cho Sự phân bố vật chất lòng lớp đất không đồng thay đổi với vận tốc vị trí trục quay ln thay đổi nên hình dạng đất ln thay đổi khơng theo dạng tốn học a b Để tiện giải tốn Trắc địa, ta coi mực nước gốc có dạng bầu dục dẹt hai cực Mặt bầu đầu xoay đặc trưng bán kính lớn a bán kính nhỏ b độ dẹt α Dạng bầu dục a− b đất α= a Để có mặt bầu dục xoay gần giống với mặt nước gốc Hình I.3 Quốc gia nước chọn mặt elipsoit cục Hình bầu dục xoay có ý nghĩa quốc tế nhà bác học Nga Krasowski tìm năm 1940 với kết quả: a = 6378245m α = 1/298,3 R = 6371,11 km b = 6356.863m II.2 Ảnh hưởng độ cong đất tới công tác đo đạc: Một mặt cầu khai triển thành mặt phẳng bị rách hay bị nhăn Khi biểu diễn đất hình cầu lên tờ giấy phẳng, tất nhiên xuất biến dạng Những biến dạng tạo sai lệch mà ta xét tới sau đây: t A C II.2.1 Dẫn đến sai số khoảng cách bề mặt trái đất Δh d Xét hai điểm A B nằm mực B thủy chuẩn đất; khoảng cách d mặt đất biểu diễn bề dài cung AB Nếu coi mặt thủy chuẩn mặt phẳng R khoảng cách A b chiều dài tiếp tuyến AC = t Sai số khoảng cách việc giả thiết mặt thủy chuẩn mặt phẳng là: Δd = t - d Hình I.4 t = R.tgθ với θ = d/R θ Vậy Δd = R(tgθ - θ) Tính gần đúng: d3 Δd ≈ 3R Thay R = 6371 km cho d giá trị khác nhau, ta có giá trị Δd tương ứng ghi bảng sau: Trong thực tế đo đạc, với công cụ đại dùng để đo khoảng cách mà người có, việc đo chiều dài đạt độ xác cao 1/1.000.000; khu vực đo vẽ Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: có bán kính 10 km, ta coi mặt thủy chuẩn mặt phẳng mà hồn tồn khơng ảnh hưởng tới độ xác đo chiều dài d(Km) 10 50 100 Δd (cm) 0.8 102 821 Δd/d (độ xác) 1/1.220.000 1/49.000 1/12.000 II.2.2 Dẫn đến sai số độ cao: Theo định nghĩa độ cao hai điểm A B có độ cao chúng nằm mặt thủy chuẩn Nhưng giả thiết mặt thủy chuẩn qua A mặt phẳng (đó tiếp tuyến At) người quan sát A thấy điểm C mà không thấy điểm B, đoạn BC = Δh sai số độ cao Theo hình vẽ, ta có: (R + Δh)2 = R2+ + t2 Δh2 + 2R.Δh = t2 t2 Δh = 2R + Δh Vì Δh vơ nhỏ so với 2R nên bỏ qua Δh mẫu số, coi t ≈ d, ta có: t2 Δh ≈ 2R Với R = 6371 km, ta tính Δh ứng với khoảng cách d khác (theo bảng dưới): d (km) Δh (mm) 0,05 0,2 0,50 20 1,00 78 2,00 314 Do Δh tăng nhanh khoảng cách d tăng, yêu cầu độ xác đo độ cao cao nên ta phải xét đến ảnh hưởng sai số tìm cách khắc phục Mặt thủy chuẩn dùng làm mặt chiếu, dùng phép chiếu xuyên tâm có tâm chiếu tâm O trái đất Do khu vực đo vẽ nhỏ so với kích thước đất nên tia chiếu coi song song với vuông góc với (H) Vì hình chiếu abcde đa giác ABCDE coi hình chiếu lên mặt (H), khơng bị biến dạng giống hình thực vĩ tuyến thành đường nằm ngang song song khơng cách nhau: xa xích đạo vĩ tuyến thưa dần, tức biến dạng nhiều (hình I.13) III XÁC ĐỊNH VỊ CÁC ĐIỂM TRÊN MẶT ĐẤT Để xác định vị điểm mặt đất, ví dụ A, B, C, D (Hình 1.2) ta chiếu chúng xuống mặt Geoid (Ellipsoid) theo phương dây dọi điểm a, b, c, d Vị trí khơng gian điểm A, B, C, D xác định hai yếu tố: Tọa độ địa lý ϕ, λ tọa độ phẳng vng góc Gauss – Kruger (hay UTM) X, Y điểm a, b, c, d mặt qui chiếu Ellipsoid Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: Độ cao HA, HB, HC, HD điểm A, B, C, D so với mặt Geoid Địa vật, địa hình mặt đất tự nhiên tập hợp vô số điểm Ta chiếu vơ số điểm theo phương dây dọi lên mặt Geoid ta hình ảnh địa vật, địa hình mặt Để xác định vị trí