Tải bản đầy đủ
1 PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG TRONG TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH

1 PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG TRONG TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH

Tải bản đầy đủ

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
Ngày nay có các máy đo xa điện tử rất phát triển, việc đo cạnh tương đối
thuận tiện và có độ chính xác cao. Trong phương pháp này, đo chiều dài của
tất cả các cạnh trong tam giác. Từ chiều dài của tất cả các cạnh trong tam giác
ta có thể tính được giá trị của tất cả các góc trong tam giác, sau đó có thể tính
được toạ độ của các điểm còn lại của lưới khống chế.

Hình 2.2 Chuỗi tam giác đo cạnh
Ưu điểm: trị đo ít, khống chế được khu vực rộng lớn.
Nhược điểm: trị đo thừa ít, độ chính xác tính chuyền phương vị cũng
kém hơn đo góc nên lưới đo cạnh không có độ tin cậy cao. Trong đièu kiện
kinh tế kỹ thuật như nhau thì lưới đo góc vẫn ưu việt hơn. Để có thêm trị đo
thừa, nâng cao độ chính xác của lưới, khi xây dựng lưới tam giác đo cạnh
người ta thường chọn lưới có hình dạng là lưói đa giác trung tâm, lưới tứ giác
trắc địa hay lưới tam giác dày đặc.
3. Phương pháp tam giác đo góc-cạnh
Thực chất của phương pháp này là tiến hành đo tất cả các góc, các cạnh
trong mạng lưới tam giác.
Ưu điểm: cho độ chính xác cao, phạm vi khống chế rông lớn.
Nhược điểm: khối lượng đo đạc lớn, việc xây dựng mạng lưới phức tạm
và tốn kém.
2.1.2 Phương pháp đường chuyền
Lưới đường chuyền là một hệ thống các điểm trên mặt đất, các điểm
này liên kết với nhau tạo thành đường gấp khúc. Tiến hành đo tất cả các cạnh
và góc ngoặt của đường chuyền ta sẽ xác định được vị trí tương hỗ giữa các
SV: Vũ Văn Đạt

17A – K57
Lớp: Trắc địa

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
điểm. Nếu biết toạ độ của một điểm góc phương vị của một cạnh ta có thể
tính ra góc phương vị của các cạnh và toạ độ của các điểm khác trên đường
chuyền. Khi xây dựng lưới toạ độ theo phương pháp đường chuyền có thể sử
dụng các dạng cơ bản sau: đường chuyền phù hợp, đường chuyền treo, đường
chuyền khép kín và lưới đường chuyền.
Ưu điểm: ở vùng địa hình khó khăn hoặc địa vật bị che khuất nhiều, đặc
biệt là các thành phố, lưới đường chuyền rất dễ chọn điểm, dễ thông hướng đo vì
tại một điểm chỉ cần thấy hai điểm khác. Sự thay đổi góc ngoặt cũng không bị
hạn chế vào khu vực che khuất, dễ phân bố điểm theo yêu cầu của công việc đo
đạc giai đoạn sau. Việc đo góc ngang rất đơn giản vì tại mỗi điểm thường đo hai
hướng, tại điểm nút số lượng đo sẽ nhiều hơn. Các cạnh được đo trực tiếp cho
nên độ chính xác các cạnh tương đối đều nhau, còn trong lưới tam giác đo góc
các cạng được tính chuyền nên có độ chính xác không đều nhau.
Nhược điểm: trong một số trường hợp về phương tiện máy móc kỹ
thuật bị hạn chế thì khối lượng đo cạnh sẽ nhiều hơn. Trị đo thừa ít, không có
điều kiện kiểm tra góc ngoài thực địa (trừ trường hợp lưới khép kín) chỉ khi
tính toán mới phát hiện được.
2.1.3 Phương pháp tứ giác không đường chéo
1. Tứ giác đơn
Lưới tứ giác không đường chéo là một dạng lưới đo góc cạnh kết hợp
có khả năng ứng dụng tốt để thành lập lưới trắc địa công trình.
Xét đồ hình của lưới tứ giác không đường chéo như hình vẽ:

Hình 2.3 Tứ giác không đường chéo
SV: Vũ Văn Đạt

18A – K57
Lớp: Trắc địa

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
Trong lưới đo 2 cạnh kề nhau: AB = a và BC = b, đo 4 góc A, B, C, D.
Các cạnh còn lại của tứ giác được tính theo công thức:
c=

a sin A + b sin ( C + D )
sin D

(2.1)

d=

b sin B + c sin ( D + A)
sin A

(2.2)

