g Độ chính xác của cơng tác bố trí cơng trình phụ thuộc vào kích thước và chiều cao của cơng trình, vật liệu xây dựng, kết cấu cơng trình, tính chất, cơng dụng của cơng trình, trình tự và phương pháp thi cơng, được qui định trong TCVN 3972-84 (Tiêu chuẩn Việt Nam: Cơng tác trắc địa trong xây dựng). Trong đĩ sai số cho phép bố trí gĩc từ 10-30”, bố trí đoạn thẳng từ 1:5000 - 1:2000 và bố trí độ cao từ 1-5 mm.
g Trường hợp thi cơng theo thiết kế đặc biệt, các sai số chưa cĩ trong tiêu chuẩn thi cơng hiện hành thì độ chính xác của cơng tác bố trí cĩ thể căn cứ vào hạn sai xây dựng (dung sai) để ước tính. Hạn sai xây dựng ∆ là sai lệch giới hạn kích thước cơng trình sau khi xây dựng so với kích thước thiết kế.
Hạn sai xây dựng là hạn sai đối xứng được xác định bằng hiệu số giữa trị lớn nhất và trị nhỏ nhất của mỗi thơng số. Để ước tính độ chính xác thường sử dụng hiệu số δ
giữa trị max hoặc trị min so với trị thiết kế được gọi là độ lệch giới hạn và cĩ giá trị δ =
∆/2 (H.13.2).
g Sai số vị trí điểm m của cơng trình đã bố trí ngồi thực địa so với thiết kế phụ thuộc vào hai nguồn sai số chính:
- Sai số trung phương tổng hợp các cơng tác trắc địa phục vụ bố trí cơng trình (mtđ) - Sai số trung phương tổng hợp các cơng tác thi cơng xây dựng (mxd)
m2 = m2tđ + mxd (13.1)
g Khi thi cơng bằng phương pháp đúc bê tơng tại chỗ, độ chính xác cơng tác trắc địa bố trí cơng trình địi hỏi khơng cao (bằng 0,5 so với phương pháp lắp ghép các cấu kiện bê tơng đúc sẵn). Để ước tính độ chính xác của cơng tác bố trí ta sử dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng tức là coi “sai số trắc địa” bằng “sai số xây dựng”:
mtđ = mxd (13.2)
Thay (13.2) vào (13.1) ta được: mtđ = m
2 (13.3)
Nếu coi độ lệch giới hạn δ là sai số giới hạn và bằng ba lần sai số trung phương m, suy ra: m 3 δ = (13.4) từ đĩ: mtđ = 3 2 δ (13.5)
g Để tính sai số trung phương bố trí gĩc mgĩc, bố trí đoạn thẳng mđt và bố trí độ cao mcao ta cũng sử dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng. Vì sai số trắc địa là sai số tổng hợp của ba nguồn sai số nĩi trên nên ta cĩ:
m2tđ = m2gĩc + m2đt + m2cao (13.6)
và sai số trung phương các thành phần:
mgĩc = mđt = mcao = mtd 3 3 6
δ
= (13.7)
13.3. BỐ TRÍ GĨC BẰNG VAØ ĐOẠN THẲNG THIẾT KẾ RA THỰC ĐỊA
Bố trí gĩc bằng và đoạn thẳng thiết kế ra thực địa là hai dạng bố trí cơ bản của cơng tác bố trí điểm về phương diện mặt bằng.
1. Bố trí gĩc thiết kế
g Để bố trí gĩc ABC bằng gĩc β thiết kế, ngồi
thực địa phải cĩ trước điểm B và hướng BA.
g Đặt máy kinh vĩ tại B, ngắm chuẩn về A, để số đọc trên bàn độ ngang bằng “0”, quay ống kính theo chiều kim đồng hồ đến khi cĩ số đọc bằng gĩc β
thiết kế, đánh dấu bằng cách đĩng cọc, được điểm C1. Để tránh ảnh hưởng của sai số trục ngắm, đảo kính lập lại quá trình trên được điểm C2.
