Bài giảng Trắc địa công trình

9/21/2015

KHOA QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI & BẤT ĐỘNG SẢN BỘ MÔN CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH

Yêu cầu môn học

I. Chuyên cần 10%

II. Hoàn thành nội dung thực tập 30%

- Bố trí độ cao công trình.

- Bố trí vị trí mặt bằng công trình.

GV: THÁI VĂN HÒA BM: CÔNG NGHỆ ĐỊA CHÍNH Email: thaihoa@hcmuaf.edu.vn

III. Thi cuối kỳ 60%

hoa.cndc@gmail.com

- Đề mở (Không dùng máy Vi tính và điện thoại)

Tell: 0908670778 Website: http://www2.hcmuaf.edu.vn/?ur=thaihoa

- Thời gian 60’.

4:49 CH

Tp. Hồ Chí Minh - 2014

Yêu cầu về độ chính xác và mật độ điểm của lưới trắc địa công trình tùy thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ phải giải quyết trong từng giai đoạn khảo sát, thiết kế, thi công và sử dụng công trình.

1.1. Mục đích, các dạng lưới và yêu cầu độ chính xác 1.1.1 Lưới khống chế mặt bằng 1.1.1.1 Một số đặc điểm của lưới khống chế mặt phẳng trong trắc địa công trình Trong trường hợp chung nhất, một vấn đề thực tế đặt ra là có sử dụng các điểm của lưới khống chế nhà nước hay không?; sử dụng như thế nào?

Lưới khống chế mặt phẳng được thành lập ở khu vực thành phố, khu công nghiệp, khu năng lượng, sân bay, bến cảng, cầu cống, đường hầm... là cơ sở trắc địa phục vụ khảo sát, thiết kế, thi công xây dựng công trình. Như đã biết, cho đến nay, lưới khống chế nhà nước được thành lập theo nguyên tắc thông thường từ tổng thể đến cục bộ, từ độ chính xác cao đến độ chính xác thấp và được phân thành bốn hạng I, II, III, IV.

Để xem xét ứng dụng vào trắc địa công trình, có thể tóm tắt các chỉ tiêu kỹ thuật của lưới tam giác nhà nước hạng II, III, IV và đường chuyền (đa giác) hạng IV như sau: Lưới khống chế trắc địa công trình có thể được thành lập dưới dạng lưới tam giác đo góc, đường chuyền (đa giác), lưới đo góc – cạnh kết hợp, lưới tam giác đo cạnh độ chính xác cao hoặc lưới ô vuông xây dựng.

9/21/2015

Đường chuyền hạng IV

Cấp hạng lưới tam giác

Chỉ tiêu kỹ thuật Chiều dài giới hạn của đường chuyền

Chỉ tiêu kỹ thuật

III

- Đường đơn - Giữa điểm gốc và điểm nút

10 km 7 km

Chiều dài cạnh (Km)

7-10

5-8

2-5

5 km 30 km

Sai số tương đối cạnh đáy

1:300.000 1:200.000 1:100.000

- Giữa hai điểm nút Chu vi giới hạn của đa giác Chiều dài cạnh

Sai số tương đối cạnh yếu nhất

1:200.000 1:120.000 1:70.000

Góc nhỏ nhất trong tam giác

300

200

- Lớn nhất - Nhỏ nhất - Tốt nhất

Giới hạn sai số khép tam giác

4”

6”

8”

Sai số trung phương đo góc

1,0”

1,5”

2,0”

Số cạnh trong đường chuyền không quá Giới hạn sai số khép tương đối Sai số trung phương đo góc Giới hạn sai số khép góc

2,00 km 0,25 km 0,50 km 15 1:25.000 2,0” 5”.

Lưới khống chế mặt phẳng nhà nước được tăng dày bằng lưới tam giác hoặc đường chuyền cấp 1, 2.

Trong trường hợp đo vẽ bản đồ, cơ sở để ước tính độ chính xác cần thiết của lưới khống chế mặt phẳng là yêu cầu về độ chính xác của lưới đo vẽ. Yêu cầu đó là sai số giới hạn vị trí điểm của lưới đo vẽ so với điểm của lưới nhà nước và lưới tăng dày không được vượt quá 0,2 mm trên bản đồ ở khu vực chưa xây dựng. Trên khu vực xây dựng sai số này không vượt quá quy định sau: Hiện nay, do yêu cầu của công tác địa chính, một hệ thống lưới địa chính cũng đã được thành lập bao gồm lưới địa chính cơ sở, (tương đương lưới khống chế nhà nước hạng III), lưới địa chính. Hệ thống lưới địa chính có đủ độ chính xác bảo đảm cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn 1:500, 1:200. Đo đó ở khu vực xây dựng công trình, nếu đã có các điểm của lưới khống chế mặt phẳng nhà nước hoặc các điểm của lưới địa chính thì chỉ cần tăng dày, phát triển để có mật độ điểm bảo đảm đo vẽ bản đồ phục vụ các giai đoạn khảo sát, thiết kế công trình. 1:500 1:2000 0,30 m

Lưới khống chế trắc địa công trình còn nhằm mục đích bảo đảm độ chính xác bố trí công trình và quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình. Vì vậy cần phải xét đến hai trường hợp: Tỷ lệ bản đồ: 1:1000 Sai số giới hạn: 0,10 m 0,16 m Theo những tài liệu đã công bố thì lưới khống chế mặt phẳng nhà nước có đủ độ chính xác bảo đảm cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500.

9/21/2015

Trong trường hợp này, lưới trắc địa công trình được phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ như lưới nhà nước và có thể dựa vào các điểm của lưới nhà nước đã có trên khu vực xây dựng công trình. Trong trường hợp này phải thành lập lưới chuyên dùng cho công trình. Các điểm của lưới nhà nước đã có trong khu vực chỉ được dùng làm số liệu gốc cần thiết tối thiểu để nối lưới trắc địa công trình vào hệ thống tọa độ nhà nước.

Vị trí, mật độ điểm và độ chính xác của lưới trắc địa công trình chuyên dùng sẽ tùy thuộc yêu cầu và đặc điểm của từng công trình và giai đoạn xây dựng công trình. Thí dụ khu xây dựng đầu mối thủy lợi – thủy điện:

- Giai đoạn khảo sát, thiết kế: lưới khống chế trắc a/ Khu vực thành phố địa phục vụ đo vẽ bản đồ. - Giai đoạn thi công: lưới khống chế trắc địa phục vụ cho bố trí công trình.

Ở thành phố, không thành lập lưới chuyên dùng mà sử dụng lưới khống chế nhà nước làm cơ sở, nhưng chiều dài cạnh rút ngắn 1,5 – 2 lần để có mật độ 1 điểm/5-15 km2. Lưới được tăng dày để bảo đảm đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500. - Giai đoạn sử dụng công trình: lưới khống chế được dùng để quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình.

Như vậy, yêu cầu về độ chính xác tăng dần. Việc phát triển xây dựng lưới phải linh hoạt, hợp lý sao cho có thể sử dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước vào các giai đoạn sau của quá trình xây dựng công trình.

Loại và hình dạng của lưới phụ thuộc vào diện tích và hình dạng của thành phố. Thành phố có dạng kéo dài thì thành lập chuỗi tam giác đơn hoặc kép. Thành phố có dạng trải rộng thì thành lập lưới có dạng đa giác trung tâm và có thể đo thêm các đường chéo. Thành phố lớn có diện rộng thì thành lập lưới gồm nhiều đa giác trung tâm.

9/21/2015

Chuỗi tam giác đơn

Đa giác trung tâm

Chuỗi tam giác đơn kép

4:49 CH

Lưới tam giác dày đặc

Chuỗi tam giác đơn

Chuỗi tam giác đơn kép

4:49 CH

9/21/2015

Lưới tam giác dày đặc

Đa giác trung tâm

4:49 CH

Loại lưới tam giác đo cạnh thường không được sử dụng rộng rãi ở khu vực thành phố vì những lí do: Lưới cấp đầu tiên của thành phố có thể là lưới tam giác hạng II hoặc III, được tăng dày bằng lưới hoặc điểm hạng IV và lưới đường chuyền cấp 1, 2.

- Trong mỗi tam giác không có đại lượng đo thừa nên không có điều kiện kiểm tra kết quả đo ngay trên thực địa. - Lưới Trên khu vực thành phố, có thể sử dụng rộng rãi lưới đường chuyền (đa giác) hạng IV và cấp 1, 2. Đường chuyền được thành lập theo đường phố, có các điểm gắn tường hoặc trên nóc nhà, được bảo vệ lâu dài. tam giác đo cạnh có độ chính xác định hướng kém nên gây ra dịch vị ngang lớn đối với các điểm, ảnh hưởng không tốt đến độ chính xác của lưới.

