Giáo trình Trắc địa công trình giao thông, thủy lợi (Nghề: Trắc địa công trình - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

Chia sẻ: Lạc Vũ Chi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:76

Thêm vào BST

Báo xấu

22
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Trắc địa công trình giao thông, thủy lợi (Nghề: Trắc địa công trình - CĐ/TC) cung cấp cho học viên những nội dung về: xây dựng lưới khống chế; khảo sát, định tuyến; đo vẽ trắc dọc, trắc ngang; đo vẽ bình đồ tuyến, bãi chứa vật liệu; đo xác định hướng, độ dốc, tiết diện dòng chảy; đo đạc thi công;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Trắc địa công trình giao thông, thủy lợi (Nghề: Trắc địa công trình - CĐ/TC) - Trường Cao đẳng nghề Xây dựng

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ XÂY DỰNG GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN: TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG, THỦY LỢI NGHỀ: TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG, TRUNG CẤP Quảng Ninh, năm 2021
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
Bài 1. XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ 1. Lưới khống chế mặt bằng Tuyến đường là công trình có dạng tuyến vì vậy ta thường xây dựng lưới dạng đường chuyền kinh vĩ. 1.1. Thiết kế lưới khống chế mặt bằng Đường chuyền kín: Xuất phát từ một điểm rồi khép về điểm đó làm thành đa giác kín. Điểm xuất phát có thể là điểm khống chế đã biết, Ví dụ điểm A, điểm B trong hình (7.1.a). Số liệu biết trước là góc phương vị AB (AB) và toạ độ điểm B (XB, YB). Cần đo chiều dài các cạnh và các góc trong của đường chuyền. Ngoài ra còn phải đo góc nối phương vị O của đường chuyền với cạnh gốc AB. Trong trắc địa công trình, đường chuyền kín thường dùng để thiết lập điểm khống chế cho những vùng đất tập trung như vùng lòng hồ, vị trí công trình v.v... Ở những khu vực chưa có điểm khống chế bậc cao thì phải thiết lập đường chuyền kín độc lập. Tức là chọn lấy toạ độ giả định cho một điểm của đường chuyền, đo góc phương vị từ của cạnh qua điểm có toạ độ giả định. Từ toạ độ giả định, góc phương vị từ và Hình 1.1.a. Đường chuyền kín các góc, các cạnh của đường chuyền tính ra toạ độ giả định của các điểm khác. Đường chuyền hở (còn gọi là đường chuyền phù hợp) hình (7.1.b), xuất phát từ một điểm khống chế bậc cao, phát triển trong khu đo rồi nối vào một điểm bậc cao khác. đường chuyền hở dùng để thiết lập điểm khống chế cho vùng đất hẹp và kéo dài như lòng thung lũng, tuyến đường, kênh mương, đê v.v... Lưới đo toàn bộ các góc kẹp trái hoặc toàn bộ các góc kẹp phải của đường tính chuyền, đo tất cả các cạnh. Hình 1.1.b. Đường chuyền phù hợp Đường chuyền nhánh(còn gọi là đường chuyền treo): được thiết lập làm điểm khống chế bổ xung cho đường chuyền chính và không được đo quá ba điểm. 1
