Phương pháp đo góc cạnh kết hợp

Hiện nay trong trắc địa công trình sử dụng rộng rãi các máy toàn đạc điện tử, do vậy lưới tam giác đo góc – cạnh được áp dụng phổ biến. Trong lưới đo góc – cạnh có thể đo tất cả các góc, cạnh hoặc chỉ đo một phần các góc và các cạnh của lưới. So với các lưới đo góc và đo cạnh đơn thuần thì lưới tam giác đo góc – cạnh ít phụ thuộc hơn vào kết cấu hình học của lưới, giảm đáng kể sự phụ thuộc giữa dịch vị dọc và dịch vị ngang, đảm bảo kiểm tra chặt chẽ các trị đo góc và cạnh.

Lưới tam giác đo góc – cạnh cho phép tính toạ độ các điểm chính xác hơn (khoảng 1.5 lần) so với lưới tam giác đo góc hoặc tam giác đo cạnh. Một trong những dạng lưới đo góc – cạnh được áp dụng trong TĐCT là lưới tứ giác không đường chéo.

Trong lưới này đo hai cạnh kề nhau (a và b) và tất cả các góc. Khi đó các cạnh c và d được tính theo công thức:

D D D A a C b d D D C b A a c sin ) sin( . sin . sin ) sin( . sin .      

Trong lưới tứ giác cần đo hai cạnh trong tứ giác đầu tiên. Đối với các tứ giác tiếp theo chỉ cần đo một cạnh, vì cạnh còn lại có thể nhận được từ kết quả giải cạnh ở hình tứ giác trước đó.

2.1.1..4. Phương pháp sử dụng công nghệ GPS

Hiện nay công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi trong trắc địa, trong đó có trắc địa công trình, bởi vì công nghệ này có nhiều ưu điểm nổi bật và đạt hiệu quả công tác cao.

Những nội dung cơ bản khi thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS:

a- Thiết kế lưới

Trong lưới GPS không yêu cầu nhìn thông giữa các điểm, nhưng xét đến việc tăng dày lưới và ứng dụng các điểm GPS cho mục đích thi công, nên thiết kế để mỗi điểm của lưới phải nhìn thông hướng đến ít nhất một điểm khác. Để tính toạ độ các điểm GPS trong hệ toạ độ mặt đất đã sử dụng trong giai đoạn khảo sát thiết kế, cần tiến hành đo nối lưới với một số điểm khống chế đã có. Đối với khu vực lớn số điểm đo nối không ít hơn 3, đối với khu vực nhỏ thì số điểm đo nối từ 23.

Sau khi đã lựa chọn được vị trí điểm GPS đáp ứng yêu cầu, tiến hành chọn mốc, đánh dấu điểm. Các mốc GPS có cấu tạo theo quy phạm trắc địa hiện hành của nhà nước.

b- Đo đạc mạng lưới

Lựa chọn máy thu GPS theo các quy định hiện hành, trong đó các máy thu có thể là máy 1 hoặc máy 2 tần số, nhưng nên chọn máy thu 1 tần số do lưới khống chế thi công có chiều dài cạnh ngắn. Trước khi đem máy đi đo cần kiểm nghiệm theo quy định trong đó cần đặc biệt lưu ý kiểm nghiệm lệch tâm pha ănten và lệch tâm bộ phận định tâm quang học để đảm bảo độ chính xác đo lưới khống chế thi công công trình với các cạnh ngắn.

2.1.3. Lưới ô vuông xây dựng

2.1.3.1. Đặc điểm thành lập lưới ô vuông xây dựng

Để chuyển bản thiết kế công trình công nghiệp (XN công nghịêp, khu liên hợp công nghiệp, một thành phố hay một ngôi nhà cao tầng) ra thực địa, chúng ta cần xây dựng cơ sở khống chế toạ độ và độ cao ở dạng đặc biệt bao gồm một hệ thống các điểm trắc địa phân bố một cạnh tương đối đồng đều trên toàn khu vực. Các điểm này tạo thành một mạng lưới các hình vuông hay hình chữ nhật có chiều dài cạnh từ 50, 100400.

Sở dĩ lưới xây dựng có dạng đặc biệt như vậy là vì các khu công nghiệp các thành phố đều có các hạng mục công trình được bố trí thành các lô, các mảng có trục song song hoặc vuông góc với nhau. Mạng lưới ô vuông xây dựng có các cạnh song song với trục chính của chuỗi xây dựng này.

