Chương 2 CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG KHẢO SÁT VÀ THI CÔNG CẦU
2.4. Bố trí tâm trụ và mố cầu
Để xây dựng cầu, phải xác định và đánh dấu trên thực địa vị trí tâm của từng trụ cầu và trục của các thiết bị cũng như các đường lên cầu. Trước khi bố trí tâm trụ cầu cần phải bố trí các tuyến đường qua cầu, cụ thể là phải chính xác hoá cọc lộ trình trên đoạn vượt, kiểm tra sự liên kết của cầu với đường lên cầu. Kiểm tra vị trí các điểm lưới khống chế mặt bằng xây dựng cầu và độ cao lưới thuỷ chuẩn, kiểm tra lại việc truyền độ cao qua sông.
Vị trí tâm trụ cầu trên thực địa được kiểm tra bằng cách đo nối với các điểm khởi đầu A và B với các cọc lộ trình chung của tuyến đường.
2.4.2. Các phương pháp bố trí tâm trụ và mố cầu
Trong khi thi công cầu, công tác định vị tâm mố, trụ thường gặp nhiều khó khăn, nhất là những công trình cầu lớn, sông sâu nước chảy xiết hoặc khu vực sâu hiểm trở. Công tác đo đạc xác định tâm mố, trụ đòi hỏi phải được thực hiện nghiêm túc, thận trọng, có phương pháp và tiến hành nhiều lần bằng các thiết bị đo chính xác cao. Tổng hợp lại mới có kết quả đáng tin cậy.
Tuỳ theo nhiệm vụ đo đạc cụ thể mà ta có thể áp dụng phương pháp trực tiếp hay gián tiếp để định vị tâm mố, trụ cầu đối với các loại cầu thẳng và cầu cong.
2.4.2.1. Phương pháp bố trí trực tiếp
Áp dụng để bố trí tâm mố, trụ cầu nhỏ ở trên cạn không có tàu thuyền qua lại.
Vị trí tâm mố, trụ cầu được xác định bằng cách đặt trực tiếp các khoảng cách thiết kế từ các điểm khởi đầu dọc theo đường trục cầu. Việc đo khoảng cách được thực hiện bằng thước thép hoặc máy toàn đạc điện tử. Nếu dùng thước thép phải chú ý tính các số cải chính chuyển từ chiều dài nghiêng về ngang. Máy toàn đạc điện tử khi đo có chế độ hiển thị khoảng cách ngang, nên không phải chú ý đến số cải chính trên.
Cũng có thể dùng phương pháp này để bố trí các tâm mố, trụ cầu có nhiều nhịp trên các sông cạn. Trong trường hợp này người ta xây dựng cầu tạm song song và cách trục cầu thiết kế một đoạn l tính trước để không vào vị trí thi công cầu thiết kế. Các điểm khởi đầu A, B được chuyển sang vị trí A’, B’ trên trục cầu tạm theo hướng đường vuông góc với trục cầu AB (hình 2-2). Từ vị trí các điểm A’và B’ xác định vị trí các hình chiếu tâm mố, trụ: M’1, T’1, T’2, M’2 trên trục cầu tạm. Đặt máy kinh vĩ tại các điểm vừa xác định mở góc 900 so với trục cầu A’B’, đóng các cọc định vị tâm mố, trụ ở hai phía thượng và hạ lưu cầu. Giao điểm của hướng ngắm trục cầu AB và đường dóng các cọc định vị tương ứng sẽ cho ta vị trí các tâm mố, trụ cầu.
B’
M2
90o
Cọc định vị
A
A’
M1 T1 T2
M’1 T’1 T’2 M’2
90o 90o B
15÷20 m
Trục cầu thiết kế
Trục cầu tạm
Dựa theo các góc này và khoảng cách thiết kế x giữa các tâm trụ ta tính được khoảng cách x' giữa các tâm trụ theo trục cầu cũ:
sinβ
x' = x (2-5)
Kể từ A’ (hoặc B’), lần lượt đặt các khoảng cách tính toán theo trục cầu cũ ta xác định được hình chiếu các tâm mố, trụ cầu: M’1, T’1, T’2, M’2 trên trụccầu phụ.Từ các điểm đó đặt máy kinh vĩ mở góc 3600 - β khi máy định hướng về B’ (hoặc mở góc γ khi máy định hướng về A’). Theo hướng trục ngắm của máy đóng các cọc định vị tâm mố, trụ ở hai phía thượng và hạ lưu cầu. Giao điểm của hướng ngắm trục cầu AB và đường dóng các cọc định vị tương ứng sẽ cho ta vị trí các tâm mố, trụ cầu.