- Điều kiện đo dài điện tử ở khu vực thành phố ít thuận lợi do thay đổi lớn về nhiệt độ, áp suất, độ ẩm và có nhiều cáp điện cao thế.

9/21/2015

b/ Khu vực công nghiệp Đối với

lưới hạng IV và các cấp lưới tăng dày ở thành phố thì phương pháp đường chuyền (đa giác) hơn hẳn phương pháp tam giác đo cạnh vì đường chuyền linh hoạt hơn, độ chính xác bảo đảm ổn định hơn. Lưới khống chế trên toàn khu vực được thành lập trong giai đoạn khảo sát là cơ sở để đo vẽ bản đồ, đồng thời cũng dựa vào đó để thành lập lưới bố trí công trình. Đối với khu vực công nghiệp có diện tích trên 30 km2, cơ sở khống chế là các điểm của lưới nhà nước. Tuy nhiên phương pháp tam giác đo cạnh với độ chính xác cao và cạnh ngắn lại được dùng nhiều trong xây dựng nhà cao tầng và một số công trình khác. Đối với khu vực nhỏ hơn thì thành lập lưới cục bộ có độ chính xác như lưới hạng IV nhà nước. Để bố trí công trình, ở khu công nghiệp thường thành lập lưới ô vuông xây dựng. Trên khu vực thành phố, lưới đo góc – cạnh kết hợp được xem là tốt nhất. Loại lưới này có độ chính xác cao, đồ hình của lưới có thể vượt ra ngoài những quy định thông thường mà vẫn đảm bảo độ chính xác.

c/ Công trình đòi hỏi độ chính xác cao Lưới độ cao nhà nước hạng I, II, III, IV là cơ sở độ cao thống nhất trên lãnh thổ quốc gia. Các công tác trắc địa công trình dựa vào lưới độ cao nhà nước và phát triển dưới dạng dày đặc. Đối với công trình đòi hỏi độ chính xác cao như nhà máy gia tốc hạt, công trình cao, tháp vô tuyến... nhưng phạm vi nhỏ thì thành lập lưới tam giác nhỏ đo cạnh (25 – 50 m) độ chính xác rất cao (0,1 – 0,5 mm).

Độ chính xác và mật độ điểm của lưới độ cao phụ thuộc vào yêu cầu độ chính xác của công tác đo vẽ, bố trí công trình và còn phụ thuộc vào độ lớn của khu vực. Đối với thành phố có diện tích lớn hơn 500 km2, thành lập lưới hạng I, II, III, IV.

diện tích từ 50 - 500 km2, thành lập lưới hạng II, III, IV. diện tích từ 10 - 50 km2, thành lập lưới hạng III, IV. diện tích từ 1 - 10 km2, thành lập lưới hạng IV.

9/21/2015

Hạng II

Hạng III

Hạng IV

Chỉ tiêu kỹ thuật Chiều dài lớn nhất của tuyến (km): - giữa các điểm gốc - giữa các điểm nút

4 2

15 5

- Lưới độ cao hạng II: Các điểm được phân bố đều trên khu vực. Đo theo phương pháp trùng vạch, đo đi đo về.

0,2 0,8

0,2 – 0,5 0,5 – 2,0

- khu vực xây dựng - khu vực chưa xây dựng Sai số khép giới hạn của tuyến (L km)

40 10 Khoảng cách lớn nhất giữa các mốc: (km) 2 5 (mm)

(mm)

- Lưới độ cao hạng III: Trong trường hợp tăng dày lưới hạng II thì được thành lập dưới dạng tuyến, vòng khép kín hoặc lưới có điểm nút dựa vào các điểm gốc cấp cao. Nếu là lưới độc lập, thường là hệ thống tuyến khép kín, đo đi đo về. - Lưới độ cao hạng IV: Dùng để tăng dày lưới hạng cao hơn và cũng có thể là lưới độc lập.

Trong lưới độ cao hạng IV, thường dùng mốc gắn tường, mốc chôn nông và mốc của các điểm khống chế mặt phẳng.

1.2.1 Lưới cấp thấp dựa trên một cạnh của lưới cấp cao

Các công tác trắc địa trên khu vực xây dựng phải dựa trên hệ thống độ cao thống nhất đã được lựa chọn và thành lập trong giai đoạn khảo sát, thiết kế công trình.

AB là cạnh trong lưới bậc i có sai số tương đối là 1/Ti. Sai số tương đối cạnh của bậc i+1 được tính theo công thức:

(1-1) Đặc điểm của lưới độ cao trong trắc địa công trình là khoảng cách giữa các mốc và chiều dài của các tuyến được rút ngắn, còn phương pháp đo vẫn như lưới độ cao nhà nước.

4:49 CH

Trong đó: 1/Ti là ảnh hưởng sai số của số liệu gốc. (1/Ti+1)do là ảnh hưởng sai số đo trong lưới bậc i+1.

9/21/2015

Nếu ký hiệu Ki là hệ số giảm độ chính xác từ bậc i-1 đến bậc i thì có thể viết:

Trong trường hợp này lưới bậc thấp không những bị biến dạng về chiều dài (tỷ lệ của lưới) mà còn bị biến dạng về góc. Sự biến dạng về góc được bổ sung thêm bởi thành phần (1/Ti)’ vào công thức (1-1).

(1-3)

Nếu K1=K2=...=Kn = K, suy ra

4:49 CH

Thành phần (1/Ti)’ trong công thức (1-3) thể hiện sự tăng ảnh hưởng sai số của số liệu gốc đối với bậc lưới i+1. Từ đó ta có: (1-2) Như vậy hệ số giảm độ chính xác từ bậc i-1 đến bậc i cũng phải được thể hiện qua một i. Trong đó: n là số bậc phát triển của lưới

Ví dụ:

Nếu K1=K2=...=Kn = K và 1=2=...=n=, thì Suy ra (1-4) Thì hệ số giảm độ chính xác là:

4:49 CH

Theo khảo sát của giáo sư Provorov thì sai số tỷ lệ lưới có giá trị tương đương với sai số do biến dạng về góc. Khi (1/Ti)  (1/Ti)’ thì Để ước tính số bậc phát triển lưới có thể lấy  = 1,5. Ta có:

9/21/2015

a/ Số hiệu chỉnh do độ cao 1.3.1 Số hiệu chỉnh trong phép chiếu Số hiệu chỉnh do chiếu cạnh AB xuống mặt chiếu A0B0 (hình 1-3)

được tính theo công thức:

Trước khi bình sai, lưới trắc địa nhà nước được chiếu xuống mặt Ellipsoid thực dụng Kraxôvski. Vì vậy các trị đo trong lưới hạng I, II... đều được hiệu chỉnh. Điều đó cũng có nghĩa là các trị đo tiếp theo về sau đều được chiếu xuống mặt quy ước duy nhất đó. (1-5) Tọa độ điểm được tính trong hệ tọa độ phẳng, Trong đó: vuông góc của phép chiếu Gauss.

4:49 CH

Vì các công trình được xây dựng trên bề mặt tự nhiên của trái đất nên cần phải thu được các kết quả đo không qua hiệu chỉnh do phép chiếu. S – chiều dài cạnh đo được Hm – độ cao trung bình của cạnh H0 – độ cao của mặt chiếu Rm – bán kính trung bình của Ellipsoid (=6370 km).

b/ Số hiệu chỉnh do chiếu về mặt phẳng Gauss Từ công thức trên, ta có Số hiệu chỉnh của chiều dài cạnh sẽ có dấu dương và tăng từ trục đến mép của múi chiếu. Số hiệu chỉnh này ảnh hưởng không đáng kể đến tỷ Khoảng cách S0 giữa hai điểm trên mặt phẳng được lệ lưới nếu tính theo công thức :

(1-6) Lúc đó

Trong đó : S – chiều dài cạnh trên Ellipsoid. Rm – bán kính trung bình của Ellipsoid. Tức là khi hiệu độ cao mặt đất và mặt chiếu nhỏ là trị trung bình của hoành độ điểm hơn 32 m thì có thể bỏ qua số hiệu chỉnh Sh.

đầu và cuối của S.

4:49 CH

Mặt chiếu được chọn trong trắc địa công trình là mặt có độ cao trung bình của khu vực xây dựng công trình. Đối với đường xe điện ngầm là mặt có độ cao trung bình của trục hầm.