khơng gian điểm A, B, C, D mặt đất tự nhiên ta phải đo: -Chiều dài cạnh: AB, BC, CD, DA -Các góc đứng: V1, V2, V3, V4 -Các góc bằng: β1, β2, β3, β4 -Xác định độ cao: HA, HB, HC, HD N P K Hn C 180 T át K1 E o m a ët đ a ạo xích λn 180 Ð o kinh tuyến gốc E1 P1 Hình 1.2 III.1 HỆ TỌA ĐỘ ĐỊA LÝ Hệ tọa độ địa lý lấy mặt Geoid có dạng mặt Ellipsoid làm mặt chiếu lấy phương dây dọi làm đường chiếu Đường tọa độ hệ tọa độ địa lý kinh tuyến vĩ tuyến Kinh tuyến giao tuyến mặt phẳng qua trục quay trái đất PP1 mặt Ellipsoid Kinh tuyến gốc kinh tuyến qua đài Thiên văn Greenwich ngồi London kinh tuyến gốc B Greenwich 59 60 N Hình 1.3 Bài Giảng Môn Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến: Vĩ tuyến giao tuyến mặt phẳng vng góc với trục quay trái đất mặt Ellipsoid Vĩ tuyến gốc đường xích đạo Vị trí điểm N mặt đất xác định tọa độ địa lý hình chiếu n mặt Ellipsoid độ cao Hn Tọa độ địa lý điểm n độ kinh địa lý λn độ vĩ địa lý ϕn Độ kinh địa lý λn điểm n góc nhị diện hơpọ mặt phẳng chứa kinh tuyến gốc mặt phẳng chứa kinh tuyến qua điểm n Độ kinh địa lý đánh số từ kinh tuyến gốc 0o sang tây 180o gọi độ kinh đông từ kinh tuyến gốc 0o sang tây 180o gọi độ kinh tây Độ vĩ địa lý ϕn điểm n góc hợp mặt phẳng xích đạo đường dây dọi qua điểm n Độ vĩ địa lý đánh số từ xích đạo 0o lên phía Bắc 90o gọi độ vĩ bắc, từ xích đạo 0o xuống phía Nam 90o gọi độ vĩ nam Điểm n Hình 1.3 tính theo độ kinh đơng độ vĩ bắc Thành phố Hồ Chí Minh có tọa độ địa lý từ 106o22’ đến 106o55’ độ kinh đông từ 10o38’ đến 11o10’ độ vĩ bắc Độ kinh độ vĩ địa lý xác định từ kết đo thiên văn nên tọa độ địa lý gọi tọa độ thiên văn II1.2 PHÉP CHIẾU VÀ HỆ TỌA ĐỘ PHẲNG Trong giai đoạn thiết kế thi cơng cơng trình, người kỹ sư xây dựng phải biết toạ độ (x, y) thiết kế cơng trình phải bố trí cơng trình ngồi thực địa vị trí cho thiết kế Mọi sai lầm có liên quan đến toạ độ (x, y), tức có liên quan đến vị trí, kích thước cơng trình, thiết kế gây ra, thi công gây làm cho xã hội gánh chịu tẩn thất nặng nề, nghiêm trọng Trước hết cần thấy khái niệm toạ độ (x, y) có tờ đồ địa hình Quốc gia (trong trắc địa) khác với khái niệm thơng thường tốn học Chẳng hạn: hệ toạ độ vng góc phảng Đềcác ( tốn học) có trục x nằm ngang, trục y thẳng đứng Nhưng hệ toạ độ vuông góc phẳng Gauss-Kruger hệ toạ độ vng góc phẳng UTM-VN2000 (trong trắc địa) lại có trục x thẳng đứng, trục y nằm ngang… Trong ngành trắc địa – đồ giới Việt Nam, qua thời kỳ khác tồn nhiều loại hệ toạ độ vng góc phẳng khác Vào cuối kỷ 20, Việt Nam thức sử dụng hệ toạ độ vng góc phẳng Gauss-Kruger gọi hệ toạ độ vng góc phẳng Gauss-Kruger-HN72 (Hà Nội 1972) Vừa qua phủ ban hành định sử dụng hệ quy chiếu hệ toạ độ Quốc gia Việt Nam 10 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến Nếu điểm Aa, ngắm thấy đáy hố móng, đáy hố móng đinh cọc gỗ ta xác định điểm dóng Ac, Ad, Ađ Ae Cũng điểm náy, mà khơng ngắm thấy đáy hố móng theo điều khiển người ngắm, ta chuyển dịch dây dọi cho chúng gần điểm trục nằm hướng ngắm Khi đáy hố móng vạch dấu xác định điểm dóng Bằng cách ta xác định điểm 1c, 1d, 1đ 1e giao điểm 1b 18b đường nói Ac - Ad 1c - 1d điểm trục A/1 Các trục 1e 18e khác xác định Ec Ed Eđ Ee Eb tương tự Còn trục trung Ea 1đ 18đ gian xác định cách đo thước thép kiểm nghiệm theo khoảng cách thiết kế 1d 18d V CÔNG TÁC ĐO ĐẠC KHI Ae Ab