Xác định điểm C’ nằm giữa C1 và C2. Gĩc ABC’ chính là gĩc cần bố trí.
g Các dụng cụ trắc địa trong đĩ cĩ máy kinh vĩ được sản xuất ra hàng loạt với độ chính xác tính tốn từ trước dùng để đo chứ khơng phải để bố trí. Độ chính xác bố trí gĩc bằng máy kinh vĩ do vậy sẽ thấp hơn độ chính xác đo gĩc, vì vậy để bố trí gĩc chính xác hơn ta cĩ cách làm như sau:
Đo gĩc ABC’ = β’ đã bố trí với số vịng đo tính gần đúng theo cơng thức:
' ( )2 2 m n m β β = (13.8)
trong đĩ: m'β - sai số trung phương đo gĩc một vịng đo theo lý lịch máy mβ- sai số trung phương yêu cầu bố trí gĩc (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Ví dụ: để bố trí gĩc với sai số trung phương 2” bằng máy kinh vĩ 3T5K cĩ mβ' = 5”
phải đo gĩc với số lần đo:n = 5 22/ 2 = 6
g Gĩc β’ đo được khác với gĩc thiết kế ABC = β một đại lượng:
∆β = β’ - β (13.9)
Để được điểm C tạo với A, B thành gĩc ABC cĩ trị số bằng gĩc β thiết kế, tại C’ theo hướng vuơng gĩc với C’B đặt một đoạn:
C’C = ∆ = ∆β"" ρ
l l (13.10)
trong đĩ: l- là độ dài đoạn BC’, β và ρ tính theo đơn vị giây.
Nếu ∆β mang dấu (–) cĩ nghĩa là β’ < β ta phải đặt một đoạn ∆l nằm bên phải hướng AC’ và ngược lại. Nếu cần thiết ta đo gĩc ABC để kiểm tra.
Độ chính xác đặt đoạn ∆l được tính theo cơng thức: " " m m∆ = ∆β ρ l l (13.11) Ví dụ: với l = 200 m; ∆β = 60”; m∆β = 2” thì: ∆l = 200000 60" 58 2 mm, 206265 = " " , 2 m 200000 1 94 mm 206265 ∆l= =
Với độ chính xác yêu cầu m∆l=1 94 mm, ta sử dụng thước thép hoặc thước kẻ ly để đặt đoạn ∆l.
Độ chính xác bố trí gĩc bằng phụ thuộc vào sai số do người đo, do máy và sai số do điều kiện ngoại cảnh. Sai số định tâm máy và định tâm tiêu ngắm, sai số số liệu gốc (sai số vị trí điểm A, B) khơng ảnh hưởng đến độ chính xác bố trí gĩc nhưng làm chuyển dịch hướng BC và vị trí điểm C.
2. Bố trí đoạn thẳng thiết kế
Để bố trí đoạn thẳng AC = S thiết kế, ta phải cĩ ngồi thực địa điểm A và hướng Ax. Tùy theo đoạn thẳng thiết kế dài hay ngắn, điều kiện địa hình phẳng hay nghiêng và độ chính xác bố trí địi hỏi cao hay thấp mà cĩ phương pháp bố trí thích hợp.
g Nếu đoạn thẳng cĩ trị số nhỏ hơn chiều dài của thước và độ chính xác yêu cầu bố trí khơng quá 1:2000 thì chỉ cần bố trí một lần bằng thước thép thường, sau đĩ đo lại lần nữa để kiểm tra.
