Do việc chuyển trục công trình lên cao trong những toà nhà có rất nhiều tầng bằng các phơng pháp truyền thống đều gặp rất nhiều khó khăn nên giải pháp chuyển trục lên cao bằng công nghệ GPS là rất khả thi vì công nghệ GPS khắc phục đợc các nhợc điểm của các phơng pháp truyền thống. Mặt khác với độ chính xác cao trong đo GPS cạnh ngắn thì việc chuyển trục bằng công nghệ GPS sẽ đảm bảo đợc các yêu cầu kỹ thuật đề ra trong quy phạm.
3.2.1. Nội dung phơng pháp
Khi chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS cần lập một l ới GPS cạnh ngắn với chiều d i cạnh không quá 500m. Mạng l ới bao− μ −
điểm cố định nằm trên mặt đất th ờng l các điểm l ới khống chế bên ngo i− μ − μ
v đ ợc định tâm bắt buộc. Các điểm trục đ ợc đánh dấu bằng cách xử dụngμ − −
máy kinh vĩ hoặc máy chiếu đứng chiếu lên biên của tầng cần chuyển trục. Sau đó dùng ph ơng pháp căng dây hoặc bật mực để xác định h ớng của− −
trục cần đặt máy GPS. Tiếp theo l dùng th ớc thép để xác định vị trí đặtμ −
máy thu GPS, vị trí n y sẽ đ ợc xác định gần với vị trí điểm trục cần chuyểnμ −
lên mặt bằng thi công theo h ớng thẳng đứng. Đánh dấu vị trí n y lại bằng− μ
cách khoan v đóng đinh trực tiếp xuống s n bê tông. Dùng sơn đỏ khoanhμ μ
tròn quanh vị trí đánh dấu để dễ tìm kiếm khi tiến h nh đo GPS.μ
Hình 3.12. Các dạng độ hình đo bằng công nghệ GPS
Thời gian cho một ca đo có thể chọn 45 phút, 30 phút hoặc nhỏ hơn tuỳ thuộc v o độ chính xác của máy v đồ hình của vệ tinh tại thời điểm đo. Mộtμ μ
ca đo nên sử dụng ít nhất l 3 máy, nếu có thể thì sử dụng từ 4 máy trở lên đểμ
mỗi ca đo ta sẽ xác định đ ợc 1 trục. −
Đặt hai máy tại 2 điểm khống chế trên mặt đất, tốt nhất l chúng ta địnhμ
tâm bắt buộc với hai máy n y. Máy còn lại đặt tại các điểm trục đã đ ợcμ −
đánh dấu trên mặt sàn thi công. Sau khi định tâm chính xác, cân bằng máy cẩn thận, ta đo chiều cao ăng ten, nếu cần đo cả nhiệt độ v áp suất tại thời điểmμ
đo. Các số liệu n y đ ợc nạp ngay v o máy đồng thời phải ghi chép lại đểμ − μ
phục vụ quá trình xử lý sau khi đo. Sau đó ta bắt đầu quá trình đo. Đến giữa ca đo nếu cần thì đo lại nhiệt độ áp suất đồng thời ghi chép v o sổ để phục vụμ
cho quá trình xử lý sau khi đo.
Sau khi kết thúc quá trình đo ta tiến hành trút số liệu và tính toán bình sai. Sau đó dựa vào toạ độ sau bình sai của các điểm đã đánh dấu ta tiến hành hoàn nguyên các điểm này về vị trí các điểm thuộc trục công trình.
3.2.2. Độ chính xác
Sai số của phơng pháp này:
2 đd 2 2 m m m mP = GPS + hng+ (3.9) Trong đó:
mP là sai số của điểm trục sau khi đợc chiếu lên sàn thi công. mGPS là sai số xác định vị trí các điểm gần đúng bằng máy đo GPS. mhng là sai số hoàn nguyên các điểm gần đúng về vị trí trục công trình.
2 2 2 2 " hng hng dhng hng m m d m ρ α + = (3.10)
mdhng là sai số đặt khoảng cách khi hoàn nguyên. mαhng là sai số đo góc khi hoàn nguyên.
dhng là khoảng cách hoàn nguyên.
mđd là sai số đánh dấu vị trí điểm hoàn nguyên.