Ad Ađ XÂY MÓNG: (xem sách thêm) Aa Ac 1c 18c V.1 Các loại móng: 1a 18a V.2 Chuyền độ cao trục lên đỉnh móng: Hình XI-6 a) Chuyền độ cao b) Chuyền trục lên đỉnh móng V.3 Xây móng cọc: V.4 Dựng khối móng lắp ghép móng băng: V.5 Dựng trụ kết cấu thép (móng cột): V.6 Công tác đo đạc xây xong tầng hầm: VIII CHUYỀN CÁC TRỤC VÀ ĐỘ CAO LÊN TẦNG: VIII.1 Chuyền trục lên tầng: Có phương pháp chuyền trục lên tầng nhà, là: - Phương pháp dùng dây dọi - Phương pháp dùng tia ngắm nghiêng máy kinh vĩ - Phương pháp dùng tia ngắm thẳng đứng máy thiên đỉnh Nhưng điều kiện nước ta nay, phương pháp dùng tia ngắm nghiêng máy kinh vĩ sử dụng rộng rải nhất, cụ thể sau: 137 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến a) Nhìn tứ mốc dóng đến tim trục chân tường mặt góc: Trước hết định tâm, cân máy kinh vĩ mốc dóng A Sau ngắm điểm A' chân tường (hình XI-7a) Nâng ống kính, ngắm đến mặt sàn tầng trên, đồng thời xác định điểm a a' Sau đảo ống kính làm tương tự ta xác định điểm b b' gọi c điểm ab, c' điểm a'b' Nối c c', đoạn cc' hình chiếu trục AA' lên tầng b) Trướng hợp có vạch dấu trục chân tường, b' b khơng có mốc dóng Cịn tường c' c a a' xây dựng nhà nằm mặt phẳng đứng với phần chân tường: A' Để kiểm tra nâng cao A độ xác người ta truyền trục lên cao từ hai trạm máy B C a) (hình XI-7b) Trước đặt máy B ngắm điểm A' Sau nâng 2' ống kính ngắm phần d' tường nhà xác định điểm b b' Chuyển máy kinh b' c' vĩ đến điểm C, làm tương tự d ta xác định b c điểm c c' Nếu tường nhà B A' hai đường bb' chịu cắt' khơng Htầng trùng lấy đường dd' làm hình chiếu A' b) C Chuyển máy sang mặt Hmốc nhà làm tương tự trên, ta xác định đường dd' hình trục AA' lên tầng Hình XI-7 VIII.2 Chuyền độ cao lên tầng: Có hai phương pháp chuyền độ cao lên tầng: - Đo trực tiếp thước thép kiểm nghiệm theo tường cột - Đo cao hình học máy đo cao thước thép treo tự do, tương tự việc chuyển độ cao lên đỉnh móng Theo hình XI-8 ta có: Htầng = Hgốc + a + (b2 - b1) - b IX LÀM MẶT BẰNG LẮP GHÉP VÀ BỐ TRÍ CÁC TRỤC LẮP GHÉP TRỤC SONG SONG: IX.1 Làm mặt lắp ghép: IX.2 Bố trí trục lắp ghép trục song song: X CÔNG TÁC ĐO ĐẠC VÀ KIỂM TRA KHI XÂY, LẮP GHÉP CỘT, TƯỜNG, SÀN NGĂN, DẦM, VÌ KÉO VÀ ĐƯỜNG RÂY: X.1 Công tác đo đạc xây cột, tường sàn ngăn: X.2 Công tác đo đạc kiểm tra lắp ghép cột: X.3 Đo đạc kiểm tra lắp ghép dầm, kèo đường rây: 138 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến CHƯƠNG XII: ĐO ĐẠC CÁC CƠNG TRÌNH GIAO THƠNG I VẠCH TUYẾN ĐƯỜNG TRÊN BẢN ĐỒ: Dựa vào đồ địa hình tỷ lệ 1:100000 ÷ 1:50000 người ta vạch tuyến đường đoạn thẳng nối liền điểm khống chế điểm tuyến Theo tuyến đường vạch sơ đó, người ta khảo sát địa hình dọc tuyến dụng cụ phương pháp đo đạc đơn giản như: Địa bàn, đồng hồ đo dụng cụ đo độ dốc Tuyến đường vạch cụ thể đồ địa hình bổ sung chỉnh lý tỷ lệ 1:25000 ÷ 1:10000 với đường ơto nói chung 1:5000 ÷ 1:10000 với đường phố nói riêng theo độ dốc quy định Để thiết kế thức đường, ta cần tiến hành đo vẽ kỹ thuật Cơng tác gồm có: vạch tuyến chọn điểm thực địa theo tuyến đường vạch đồ, đo lưới khống chế mặt độ cao dẫn tuyến, đo vẽ bình đồ tuyến đường với tỷ lệ 1:5000 đến 1:1000 Để thi công xây dựng đường phải bố trí cụ thể tuyến đường cơng trình tuyến theo phương án thức duệt thực địa Trong bao gồm việc bố trí đường cong nút giao thơng, cầu cống dọc đường, bến