9/21/2015

Số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh do chiếu về mặt phẳng Gauss được tính gần đúng theo công thức:

(1-7) Để sai số tương đối của tỷ lệ lưới không vượt quá 1:200.000 thì khoảng cách từ kinh tuyến trục của múi chiếu đến khu vực xây dựng công trình không vượt quá:

Từ đó suy ra:

(1-8) Nếu ym > 20 km thì chọn kinh tuyến đi qua điểm giữa của khu vực xây dựng công trình làm trục của múi chiếu. Đối với các cạnh nằm trên đường biên của múi chiếu 30, có ym = 150 km thì:

Ví dụ: 1.3.2 Hệ tọa độ cân bằng

Khi khu vực xây dựng công trình cách kinh tuyến trục 50 km, thì độ cao của mặt chiếu sẽ được tính theo công thức:

Vì Sh và Sg có dấu ngược nhau nên có thể đề xuất một hệ tọa độ cân bằng, trong đó mặt chiếu và kinh tuyến trục của múi chiếu được chọn sao cho tổng của các số hiệu chỉnh nói trên có giá trị nhỏ, không đáng kể. Điều kiện này được viết:

Ngược lại, khi cho trước Hm – H0 = 50 m thì (1-9)

Từ đó, nếu cho trước ym thì

(1-10) Nhưng hệ tọa độ cân bằng thường không được ứng dụng rộng rãi vì độ cao mặt chiếu đã cho trước trong đồ án thiết kế công trình. Vì vậy hệ tọa độ cân bằng chỉ áp dụng cho một dải hẹp với hoành độ tính theo công thức (1-11). Hoặc nếu cho trước Hm – H0 thì

4:49 CH

(1-11)

9/21/2015

1.4.1 Đặc điểm của đo góc trong trắc địa công trình Khi sử dụng các điểm của lưới nhà nước làm cơ sở khống chế trắc địa công trình thì cần phải thực hiện hai lần hiệu chỉnh. Ở thành phố và khu công nghiệp, những yếu tố sau đây ảnh hưởng đến độ chính xác đo góc:

Trước hết tính số hiệu chỉnh Sh với dấu ngược lại với công thức (1-5) để chuyển chiều dài cạnh của lưới nhà nước về mặt tự nhiên của trái đất. Sau đó tính số hiệu chỉnh để đưa về mặt chiếu của khu vực xây dựng công trình. a, Nhiệt, khói, bụi từ các nhà máy, mặt đường nhựa, các kết cấu thép và bê tông dưới tác động của mặt trời sẽ tạo nên “tiểu khí hậu” làm thay đổi chế độ dẫn nhiệt, quá trình bốc hơi và tích tụ hơi nước.

4:49 CH

b, Nhiều chướng ngại vật đối với tia ngắm. c, Các điểm khống chế phân bố ở những độ cao khác nhau, các cạnh lại ngắn. d, Các điểm khống chế đặt trên nhà máy hoặc trên đường phố đều có thể bị rung.

Số hiệu chỉnh cho một góc được tính theo công thức: Do các điều kiện kể trên, tia ngắm đi qua nhiều trường chiết quang cục bộ và không ổn định. Các trường chiết quang đó thay đổi theo thời gian và không gian. Vì vậy cần phải lựa chọn thời gian đo góc hợp lý. (1-13)

Chỉ số 1 và 2 trong công thức là ứng với hướng 1 Do cạnh của lưới khống chế ngắn nên cần đặc biệt chú ý đến độ chính xác của định tâm máy và định tâm tiêu (bảng ngắm). và 2 của góc. Số hiệu chỉnh C” (tính theo đơn vị giây) trên một Để ước tính, giả thiết góc giữa hai hướng đo bằng hướng đo, do sai số định tâm, được tính theo công thức: 1200, chiều dài hai cạnh của góc bằng nhau (S), ta có : (1-12) Trong đó:

4:49 CH

e và  là thành phần c/dài và góc của ss định tâm. S là chiều dài cạnh. M là giá trị của hướng đo.

9/21/2015

Đối với lưới tam giác hạng IV: m=2,0";Smin=2km thì Lấy giá trị tuyệt đối lớn nhất của me = 1,2 mm.

Từ đó hoặc Yêu cầu định tâm máy với độ chính xác rất cao. Trong trường hợp cạnh ngắn, độ chênh cao giữa các điểm lớn cần phải tính đến ảnh hưởng độ nghiêng của trục quay ống kính của máy kinh vĩ. Số hiệu chỉnh cho một hướng được tính theo công Chuyển thành sai số trung phương ta có: thức :

Nếu đặt điều kiện thì Trong đó : b là độ nghiêng của trục quay ống kính (tính theo nửa khoảng chia trên ống thủy).

4:49 CH

1.3. Bình sai trạm máy

Để nâng cao độ chính xác đo góc bằng trong lưới trắc địa công trình, thường các góc được đo nhiều lần và yêu cầu đặt ra là tìm ra góc bằng có độ chính xác cao nhất từ các góc đo các vòng đơn lẻ.

Trong trắc địa công trình đưa ra phương pháp

bình sai trạm máy như sau:

4:49 CH

giá trị nửa khoảng chia trên ống thủy. (1-14) Z là góc thiên đỉnh của hướng đo.

9/21/2015

Bài tập: Bình sai trạm máy theo số liệu sau:

4:49 CH

1.4.4 Đặc điểm của đo cao trong trắc địa công trình 1.4.3 Đặc điểm của đo dài trong trắc địa công trình

Ở thành phố và khu công nghiệp, những vùng “tiểu khí hậu” đã nói trên cũng ảnh hưởng đến độ chính xác đo chiều dài. Trong trắc địa công trình, việc đo cao được thực hiện theo quy phạm đo cao hạng I, II, III, IV. Nhưng cần đặc biệt chú ý bảo đảm độ ổn định của máy và mia, giảm ảnh hưởng xấu của điều kiện ngoại cảnh đến kết quả đo. Để giảm ảnh hưởng của các yếu tố đó đối với đo dài bằng máy điện tử cần phải áp dụng một số biện pháp:

Khi đo cao hạng II, III ở khu vực xây dựng, chân máy nên đặt trên nền bê tông, tránh nắng dọi trực tiếp vào chân máy. Nếu nền trơn, chân máy dễ bị trượt, cần có đế chuyên dùng để đặt chân máy. a, Chọn thời gian đo thích hợp, nên đo dài vào ngày râm mát đầu mùa xuân và mùa thu, lúc đó nhiệt độ trong thành phố tương đối ổn định.

4:49 CH

Để giảm ảnh hưởng của chiết quang đứng cần chọn thời gian đo thích hợp: đo vào ngày râm mát, có thể đo ban đêm. b, Cạnh đáy của lưới tam giác nếu chọn trên các nóc nhà thì nên chọn các điểm của cạnh đáy ở nóc nhà thấp (1, 2 tầng). c, Chọn máy đo thích hợp để bảo đảm độ chính xác.

9/21/2015

a/ Đo cao hình học tia ngắm ngắn.

Về độ chính xác: chênh cao giữa các điểm cách nhau 10 – 15 m được xác định với độ chính xác 0,03 – 0,05 mm. Các phương pháp đo chủ yếu: - Đo cao hình học tia ngắm ngắn. - Đo cao lượng giác tia ngắm ngắn. - Đo cao thủy tĩnh. Chênh cao giữa các điểm cách nhau trăm mét được xác định với độ chính xác 0,1 – 0,2 mm. Các biện pháp làm giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số:

4:49 CH

- Chọn máy: sử dụng các loại máy có hình ảnh hai đầu bọt thủy tiếp xúc dạng parabol với độ chính xác cao nhất hoặc máy tự động cân bằng như Ni002, Ni007... - Xác định cẩn thận giá trị khoảng chia của bộ đo cực nhỏ.

b/ Đo cao lượng giác tia ngắm ngắn. - Lắp đế máy chuyên dùng cho phép thay đổi đều Đo cao lượng giác có thể được tiến hành theo các đặn chiều cao của máy. phương pháp: - Sử dụng vạch ngắm chuyên dùng cho phép nâng cao độ chính xác đọc số. - Tránh ảnh hưởng của nhiệt độ để giữ ổn định giá trị góc i. - Đo một chiều. - Đo hai chiều (đo đi đo về). - Đo từ giữa. Có thể đo góc đứng V hoặc góc thiên đỉnh Z. Công thức tính chênh cao tùy thuộc vào từng loại máy. Thời gian đo tốt nhất là khi hình ảnh rõ nét. Về mùa đông ảnh hưởng chiết quang lớn.