Chính vì vậy sau khi thiết kế các hạng mục công trình trên bình đồ, người ta thiết kế một mạng lưới ô vuông với sự phân bố các điểm một cách hợp lý và từ đó chuyển chúng ra thực địa.

Lưới ô vuông xây dựng có những đặc điểm sau:

- Hướng các trục toạ độ vuông góc giả định (hệ toạ độ sử dụng để thành lập lưới ô vuông xây dựng) phải song song với trục chính của các công trình và trục các đường giao thông chính trong khu vực.

- Trên toàn bộ diện tích rộng lớn của khu xây dựng hướng các trục toạ độ của các mạng lưới ô vuông xây dựng ở các khu vực khác nhau có thể khác nhau.

tính chuyển toạ độ các điểm của những mạng lưới này về hệ thống toạ độ nhà nước.

- Gốc của hệ toạ độ giả định thường được chọn sao cho toàn bộ khu vực xây dựng sẽ nằm lọt vào góc vào góc phần tư thứ nhất của hệ toạ độ giả định. Khi đó tất cả các điểm của công trình cần bố trí đều có toạ độ dương nhằm tránh nhầm lẫn trong tính toán, do vậy đối với mặt bằng xây dựng nhỏ thì gốc toạ độ nên chọn ở góc tây nam của khu vực. Còn đối với khu vực lớn, để tránh lan truyền sai số số liệu gốc thì gốc toạ độ được chọn ở giữa khu vực.

2.1.3.2. Các phương pháp thành lập lưới ô vuông xây dựng

Có hai phương pháp chủ yếu để thành lập lưới ô vuông xây dựng: phương pháp trục và phương pháp hoàn nguyên.

c) Phương pháp trục

Trong phương pháp này chúng ta chuyển ngay ra thực địa với độ chính xác xác định trứơc toàn bộ các điểm của mạng lưới bằng cách đặt chính xác các yếu tố thiết kế (góc, cạnh). Đầu tiên bố trí trên thực địa hai hướng khởi đầu vuông góc với nhau nằm giữa khu vực xây dựng. Do có sai số bố trí nên hai hướng này không thật vuông góc với nhau. Dùng máy kinh vĩ chính xác đo lại góc  từ 23 vòng đo. Tính trị số chênh lệch giữa  = 900 -  và điều chỉnh vị trí các điểm B, C bằng các số hiệu chỉnh SB, SC để cho AB và AC thật vuông góc với nhau.

    2 . 2 . 1 1       AC S AB s C B (2.11)

Các khoảng cách AB1 và AC1 được lấy trên tổng bình đồ. Cố định các điểm B, C trên thực địa và dọc theo các hướng AB, AC ta đặt các đoạn thẳng bằng chiều dài cạnh của lưới.

- Ưu điểm:

Toàn bộ các điểm sau khi bố trí sơ bộ sẽ được thay ngay bằng các mốc bê tông chắc chắn nên trong quá trình đo đạc, tính toán, bình sai, chúng được bảo vệ một cách tin cậy.

- Nhược điểm:

Do sự tích luỹ sai số nên toạ độ thực tế của các điểm ở xa điểm gốc sẽ khác nhiều so với toạ độ thiết kế. Do vậy phương pháp này chỉ nên áp dụng ở những khu vực nhỏ, đòi hỏi độ chính xác không cao, tức là khi sự sai khác về toạ độ nằm trong phạm vi từ 3 5 cm có thể bỏ qua được. Trường hợp yêu cầu độ chính xác cao hơn thì phải sử dụng toạ độ thực tế các điểm của lưới.

d) Phương pháp hoàn nguyên.

Dựa vào hướng khởi đầu đã chuyển ra thực địa, chúng ta bố trí một mạng lưới có chiều dài cạnh các ô lưới đúng như thiết kế. Việc đo đạc được tiến hành bằng máy kinh vĩ và thước thép với độ chính xác lập lưới vào khoảng 1:1000 1:2000. Tất cả các điểm đỉnh ô vuông được đóng cọc tạm thời và lưới này được gọi là “lưới gần đúng”.