2.4.2.2. Phương pháp bố trí gián tiếp
Đối với những cầu có chiều dài trung bình và cầu lớn ở nơi có địa hình phức tạp, nước chảy xiết, không thể áp dụng phương pháp đo trực tiếp được. Trong trường hợp này ta phải sử dụng đến mạng lưới khống chế trắc địa xây dựng cầu (giao hội góc, giao hội hướng) để bố trí tâm trụ ở giữa sông, mỗi tâm trụ là giao điểm của ba hướng giao hội, trong đó hai hướng từ hai điểm của mạng khống chế giao hội đến và một hướng là hướng trục cầu. Tâm mố và tâm trụ ở gần bờ vẫn có thể bố trí bằng phương pháp trực tiếp.
Trước hết ta phải lập bản vẽ thiết kế bố trí tâm trụ và mố cầu. Trên bản vẽ, theo tỷ lệ tự chọn ta đưa các điểm của mạng lưới khống chế xây dựng cầu cần sử dụng để bố trí tâm trụ và mố cầu, ghi rõ giá trị góc định hướng của các cạnh, khoảng cách giữa
Hình 2-3: Bố trí tâm trụ cầu dựa vào cầu cũ gần cầu thiết kế (cầu mới)
B’
β
M’1 T’1 T’2 M’2
A’ γ
M1 T1 T2 M2
A B
Trục cầu mới
Trục cầu cũ
các tâm trụ. Đồng thời còn ghi rõ mỗi trụ cầu được bố trí bằng phương pháp giao hội thuận từ các điểm nào của mạng lưới và giá trị của các góc giao hội β1, β2.
Giá trị các góc β1, β2 được tính thông qua toạ độ các điểm đã chọn của mạng lưới khống chế và toạ độ của các điểm tâm mố và trụ cầu. Sử dụng bài toán nghịch trong trắc địa ta tính được góc định hướng của các cạnh từ điểm khống chế của mạng lưới đến các điểm tâm mố, trụ cầu và sẽ tính được các góc β1, β2.
Ví dụ: Để bố trí tâm trụ cầu T1 (hình 2-4), các góc giao hội β1, β2 được tính như sau:
−
=
−
=
−
−
−
−
VI V T V 2
T VI V VI 1
α α
β
α α
β
1
1 (2-6)
Trong đó:
=
i.j i.j
i.j ΔX
arctg ΔY
α
Ngoài thực địa, hai máy kinh vĩ hoặc toàn đạc điện tử đặt tại hai điểm IV và VI của mạng lưới, định hướng về nhau và lần lượt bố trí các góc β1 và β2 ở hai vị trí thuận và đảo kính. Hai người đứng máy sẽ điều khiển người cầm bảng ngắm ở trên tàu di chuyển vào đúng vị trí giao nhau của hai hướng ngắm, dùng thiết bị để định vị, đánh dấu vị trí ở trên sông. Để kiểm tra, đồng thời làm tăng độ chính xác của vị trí tâm trụ, ta đặt một máy kinh vĩ thứ ba ở điểm A định hướng theo điểm B xem ba hướng ngắm có giao nhau tại một điểm không. Do máy kinh vĩ tồn tại sai số 2C và các ảnh hưởng do điều kiện ngoại cảnh trong quá trình giao hội nên ba hướng ngắm không cắt nhau tại một điểm mà tạo thành tam giác sai số. Nếu cạnh lớn nhất của tam giác sai số không lớn hơn 2 cm ta lấy trọng tâm của tam giác sai số và chuyển về hướng trục cầu để xác định vị trí tâm trụ. Nếu cạnh của tam giác sai số lớn hơn 2 cm thì phải giao hội lại.
Sau khi định vị tâm mố trụ, có thể dựa vào đó để xây dựng các công trình phụ tạm như đắp đảo, đắp vòng đất, làm đà giáo.vv…Khi đã có các công trình phụ tạm, cần đo đạc định vị lại cho thật chính xác để từ đó xây dựng công trình chính.
2.4.2.3. Phương pháp bố trí tâm trụ và mố cầu bằng máy toàn đạc điện tử
Máy toàn đạc điện tử cho phép đo góc và đo chiều dài với độ chính xác cao, người ta sử dụng nó để bố trí tâm mố và trụ cầu theo phương pháp toạ độ cực. Đặc biệt là đối với các công trình cầu vượt trong thành phố, do điều kiện địa hình rất khó cho
A
β1
∆ VI
β2
V
T1 B
Đường trục cầu Cọc định vị
• •
∆
việc xây dựng lưới tứ giác người ta thường xây dựng lưới đường chuyền. Từ các điểm của lưới, toạ độ thiết kế của tâm mố, trụ cầu ta tính ra các yếu tố bố trí (βi và Si) và tiến hành bố trí bằng phương pháp toạ độ cực. Để kiểm tra có thể bố trí từ các điểm khác của lưới.