4:49 CH

Lý thuyết và thực tế chứng tỏ rằng nếu tổ chức đo hợp lý thì có thể đạt độ chính xác xấp xỉ độ chính xác theo quy định cho hạng III.

9/21/2015

c/ Đo cao thủy tĩnh

Trích: “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xây dựng lưới độ cao”.

Số: 11/2008/QĐ- BTNMT

4:49 CH

Trong trường hợp không gian chật hẹp, không thể sử dụng máy thủy bình và mia thì dùng phương pháp đo cao thủy tĩnh. Với máy móc được chế tạo tinh vi, độ chính xác của phương pháp này tương đương độ chính xác của phương pháp đo cao hình học.

1.4. Ứng dụng phần mềm bình sai

Ứng dụng phần mềm bình sai một số dạng lưới

cơ bản trong trắc địa công trình:

Trích: “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về xây dựng lưới độ cao”.

- Lưới mặt bằng phụ thuộc. - Lưới mặt bằng tự do. - Lưới độ cao phụ thuộc. - Lưới độ cao tự do.

Số: 11/2008/QĐ- BTNMT

4:49 CH

9/21/2015

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THI CÔNG THƯỜNG DÙNG 2.1.1 Phương pháp bố trí trực tiếp 2.1.1. Bố trí độ cao a, Phương pháp bố trí bằng máy thủy chuấn

4:49 CH

Giả thiết điểm A trên mặt đất đã biết độ cao là HA, độ cao thiết kế của điểm B là HB, yêu cầu xác định trên thực địa một điểm có độ cao đúng bằng độ cao thiết kế. Thường dùng máy thủy chuẩn để bố trí độ cao. Gọi a là đọc số trên mia dựng ở A, số đọc cần thiết b trên mia dựng ở B được tính theo công thức: (2-1)

4:49 CH

Hình 2-2 Bố trí theo cách dựng ngược mia Hình 2-1 Bố trí độ cao bằng máy thủy chuẩn Khi độ cao HB cần bố trí cao hơn tia ngắm của máy, có thể dựng ngược mia lên trên, như hình 2-2. Lúc đó

9/21/2015

Tính được:

4:49 CH

Khi chênh cao giữa điểm thủy chuẩn và điểm cần bố trí rất lớn (như khi chuyền độ cao xuống hố móng sâu hoặc lên tầng lầu cao) thì có thể dùng thước thép treo thay cho mia để bố trí độ cao thiết kế. Khi treo thước thép, đầu khắc vạch “không” của thước cho xuống dưới và treo dưới thước quả nặng có trọng lượng bằng lực kéo đã dùng khi kiểm định thước; trên mặt đất và trong hố móng đều đặt máy thủy chuẩn, như hình 2-3. Giả thiết máy đặt trên mặt đất, đọc số trên mia dựng ở điểm A là a1, đọc số trên thước thép là b1; khi máy đặt trong hố móng, đọc số trên thước thép là a2, thì số đọc cần thiết trên mia dựng ở B là b2. Từ Hình 2-3 Chuyền độ cao xuống Hình 2-4 Mốc có thể hố móng điều chỉnh độ cao Dùng cọc gỗ đóng dần dần xuống hoặc kẻ vạch trên cọc gỗ sao cho đọc số trên mia dựng ở điểm B đúng bằng b2, như vậy, đã có độ cao đúng bằng độ cao thiết kế.

b, Phương pháp bố trí bằng máy toàn đạc điện tử không đo chiều cao của máy

Khi bố trí độ cao với yêu cầu độ chính xác tương đối cao và dấu mốc ở điểm bố trí độ cao có thể điều chỉnh độ cao của nó (như hình 2-4), thì có thể vặn ốc để nâng cao, hạ thấp mặt trên của mốc để có giá trị b2 chính xác, sau đó vặn chặt êcu để cố định.

4:49 CH

Hình 2-5 Phương pháp bố trí độ cao bằng toàn đạc điện tử không đo chiều cao của máy

9/21/2015

Cần lưu ý khi khoảng cách giữa trạm máy và mục tiêu vượt quá 150m, chênh cao đo được cần phải xét đến ảnh hưởng của chiết quang không khí và độ cong trái đất, tức Như hình 2-5, để bố trí độ cao các điểm B, C, D..., đặt máy toàn đạc tại O, ngắm gương dựng tại điểm đã biết A (giả thiết chiều cao của gương là l), đo khoảng cách nghiêng OA là S1 và góc đứng v1, từ đó tính được độ cao của trục quay ống kính máy toàn đạc O là (2-4) ∆ℎ = . + (1 − ) 2 Trong đó: S là khoảng cách nghiêng; Sau đó đo khoảng cách nghiêng S2 và góc đứng v2 tới mia dựng ở B, để ý đến (2-4), tính được độ cao của điểm B: (2-5)

v là góc đứng; k là hệ số chiết quang đứng, k=0,14; R là bán kính cong trái đất, R = 6370km.

4:49 CH

So sánh HB tính được với giá trị thiết kế, điều khiển nâng cao hay hạ thấp gương ở điểm B để bố trí điểm B có độ cao đúng như thiết kế. Trong đó: ∆ℎ= . ; ∆ℎ= .

21.2. Bố trí góc

Vẽ mặt cắt dọc

Trên thực tế, bố trí góc là xuất phát từ một hướng đã biết, bố trí một hướng khác sao cho góc tạo thành bởi hướng đó và hướng đã biết đúng bằng góc đã thiết kế.

Giả thiết trên thực địa có hai điểm đã biết A và B, góc cần phải bố trí là , yêu cầu thiết lập một điểm P trên thực địa sao cho góc = , như hình 2-6.

4:49 CH

Đặt máy kinh vĩ tại A, bàn độ đứng bên trái, ngắm điểm B, đọc số trên bàn độ ngang; mở khóa bộ phận ngắm quay sang phải sao cho đọc số trên bàn độ ngang tăng thêm một giá trị đúng bằng góc , khóa bộ phận ngắm, trên hướng ngắm đó đánh dấu điểm;

9/21/2015

2.1.3. Bố trí khoảng cách

đảo ống kính (bàn độ đứng bên phải), lặp lại các thao tác như trên và đánh dấu được một điểm khác (lân cận điểm), lấy điểm P chính giữa điểm P’ và điểm P” thì góc chính là góc  cần bố trí.

Khi dùng thước thép để bố trí, phải tiến hành cải chính chiều dài thước S1, cải chính nhiệt độ St, cải chính độ nghiêng Sh đối với chiều dài thiết kế, sau đó mới xác định và đánh dấu chiều dài đã cải chính S’ trên thực địa. Quá trình cải chính này ngược với đo khoảng cách, tức S’ = D - S1 - St - Sh. Trong đó: S’ là khoảng cách theo Phương nghiêng D là khoảng cách ngang.

= 1 − ∆ = − = −

4:49 CH

S h hoặc Hình 2-6 Bố trí góc V D

2.1.3. Bố trí khoảng cách (tiếp)

Khi sử dụng máy toàn đạc điện tử để bố trí thì cần chú ý hiển thị giá trị đo khoảng cách theo dạng khoảng cách ngang.

4:49 CH

S V D

9/21/2015

2.1.4. Bố trí vị trí điểm

Hình 2-7 Phương pháp tọa độ cực Các phương pháp thường dùng để bố trí điểm gồm có phương pháp tọa độ cực, phương pháp tọa độ vuông góc, phương pháp giao hội, phương pháp tọa độ máy toàn đạc, phương pháp tọa độ trực tiếp (phương pháp GPS RTK). Dùng máy kinh vĩ, thước thép, máy toàn đạc, máy thu GPS để tiến hành bố trí. a, Phương pháp tọa độ cực - Phương pháp bố trí Hai yếu tố bố trí  và S được tính từ tọa độ các

điểm A, B, P: Đặt máy tại A, bố trí góc , trên hướng đã bố trí đánh dấu điểm P’, xuất phát từ điểm A theo hướng AP’ bố trí khoảng cách S, đó chính là vị trí điểm P cần bố trí.