g Nếu độ dài đoạn thẳng cần bố trí lớn hơn độ dài của thước thì trước tiên phải định hướng thẳng theo hướng Ax, sau đĩ bố trí các điểm trung gian 1,2,3 … n cách nhau một đoạn bằng chiều dài thước và đoạn lẻ Dnc1 cịn lại, được điểm C1. Do cĩ sai số khi bố trí nên đoạn thẳng AC1 đã bố trí cĩ chiều dài bằng S’ khác với chiều dài thiết kế S một đoạn:
∆S = S’-S (13.12)
g Để cĩ đoạn thẳng AC ngồi thực địa bằng đoạn S thiết kế phải chọn dụng cụ và
phương pháp đo đoạn AC1 = S’ đúng theo yêu cầu
độ chính xác bố trí. Tính trị số ∆S theo (13.12). Từ điểm C1 đo về phía trước một đoạn bằng ∆S, nếu nĩ mang dấu (–) (H.13.4a) và đo về phía trước ngược lại nếu mang dấu (+).
Ví dụ: Nếu yêu cầu bố trí đoạn AC với độ
chính xác 1:2000, ta đo đoạn AC1 bằng thước
thép thường như khi đo cạnh đường chuyền kinh vĩ.
Nếu yêu cầu độ chính xác là 1:5000 ta phải đo
đoạn AC1 bằng “thước thép chính xác”. Cụ thể là phải dùng thước thép đã kiểm nghiệm để xác định chiều dài thước, căng thước bằng lực kế với độ căng 5-10 kg, đo nhiệt độ thước (thơng qua đo nhiệt độ khơng khí), đo độ chênh cao giữa hai đầu thước bằng máy Nivơ và tính các số hiệu chỉnh do chiều dài thước khác với chiều dài danh nghĩa, số hiệu chỉnh do sự khác biệt về nhiệt độ khi bố trí với khi kiểm nghiệm và số hiệu chỉnh do mặt bố trí bị nghiêng.
gLưu ý: tất cả các đoạn thẳng lấy trong thiết kế đều tính ở mặt phẳng nằm ngang. Nếu ngồi thực địa mặt bố trí là mặt phẳng nghiêng thì phải đổi chiều dài ngang ra chiều dài nghiêng (H.13.4b) theo cơng thức:
cos 2 2 S D S h v = = + (13.13)
trong đĩ: S - chiều dài ngang lấy ở thiết kế
h - độ chênh cao giữa hai đầu đoạn thẳng cần bố trí xác định trực tiếp ngồi thực địa.
v - gĩc nghiêng mặt bố trí đo trực tiếp bằng máy kinh vĩ hoặc tính theo cơng thức tgv h S= / (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
g Khi đoạn thẳng cần bố trí khá dài và đi qua vùng cĩ địa hình phức tạp ta sử dụng máy đo dài điện quang. Đặt máy tại A, ngắm chuẩn về điểm x, trên hướng Ax dựng gương cách điểm A một đoạn gần bằng S thiết kế, nhấn nút đo dài trên máy, đọc khoảng cách S’ đo được trên màn hình. Tính ∆S theo (13.12). Nếu ∆S>5m thì dịch gương về phía điểm x, đo lại chiều dài. Nếu ∆S < 5 m ta dùng thước thép cuộn loại 5 m xác định điểm C cần bố trí. Để kiểm tra, dời gương về điểm C, đo chiều dài đoạn AC bằng máy điện quang.
13.4. BỐ TRÍ ĐIỂM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TỌA ĐỘ CỰC VAØ TỌA ĐỘ VUƠNG GĨC
Trục của cơng trình hoặc chi tiết của cơng trình thường cĩ dạng đường thẳng hoặc đường cong. Đường thẳng hoặc đường cong đều là tập hợp của nhiều điểm riêng lẻ. Do vậy, bố trí cơng trình về phương diện mặt bằng thực chất là bố trí điểm đã biết tọa độ. Cĩ nhiều phương pháp bố trí điểm.