Trong thực tế công tác trắc địa ngoài bố trí 3 dạng chính đường chuyền trên, còn bố trí lưới đường chuyền gồm nhiều tuyến đường chuyền tạo thành vòng khép hoặc điểm nút. Hình 1.1.c. Đường chuyền nhánh Hình 1.1.d. Đường chuyền phù hợp Quy trình lập lưới khống chế theo phương pháp đường chuyền kinh vĩ thực hiện theo hai giai đoạn: giai đoạn ngoại nghiệp và giai đoạn nội nghiệp. Công tác ngoại nghiệp gồm: thiết kế đường chuyền, khảo sát chọn điểm, chôn mốc ngoài thực địa, đo cạnh và đo các góc ngang trong đường chuyền. Trước khi thiết kế đường chuyền cần nghiên cứu bản đồ cũ, nghiên cứu địa hình, địa vật khu đo, tìm kiếm các điểm khống chế cấp cao đã xây dựng từ trước và đánh giá xem chúng còn sử dụng được hay không. Các điểm đường chuyền phải phân bố đều trên khu đo, đặt ở nơi quang đãng khống chế được nhiều nhất địa hình và địa vật xung quanh, thuận lợi cho đo vẽ chi tiết bản đồ. Căn cứ vào đặc điểm địa hình, địa vật và các điểm khống chế cấp cao để chọn ra hình dáng chung của đường chuyền, tìm điểm xuất phát, các điểm ngoặt và điểm kết thúc rồi đánh dấu các điểm đã thiết kế lên bản đồ. Có thể thiết kế nhiều phương án rồi so sánh chọn lấy phương án tốt nhất. Dựa vào tỷ lệ bản đồ cần đo vẽ và yêu cầu độ chính xác điểm đường chuyền mà người ta xác định một số tiêu chuẩn cơ bản của đường chuyền kinh vĩ. Các đường chuyền được thiết kế cần đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định trong quy phạm đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn: - Chiều dài cạnh trung bình 150  250m; - Cạnh dài nhất không vượt quá 350m; - Cạnh ngắn nhất không ngắn hơn 20m; - Sai số trung phương đo góc 30”; - Sai số khép tương đối giới hạn 1:2000 hoặc 1:1000. Tổng chiều dài cạnh của đường chuyền kinh vĩ dạng phù hợp không vượt quá quy định trong bảng 1-1. Bảng 1.1. Tổng chiều dài cạnh đường chuyền kinh vĩ theo tỷ lệ đường chuyền Tỷ lệ bản đồ Khu vực quang đãng Khu vực rừng núi 1:500 0,6km 1,0km 1:1000 1,2km 1,5km 1:2000 2,0km 3,0km 1:5000 4,0km 5,0km 2
Đối với tuyến đường chuyền nối hai điểm nút thì chiều dài đường chuyền phải giảm đi 30% so với quy định trong bảng 1.1. 1.2. Chọn điểm, chôn mốc Sau khi thiết kế trong phòng, ta đem bản thiết kế ra thực địa khảo sát lại vị trí các điểm và chọn điểm chính thức. Điểm đường chuyền phải đặt trên nền đất vững chắc, đảm bảo thông hướng với các điểm bên cạnh để dễ dàng đặt máy đo góc và đo dài các cạnh. Tại các điểm đường chuyền đã chọn phải chôn mốc để đánh dấu vị trí điểm. Tuỳ theo yêu cầu của công việc mà có thể sử dụng loại mốc tạm thời bằng cọc gỗ hoặc loại mốc sử dụng lâu dài bằng bê tông. Cọc gỗ có đường kính 5  8cm, dài 40  60cm, trên đầu cọc có đóng đinh sắt nhỏ làm tâm mốc. Mốc bê tông trên đỉnh có gắn lõi thép hoặc dấu sứ có dấu chữ thập làm tâm mốc. Trên đầu cọc dùng sơn ghi tên điểm. Để dễ tìm, phải làm dấu nhận biết như đào rãnh xung quanh, đóng cọc hiệu bên cạnh và vẽ phác vị trí mốc vào sổ. 1.3. Đo đạc lưới khống chế mặt bằng Trước khi đo đường chuyền cần phải kiểm nghiệm và điều chỉnh máy kinh vĩ, máy đo dài và thước thép. Tại các điểm đường chuyền, kể cả các điểm cấp cao nối với đường chuyền phải đặt máy kinh vĩ để đo góc ngang. Khi đo góc phải quy định rõ hướng đo góc, đo tất cả các góc nằm ở phía trái hoặc phía phải của đường chuyền. Sử dụng máy kinh vĩ có độ chính xác 30” đo góc với 1 hoặc 2 vòng đo, giữ các vòng đo phải thay đổi vị trí bàn độ 90 o. Giá trị góc giữa các vòng đo không chênh lệch nhau quá 45”. Sai số khép góc đo cho phép trong đường chuyền kinh vĩ là: f gh =  n (1.1) Trong đó n là số góc đo của đường chuyền. Chiều dài cạnh đường chuyền được đo trực tiếp bằng thước thép thì phải đo đi và đo về. Độ chênh lệch giữa hai lần đo của một cạnh phải nhỏ hơn 1: 2000 đối với khu quang đãng và 1:1000 đối với vùng núi. Nơi dốc hơn1,5o phải đo góc nghiêng để tính chuyển cạnh về chiều dài nằm ngang. Ngày nay các máy đo dài điện quang và máy toàn đạc điện tử được sử dụng rất rộng rãi, ta có thể sử dụng các máy này để kết hợp đo đồng thời cả góc và cạnh của đường chuyền kinh vĩ. Kết quả đo góc và đo dài phải ghi chép đầy đủ vào sổ theo mẫu quy định, không tẩy xoá và phải tính toán, kiểm tra chặt chẽ. Sau khi đã kiểm tra toàn bộ sổ đo góc, đo cạnh, tính giá trị trung bình của các trị đo thì công tác nội nghiệp mới được bắt đầu. Công tác nội nghiệp gồm tính toán bình sai, đánh giá độ chính xác và viết báo cáo kỹ thuật. 3
Mục đích cuối cùng của việc tính toán đường chuyền là tìm ra toạ độ chính xác của các điểm cần xác định trong đường chuyền. Do các kết quả đo có tồn tại sai số đo nên trước khi tính toạ độ chính thức, cần tìm cách phát hiện sai số đo sau đó tính toán hiệu chỉnh kết quả đo để các đại lượng đo thoả mãn các điều kiện toán học. Công việc đó gọi là bình sai đường chuyền. Đối với các mạng lưới trắc địa có độ chính xác cao cần sử dụng các phương pháp bình sai chặt chẽ. Đường chuyền kinh vĩ là loại lưới khống chế đo vẽ có độ chính xác thấp nên chỉ dùng phương pháp bình sai gần đúng. Do hạn chế của chương trình, dưới đây xin chỉ giới thiệu phương pháp bình sai gần đúng đường chuyền kinh vĩ phù hợp khép kín và không khép kín. 1.4. Bình sai lưới khống chế mặt bằng a. Tính toán bình sai đường chuyền kinh vĩ khép kín Ta hãy xét trình tự tính toán một đường chuyền kinh vĩ khép kín như trên sơ đồ hình (1.1.a). Xuất phát từ một điểm khống chế đã biết, Ví dụ điểm B rồi khép về điểm đó làm thành đa giác kín. Số liệu biết trước là góc phương vị AB (AB) và toạ độ điểm B (XB, YB). Các cạnh và các góc trong của đường chuyền, góc nối phương vị O của đường chuyền với cạnh gốc AB được lấy từ sổ đo ngoại nghiệp. Bước 1- Kiểm tra sai số khép góc và hiệu chỉnh các góc ngang của đường chuyền. Giả sử số đỉnh của đa giác là n, đây là đa giác phẳng nên tổng các góc trong của đa giác theo lý thuyết sẽ là: lt = (n-2). 180o (1.2) Dùng các kết quả đo ta tính được tổng các góc đo trong đa giác. Do các góc đo có chứa sai số nên tổng các góc đo sẽ không bằng tổng góc lý thuyết, độ chênh của hai tổng góc gọi là sai số khép đo góc: f = đo - lt (1.3) Sai số khép góc đo phải nhỏ hơn giới hạn cho phép. Theo lý thuyết sai số ta lấy sai số giới hạn bằng hai lần sai số trung phương, tức là: gh = 2.m (1.4) Sai số giới hạn của tổng n góc trong đường chuyền khép kín sẽ tính theo công thức: f gh = 2.m. n (1.5) Sai số trung phương đo góc quy định là 30” nên sai số khép giới hạn đường chuyền đo góc sẽ là: f gh = 60 n (1.6) Kiểm tra chất lượng kết quả đo góc đường chuyền bằng cách so sánh sai số khép đo góc với sai số khép giới hạn, điều kiện là: f   f gh (1.7) 4