Sau đó chúng ta lập các bậc lưới khống chế trắc địa trên toàn bộ mạng lưới vừa thành lập để xác định toạ độ thực tế của các điểm tạm thời nói trên. So sánh các toạ độ này với toạ độ thiết kế tương ứng sẽ tìm ra các đại lượng hoàn về góc và chiều dài. Từ đó xê dịch các điểm để có vị trí đúng của chúng (công việc này gọi là hoàn nguyên điểm). Sau đó thay thế các điểm tạm thời vừa được hoàn nguyên bằng các mốc bê tông chắc chắn.

Trước khi đưa mạng lưới vào phục vụ công tác bố trí chúng ta tiến hành đo kiểm tra để xác minh độ chính xác của việc hoàn nguyên sau đó công nhận toạ độ các điểm đúng bằng toạ độ thiết kế.

Vì các đại lượng hoàn nguyên thường không lớn hơn 23 m và có thể đo ở thực địa với độ chính xác đến 3 mm, tức là phụ thuộc vào độ chính xác lập các lưới tam giác và đa giác.

- Ưu điểm : Phương pháp này cho phép rút ngắn được thời gian và giá thành thi công mạng lưới. Việc hoàn nguyên có thể không phải làm ngay hết toàn bộ mạng lưới, do vậy đối với khu vực nào cần ưu tiên xây dựng trước thì tiến hành hoàn nguyên trước, còn các phần khác của mạng lưới sẽ tiếp tục hoàn thiện sau.

- Nhược điểm : trong suốt quá trình đo đạc, tính toán, bình sai thì các điểm của lưới được giữ lại trên thực địa bằng các cọc gỗ tạm thời nên có khả năng dễ bị hư hại, mất mát.

2.2. Công tác bố trí trong xây dựng công trình côngnghiệp và nhà cao tầng nghiệp và nhà cao tầng

2.2.1. Khái niệm chung về bố trí công trình

Bố trí công trình là công tác trắc địa nhằm chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa. Nội dung của công tác bố trí là xác định vị trí mặt bằng, độ cao của các điểm, độ thẳng đứng của các kết cấu, các mặt phẳng đặc trưng của công trình đang được xây dựng theo đúng thiết kế.

Để bố trí công trình phải thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao trên thực địa. Các số liệu chuẩn bị cho công tác bố trí đều phải được tính trong hệ toạ độ này.

Các trục của công trình có thể được chia làm ba loại.

- Trục chính: Nếu công trình có dạng tuyến thì trục chính lá trục dọc của công trình.

Trục chính của toà nhà là trục đối xứng hoặc trục tường bao. Trục chính của công trình được đo nối với lưới trắc địa cơ sở.

- Trục cơ bản là trục của các bộ phận quan trọng của công trình và thường có quan hệ chặt chẽ với nhau. Các trục cơ bản được xác định với độ chính xác cao hơn.

Công tác bố trí công trình được tiến hành theo 3 giai đoạn:

2.2.1.1. Bố trí cơ bản

Từ điểm khống chế trắc địa bố trí trục chính của công trình. Từ trục chính bố trí trục cơ bản. Đối với công trình lớn, để thực hiện bố trí cơ bản phải xây dựng lưới cục bộ. Trong giai đoạn này yêu cầu độ chính xác cỡ 35 cm.

2.2.1.2. Bố trí chi tiết

Từ trục chính và trục cơ bản bố trí các trục dọc, ngang của các bộ phận của công trình, đồng thời bố trí các điểm và mặt phẳng theo độ cao thiết kế. Giai đoạn này nhằm xác định vị trí tương hỗ của các yếu tố của công trình nên yêu cầu độ chính xác cao hơn so với giai đoạn bố trí cơ bản, phải đạt độ chính xác 2 3 mm.

2.2.1.3. Bố trí công nghệ

Công tác bố trí trong giai đoạn này nhằm đảm bảo lắp đặt và điều chỉnh các kết cấu xây dựng và thiết bị kỹ thuật. Giai đoạn này đòi hỏi độ chính xác cao nhất: 0,11,0 mm.

2.2.2. Độ chính xác bố trí công trình

Độ chính xác bố trí công trình phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Kích thước và chiều cao của công trình

- Vật liệu xây dựng công trình

- Tính chất và công dụng của công trình

- Công nghệ và phương pháp thi công xây dựng công trình.

