Chương 3:BỐ TRÍ ĐỊNH VỊ CÔNG TRÌNH Ở NGOÀI THỰC ĐỊA
3.10. Phương pháp giao hội cạnh mở rộng (phương pháp dây cung kéo dài)
1/Phạm vi áp dụng .
Phương pháp giao hội cạnh mở rộng (phương pháp dây cung kéo dài ) thường được áp dụng để bố trí công trình đường hầm dạng cong .
2/. Tính toán số liệu cần thiết để bố trí (hình 3.12):
Hình 3.12 2a/ Tọa độ vuông góc của điểm phụ đầu tiên F1 là:
1
1 2
1
x R sin
F y 2R.sin
2
(3.31)
2b/ Các dây cung giữa các điểm phụ như nhau:
Tđ.F = F1F2 = F2F3 = … = s
46
2c/ Đoạn thẳng d = F2Q được tính từ hai tam giác đồng dạng sau :
+Tam giác thứ nhất F1QF2 là tam giác cân, có hai cạnh bên F1Q = F1F2 = s, còn góc ở đỉnh là = QF1F2.
+Tam giác thứ hai OF1F2 cũng là tam giác cân, có hai cạnh bên là: OF1 = OF2 = R, còn góc ở đỉnh là = F1QF2.
Từ hai tam giác đồng dạng trên rút ra được :
d s
s R (3.32)
Suy ra:
s2
d R (3.33)
3/. Cách bố trí
3a) Riêng điểm phụ đầu tiên F1 được bố trí theo phương pháp tọa độ vuông góc, giả sử, x1 >
y1. Đặt máy kinh vĩ tại điểm tiếp đầu (Tđ). Ngắm dóng hướng đường thẳng về đỉnh ngoặt (Đ), trên hướng này bố trí một đoạn TdA = x1. Dời máy kinh vĩ đến A, lại ngắm về đỉnh Đ. Bố trí một góc vuông. Trên hướng vuông góc bố trí một đoạn AF1 = y1, như vậy được điểm phụ đầu tiên F1.
3b) Từ điểm F2 trở đi sẽ được bố trí theo phương pháp giao hội cạnh mở rộng (phương pháp dây cung kéo dài):
Điểm phụ F2 được bố trí như sau: kéo dài TđF1 thêm một đoạn F1Q = s. Lấy Q làm tâm quay một cung thứ nhất với bán kính là d. Lấy F1 làm tâm quay một cung thứ hai với bán kính là s. Hai cung này cắt nhau tại F2. Đó chính là điểm phụ cần được bố trí.
Tương tự như trên để bố trí các điểm phụ còn lại F3, F4, v.v…
4/Độ chính xác .
Sai số của các điểm được bố trí trước lan truyền đến các điểm được bố trí sau .
3.11. Phương pháp bố trí gián tiếp gần đúng dần bằng máy định vị toàn cầu GPS.
1/Phạm vi áp dụng .
Khi địa hình bị che khuất , công trình có đặc thù riêng như nhà siêu cao tầng , có máy định vị toàn cầu GPS , … người ta áp dụng phương pháp bố trí điểm gián tiếp gần đúng dần để truyền trục lên tầng cao ,phục vụ việc xây lăp ở các tầng .
2/Cách bố trí .
Gỉa sử điểm trục cần phải truyền lên các tầng cao với tọa độ vuông góc phẳng đã biết là C(xC,yC).
2a/ Trên sàn tầng cần truyền chọn hai điểm gần đúng A và B tùy ý thích hợp. Dùng máy GPS đo đạc xác định được tọa độ vuông góc phẳng chính xác là A(xA,yA) và B(xB,yB) .
47 2b/ Từ các tọa độ A(xA,yA) , B(xB,yB) và C(xC,yC) đã biết , giải bài toán ngược sẽ tìm ra được các yếu tố là góc cực và bán kính cực từ gốc cực A và trục cực AB là :
Tg αAB = (yB - yA) : ( xB - xA). (3.34).
Tg αAC = (yC - yA) : ( xC - xA) (3.35).
Góc cực βA = Góc bằng BAC = αAC - αAB (3.36).
Bán kính cực SAC = AC = √ ( xC2 - xA2) + ( yC2 - yA2). (3.37).
2c/Từ gốc cực A bố trí các yếu tố βA và SAC sẽ đánh dấu được điểm C’ chính xác cần tìm ở trên mặt sàn tầng nhà .