ôtô, nhà ga, đường sắt II CẮM ĐƯỜNG CONG: Việc xác định cụ thể vị trí tuyến đường ngồi thực địa với cọc tiêu cần thiết để cố định đường gọi cắm tuyến Công việc cắm tuyến đường tiến hành theo bước sau: - Đo góc - Đo chiều dài cạnh II.1 Tính cắm đường cong trịn: Đường cong trịn có bán kính R khơng đổi đường cong đơn giản (hình XII-1) Các yếu tố đường cong trịn phương pháp bố trí sau: II.1.1 Các yếu tố đường cong tròn: Đường cong tròn có yếu tố sau (hình XII-1): - Δ : góc ngoặt đường cong (lập đường kéo dài đường tiếp đầu đường tiếp cuối); - R : bán kính đường cong; - T : chiều dài tiếp tuyến (khoảng cách từ đỉnh góc ngoặt Đ đến điểm tiếp đầu Tđ điểm tiếp cuối Tc); - K : Chiều dài đường cong (cung TđGTc); - P : chiều dài phân giác (đoạn ĐG); - D : đoạn thêm Đ Các yếu tố tính theo cơng thức sau: Δ T Δ T = Rtg (12-1) β p Tc π K= ⋅Δ⋅R (12-2) T G R 180 R Δ ⎛ ⎞ P = R ⋅ ⎜ Sec − 1⎟ (12-3) Δ/2 ⎝ ⎠ Δ D = 2T − K (12-4) Tđ R O Sec= (12-5) cos Hình XII-1 Bán kính đường cong R dao động phạm vi qui định Đối với đường sắt, thường có bán kính nhỏ 139 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến 300m 200m Đối với đường ơtơ, đoạn đường phức tạp bán kính nhỏ qui định trang bảng XII-1 Cấp đường Bán kính nhỏ (m) Bảng bán kính nhỏ đoạn đường phức tạp (bảng XII-1) I II III IV V 500 200 120 50 350 120 50 20 15 VI 15 10 Trong bảng XII-1, tử số trị số dùng cho vùng đồng bằng, mẫu số dùng cho vùng núi Dựa vào thông số Δ R, người ta lập bảng riêng để bố trí đường cong gồm trị số đoạn tiếp tuyến T, đường cong K, đoạn thêm D phân giác P Các trị số Δ, R, T, K, D P gọi yếu tố đường cong II.1.2 Bố trí điểm đường cong trịn: Giả sử ta có yếu tố đường cong trịn là: T=84,55m; K=159,99m; D=9,12m; P=17,14m Cách bố trí điểm đường cong trịn sau: Đặt máy kinh vĩ điểm góc ngoặt Đ, ngắm đầu Tđ, đo đoạn T=84,55m hướng đó, ta tìm điểm tiếp đầu Tđ Sau quay máy theo hướng phảy góc β/2 , đo từ Đ theo hướng đoạn P=17,14m, ta điểm G Cuối quay tiếp máy góc β/2 hướng cuối Tc, đo từ Đ theo hướng đoạn T=84,55m, tã tìm điểm tiếp cuối Tc Nếu đỉnh góc ngoặt Đ vị trí C7+50,00m giá trị cọc điểm đường cong sau: Bảng tính giá trị cọc (bảng XII-2) C7+50,00 84,55 C6+65,45 159,99 C8+25,44 79,99 C7+45,45 4,56 C7+50,01 Đ -T Tđ +K Tc -K/2 G +D/2 Đ II.1.3 Bố trí điểm đường cong trịn khơng đến điểm ngoặt: Như ta biết, để bố trí điểm đường cong trịn tốt, trước hết người ta đo góc ngoặt Δ Nhưng thực tế có lúc đỉnh góc ngoặt lại nằm vị trí khó đặt máy (ví dụ vách đứng, khe sâu, sơng suối đỉnh Đ hình XII-2) 140 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến Đ Sông Δ b A α1 c T t2 C1 a α2 B α t1 α C2 t1 Tđ R Δ/4 R t2 T Tc O Hình XII-2 Vì vậy, phải tính yếu tố liên hệ điểm ngoặt điểm đường cong, sau dựa vào yếu tố người ta bố trí điểm Các yếu tố có liên quan sau: - Tìm góc ngoặt Δ - Tính yếu tố đường cong - Tính chiều dài t1 t2 Sau tiến hành bố trí điểm Tđ, Tc điểm đường cong II.1.4 Bố trí điểm chi tiết đường cong trịn: Để xác định hình dáng mặt đường cong, trước hết cần bố trí điểm chi tiết đường cong Đường cong có bán kính nhỏ khoảng cách điểm ngắn Thơng thường với bàn kính 500m khoảng cách điểm 20m; bán kính từ 100m đến 500m khoảng cách điểm 5m Người ta bố trí điểm chi tiết đường cong theo phương pháp sau: a) Phương pháp tọa độ vng góc: Theo phương pháp người ta lấy hướng