4:49 CH

(2-6)

- Sai số bố trí Sai số trung phương bố trí vị trí điểm P:

(2-7) Nếu không kể đến ảnh hưởng của sai số định tâm máy, định tâm tiêu, sai số số liệu gốc và sai số đánh dấu điểm, thì sai số bố trí điểm theo phương pháp tọa độ cực được tính như sau:

Trong đó

4:49 CH

Chuyển thành sai số trung phương:

9/21/2015

b, Phương pháp tọa độ vuông góc - Phương pháp bố trí

Tính các gia số tọa độ x và y. Trên cạnh của lưới ô vuông xây dựng bố trí đoạn x trên trục x (hoặc y trên trục y), được điểm C. Đặt máy kinh vĩ tại C, bố trí góc vuông , trên hướng của góc vuông bố trí đoạn y (hoặc x) sẽ được điểm P cần bố trí. Như hình 2-8, các điểm A, B đã biết tọa độ từ lưới ô vuông xây dựng, P là điểm cần bố trí, đã biết tọa độ thiết kế - Sai số bố trí

Do sai số bố trí khoảng cách và góc nên có được điểm C’ và P’. Nếu bố trí theo tuần tự y, , x thì sai số bố trí sẽ là

(2-8)

Nếu bố trí theo tuần tự x, , y thì sai số bố trí sẽ là

(2-9)

4:49 CH

Hình 2-8 Phương pháp tọa độ vuông góc

Hoặc (2-11) c, Phương pháp giao hội góc thuận - Phương pháp bố trí

Như hình 2-9, các yếu tố bố trí là hai góc 1, 2, được tính từ tọa độ của các điểm đã biết A, B và tọa độ thiết kế của điểm cần bố trí P. Tại thực địa, đặt máy kinh vĩ tại A và B, phân biệt bố trí các góc 1, 2, giao điểm của của hai tia ngắm của máy kinh vĩ đặt tại A và B chính là vị trí mặt bằng của điểm P cần bố trí. - Sai số bố trí Sai số trung phương vị trí điểm giao hội được tính theo công thức:

(2-10)

4:49 CH

Hình 2-9 Phương pháp giao hội góc thuận

9/21/2015

d, Phương pháp giao hội khoảng cách (cạnh)

Như hình 2-10, điểm bố trí P là giao điểm của hai khoảng cách S1 và S2 xuất phát từ hai điểm A, B đã biết tọa độ.

4:49 CH

Điểm bố trí P là giao điểm của hai vòng tròn có tâm là A và B và bán kính S1, S2. Đầu tiên cần dựa vào tọa độ đã biết của A, B và tọa độ thiết kế của điểm P để tính các yếu tố bố trí S1 và S2. Sau đó, tại thực địa, lấy A và B làm tâm, dùng hai thước thép để đo và vạch hai cung tròn có bán kính S1, S2, giao điểm của hai cung tròn là điểm P cần bố trí. Khi dùng thước thép để bố trí thì khoảng cách Hình 2-10 Phương pháp giao hội khoảng cách (cạnh) không vượt quá chiều dài của thước thép.

- Sai số bố trí Từ công thức tính sai số bố trí theo phương pháp e, Phương pháp tọa độ máy toàn đạc - Phương pháp bố trí theo tọa độ cực giao hội góc thuận.

Chú ý:

Do đó sai số bố trí theo phương pháp giao hội khoảng cách:

4:49 CH

(2-12)

9/21/2015

Máy TĐĐT Leica

Máy TĐĐT Pentax

4:49 CH

e, Phương pháp tọa độ máy toàn đạc (tiếp) - Phương pháp bố trí theo tọa độ vuông góc e, Phương pháp tọa độ máy toàn đạc (tiếp) - Giao diện bố trí điểm trên máy toàn đạc

Bố trí điểm máy Pentax

4:49 CH

9/21/2015

- Sai số bố trí

Bố trí điểm theo phương pháp tọa độ máy toàn đạc, có thể nhập trước vào máy các yếu tố khí tượng như nhiệt độ, áp suất tại thực địa, máy sẽ tự động tiến hành cải chính khí tượng.

Cách tính sai số bố trí cũng như phương pháp tọa độ cực, trong đó sai số bố trí góc m và sai số bố trí khoảng cách mS tùy thuộc loại máy toàn đạc được sử dụng.

4:49 CH

Do đó, dùng toàn đạc để bố trí vị trí điểm vừa bảo đảm độ chính xác, vừa thao tác tiện lợi, không cần sự tính toán thủ công nào.

g, Phương pháp tọa độ trực tiếp (GPS RTK)

Điều kiện cần thiết cho chuyển đổi tọa độ phục vụ bố trí công trình là: phải có từ 3 điểm trở lên vừa có tọa độ trong hệ WGS-84 vừa có tọa độ trong hệ công trình (điểm song trùng). Dùng mô hình Bursa tính 7 tham số chuyển đổi:

Nội dung và lưu trình làm việc của GPS RTK là: (1) Thu thập tài liệu khống chế của khu đo. Bao gồm tọa độ, cấp hạng, kinh tuyến trung ương của múi chiếu, hệ tọa độ của các điểm khống chế. (2) Tính tham số chuyển đổi tọa độ. GPS RTK tiến hành định vị trong hệ tọa độ WGS-84, còn trắc địa và định vị công trình thường được tiến hành trong hệ tọa độ quốc gia hoặc hệ tọa độ độc lập của công trình. Do đó có vấn đề chuyển đổi tọa độ giữa hai hệ. Trong đó: X0, Y0, Z0 là tham số tịnh tiến,

4:49 CH

X, Y, Z là tham số xoay trục tọa độ,  là tham số tỷ lệ của hai hệ tọa độ.` GPS RTK là định vị động thời gian thực, cho tọa độ tức thì, vì vậy việc chuyển đổi tọa độ phải thực hiện ngay tức khắc và càng quan trọng.

9/21/2015

Để tính các tham số chuyển đổi chính xác, cần chú ý:

- Các điểm song trùng tốt nhất được phân bố đều ở xung quanh và giữa khu đo và khống chế có hiệu quả khu đo. Trong trường hợp các điểm song trùng chỉ phân bố ở một phía của khu đo thì cần tính phạm vi khống chế hiệu quả và độ chính xác cần phải thỏa mãn.

4:49 CH

(3) Thiết lập tham số công trình. Theo yêu cầu phần mềm của GPS RTK, cần nhập vào các tham số: tham số ellipsoid của hệ tọa độ sử dụng như bán kính lớn và độ lệch tâm; kinh tuyến trung ương của múi chiếu; độ kinh, độ vĩ gần đúng của góc tây nam và đông bắc của khu đo; tham số chuyển đổi giữa các hệ tọa độ khu đo. Theo yêu cầu của bố trí, nhập vào tọa độ thiết kế của điểm cần bố trí để tiện bố trí tức thời ở ngoại nghiệp. (4) Thực thi ngoại nghiệp. Đặt máy thu GPS trạm gốc tại điểm khống chế, mở máy thu, nhập tham số thiết lập vào máy thu GPS, nhập tọa độ thi công sử dụng của điểm khống chế và độ cao anten. - Để nâng cao độ chính xác, cần có nhiều hơn 3 điểm song trùng để tính các tham số chuyển đổi theo phương pháp bình phương nhỏ nhất. Để kiểm tra tính chính xác của các tham số chuyển đổi, có thể chọn một số điểm không tham gia tính các tham số, thay vào công thức để tính kiểm tra, nếu thỏa mãn yêu cầu chứng tỏ các tham số chuyển đổi đáng tin cậy.

Ưu điểm của bố trí điểm theo phương pháp GPS RTK:

thông Nếu dùng toàn đạc điện tử thì cần phải hướng, mất nhiều thời gian và công sức mà độ chính xác không đồng đều.

GPS RTK có ưu thế là chuyền tọa độ 3 chiều với khoảng cách xa không cần điều kiện thông hướng, sẽ không tích lũy sai số.

Ứng dụng phương pháp tọa độ trực tiếp GPS RTK có thể hoàn thành nhiệm vụ bố trí một cách nhanh chóng, hiệu quả cao.

100

4:49 CH

Máy thu GPS tại trạm gốc thông qua các tham số chuyển đổi sẽ chuyển tọa độ thi công của điểm khống chế thành tọa độ WGS-84, đồng thời liên tục thu tín hiệu vệ tinh có thể, thông qua điện đài phát đi tọa độ của điểm trạm gốc, trị đo, trạng thái vệ tinh quan sát, trạng thái công tác của máy thu. Máy thu ở trạm lưu động đồng thời với việc thu tín hiệu vệ tinh GPS, thu số liệu truyền tới từ trạm gốc, sau khi xử lý thu được tọa độ 3 chiều WGS-84 của trạm lưu động, lại thông qua các tham số chuyển đổi tọa độ giống như trạm gốc, chuyển tọa độ WGS-84 thành tọa độ thi công và hiển thị tức thời trên máy của trạm lưu động. Máy thu so sánh vị trí tức thời với vị trí thiết kế để chỉ đạo bố trí.