2d/ Làm tương tự từ gốc cực B và trục cực BA sẽ được điểm C”.
2e/ Lấy điểm giữa C’C” làm điểm C cần tìm .
3/Độ chính xác.
Sai số của điểm được bố trí gián tiêp gần đúng dần bằng máy định vị toàn cầ GPS như trên phụ thuộc vào hai nguồn chính .Nguồn thứ nhất là sai số của điểm được bố trí gần đúng bằng máy GPS .Nguồn thứ hai là sai số của việc đo đạc bố trí các yếu tố hiệu chỉnh vê góc cực và bán kính cực (βA và SAC).
Kết luận.
1/ Định vị công trình là xác định vị trí mặt bằng và cốt không của công trình ở ngoài thực địa .
2/ Việc định vị công trình phải được tiến hành từ các điểm của lưới khống chế bố trí công trình .
3/ Lưới khống chế bố trí công trình khác với lưới khống chế đo vẽ bản đồ :
3a/Lưới khống chế bố trí công trình tồn tại trong không gian thực.
3b/Lưới khống chế trắc địa bản đồ tồn tại trong không gian ảo UTM.
Kỹ sư xây dựng cần đặc biệt ghi nhớ điều khác biệt này .Trong các lưới khống chế bản đồ nhà nước người ta đã tính vào chiều dài đo được những số điều chỉnh thứ nhất do chiếu chúng lên mặt qui chiếu VN2000 và số điều chỉnh thứ hai do chiếu lên mặt phẳng của phép chiếu bản đồ UTM. Những số điều chỉnh này đã làm thay đổi tỷ lệ của lưới khống chế ở trên thực địa và gây ra sai số khép kín về chiều dài khi chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa .
Bởi vậy khi muốn sử dụng điểm mốc của lưới khống chế trắc địa bản đồ vào bố trí công trình thì trước tiên phải tính toán chuyển đổi tọa độ nhà nước này thành tọa độ công trường đã .
48 4/Dù chọn áp dụng phương pháp bố trí nào cũng phải đảm bảo đạt được độ chính xác cần thiết của cơ quan tiêu chuẩn hóa quốc tế đã qui định nêu ở trên.
5/ Công tác đo đạc xác định tọa độ điểm khác hoàn toàn với công tác bố trí công trình xây dựng .
5a/ Khi đo đạc (suveying) để xác định toạ độ của điểm P : thì ở ngoài thực địa đã đánh dấu được điểm P rồi , phải đo đạc để xác định tọa độ của điểm P(xP,yP,HP) này là bao nhiêu ?.
5b/ Khi bố trí (stake out) điểm công trình xây dựng Q : thì tọa độ của điểm này là Q(xQ,yQ,HQ) đã biết rồi, phải bố trí đánh dấu được điểm Q này ở đâu trên thực địa ?
Như vậy nếu coi đo đạc xác định tọa độ điểm là “bài toán trắc địa thuận” thì bố trí công trình xây dựng sẽ là “bài toán trắc địa nghịch” .Đó là hai vấn đề hoàn toàn trái ngược nhau.
6/Việc bố trí công trình phụ thuộc vào các yếu tố sau :
+6a/Đặc điểm địa hình : chẳng hạn với địa hình bằng phẳng có thể bố trí điểm công trình theo phương pháp tọa độ vuông góc bằng máy kinh vĩ và thước thép.
+6b/Đặc điểm công trình : chẳng hạn với công trình dạng đường cong nên bố trí điểm công trình theo phương pháp giao hội góc mở rộng (phương pháp dây cung kéo dài ).
+6c/Đặc điểm dụng cụ đo đạc và phương pháp đo .
7/Khi các điều kiện về công trình ,địa hình , dụng cụ cho phép thì ứng dụng một trong
những phương pháp bố trí điểm trực tiếp truyền thống :
8/Nhưng khi bản thân công trình có đặc điểm riêng biệt , chẳng hạn công trình có dạng một phần cung tròn , thì lúc này sẽ áp dụng một trong những phương pháp bố trí điểm trực
tiếp mở rộng :
9/Khi điều kiện địa hình che khuất không cho phép ứng dụng các phương pháp trực tiếp kể trên , thì có thể ứng dụng các dụng cụ trắc địa tiên tiến ,hiện đại như máy toàn đạc điện tử và máy định vị toàn cầu GPS để áp dụng phương pháp bố trí điểm gián tiếp gần đúng dần .