tiếp tuyến làm trục x, bán kính qua điểm tiếp đầu làm trục y (hình XII-3) Mặt khác tương ứng với cung TđP1, TđP2, TđPn có góc tâm α1, α2, αn Theo hình vẽ ta có: P1 ⇒ x = R sin α , y = R(1 − cosα ) ⎫ P2 ⇒ x = R sin α , y = R(1 − cosα ) ⎪⎪ (12-6) ⎬ ⎪ Pn ⇒ x n = R sin α n , y n = R(1 − cosα n )⎪⎭ Dựa vào công thức này, người ta thành lập bảng tính sẵn trị x, y Muốn bố trí điểm P2 hướng tiếp đầu kể từ điểm Tđ, tiếp đường vng góc với đường tiếp đầu kể từ đầu mút đoạn x2 đặt đoạn x2, điểm P2 Nếu bàn kính R góc ngoặt q lớn chia đường cong thành phần (hình XII-4) bố trí điểm cho phần theo phương pháp 141 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến Đ Xn Δ x2 x1 Tđ Q1 Q2 Qn R α1 N1 N2 Nn y1 y2 P1 yn P2 Pn Đ Δ P x Q α2 αn G M N Tđ Tc R O R Tc y Hình XII-4 Hình XII-3 b) Phương pháp dây cung kéo dài: (xem sách) II.2 Bố trí đường cong chuyển tiếp: II.2.1 Bố trí điểm đường cong chuyển tiếp: a) Đường cong chuyển tiếp với việc rụ ngắn bán kính: Để xác định điểm đầu đường cong chuyển tiếp Nđ điểm cuối đường cong chuyển tiếp Nước, ta phải đặt hướng kéo dài ĐTđ, ĐTc đoạn t (hình XII-5) Giá trị đoạn tính theo cơng thức: ⎞ 1⎛ l2 t = ⎜⎜ − + ⎟⎟ (12-7) 120 + R 2⎝ ⎠ lấy gần ta viết: t= (12-8) Ở l chiều dài đoạn đường cong chuyển tiếp Tùy theo cấp đường mà chiều dài l lấy từ 20m đến 200m, phải ngắn chiều dài tồn đường cong trịn O Nc Δ ψ D K l Nđ yl t Tđ xl O' R O Δ/2 D' R-P R p Gn p G P Tc R+p Tc ψ p Nc Δ/2 Gn pn R R p Δ β/2 x Nđ t Tđ T T' Đ Hình XII-6 Hình XII-5 142 P β/2 Đ Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến Cọc Nđ có trị số trị số cọc Tđ trừ trị số t, cịn cọc Nước có trị số trị số cọc Tc cộng với trị số t Để bố trí điểm đường cong Gn, phải đặt máy kinh vĩ Đ sau ngắm Nđ, mở góc β/2 theo hướng đặt đoạn P+p ta điểm Gn Trong p trị số dịch chuyển tâm tính theo cơng thức: l2 (12-9) p= 24R P khoảng cách phân giác tính theo cơng thức (12-7) b) Đường cong chuyển tiếp với việc dịch chuyển tâm: Để xác định điểm đầu đường cong Nđ (hình 12-6) trước hết người ta đặt máy kinh vĩ Đ định hướng tiếp đầu, sau từ Đ đặt đoạn T' theo cơng thức: (12-10) T' = T + + t Ơ đây: Δ t p = ptg (12-11) Còn giá trị T, t p tính theo cơng thức (12-1), (12-7) (12-8) (12-9) Nếu mở góc β/2 từ hướng tiếp đầu Đ đặt hướng đoạn Pn giá trị đoạn bằng: Δ Pn = P + p ⋅ sec (12-12) điểm đường cong Gn II.2.1 Bố trí điểm chi tiết đường cong chuyển tiếp rút ngắn: a) Phương pháp tọa độ vng góc: b) Phương pháp dây cung: (xem sách) II.3 Tính cắm đường cong quay đầu (đường cong rắn): Đường cong rắn thường bố trí vùng rừng núi Ơ góc ngoặt gần lớn 1800 Thành phần đường cong rắn bao gồm: Đoạn cong TđTc, với bán kính R, hai đoạn cong phụ AG BH với bán kính r1, r2, hai đoạn cong chuyển tiếp CTđ TcH với chiều dài m1, m2 Có hai loại đường cong quay đầu là: đường cong rắn đối xứng đường cong rắn khơng đối xứng II.3.1 Bố trí đường cong rắn đối xứng: II.3.2 Bố trí đường cong rắn không đối xứng: (xem sách) III ĐO ĐẠC TRONG THI CƠNG CẦU: II.1 Bố trí tâm mố trụ cầu: Việc bố trí tâm mố cầu trụ cầu hướng trục cầu khơng sai q ± 2cm Nó tiến hành theo dọc trục cầu, theo hướng song song với trục cầu Đường hướng cần đặt phạm vi thi cơng cầu Cụ thể ta dùng thước thép máy đo xa quang học để xác định trực tiếp khoảng cách thiết kế từ điểm gốc đến tâm mố trụ cầu (hình XII-7a) theo hướng song