Trong tứ giác không đường chéo có một trị đo thừa, từ trị đo thừa này
viết đựơc một phương trình điều kiện hình:
VA + VB + VC + VD + ωβ = 0

(2.3)

- Độ chính xác chiều dài cạnh
Theo tài liệu [ 5] có các công thức đánh giá độ chính xác chiều dài
cạnh như sau:
2

m
mc = ma + b  β
 ρ





m
2
2
md = mb + a 2  β
 ρ





2

2

2

(2.4)
2

(2.5)

Từ công thức trên ta có nhận xét: sai số trung phương chiều dài chiều
dài cạnh trong tứ giác phụ thuộc vào độ chính xác đo góc mβ và sai số đo
cạnh đối diện, không phụ thuộc vào độ chính xác của cạnh kề với nó.
- Độ chính xác chuyền phương vị
Giả sử cạnh AB có phương vị là α 0 với sai số mα theo hình vẽ ta có các
0

công thức tính các góc phương vị còn lại như sau:
α AD = α AB + A

(2.6)

α CD = α AB + 2.1800 − B − C

(2.7)

Tính đến điều kiện hình trong tứ giác, chúng ta có các công thức tính
sai số trung phương phương vị cạnh CD và AD như sau:

SV: Vũ Văn Đạt

19A – K57
Lớp: Trắc địa

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
2

2

2

2

mα AD = mα 0 + 0.75mβ
mα CD = mα 0 + mβ

2

(2.8)

2

(2.9)

2. Lưới tứ giác không đường chéo
Đối với chuỗi các hình chữ nhật (hình 2.4): đo cạnh a và các cạnh bên bi.
Sau bình sai điều kiện hình, sai số trung phương của cạnh cuối tính theo
công thức:
mc n

2

m
= ma + ∑ b  β
1
 ρ
n

2

2





2

(2.10)

Hình 2.4 Chuỗi tứ giác không đường chéo
Nếu trong chuỗi có hai cạnh đầu và cuối thì cạnh sai số chiều dài cạnh
trung gian (ci) được tính theo công thức:
mci =

m1.m2
2

m1 + m2

2

(2.11)

Trong đó m1 , m2 là sai số chiều dài cạnh ci tính theo hai đường 1 và 2.
Trong chuỗi tứ giác, sai số của cạnh di tính theo công thức:
m
md2i = mbi2 + ci2−1  β
 ρ





2

(2.12)

2.1.4 Lưới ô vuông xây dựng

SV: Vũ Văn Đạt

20A – K57
Lớp: Trắc địa

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
1. Mục đích
Để chuyển bản thiết kế công trình công nghiệp (xí nghiệp công nghiệp,
khu liên hợp công nghiệp, thậm chí một thành phố) ra thực địa, thông thường
người ta xây dựng cơ sở khống chế toạ độ và độ cao ở dạng đặc biệt bao gồm
một hệ thống dày đặc các điểm mốc trắc địa phân bố một cách tương đối đồng
đều trên toàn bộ khu vực. Các điểm này tạo thành một mạng lưới các hình
chữ nhật có chiều dài cạnh phụ thuộc vào kích thước công trình

Hình 2.5 Lưới ô vuông xây dựng
- a, b, c, d là các điểm trục chính công trình theo thiết kế.
- N1, N2, ... Ni là các điểm toạ độ của lưới ô vuông.
2. Quy trình thành lập lưới
+ Thiết kế lưới
Yêu cầu cơ bản đối với mạng lưới ô vuông xây dựng là các trục toạ độ
của mạng lưới phải thật song song với các trục tương ứng của trục công trình.
đồng thời với việc lựa chọn hướng của các trục toạ độ là giải quyết vấn đề độ
dài cạnh của mạng lưới ô vuông xây dựng. Nói chung chiều dài cạnh của lưới
SV: Vũ Văn Đạt