Tùy theo dạng cơng trình, điều kiện đo và độ chính xác yêu cầu mà sử dụng phương pháp này hay phương pháp khác. Để bố trí trục chính của cơng trình dân dụng cơng nghiệp sử dụng phương pháp tọa độ cực, tọa độ vuơng gĩc. Để bố trí trục chính của cơng trình cầu, cơng trình thủy lợi sử dụng phương pháp giao hội gĩc thuận hoặc phương pháp tam giác. Để bố trí chi tiết cơng trình sử dụng phương pháp giao tuyến hoặc giao hội cạnh …
1. Phương pháp tọa độ cực
Phương pháp tọa độ cực thường được sử dụng để bố trí các điểm của trục chính hoặc trục cơ bản của cơng trình từ các điểm của đường chuyền đa giác hoặc đường chuyền kinh vĩ. Phương pháp này được sử dụng ở nơi cĩ địa hình bằng phẳng, quang đãng và bán kính véc tơ ngắn hơn chiều dài thước thép.
g Để bố trí điểm P cĩ tọa độ thiết kế Xp, Yp ta phải cĩ hai điểm đường chuyền A, B đã biết tọa độ XA, YA và XB, YB cĩ trên bản thiết kế và cĩ ngồi thực địa.
g Trước tiên ta phải chuẩn bị số liệu bố trí tức là tính gĩc vị trí β và bán kính véc tơ SAP dựa vào tọa độ của các điểm A, B và P theo các cơng thức giải bài tốn ngược sau đây: B A AB B A Y Y arctg X X − α = − (13.14) P A AP P A Y Y arctg X X − α = − (13.15)
Khi hướng bắc kinh tuyến trục nằm trong gĩc β (xem H.13.5):
β = 360o – (αAβ - αAP) (13.16) Khi hướng bắc kinh truyến trục nằm ngồi gĩc β:
β = αAPβ - αAB (13.17)
Bán kính véctơ S được tính theo cơng thức:AP
( )2 ( )2
AP p A p A
S = X −X + Y −Y (13.18)
g Cách bố trí: đặt máy kinh vĩ tại A ngắm về B, bố trí gĩc β được hướng Ax. Trên hướng này bố trí đoạn thẳng cĩ chiều dài bằng SAP được điểm P cần bố trí.
g Độ chính xác bố trí điểm P chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác bố trí gĩc β và đoạn thẳng SAP, được tính theo cơng thức:
p m = " " ( ) 2 2 2 S m m +S β ρ (13.19) trong đĩ: ms - sai số trung phương bố trí bán kính véc tơ S
mβ - sai số trung phương bố trí gĩc vị trí β ; ρ’’ = 203265’’
Nếu lấy S bằng chiều dài thước thép 50 m và giả sử độ chính xác yêu cầu bố trí điểm P là mp = ±20 mm ta cĩ thể tính sai số bố trí gĩc β và cạnh SAP như sau:
g Theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng (coi vị trí sai số bố trí gĩc và sai số bố trí cạnh đến độ chính xác bố trí điểm P bằng nhau) ta cĩ: " " p S m m m S 2 β = = ρ (13.20) từ đĩ: mS 20mm 14mm 2 = = với: S = 50 m, ta cĩ: S m 14 1 S = 50000 = 3571 (13.21) và: " " m 20 mm S 2 β = ρ (13.22)
Chuyển đổi và thay thế trị số S = 50 m và ρ” = 206265” vào (13.22) ta được:
" 20 206265 "
m 58
50000 2
β = = (13.23)
Như vậy, để bố trí điểm P với độ chính xác mp = 20 mm ta phải dùng máy kinh vĩ kỹ thuật để bố trí gĩc β bằng một vịng đo và bố trí đoạn SAP bằng thước thép chính xác.
g Để bố trí điểm bằng phương pháp tọa độ cực ta cĩ thể sử dụng máy tồn đạc điện tử. Sử dụng máy tồn đạc điện tử để bố trí điểm bằng phương pháp tọa độ cực cĩ ưu điểm là khơng phải tính tốn trước số liệu vị trí và khá thuận lợi khi cạnh bố trí cĩ độ dài lớn đi qua địa hình phức tạp.