Độ chính xác của các công tác trắc địa trong bố trí công trình được xác định xuất phát từ hạn sai cho phép bố trí trục công trình và được phân tích như sau:

Nếu gọi  là hạn sai cho phép (giá trị này thường được cho trước trong thiết kế kỹ thuật) thì độ lệch giới hạn so với trục là:

2  

 (2.12)

6 3 0    m (2.13)

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác xây dựng công trình bao gồm: - Sai số đo đạc, ký hiệu là mtđ

- Sai số tính toán thiết kế, ký hiệu làmtk

- Sai số thi công xây lắp, ký hiệu làmxl

Như vậy sai số trung phương tổng hợp sẽ được tính theo công thức:

m02= mtđ2+ mtk2 + mxl2 (2.14) Thông thường, các bản vẽ thiết kế công trình trước lúc đưa ra thi công được kiểm định rất nghiêm ngặt, vì vậy có thể xem sai số do tính toán thiết kế

. 0



tk

m Công thức (2.14) có thể viết lại:

m02 = mtđ2 + mxl2 (2.15) Công tác trắc địa có nhiều khả năng để nâng cao độ chính xác hơn các công tác thi công xây dựng công trình, vì vậy có thể chấp nhận giả thiết:

td

xl Km

m  (2.16)

trong đó, K là một hệ số nào đó để có thể chấp nhậnmtdlà nhỏ. Thông thường, chọn K=2. Từ (2.15) có thể viết: 5 6 5 0   m mtd (2.17)

Sai số đo đạc mtd trong xây dựng công trình lại bao gồm sai do lập lưới khống chế thi công mkc và sai do bố trí chi tiết mbt. Từ đây, theo nguyên tắc trên có thể xác định được yêu cầu độ chính xác của công tác lập lưới khống chế thi công và yêu cầu độ chính xác của công tác bố trí chi tiết.

Độ chính xác của công tác bố trí công trình thường được quy định như trong bảng (2.2).

Bảng 2.2

Cấp chính

xác

Đặc điểm công trình xây dựng Sai số trung phương bố trí Góc (“) Cạnh và

trục

Một trạm độ

2.2.3. Các phương pháp bố trí điểm trục công trình

2.2.3.1. Phương pháp toạ độ cực

2.2.3.2. Phương pháp toạ độ vuông góc 2.2.3.3. Phương pháp giao hội thuận v.v...

2.2.4. Công tác bố trí trong xây dựng công trình công nghiệp

2.2.4.1. Lập bản vẽ bố trí công trình

Trước khi chuyển ra thực địa bản thiết kế công trình xây dựng cần phải thực hiện việc tính toán, giải thích các yếu tố bố trí, từ đó lập bản vẽ bố trí công trình.

Để chuyển các công trình ra thực địa, cần thành lập trên khu vực xây dựng lưới khống chế trắc địa dùng cho bố trí công trình. Sau đó phải xác định được toạ độ các điểm cơ bản (các điểm xác định kích thước hình học) của công trình trong hệ toạ độ dùng để thi công công trình bằng phương pháp đồ giải hoặc giải tích.

thẳng đứng

cao (mm) 1 Kết cấu kim loại ghép nối bêtông

đúc sẵn lắp ghép theo khớp nối.

5 1:15000 1

2 Nhà cao hơn 16 tầng, khẩu độ 

36m, công trình cao hơn 60m.

10 1:10000 2

3 Kết cấu kim loại, bê tông cốt thép, thi công theo cốp pha trượt, nhà 5 10 tầng, khẩu độ 636m, công trình cao 1560m.

20 1:5000 2.5

4 Nhà dưới 5 tầng, khẩu độ dưới 6m, công trình cao dưới 15m, đóng cốp pha tại chỗ, nhà khung.

Để thành lập bản vẽ bố trí, cần tính toán các yếu tố bố trí công trình. Trước hết cần xác định các yếu tố bố trí về góc và chiều dài đối với các điểm cơ bản của công trình. Trong quá trình tính toán các yếu tố bố trí, cần phải kiểm tra tính chính xác của các kích thước thiết kế đã được đưa lên bản vẽ bố trí công trình.

Trên bản vẽ bố trí công trình cần thể hiện các yếu tố sau:

- Vị trí và toạ độ các điểm của mạng lưới khống chế thi công được sử dụng cho công tác bố trí.

- Các điểm đặc trưng của công trình sẽ được bố trí.

- Các yếu tố bố trí, những điểm đặc trưng của công trình được xác định tuỳ