21A – K57
Lớp: Trắc địa

Trường Đại học Mỏ - Địa chất
nghiệp
ô vuông xây dựng thường là 200m
× 100m

Đồ
×

án

tốt

200m có thể là 200m × 150m hoặc 100m

… Khi thiết kế mạng lưới ô vuông xây dựng phải tính toán sao cho

các điểm dời về một phía nào đó một khoảng bằng bộ số của 10m.
Cần chọn điểm gốc toạ độ của hệ thống lưới nằm ở góc Tây Nam của
khu vực sao cho tất cả công trình đều nằm vào góc phần tư thứ nhất của hệ
toạ độ sau này gặp nhiều thuận lợi.
+ Chuyển hướng gốc của mạng lưới ô vuông xây dựng ra thực địa
Việc chuyển hướng khởi đầu của mạng lưới ô vuông xây dựng ra ngoài
thực địa có thể dựa vào mối tương quan vị trí toạ độ giữa các điểm lưới ô
vuông xây dựng được thiết kế và các điểm địa vật rõ nét có trên tổng bình đồ
công trình. Giả sử cần chuyển các điểm A, B, C ra thực địa từ các điểm mốc
toạ độ I, II, III. Theo phương pháp đồ giải hoặc giải bài toán trắc địa ngược
chúng ta sẽ tính được các yếu tố bố trí S 1, β1 ; S2 , β 2 ; S3, β 3 ; ở ngoài thực địa
để thu được các điểm nằm trên hướng khởi đầu của mạng lưới ô vuông xây
dựng (hình 2.6).

Hình 2.6 Chuyển hướng gốc của mạng lưới ô vuông xây dựng ra thực địa.
3. Các phương pháp thành lập lưới ô vuông xây dựng
Sau khi cố định hướng khởi đầu, tiếp theo là cắm chi tiết mạng lưới ô
vuông xây dựng, tức triển khai trên thực địa mạng lưới ô vuông với độ dài
cạnh đã chọn và cố định tại các đỉnh ô vuông đó. Có hai phương pháp chủ yếu

SV: Vũ Văn Đạt

22A – K57
Lớp: Trắc địa

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
để thành lập mạng lưới ô vuông xây dựng là: phương pháp trục và phương
pháp hoàn nguyên.
+ Phương pháp trục

Hình 2.7 Thành lập lưới ô vuông xây dựng bằng phương pháp trục
Trong phương pháp trục người ta chuyển ngay ra thực địa với độ chính
xác xác định trước toàn bộ các điểm của mạng lưới bằng cách đặt chính xác
các yếu tố thiết kế (góc và cạnh). Đầu tiên bố trí trên thực địa hai hướng khởi
đầu vuông góc với nhau nằm ở 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 β từ 2 ÷ 3 vòng đo. Tính trị chênh lệch của nó so với góc vuông và
điều chỉnh vị trí các điểm B, C bằng các số hiệu chỉnh ∆S B , ∆SC để cho AB và
AC thật vuông góc với nhau.
Các số hiệu chỉnh này được tính theo công thức:
∆S B = AB1.

∆β


(2.13)

∆SC = AC1.

Trong đó:

SV: Vũ Văn Đạt

∆β


∆β = 900 − β ( β là giá trị của góc B1 Aˆ C1 )

23A – K57
Lớp: Trắc địa

(2.14)

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
Số hiệu chỉnh BAˆ C = 900 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
và AC ta đặt các đoạn thẳng bằng chiều dài cạnh của lưới. Việc định tuyến
được tiến hành bằng máy kinh vĩ, còn khoảng cách được đo bằng thước thép
căng bằng lực kế. Kết quả đo có tính đến các số hiệu chỉnh do độ dốc địa
hình, do nhiệt độ và do kiểm nghiệm thước. Hiện nay việc đặt khoảng cách có
thể tiến hành bằng các máy toàn đạc điện tử cho phép tính toán một cách
nhanh chóng khoảng cách ngang có tính đến tất cả các số hiệu chỉnh. Người
ta kết thúc việc bố trí trên hai hướng này tại các điểm cuối cùng M, Q, P, N.
Tại những điểm này dựng các góc vuông và tiếp tục bố trí các điểm theo chu
vi của lưới. Như vậy nhận trên thực địa 4 tứ giác của lưới ô vuông xây dựng
với các cạnh đã được bố trí. Sau đó thay các mốc gỗ tạm thời bằng các mốc
bê tông chắc chắn. Tiếp theo trên các hướng giữa các điểm tương ứng của 4
vòng cơ bản, ta tiến hành bố trí các điểm bên trong của lưới. Để tính toán toạ
độ cuối cùng các điểm của lưới xây dựng người ta tiến hành đặt các đường
chuyền cấp 1 theo chu vi lưới, còn theo các điểm chêm dày đặt đường chuyền
cấp 2. Để xác định toạ độ các điểm này có thể sử dụng các phương pháp khác.
Nếu khu vực xây dựng có diện tích không lớn và việc bố trí các đỉnh
của lưới được tiến hành với độ chính xác cao thì toạ độ các điểm nhận được
sau bình sai sẽ không khác mấy so với toạ độ thiết kế. Tuy nhiên khi thành lập
những mạng lưới lớn khó mà tiến hành công tác bố trí với độ chính xác cao và
việc tính tất cả các số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh là phức tạp. Do vậy toạ
độ thực tế của các điểm có thể khác nhau tương đối nhiều so với toạ độ thiết
kế.
+ Phương pháp hoàn nguyên
Việc bố trí lưới ô vuông theo phương pháp hoàn nguyên được thực hiện
như sau: theo hướng khởi đầu đã chuyển ra thực địa, với độ chính xác
1/1000