3.2.3. Ưu - nhợc điểm
Công nghệ GPS có u điểm là cho phép đo mà không cần thông h ớng−
giữa các điểm đo với nhau, thuận tiện cho việc đo đạc, phục vụ thi công nhμ
cao tầng do điều kiện đo đạc chật hẹp v bị che khuất tầm nhìn bởi chiều caoμ
của chính to nh đang xây v các công trình lân cận.μ μ μ
Việc chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS cùng với các máy móc tiên tiến hiện nay sẽ đảm bảo đ ợc độ chính xác t ơng hỗ cao hơn− −
5mm do đó
± thoả mãn đ ợc yêu cầu độ chính xác trong việc chuyển trục−
công trình lên cao. Một u điểm quan trọng trong chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS là sai số chuyển trục hầu nh không phụ thuộc vào chiều cao công trình.
Tuy nhiên khi chuyển trục công trình lên cao đối với toà nhà cao trên 25 tầng nên kết hợp cả hai phơng pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử và máy đo GPS để nâng cao độ chính xác đo đạc và kết quả nhận đợc.
3.3. Thực nghiệm
3.3.1. Mục đích, nội dung thực nghiệm 3.3.1.1. Mục đích thực nghiệm
Hiện nay, công nghệ GPS ngày càng phát triển mạnh và độ chính xác định vị cũng đợc nâng cao đáng kể. Công nghệ GPS đợc ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế và kỹ thuật khác nhau: Quốc phòng, an ninh, du lịch, công tác cứu hộ cứu nạn, công tác dẫn đờng trên biển…
Ngoài ra công nghệ GPS cũng đợc ứng dụng nhiều trong xây dựng nhà cao tầng. Đặc biệt là những nhà cao tầng có chiều cao lớn và diện tích nhỏ.
Để đánh giá đợc khả năng ứng dụng của công nghệ GPS phục vụ cho công tác chuyển trục công trình lên các sàn thi công chúng tôi đã tiến hành đo thực nghiệm việc chuyển trục công trình lên sàn thi công tại nhà A (5 tầng) Trờng Đại học Mỏ- Địa chất.
Kết quả của công tác đo thực nghiệm chuyển trục công trình lên sàn thi công bằng công nghệ GPS giúp chúng ta làm rõ đợc một số vấn đề liên quan nh:
- Việc chuyển trục công trình lên các sàn thi công bằng công nghệ GPS có khắc phục đợc những nhợc điểm của các phơng pháp truyền thống hay không?
- Công tác chuyển trục công trình lên các sàn thi công bằng công nghệ GPS có những thuận lợi và khó khăn gì?
- Công tác chuyển trục công trình lên các sàn thi công bằng công nghệ GPS có độ chính xác nh thế nào?
- Việc sử dụng công nghệ GPS có thay thế đợc những phơng pháp truyền thống hay không?
3.3.1.2. Nội dung thực nghiệm
A A Tr-1 Tr-1' a1 a2 Tr-2 Tr-2'
Hình 3-14. Đồ hình lới thực nghiệm
Yêu cầu đặt ra cho công tác thực nghiệm của chúng tôi là chuyển trục A-A lên sàn thi công. Việc chuyển trục A-A lên mặt sàn thi công thực chất là xác định trên sàn thi công những điểm có hoành độ bằng hoành độ thiết kế của trục A-A. Hoành độ thiết kế của trục A-A là X = 2330533.500m.
Để chuyển đợc trục A-A lên sàn thi công thì trên sàn thi công chúng tôi đã chọn hai điểm TR-1 và TR-2 ở vị trí gần đúng của trục A-A. Sau đó tiến hành đo GPS tại hai điểm TR-1 và TR-2 để xác định chính xác toạ độ của chúng.
Sau khi đã xác định đợc chính xác toạ độ của hai điểm TR-1 và TR-2, chúng tôi tiến hành hoàn nguyên những điểm này về vị trí các điểm thuộc trục công trình là điểm TR-1’ và TR-2’. Nh vậy trục A-A chính là đờng thẳng đi qua 2 điểm đã hoàn nguyên là TR-1’ và TR-2’.
Chuyển trục công trình lên cao phải có độ chính xác thoả mãn yêu cầu quy phạm đã đặt ra ở bảng 2-1. Điều đó có nghĩa là mP < mPcf = 2.5mm (vì chiều cao mặt bằng thi công từ 16-20m).
1. Đồ hình lới thực nghiệm
Đồ hình lới thực nghiệm đợc chúng tôi bố trí nh hình 3-14. Lới gồm 4 điểm: TR-1, TR-2, C-3, C-5.
+ TR-1 và TR-2 là hai điểm nằm ở vị trí gần đúng của trục A-A cần chuyển lên sàn thi công. Hai điểm này nằm trên tầng 5 nhà A Trờng Đại học Mỏ- Địa chất.