9/21/2015

b, Máy dọi quang học

2.1.5. Bố trí đường dây dọi a, Máy kinh vĩ + kính mắt vuông góc

101

102

4:49 CH

Chỉ cần tháo kính mắt của máy kinh vĩ thường dùng (máy toàn đạc hoặc kinh vĩ laser) và lắp vào đó kính mắt vuông góc, như hình 2-11, tia ngắm có thể chỉ hướng thiên đỉnh. Khi thao tác thực tế, thường đo ở bốn vị trí bàn độ ngang cách nhau 900, như vậy được 4 điểm đối xứng nhau, lấy trung điểm làm kết quả cuối cùng, tức có thể nâng cao độ chính xác điểm chiếu. Máy dọi quang học là máy chuyên dùng để bố trí đường dây dọi, như hình 2-12 là máy dọi quang học PD3 do hãng Sokia (Nhật bản) sản xuất, có hai ống thủy vuông góc nhau dùng để cân bằng máy, máy có thể chiếu ngược lên trên hoặc xuôi xuống dưới, do đó có hai kính mắt và hai kính vật, độ chính xác thẳng đứng là 1/40.000. Máy dọi quang học còn có loại WILD NZL, WILD ZL do hãng Leica (Thụy sĩ) sản xuất, độ chính xác thẳng đướng là 1/30.000 ~ 1/200.000.

c, Máy dọi laser

Hình 2-11 Máy kinh vĩ + Hình 2-12 Máy dọi quang học PD3

kính mắt vuông góc

Ngoài máy dọi quang học, hiện nay còn có máy dọi laser độ chính xác cao. Hình 2-13 là máy dọi laser LVI do hãng Sokia (Nhật bản) sản xuất, máy có thể phát ra tia laser lên trên và xuống dưới, người dùng có thể nhìn thấy điểm chiếu trên phương thẳng đứng. Độ chính xác thẳng đứng là 1/30.000.

103

104

4:49 CH

Hình 2-13 Máy dọi laser

9/21/2015

2.1.6. Chuyển một đường thẳng nghiêng ra thực địa

Các điểm chính của đường thẳng nghiêng thường được bố trí ở thực địa bằng phương pháp đo cao hình học. Mật độ các điểm trên đường thẳng phải nằm trong tia ngắm từ 150m đến 200m. Việc phạm vi chiều dài chuyển các điểm trung gian của đường nghiêng được tiến hành bằng phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm nghiêng với số đọc trên mia ở điểm B bằng chiều cao máy đặt ở điểm A (Hình 2-14). Hình 2-14 Chuyển 1 đường thẳng nghiêng ra thực địa

105

106

4:49 CH

Khi đó đường ngắm sẽ song song độ nghiêng thiết kế, tiếp tục đóng các cọc C, D ở các điểm trung gian sao cho số đọc trên mia bằng chiều cao máy i.

2.2 Phương pháp bố trí hoàn nguyên 2.2.1. Bố trí góc theo phương pháp hoàn nguyên

2.1.7. Chuyển một mặt phẳng ra thực địa Phương pháp đo cao ô vuông Chia khu vực cần bố trí thành lưới ô vuông với kích thước lưới theo yêu cầu.

Như hình 2-16, đặt máy kinh vĩ tại A, đầu tiên bố trí trực tiếp , đánh dấu điểm P’, sau đó đo chính xác góc và đo khoảng cách AP’=S, so sánh ’ với giá trị góc thiết kế, tính hiệu số =-’, tính lượng hoàn nguyên: (2-14) Trục lưới ô vuông phải song song với đường dốc thiết kế. Sau đó dùng máy toàn đạc điện tử để xác định độ cao đỉnh cọc. Sau đó, trên hướng vuông góc với AP’ tiến hành hoàn nguyên (chuyển dịch) PP’, được điểm P.

107

108

4:49 CH

Nếu đỉnh cọc đóng sát mặt đất tự nhiên, thì độ cao đó gọi là độ cao đen. Còn độ cao thiết kế gọi là độ cao đỏ. Viết trị số và dấu của hiệu độ cao nói trên lên trên cọc.

9/21/2015

2.2.2. Bố trí điểm theo phương pháp hoàn nguyên a, Phương pháp hoàn nguyên giao hội góc

Như hình 4-17, A, B là các điểm đã biết tọa độ, P là điểm cần bố trí đã biết tọa độ thiết kế. Khi bố trí, cần tính các yếu tố a, b và tính thêm các lượng bổ trợ cần thiết cho hoàn nguyên Sa, Sb. Đầu tiên, bố trí trực tiếp để được điểm P’, sau đó, đo các góc và tính hiệu số góc . Khi  tương đối nhỏ thì có thể dùng phương pháp đồ giải để tìm vị trí điểm P từ điểm P’.

109

110

4:49 CH

Hình 2-16 Bố trí góc theo phương pháp hoàn nguyên Trên giấy trắng chích điểm P’, vẽ hai đường thẳng có góc kẹp , dùng mũi tên chỉ rõ hướng P’A, P’B, tính lượng chuyển dịch a, b theo công thức:

Sau đó, vẽ các đường song song với P’A, P’B với khoảng cách là a, b về bên trái hoặc bên phải tùy thuộc dấu của a, b, giao điểm của chúng là vị trí điểm P. Đặt trùng điểm P’ trên giấy với điểm P’ đã được bố trí trực tiếp trên thực địa, hướng P’A trên giấy trùng với hướng trên thực địa, dùng hướng P’B để kiểm tra, lúc đó vị trí điểm P trên giấy là vị trí điểm P trên thực địa.

111

112

4:49 CH

Hình 2-17 Phương pháp hoàn nguyên giao hội góc

9/21/2015

b, Phương pháp hoàn nguyên giao hội khoảng cách

Đầu tiên, bố trí trực tiếp điểm P’, sau đó, đo chính . Dùng hiệu xác khoảng cách từ P’ đến A, B được khoảng cách để tiến hành hoàn nguyên thì được vị trí điểm P. Trong đó Sa, Sb được tính từ tọa độ các điểm A, B, P; quy định Sa, Sb hướng ra ngoài là dương, hướng vào trong là âm. Khi tương đối nhỏ, có thể vẽ hoàn nguyên trên giấy.

113

114

4:49 CH

Hình 2-18 Phương pháp hoàn nguyên giao hội khoảng cách

2.2.3. Bố trí điểm trên đường thẳng theo phương pháp hoàn nguyên a, Phương pháp hoàn nguyên đo góc nhỏ Hình 2-19 Phương pháp hoàn nguyên đo góc nhỏ b, Phương pháp hoàn nguyên đo góc lớn

Đầu tiên, dùng phương pháp trực tiếp để bố trí điểm P’ và đo khoảng cách AP’=S1. Sau đó đặt máy kinh vĩ tại điểm A, đo góc , tính lượng hoàn nguyên Không đặt máy kinh vĩ tại A để đo góc nhỏ, mà đặt . Giả thiết =1800 - , khi máy tại P’ để đo góc lớn đó tính lượng hoàn nguyên:

tiến hành hoàn nguyên trên thực địa, được điểm P. Giả thiết sai số đo góc của máy kinh vĩ là m, từ đó sinh ra sai số của điểm P (lệch khỏi đường thẳng AB) là mP thì

115

116

4:49 CH

Do sai số đo góc m sinh ra sai số của lượng hoàn nguyên là (2-15) (2-16)

9/21/2015

So sánh (2-15) và (2-16) và để ý đến sai số đo góc như nhau m=m, thì

117

118

4:49 CH

Có thể thấy, bố trí điểm trên đường thẳng theo phương pháp hoàn nguyên đo góc lớn có độ chính xác cao hơn.

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ DẠNG BỐ TRÍ CƠ BẢN 3.1 Bố trí lưới ô vuông xây dựng

Muốn 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.

Ngoài mục đích bố trí công trình, lưới ô vuông xây dựng còn dùng để đo vẽ bình đồ hoàn công tỷ lệ lớn 1:500 – 1:200.

Để chuyển bản thiết kế công trình công nghiệp ra thực địa, thông thường người ta xây dựng cơ sở khống chế tọa 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 vuông hay hình chữ nhật có chiều dài cạnh từ 50, 100 - 400m.

119

120

4:49 CH

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 những chuỗi xây dựng này.

9/21/2015

3.1.1 Theo phương pháp bố trí trực tiếp

Trong phương pháp này 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 (Hình 3-1). Do có sai số bố trí nên hai hướng này không thật sự vuông góc với nhau. Dùng máy kinh vĩ chính xác đo lại góc  từ 23 vòng đo. Tính trị số chênh lệch của nó so với góc vuông 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.