÷

1/2000 phát triển mạng lưới ô vuông xây dựng trên toàn bộ khu vực

SV: Vũ Văn Đạt

24A – K57
Lớp: Trắc địa

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
xây dựng đúng theo thiết kế và cố định lưới đó bằng các mốc tạm thời. Tiếp
theo thực hiện đo liên kết các mốc tạm thời trong một mạng lưới và tính toán
bình sai để xác định toạ độ chính xác của tất cả các điểm, so sánh toạ độ đó
với toạ độ thiết kế, tìm được các đại lượng hoàn nguyên và chuyển vị trí điểm
lưới vào đúng toạ độ thiết kế rồi cố định các mốc bê tông chắc chắn.
2.2 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠ SỞ TRÊN MẶT BẰNG XÂY
DỰNG
2.2.1 Xác định độ chính xác cần thiết
1. Đảm bảo thi công các cọc móng
Độ chính xác cần thiết của lưới khống chế có thể dựa vào các quy định
hiện hành. Nếu quy định sai lệch vị trí điểm tim cọc so với vị trí thiết kế
không được vượt quá D/10, trong đó D là chiều rộng tiết diện cọc, nghĩa là:
∆=

D
10

(2.15)

Áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng giữa các nguồn sai số ta có:
∆ td =


3

(2.16)

Từ đó ta tính được sai số trung phương của công tác trắc địa:
mtd =

∆ td

D
=
=
3
3 3 30 3

(2.17)

Trong trắc địa công trình, sai số của một đối tượng được bố trí bao gồm sai
số lưới khống chế ( mkc ) và sai số của công tác bố trí ( mbt ) . Do vậy ta có thể viết:
2

2

mtd = mkc + mbt

2

(2.18)

Áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng ta có:
mkc = mbt =

⇒ mkc =

SV: Vũ Văn Đạt

mtd
2

(2.19)

D
D
=
30 6 73.5

25A – K57
Lớp: Trắc địa

(2.20)

Trường Đại học Mỏ - Địa chất

Đồ

án

tốt

nghiệp
Đảm bảo chuyển các trục công trình ra thực địa
Trong thi công móng công trình, mạng lưới khống chế nên lập một lần
sử dụng cho cả hai mục đích: bố trí cọc móng và bố trí trục công trình. Các
trục móng được đánh dấu trên khung định vị hoặc hệ thống dấu mốc đầu trục,
dùng để bố trí chi tiết khi thi công móng.
Để xác định độ chính xác mạng lưới khống chế đảm bảo công tác bố trí
các trục, ta xuất phát từ quy định trong Tiêu Chuẩn Xây Dựng Việt Nam 309:
2004: “ Độ lệch của trục chân móng đối với trục thiết kế không vượt quá
10mm ”.
Nếu coi đây là sai số trung phương lớn nhất thì theo nguyên tắc đồng
ảnh hưởng ta có:
mtd =

10mm
= 5.8mm
3

Nếu giữa lưới khống chế và công tác bố trí ta cũng áp dụng nguyên tắc
đồng ảnh hưởng thì:
mkc = mbt =

5.8mm
= 4mm
2

Như vậy độ chính xác chuyển các trục móng công trình ra thực địa thường
cao hơn yêu cầu độ chính xác bố trí các cọc móng.
2.2.2 Các phương pháp thành lập lưới
Lưới khống chế thi công phần móng công trình có thể sử dụng các
phương pháp:
- Phương pháp 1: các điểm lưới tạo thành cặp điểm song song với trục
công trình.
Khi xây dựng lưới theo phương pháp này chúng ta nên sử dụng lưới ô
vuông. Chiều dài cạnh của lưới ô vuông thường chênh lệch không nhiều so
với khoảng cách giữa các trục của công trình. Lưới ô vuông thuận lợi cho việc
bố trí các trục bằng máy kinh vĩ và thước thép.

SV: Vũ Văn Đạt

26A – K57
Lớp: Trắc địa