+ C-3 và C-5 là hai điểm khống chế đã có toạ độ và độ cao nhà nớc. XC-3 = 2330236.742m, YC-3 = 502257.867m, HC-3 = 7..025m
XC-5 = 2330241.817m, YC-5 = 502052.031m, HC-5 = 6.297m 2. Công tác đo thực nghiệm
Chúng tôi sử dụng 3 máy thu đồng bộ Trimble R3 để đo đạc. Các ca đo đợc thiết kế nh sau:
Ca Máy 1 Máy2 Máy3
1 TR-1 TR-2 C-3
2 TR-1 TR-2 C-5
Mỗi ca đo tiến hành đo trong 30 phút. Máy đo GPS đợc đặt tại các điểm lới và đợc định tâm, cân bằng cẩn thận. Sau khi định tâm, cân bằng xong thì tiến hành đo chiều cao máy hai lần và lấy giá trị trung bình. Đây là lới GPS cạnh ngắn nên không cần xác định các giá trị nhiệt độ và áp suất tại thời điểm đo. Sau đó đến thời điểm đo là tất cả các máy cùng bắt ca đo.
3. Kết quả thực nghiệm chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS Số liệu thu đợc em xử lý bằng phần mềm GPSurvey 3.5. Kết quả sau khi tính toán và xử lý đợc trình bày ở phần phụ lục.
Để giảm biến dạng toạ độ các điểm do phép chiếu gây ra, em thực hiện tính chuyển toạ độ các điểm của lới thực nghiệm về hệ toạ độ công trình. Em sử dụng múi chiếu 30, với múi chiếu 30 thì tọa độ của các điểm trong lới là:
stt Số hiệu điểm Tọa độ
1 C-3 2330236.742 502257.867
2 C-5 2330241.817 502052.031
3 TR-1 2330532.890 501972.334
4 TR-2 2330534.725 502043.202
3.3.2. Công tác hoàn nguyên điểm trục
3.3.2.1. Tính các yếu tố hoàn nguyên điểm trục Chúng ta đã có:
Hoành độ của trục A-A là X = 2330533.500m Phơng vị của trục A-A là αA-A = 90o00’00” XTR-1 = 2330532.890m, YTR-1 = 501972.334m XTR-2 = 2330534.725m, YTR-2 = 502043.202m Phơng vị của cạnh 1-2: " 34 . 00 ' 31 88 835 . 1 868 . 70 1 2 1 2 2 1 = = ° − − = − − − − − − − arctg X X Y Y arctg Tr Tr Tr Tr Tr Tr α
Các yếu tố hoàn nguyên đợc tính nh sau:
a1 = X - X TR-1 = 2330533.500 - 2330532.890 = 0.610m a2 = X TR-2 - X = 2330534.725 - 2330533.500 = 1.225m 3.3.2.2. Thao tác hoàn nguyên điểm trục
- Hoàn nguyên điểm TR-1:
Đặt máy kinh vĩ tại điểm TR-1, cân bằng và định tâm chính xác rồi ngắm về tiêu ngắm tại điểm TR-2. Đặt số đọc trên bàn độ ngang giá trị 88o31’00.34”. Quay máy đến khi trên bàn độ ngang xuất hiện giá trị 0o00’00”, cố định bàn độ ngang rồi dọc theo hớng ngắm dùng thớc thép đặt khoảng cách hoàn nguyên a1 = 0.610. Nh vậy chúng ta đã hoàn nguyên đợc điểm TR-1 về điểm TR-1’ trên trục công trình.
Đặt máy kinh vĩ tại điểm TR-2, cân bằng và định tâm chính xác rồi ngắm về tiêu ngắm tại điểm TR-1. Đặt số đọc trên bàn độ ngang giá trị 268o31’00.34”. Quay máy đến khi trên bàn độ ngang xuất hiện giá trị 180o00’00”, cố định bàn độ ngang rồi dọc theo hớng ngắm dùng thớc thép đặt khoảng cách hoàn nguyên a2 = 1.225m. Nh vậy chúng ta đã hoàn nguyên đợc điểm TR-2 về điểm TR-2’ trên trục công trình.
Nh vậy chúng ta đã xác định đợc trục A-A’ trên sàn thi công là đờng thẳng đi qua hai điểm TR-1’ và TR-2’.
3.3.3. Độ chính xác của phơng pháp Sai số của phơng pháp này:
2 đd 2 2 m m m mP = GPS + hng + (3.10) Trong đó:
- Sai số xác định vị trí điểm bằng máy đo GPS mGPS = 1mm. - Sai số hoàn nguyên điểm gần đúng về vị trí trục công trình:
2 2 2 2 " hng hng dhng hng m m d m ρ α + = (3.11)
+ Khoảng cách hoàn nguyên đợc đặt bằng thớc thép nên mdhng = 1mm. + Góc hoàn nguyên đợc đo bằng máy kinh vĩ nên mαhng = 2”.