song với trục cầu (hình XII-7b) 143 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến A a) A l1 ll'0 l2 l3 l4 B l"0 b) A B A' B B' Hình XII-8 Hình XII-7 Việc bố trí tâm trụ từ điểm trục song song với trục cầu tiến hành phương pháp dóng vng góc (hình XII-8) Các điểm trụ cầu cịn xác định phương pháp giao hội phía trước từ điểm đường đáy (hình XII-9a) từ điểm tam giác cầu (hình XII-9b) Tâm trụ sơng cố định bờ mặt phẳng dóng thẳng đứng (hình XII10) C b1 α1 α2 α3 A b2 β3 3 α2 α3 α1 β1 β2 C β2 β1 A α4 B β4 β3 D a) b) B Hình XII-9 Vị trí trụ sơng cố định gần phao mốc nối Để bố trí tâm trụ giao hội góc, ta phải tính trước góc bố trí giao hội Các góc tính theo góc định hướng (do giải tốn trắc đạc nghịch từ tọa độ tam giác cầu tọa độ thiết kế tâm trụ cầu mà có) từ việc giải tam giác theo hai cạnh góc kề chúng Các kết tính ghi vào vẽ bố trí tâm cầu (hình XII-11) 144 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến N 1II A III II 2III III A 1I B M 56018'15" C 3IV 2I 3I N 36052' II 1 48021'45" IV 1IV D Hình XII-11 Hình XII-10 Tâm trụ cầu cần giao hội từ điểm (từ điểm sườn điểm trục) Để phục hồi điểm tâm trụ trình xây dựng, phải cố định hướng giao hội trụ mốc ngắm riêng bờ sông đối diện Đo tiêu ngắm sông thường không ổn định nên trụ cầu cần xác định thường xuyên theo tiến độ thi cơng theo độ xác cao Khi thi cơng, giếng chìm cọc ống lún khơng khơng theo vị trí thiết kế Do ta phải đo kiểm tra độ cao độ nghiêng chúng để từ ộ dịch chuyển đáy giếng cọc ống điều chỉnh kịp thời cho vị trí thiết kế II.2 Bố trí chóp trụ cầu: Trên trụ cầu có đá móng gối cầu điểm mốc độ cao Các điểm cần phải bố trí thực địa với độ cao xác theo yêu cầu đặt Để xác định dấu trục trụ cầu, chóp ta phải dùng máy kinh vĩ xác đo góc vng theo hai vị trí ống kính từ tâm hướng trục cầu II.3 Đo vẽ trạng trụ cầu: Sau bố trí xong tâm trụ cầu chóp trụ cầu, trước lắp ghép dầm, giàn cầu, ta cần đo vẽ trạng cầu để xác định tọa độ thực tế điểm đặc trưng chóp trụ cầu II.1 Bố trí lắp ghép dầm, giàn cầu: Khi lắp ghép dầm, giàn cầu, ta cần đo ngắm để xác định trục hình học dầm, giàn cầu, độ cong thi công giàn, độ nghiêng dầm đứng vị trí đặt gối Trục hình học giàn, dầm đường qua điểm dầm ngang giàn cầu Nó phải trùng với trục cầu với sai lệch khơng q ± 5mm Để xác định độ sai lệch đó, ta đặt máy tâm trụ cầu Sau đưa ống kính ngắm hướng trục trụ cầu khóa ốc chuyển dịch ngang ống kính đưa ống kính đọc số mia đặt nằm có đáy trùng với điểm dầm ngang Đồng thời ta cần xác định vị trí mặt khớp nối dầm dọc so với đường thẳng qua điểm hai dầm ngang đầu cuối giàn với phương pháp đo ngắm tương tự Độ cong thi công giàn, dầm (giàn, dầm cầu thường cong) biểu thị độ chênh cao lớn số độ chênh cao khớp nối so với đường thẳng qua điểm đầu cuối giàn Nó xác định máy đo cao đặt trụ cầu với mia đặt khớp nối dầm dọc giàn Chênh lệch độ cao thực tế khớp nối dầm dọc so với thiết kế thường không 8% độ cong thi cơng giàn, dầm Cịn độ chênh cao thực tế thường khơng vượt q 1:1000 ÷ 1:500 chiều rộng giàn, dầm Độ nghiêng dầm đứng biểu thị khoảng cách từ đáy dầm đến đường thẳng đứng qua đỉnh dầm đứng Nó xác định cách treo dọi không 1:700 chiều dài dầm đứng 145 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến Vị trí đặt gối cầu đá móng xác định từ trục trụ cầu với sai số từ ÷ 3mm từ độ cao đá móng Do