121

122

4:49 CH

Hình 3-1

Các số hiệu chỉnh này được tính theo công thức: (3-1)

Ở đây:  = 900 - 

Người ta kết thúc việc bố trí trên hai hướng này tại các điểm cuối cùng F, R, D, E. Tại những điểm này dựng các góc vuông và tiếp tục bố trí các điểm theo chu vi của lưới. Như vậy ta đã nhận được trên thựa địa 4 tứ giác của lưới ô vuông xây dựng với các cạnh đã được bố trí. Sau đó người ta thay thế 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 tọa độ cuối cùng các điểm ta tiến hành đặt các đường của lưới xây dựng người chuyền cấp 1 theo chu vi lưới, còn theo các điểm chêm dày đặt đường chuyền cấp 2. Để xác định tọa độ các điểm này có thể sử dụng cả các phương pháp khác nữa.

123

124

4:49 CH

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.

9/21/2015

Ưu và nhược điểm của phương pháp: a, 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.

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 tọa độ các điểm nhận được sau bình sai sẽ không khác mấy so với tọa 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 rất phức tạp. Do vậy tọa độ thực tế của các điểm có thể khác tương đối nhiều so với tọa độ thiết kế.

b, Nhược điểm: Do sự tích lũy sai số nên tọa độ thực tế của các điểm ở xa điểm gốc sẽ khác nhiều so với tọa 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 tọa 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 tọa độ thực tế các điểm của lưới.

Khi sai khác về tọa độ là nhỏ thì có thể đưa tâm mốc về đúng vị trí thiết kế người ta hàn lên đầu mốc 1 bản thép (10x10) cm hoặc (20x20) cm. Theo các tọa độ thực tế và tọa độ thiết kế ta tính ra các yếu tố quy hoàn để hiệu chỉnh tâm mốc.

125

126

4:49 CH

Trong phương pháp này trước khi nhận được tọa độ chính xác các điểm của lưới, không thể lập các bản vẽ bố trí công trình được.

3.1.2 Theo phương pháp bố trí hoàn nguyên Để phục vụ cho việc xây dựng các khu vực công nghiệp lớn thì mạng lưới ô vuông cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Có độ chính xác thỏa mãn yêu cầu đo vẽ tỷ lệ lớn và bố trí công trình; a,Thực chất của phương pháp hoàn nguyên Dựa vào hướng khởi đầu đã chuyển ra thực địa người ta bố trí một mạng lưới có chiều dài cạnh các ô của lưới đúng như thiết kế. Việc đo đạc được tiến hành bằng máy kinh vĩ và thước thép hoặc máy toàn đạc điện tử 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”. - Có tọa độ thực tế của các điểm đúng bằng tọa độ thiết kế của chúng. Thành lập lưới ô vuông xây dựng theo phương pháp hoàn nguyên sẽ đáp ứng được những yêu cầu này.

127

128

4:49 CH

Sau đó người ta lập các bậc lưới khống chế trắc địa trên toàn bộ mạng lưới vừa thành lập để xác định tọa độ thực tế của các điểm tạm thời nói trên. So sánh các tọa độ này với tọa độ thiết kế tương ứng sẽ tìm được các đại lượng hoàn nguyên 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.

9/21/2015

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

b, Ưu và nhược điểm của phương pháp Ưu điểm: phương pháp này cho phép rút ngắn được thời gian và giá thành thi công mạng lưới. Việc hoàn nguyên các điểm 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.

129

130

4:49 CH

lượng hoàn nguyên thường không lớn hơn 2-3 m và có thể đo ở thực địa với độ chính xác đến 3mm, nên độ chính xác của việc lập lưới xây dựng theo phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác xác định tọa độ các điểm tạm thời, tức là phụ thuộc vào độ chính xác lập các lưới tam giác và đa giác. 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.

c, Cách đánh số và ký hiệu điểm Các điểm của mạng lưới xây dựng được đánh số Cách 2: Theo các khoảng cách 100m trên trục x thì ký hiệu bắt đầu từ điểm gốc theo 1 trong 2 cách sau đây: chữ A, còn trên trục y ký hiệu chữ B. Cách 1:

131

132

4:49 CH

Hình 3-2: Đánh số và ký hiệu điểm lưới ô vuông cách 1 Hình 3-3: Đánh số và ký hiệu điểm lưới ô vuông cách 2

9/21/2015

d, Công tác hoàn nguyên điểm Thí dụ: Điểm N10 có các tọa độ: Tọa độ thực tế tính được

x' = 400,372 m y’ = 0,673 m Tọa độ thiết kế x = 400,000 m y = 0,000 m Ta tính được các yếu tố hoàn nguyên: Việc bố trí mạng lưới gần đúng ban đầu có độ chính xác không cao (sai số tương đối 1:1000 – 1:2000) cho nên tọa độ thực tế các điểm của mạng lưới sẽ khác nhiều so với tọa độ thiết kế. Trên những khu vực rộng lớn, sự sai khác đó có thể tới 2-3 m hoặc lớn hơn.

133

134

4:49 CH

Do vậy:  S = 0,764 m. Để tìm vị trí thiết kế của các điểm trên thực địa, dựa vào tọa độ thực tế tính được và tọa độ thiết kế của chúng, bằng cách giải bài toán nghịch ta xác định được các yếu tố hoàn nguyên về góc và chiều dài. Sau đó từ các mốc tạm thời ta đặt các yếu tố hoàn nguyên để tìm vị trí đúng của các điểm.

Sau khi tính được các yếu tố hoàn nguyên cho tất cả các điểm ta lập sơ đồ hoàn nguyên đối với từng điểm. Dưới đây là ví dụ về sơ đồ hoàn nguyên điểm N10 (Hình 3-4).

Trên sơ đồ này tại mỗi điểm tạm thời của lưới người ta ghi rõ các yếu tố hoàn nguyên. Để tìm hướng hoàn nguyên (N10’ – N10) người ta còn ghi chú thêm góc định hướng 1 của hướng từ điểm N10’ đến một trong các điểm lân cận, giá trị này lấy từ bảng tính đường chuyền (chẳng hạn góc 1=890 59’ 20”). Góc kẹp  chính là hiệu của hai góc định hướng:  = 2 - 1 = 1510 05’ 10”.

135

136

4:49 CH

Hình 3-4

9/21/2015

Thao tác cụ thể của việc hoàn nguyên điểm trên thực địa như sau:

Đặt máy kinh vĩ tại điểm mốc tạm thời cần hoàn nguyên N10’ rồi ngắm về tiêu ngắm ở N11’. Đưa số đọc trên bàn độ ngang về giá trị 890 59’ 20”. Quay máy đặt giá trị 2 = 2410 04’ 30”, rồi dọc theo hướng ngắm đặt đoạn thẳng hoàn nguyên.

Để kiểm tra hướng hoàn nguyên ta có thể đo lại trị số góc  theo cách sau: đưa ống kính ngắm về điểm N11’ và đặt số đọc trên bàn độ ngang là 0000’00”. Sau đó quay máy bắt tiêu thứ hai là que sắt đang căng dây thép, rồi đọc lệch so với trị số tính toán số góc kẹp. Nếu góc đó sai không quá 30” – 60” thì dọc theo hướng dây thép đang căng ta đặt đoạn thẳng hoàn nguyên S = 0,764 m bằng thước thép và đánh dấu điểm tìm được bằng một cọc nhỏ tạm thời. Sai số trung phương vị trí điểm sau hoàn nguyên so với điểm tạm thời có thể tính theo công thức:

137

138

4:49 CH

Vì yếu tố hoàn nguyên về chiều dài thường không vượt quá một vài mét, cho nên để đặt nó một cách chính xác, người ta dùng một sợi dây thép dài 10-15 m căng bằng 2 que sắt, 1 que dựng tại tâm mốc, còn que kia nằm trong mặt phẳng ngắm của máy kinh vĩ.

(3-2)

Khi hoàn nguyên điểm, khoảng cách hoàn nguyên cần được đặt theo hướng nằm ngang. Vì vậy ở những chỗ dốc cần tính số hiệu chỉnh do độ nghiêng vào chiều dài ngang theo công thức:

(3-3) Trong đó: mP – Sai số trung phương xác định vị trí điểm hoàn nguyên;

Trong đó: h – Chênh cao giữa 2 đầu đoạn hoàn nguyên. Kinh nghiệm cho thấy hầu hết những sai số lớn trong việc lập lưới xây dựng đều là do khi hoàn nguyên ta không tính đến số hiệu chỉnh này. mS – Sai số đặt đoạn hoàn nguyên s; m - Sai số trung phương đặt góc . Nếu lấy các giá trị: mS = 2 mm; s = 5 m; m = 1’ thì ta tính được: mP = 2,4 mm.