+ Khoảng cách hoàn nguyên dhng≈ 1.3m. Do đó: mhng = 1mm.
- Điểm hoàn nguyên đợc đánh dấu bằng tiêu có dọi tâm quang học nên sai số đánh dấu điểm mđd = 1mm.
Suy ra: mP = 1.7mm < mPcf = 2.5mm.
Theo kết quả vừa tính toán thì độ chính xác của phơng pháp chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS hoàn toàn thoả mãn yêu cầu đề ra trong quy phạm (Bảng 2-1).
Kết luận
Sau một thời gian tìm hiểu lý thuyết của đề tài, em đã đi vào thực nghiệm chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS. Thông qua quá trình đo và sử lý số liệu cho ra kết quả cụ thể em rút ra một số kết luận sau:
1- Sử dụng công nghệ GPS trong công tác chuyển trục công trình lên cao có thể khắc phục đợc những hạn chế của các phơng pháp truyền thống nh: Không phụ thuộc vào chiều cao của công trình, không cần phải chừa những lỗ nhỏ trên mặt sàn thi công, không cần phải thông hớng với những điểm khống chế mặt bằng…
2- Sử dụng công nghệ GPS trong công tác chuyển trục công trình lên cao có những thuận lợi: Đo đợc mọi lúc, mọi thời tiết trừ khi trời ma quá to, không chịu ảnh hớng chiết quang, không phụ thuộc vào chiều dài cạnh, giảm thời gian thao tác ngoài thực địa, Tuy nhiên ph… ơng pháp này cũng có những kho khăn nhất định nh: Với những công trình gần đờng điện cao thế hay gần các đối tợng có bề mặt phản xạ lớn thì độ chính xác bị giảm đi đáng kể..
3- Sử dụng công nghệ GPS trong công tác chuyển trục công trình lên cao cho độ chính xác rất cao thỏa mãn yêu cầu đề ra trong quy phạm. điều đó
chứng tỏ công nghệ GPS có thể đáp ứng đợc yêu cầu của những công trình cần có độ chính xác cao.
4- Sử dụng công nghệ GPS để chuyển trục công trình lên cao hoàn toàn có thể thay thế đợc những phơng pháp truyền thống.
Tuy đã cố gắng nỗ lực hết mình nhng do thời gian và trình độ còn hạn chế nên cuốn đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô và các bạn đồng nghiệp để cuốn đồ án đ- ợc hoàn thiện hơn.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS. Nguyễn Quang
Phúc đã hớng dẫn nhiệt tình để em có thể hoàn thành cuốn đồ án đúng thời
hạn. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô trong khoa cùng các bạn đồng nghiệp đã giúp đỡ em trong thời gian viết bài.
Hà Nội, tháng 6 năm 2010 Sinh viên thực hiện
Phụ lục
KET QUA TINH TOAN BINH SAI TRUONG DAI HOC MO - DIA CHAT ==========================
Bang 1 BANG TRI DO GIA SO TOA DO VA CAC CHI TIEU SAI SO
HE TOA DO VUONG GOC KHONG GIAN ELLIPSOID QUI CHIEU:WGS-84
================================================================================= |Lan do| D. dau D. cuoi | DX | DY | DZ | RMS | RDOP | RATIO | ================================================================================= | 3323| C-3 TR-2| 231.082| -28.435| 284.648| 0.005| 1.730| 17.2| | SF| C-3 TR-2| 231.082| -28.435| 284.648| 0.005| 1.730| 17.2| | 3320| TR-1 C-3| -299.094| 8.484| -282.965| 0.004| 1.040| 10.7| | SF| TR-1 C-3| -299.094| 8.484| -282.965| 0.004| 1.040| 10.7| | 3340| TR-1 C-5| -100.310| 62.033| -278.465| 0.004| 1.035| 29.7| | SF| TR-1 C-5| -100.310| 62.033| -278.465| 0.004| 1.035| 29.7| | 3320| TR-1 TR-2| -68.012| -19.959| 1.681| 0.005| 1.476| 18.3| | SF| TR-1 TR-2| -68.012| -19.959| 1.681| 0.005| 1.476| 18.3| | 3340| TR-2 C-5| -32.303| 81.988| -280.148| 0.004| 1.909| 18.3| | SF| TR-2 C-5| -32.303| 81.988| -280.148| 0.004| 1.909| 18.3| | 3340| TR-2 TR-1| 68.008| 19.952| -1.685| 0.004| 1.662| 36.3|