cần kiểm tra cẩn thận đá móng trước đặt gối II.4 Đo biến dạng cầu: Ngay bắt đầu xây dựng cầu ta phải đo độ lún chuyển dịch trụ cầu a) Độ độ lún trụ cầu: Độ lún trụ cầu xác định đường đo cao qua trụ cầu khép hai mốc độ cao hai bờ với độ xác: - Khi sơng rộng 500m, f h = ±5 L mm; - Khi sơng hẹp 500m, f h = ±10 L mm; đó: L khoảng cách hai mốc độ cao cấp hạng cao có đơn vị km Điểm đo lún trụ cầu cần đặt nơi tiện dựng mia thông hướng đo cao tới điểm đo lún lân cận (có thể dùng mốc độ cao trụ cầu thỏa mản điều kiện Ở cầu lớn, trụ phải có điểm đo lún hai phía thượng lưu hạ lưu b) Đo độ chuyển dịch trụ cầu: Độ chuyển dịch trụ cầu cần đo theo hướng dọc hướng ngang cầu Muốn vậy, ta phải đặt mốc đỉnh trụ (phần giàn cầu - bên phải bên trái giàn) mặt phẳng hướng Sau cố định mặt phẳng hướng hai mốc lâu dài nơi kiên cố hai bờ sông Để xác định độ chuyển dịch ngang, ta cần đo xác khoảng cách tâm trụ điểm cố định riêng trụ Theo hiệu số khoảng cách trụ lúc mà đánh giá độ chuyển dịch trụ thời gian hai lần đo Chú ý rằng, độ chuyển nói đỉnh trụ cầu Độ chuyển dịch đáy trụ cầu tính thơng qua độ chênh cao hai điểm đo lún gắn hai đỉnh trụ tính theo công thức: Δl = Δl â + Δl α (12-13) đó: Δh Δl α = h ⋅ (12-14) d IV BỐ TRÍ NỀN ĐƯỜNG: IV.1 Bố trí mặt cắt ngang đường đắp: IV.2 Bố trí mặt cắt ngang đường đào: (xem sách) 146 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến CHƯƠNG XIII: ĐO ĐẠC CÁC CƠNG TRÌNH THỦY LỢI I ĐO ĐẠC KÊNH MƯƠNG: I.1 Khái niệm: I.2 Bố trí mặt cắt kênh mương: II ĐO ĐẠC ĐÊ VÀ ĐẬP: II.1 Khái niệm: II.2 Bố trí mặt cắt đê đập xác định phạm vi dọn nền: 147 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến CHƯƠNG XIV: ĐO BIẾN DẠNG VÀ CHUYỂN DỊCH CƠNG TRÌNH I KHÁI NIỆM CHUNG: Các cơng trình q trình xây dựng sử dụng thường có thay đổi đó, tải trọng chúng lớn, công trình xây dựng đất yếu, mềm khơng xử lý móng tốt Dưới áp lực lớn cơng trình, đất bị ép lại cơng trình bị lún, nghiêng nói chung cơng trình bị biến dạng Nếu thân cơng trình đất bị lún tới lúc dừng lại Đối với đất cát, tốc độ lún lúc đầu nhanh sau giảm nhanh Ngược lại đất pha sét sét tốc độ lún chậm thời gian lún lâu Khi đất công trình bị tác động mốt phía với cơng trình thủy văn, cầu, đường chúng bị dịch chuyển mặt Khi cơng trình xây dựng đất dốc tượng trướt xảy Vì vậy, cần phải theo dỏi, xác định độ lún biến dạng cơng trình từ xây dựng cơng trình q trình sử dụng, vận hành cơng trình II ĐO ĐỘ LÚN CƠNG TRÌNH: Thực chất việc đo độ lún phát thay đổi độ cao điểm cơng trình so với điểm mốc có độ cao cố định phương pháp đo cao hình học với máy mia đo cao có độ xác cao II.1 Đo độ nâng đáy hố móng: Khi móng xây dựng hố móng sau 8-10m trước đo độ lún nó, cần phải độ nâng đáy hố móng Để đo độ nâng đáy hố móng, trước hết cần phải đo độ cao đáy hố móng Muốn vậy, người ta thường đặt mốc đo nâng hố Các mốc đặt vào lỗ khoan sâu đáy hố móng Khi đất đáy hố bị nâng đồng thời mốc bị nâng Vì vậy, người ta dựa vào để đo độ nâng đáy hố móng II.2 Mốc đo cao gốc: Mốc đo cao gốc dùng để làm sở cho việc xác định độ cao mốc đo nâng mốc đo lún Các mốc độ cao cần bảo đảm lâu dài có khả chuyền độ cao từ đến mốc đo nâng mốc đo lún qua hai trạm máy Các mốc chơn sâu đất gắn tường cơng trình kiên cố Thơng thường mốc đo cao bố trí thành chùm 3-4 mốc, đặt dạng tam giác tứ giác với cạnh chừng 20m - 