Đặt máy tồn đạc điện tử tại A, ngắm chuẩn về gương cĩ gắn bản ngắm hoặc bản ngắm gắn trên chân ba đặt tại B. Đặt số đọc bằng 0 trên bàn độ ngang, nhập tọa độ các điểm đứng máy A, điểm ngắm chuẩn B và điểm bố trí P trực tiếp bằng tay hoặc gọi ra từ bộ nhớ trong máy. Theo chương trình, máy sẽ tính các số liệu bố trí β và SAP và hiện lên màn hình. Để bố trí gĩc β ta quay ống kính theo chiều kim đồng hồ từ hướng AB dần đến hướng AP, khi đĩ chênh lệch ∆β giữa gĩc β và “gĩc động” đang hiển thị trên màn hình sẽ giảm dần đến 0 cho đến khi ống kính nằm đúng hướng AP.
Tương tự, để bố trí đoạn SAP ta di chuyển “sào gương” trên hướng Ax vừa bố trí, trên màn hình chênh lệch ∆S giữa khoảng cách bố trí. SAP với “khoảng cách động” sẽ giảm dần đến 0 khi “sào gương” dựng đúng trên điểm P cần bố trí. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2. Phương pháp tọa độ vuơng gĩc
Phương pháp tọa độ vuơng gĩc được sử dụng để bố trí các điểm của trục chính hoặc trục cơ bản trong trường hợp trên khu bố trí cĩ lưới ơ vuơng xây dựng. Lưới ơ vuơng xây dựng (H.13.6a) là lưới khống chế tọa độ thi cơng mà các điểm được bố trí theo kiểu ơ cờ cĩ cạnh dài 200m cĩ các trục x, y song song tương ứng với trục dọc và trục ngang của hệ,
thống cơng trình.
AP p A AP p A X = X – X Y = Y – Y ∆ ∆ (13.24)
Trong đĩ: XA, YA - là tọa độ của điểm A (N8) của lưới ơ vuơng xây dựng cĩ trên bản vẽ và cĩ ngồi thực địa.
g Cách bố trí: đặt máy kinh vĩ tại A ngắm chuẩn về B, điều khiển bố trí đoạn AP’ cĩ độ dài bằng ∆YAP trên hướng AB, chuyển máy đến P’, ngắm chuẩn về A, bố trí gĩc vuơng. Trên hướng mới bố trí đoạn thẳng cĩ độ dài bằng ∆XAP, được điểm P cần bố trí.
g Độ chính xác bố trí điểm bằng phương pháp tọa độ vuơng gĩc chủ yếu phụ thuộc sai số bố trí các đoạn thẳng m∆X, m∆Y và sai số bố trí gĩc vuơng mβ được tính theo cơng thức:
p 2x 2Y ( m"")2
m = m∆ +m∆ + ∆X β
ρ (13.25)
g Nếu bố trí đoạn AP” = ∆XAP trước và đoạn P”P = ∆YAP sau thì sai số bố trí điểm P tính theo cơng thức:
p 2x 2Y ( m"")2
m = m∆ +m∆ + ∆Y β
ρ (13.26)
Nhận xét: trong trường hợp cụ thể ở H.13.6b ta nên bố trí đoạn:
AP’ = ∆YAP trước, đoạn P’P = ∆XAP sau vì ∆X ngắn hơn ∆Y nên ảnh hưởng của sai số bố trí gĩc vuơng (∆Xmβ
ρ ) đến vị trí điểm P sẽ nhỏ hơn.
Ví dụ: với yêu cầu mp = 20 mm và độ dài đoạn ∆X = 50 m, nếu bố trí đoạn thẳng ∆X với độ chính xác 1:5000 như ở phương pháp tọa độ cực thì:
m∆X = m∆Y = 500005000 = 10 mm