139

140

4:49 CH

Các điểm của mạng lưới xây dựng sau khi hoàn nguyên xong được cố định bằng các mốc bê tông. Vì các mốc này là các mốc độ cao nên cần phải được chôn sâu từ 1,2 – 1,5 m (có trường hợp chiều sâu mốc có thể tới 2 – 2,5 m).

9/21/2015

e, Đo kiểm tra lưới ô vuông xây dựng Khi các điểm rơi vào vùng đào đắp thì có thể chôn bằng các mốc gỗ dài 1 – 1,5 m.

Đo kiểm tra lưới ô vuông xây dựng nhằm mục đích kiểm tra xem việc hoàn nguyên các điểm có chính xác hay không, đồng thời đánh giá khả năng sử dụng của mạng lưới. Việc kiểm tra bao gồm cả kiểm tra về góc và kiểm

tra về chiều dài cạnh. + Kiểm tra về góc: Để đặt cho tâm mốc bê tông trùng với tâm điểm hoàn nguyên thì trước khi đào hố chôn mốc, theo hai hướng vuông góc với nhau tại vùng tâm mốc người ta đóng 4 cọc cách tâm mốc khoảng 2 – 2,5 m, để khi căng chỉ qua từng cặp điểm cọc thì giao của chúng sẽ là tâm mốc.

Sau khi chôn mốc bê tông xong, nếu mốc tạm thời vẫn còn lưu lại thì để kiểm tra người ta đo lại khoảng cách giữa hai tâm mốc này. Việc đo kiểm tra về góc được tổ chức như thế nào đó để có thể bao gồm tất cả các cạnh của mạng lưới. Khi đó máy sẽ được đặt tại các điểm của lưới theo trật tự xen kẽ như sơ đồ (hình 3-5). Xung quang mốc bê tông phải đào rãnh thoát nước và rào lại để bảo vệ.

141

142

4:49 CH

Việc đo kiểm tra về góc được thực hiện bằng máy kinh vĩ quang học với 1-2 vòng đo. Chênh lệch của các góc trong mạng lưới so với góc vuông không được vượt quá 10-15”.

Các hạn sai đo kiểm tra về góc và cạnh được ước tính như sau:

Sai số vị trí tương hỗ giữa hai điểm của lưới khi chiều dài cạnh S = 200 m là 2 cm được tính theo công thức đã biết:

+ Đo kiểm tra về cạnh: Việc kiểm tra chiều dài cạnh được tiến hành trên một số cạnh của mạng lưới ở những chỗ yếu nhất của nó (ví dụ cạnh nối hai điểm giữa của hai đường chuyền cấp 2 kề nhau). Số lượng cạnh kiểm tra thường là 10% tổng số cạnh. Sai lệch về chiều dài không vượt quá 10 – 15 mm đối với cạnh lưới 200 m.

Nếu coi ảnh hưởng của sai số đo góc và đo cạnh là như nhau thì:

143

144

4:49 CH

Hình 3-5

9/21/2015

- Chiều dài đường cong tròn K:

(3-5) 3.2 Bố trí đường cong 3.2.1 Bố trí đường cong tròn 3.2.1.1 Bố trí các điểm cơ bản của đường cong - Chiều dài đoạn phân cự B:

(3-6) Tại các đỉnh góc chuyển của tuyến đường, ngoài ta sử dụng các đường cong để nối các đoạn thẳng của tuyến đường với nhau. - Độ rút ngắn của đường cong D:

(3-7) Các yếu tố chính của đường cong tròn bao gồm: - Góc ngoặt : đo ngoài thực địa. - Bán kính cong R chọn tùy thuộc vào điều kiện thực - Chiều dài dây cung DC=b địa và cấp đường. (3-8) - Chiều dài tiếp cự T:

145

146

4:49 CH

(3-4)

3.2.1.2 Bố trí chi tiết đường cong tròn a/ Phương pháp tọa độ vuông góc

Trong phương pháp này, tọa độ các điểm chi tiết trên đường cong được xác định trong hệ tọa độ vuông góc, nhận điểm đầu hay cuối đường cong làm gốc tọa độ và hướng tiếp cự của đường cong làm trục hoành. Cách bố trí: Các điểm đầu, cuối và giữa của đường cong gọi là những điểm cơ bản của đường cong. Để bố trí các điểm này, trên các hướng tiếp cự kể từ đỉnh góc ngoặt người ta đặt bằng thước thép các đoạn bằng T. Trên hướng phân giác của góc ở tâm đặt đoạn bằng B để xác định điểm giữa. Trong hệ này, tọa độ các điểm chi tiết được xác định như sau:

Trong đó:

147

148

4:49 CH

R – bán kính cong đã chọn của đường cong tròn. i – số thứ tự của điểm chi tiết.  - góc ở tâm giữa các điểm chi tiết.

9/21/2015

(3-10) Với K là khoảng cách trên đường cong tròn giữa các điểm chi tiết.

Ngoài thực địa, kể từ điểm đầu hoặc điểm cuối đường cong, trên hướng tiếp cự người ta đặt trực tiếp bằng thước thép hoặc máy toàn đạc điện tử liên tiếp các khoảng cách xi.

Tại các điểm mới tìm được này, người ta dựng các hướng vuông góc với tiếp tuyến (bằng eke, máy kinh vĩ, máy toàn đạc điện tử) và trên đó đặt các khoảng cách bằng các hoành độ yi, xác định vị trí các điểm chi tiết trên đường cong tròn.

149

150

4:49 CH

Hình 3-7

b/ Phương pháp tọa độ cực

Trong phương pháp này, góc cực để bố trí các điểm chi tiết là góc hợp bởi tiếp cự và các tia đi từ điểm đầu (hoặc cuối) đường cong tròn qua các điểm chi tiết. Cách 1: khoảng cách cực là chiều dài S giữa hai điểm chi tiết trên dây cung. Từ hình vẽ 3-8a, chúng ta thấy rằng:

Do vậy:

Hình 3-8a: Phương pháp tọa độ cực

4:49 CH

152

151

4:49 CH

Ngoài thực địa, đặt máy tại điểm đầu D. Mở ra góc cực /2 so với hướng tiếp cự. Trên hướng tìm được, đặt trực tiếp bằng thước thép khoảng cách cực S, xác định điểm 1. Tiếp tục mở ra góc /2 nữa, rồi từ điểm 1 đo một đoạn S sao cho đoạn S cắt hướng ngắm trên máy kinh vĩ, ta được điểm 2... Cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm giữa đường cong tròn.

9/21/2015

b/ Phương pháp tọa độ cực (tiếp)

= 2. ∗

; =

Ngoài thực địa, đặt máy tại điểm đầu D. Mở ra góc cực /2 so với hướng tiếp cự. Trên hướng tìm được, bố trí khoảng cách cực S1, xác định điểm 1. Tiếp tục mở ra góc /2 nữa, rồi bố trí khoảng cách S2, ta được điểm 2... Cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm giữa đường cong tròn.

Hình 3-8b: Phương pháp tọa độ cực

4:49 CH

154

153

4:49 CH

Trong phương pháp này, góc cực để bố trí các điểm chi tiết là góc hợp bởi tiếp cự và các tia đi từ điểm đầu (hoặc cuối) đường cong tròn qua các điểm chi tiết. Cách 2: khoảng cách cực là chiều dài Si giữa điểm đầu (hoặc cuối) đến điểm chi tiết i. Từ hình vẽ 3-8b, chúng ta thấy rằng:

c/ Phương pháp dây cung kéo dài c/ Phương pháp dây cung kéo dài (tiếp theo) Theo phương pháp này, điểm 1 được bố trí theo phương pháp tọa độ vuông góc.

Bố trí điểm 3: Tiếp tục trên hướng 1-2 kéo dài kể từ điểm 2, đặt khoảng cách S xác định điểm 3’. Từ 3’ và 2 giao hội cạnh với các khoảng cách d và S, xác định điểm 3... Việc bố trí tiếp tục cho đến điểm giữa đường cong tròn.

155

156

4:49 CH

Bố trí điểm 2: Trên hướng dây cung D-1 kéo dài, đặt đoạn S tìm được điểm 2’. Từ điểm 1 và 2’ giao hội cạnh với các khoảng cách S và d, xác định vị trí điểm 2 trên đường tròn. Để xác định khoảng cách d, ta thấy: 2’12 =   2’12  102. Vì vậy: Hình 3-9: Phương pháp dây cung kéo dài (3-11)