30m 148 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến Ranh giới vùng biến dạng xem mặt qua cạnh móng, lệch theo chiều đứng góc α=250-300 (hình XIII-1) Vì mốc đo cao phải chơn cách xa cơng trình khoảng L bằng: H L≥ H (13-1) H chiều cao chôn sâu L II.3 Mốc đo lún: Mốc đo lún đặt cơng trình đo lún Sơ đồ mốc đo lún biểu diễn Hình XIII-1 hình XIII-2 Trước bố trí mốc phải nghiên cứu kết cấu móng, điều kiện địa chất thủy văn R=10 tải trọng cơng trình lên đất Các mốc đặt góc cơng trình, Mặt cắt theo trục móng Nếu mốc bị hỏng Ngang a bố trí thêm mốc bổ sung xung quanh 12 Thơng thưịng khoảng cách 12 30 a 12 mốc đặt nhà công nghiệp, phải đặt theo hướng phân giác góc Như ta quan sát dịch chuyển theo Mặt cắt ngang hướng vng góc với Sau xây dựng b c b c xong móng, phải tiến hành bố trí mốc đo lún, 50 số lượng mốc phải bảo đảm đầy đủ 12 6 vững lâu dài II.4 Đo lún: Đơn vị mm 20 Trong thực tế người ta tiến hành đo lún theo định kỳ Chu kỳ tiến hành sau xây dựng xong móng (sau đặt mốc đo lún Hình XIII-2 3-6 ngày) Các chu kỳ tiếp theo, tiến hành sau xây lắp xong tầng Nếu cơng trình có tượng rạn nứt cong nghiêng tương đối rõ rệt chu kỳ đo lún tiến hành theo thánh đo cao theo độ xác hạng II, cịn nói chung đo cao theo độ xác hạng III Để thấy rõ kết đo lún trình lún, người ta thường dựa vào bảng thống kê độ cao để lập: Hình XIII-3 đồ thị lún mốc theo thời gian Hình XIII-4 mặt cắt độ lún thao trục 149 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến Độ lún mm -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 Mốc M-19 M-20 M-17,18 M-16 M-14,15 M-13 M-12 Hình XIII-3 -7,5 -4,9 -6,1 -7,4 -12,2 -9,1 -8,0 -9,7 -10,0 -15,2 -11,2 -9,6 -18,9 -13,4 -18,0 -13,0 -11,2 -8,1 -8,7 -9,0 -10,5 -6,1 -7,0 -12,6 -6,2 Hình XIII-4 III ĐO ĐỘ DỊCH CHUYỂN MẶT BẰNG CỦA CƠNG TRÌNH: Để đo độ dịch chuyển mặt cơng trình, ta cần định kỳ xác định tọa độ số điểm đặc trưng cho vị trí mặt cơng trình từ mốc mặt gốc Muốn vậy, cần phải đặt số mốc đo dịch chuyển điểm đặc trưng Để đo độ dịch chuyển mặt người ta thường áp dụng theo phương pháp sau: Phương pháp đo dóng hướng, phương pháp tam giác phương pháp đo góc III.1 Phương pháp dóng hướng: Khi đo dịch chuyển cơng trình thẳng (đê đập, cầu, tường chắn) người ta dùng phương pháp dóng hướng Ơ nơi đặt mốc đo dịch chuyển theo hướng độ cao gần Các mốc mặt gốc bố trí theo hướng dọc cơng trình Các mốc xác định từ điểm khống chế đo đạc xác định điểm khống chế đo đạc (A B hình XIII-5) S1 γ1 A q1 I II B Hình XIII-5 Theo hình XIII-5, người ta xác định đoạn q1 cách đo xác góc γ1 đo khoảng cách từ máy đến mốc đo dịch chuyển với độ xác 1:1000 trở lên Tứ đó, cơng thức tính q1 viết: S γ" (13-2) q1 = 1 ρ" 150 Bài giảng Trắc Đạc Bùi Quang Tuyến III.2 Phương pháp đo góc: Về phương pháp đo góc tương tự phương pháp dóng hướng Nhưng theo phương pháp người ta chọn hướng góc cạnh cố định nằm gần cơng trình Các góc đo theo chu kỳ góc rộng β (hình XIII-6) Để tính đoạn dịch chuyển q theo công thức (13-2) trước hết phải đo khoảng cách S tính góc dịch chuyển theo cơng thức: γi = βi - β0 (13-3) đây: β0 góc đo lần đầu; βi góc đo lần thứ i M O1 Δβ A B M' β1 β2 Hình XIII-6 III.3 Phương pháp tam giác giao hội: (xem sách) IV ĐO ĐỘ NGHIÊNG VÀ ĐỘ RẠN NỨT CỦA CƠNG TRÌNH: IV.1 Đo độ nghiêng cơng trình: IV.2 Đo độ rạn nứt cơng trình: (xem sách) 151 O2