Nếu thoả mãn điều kiện (1.7) thì phân phối đều sai số khép góc với dấu ngược lại cho n góc đo tức là tính số hiệu chỉnh góc và góc sau khi hiệu chỉnh theo công thức: − f (1.8) v = n f (7.9) vhc = i + vi = i − n Kiểm tra tính toán bằng cách lấy tổng hc, nó phải bằng tổng góc lý thuyết. Bước2: Tính góc phương vị cho các cạnh của đường chuyền. Góc phương vị của các cạnh trong đường chuyền được tính dựa vào các góc đã hiệu chỉnh theo công thức sau đây: 12 =  AB − 1800 +  (1.10)   23 = 12 + 180 −  2 0  =  + 1800 −   34 23 3   45 =  34 + 180 −  4 0  =  + 1800 −   51 45 5  AB =  51 + 180 − ( 1 +  ) 0 Chú ý: Để kiểm tra việc tính phương vị của các cạnh đường chuyền kinh vĩ khép kín, ta tính lại góc phương vị cạnh đầu tiên một lần nữa. Bước 3: Kiểm tra sai số khép toạ độ và tính toạ độ điểm đường chuyền kinh vĩ. Dùng chiều dài cạnh Si và các góc định hướng i vừa tính được để tính gia số toạ độ trên từng cạnh đường chuyền theo công thức: xij = Si j . cos i j (1.11)  j yi = Si j .sin  i j Đối với đường chuyền có dạng khép kín thì theo lý thuyết ta có tổng gia số toạ độ trên n cạnh phải bằng 0:  xlt = 0 (1.12)   ylt = 0 Do kết quả đo chiều dài cạnh đường chuyền Si có sai số, mặt khác góc i vẫn tồn tại sai số vì vậy trong các góc định hướng i vẫn có sai số nên các gia số toạ độ xi , yi tính theo công thức (1.11) có sai số. Nếu dùng các gia số toạ độ này để tính chuyền toạ độ qua các điểm theo vòng khép kín ta không được điểm B mà được điểm B’ không trùng với B. Đoạn BB’ được gọi là sai số khép vị trí điểm, ký hiệu là f s. Chiếu fs xuống hai trục toạ độ ta được sai số khép toạ độ fx và fy trong hình(1-3). 5
Tổng lý thuyết của gia số toạ độ trong vòng kín bằng 0 nên ta có ngay sai số khép toạ độ:  f x =  x ij (1.13)   f y =  y i j Sai số khép vị trí điểm sẽ tính theo công thức: fS = f x2 + f y2 (1.14) Tổng chiều dài cạnh toàn đường chuyền là L= S, Ta tính được sai số khép tương đối đường chuyền: 1 f 1 1 (1.15) = S =  T L (L / fS ) 2000 Ở vùng núi thì lấy 1/ Tgh = 1/1000. Nếu kết quả tính toán không đảm bảo điều kiện (7.12) thì cần phải phát hiện các sai số qua việc kiểm tra tính toán, sổ đo hoặc phải đo lại cạnh. Nếu kiểm tra đạt yêu cầu thì tính số hiệu chỉnh gia số toạ độ theo nguyên tắc: đổi dấu sai số khép fx, fy và phân phối nó tỷ lệ thuận với chiều dài các cạnh:  fx j v xij = − L S i (1.16)  v = − f y S j  yij L i Kiểm tra theo công thức:   v x j = − f x  (1.17)  i  v yij = − f y Gia số toạ độ trên cạnh thứ ij sau bình sai là: x ij hc = x ij + v x j (1.18)   j i y i hc = y i + v yij j Kiểm tra theo công thức:  x i hc =  x lt = 0  (1.19) j   y i hc =  y lt = 0  j Dựa vào toạ độ điểm đầu B đã biết và gia số toạ độ trên các cạnh đã hiệu chỉnh ta tính được toạ độ các điểm đường chuyền:  x j = x i + x ij hc (1.20)   y j = y i + y i hc j Toạ độ điểm đầu B (trùng với điểm thứ n) được tính một lần nữa theo vòng kín dùng để kiểm tra cả quá trình tính toán. b. Tính toán bình sai đường chuyền kinh vĩ phù hợp không khép kín 6
Đường chuyền kinh vĩ phù hợp không khép kín là đường chuyền xuất phát từ một điểm gốc (B) và kết thúc tại một điểm gốc khác (C) như trên sơ đồ hình (1.2). Hình 12. Đường chuyền phù hợp Trình tự tính toán bình sai đường chuyền kinh vĩ phù hợp không khép kín hoàn toàn tương tự như tính toán đường chuyền khép kín đã giới thiệu ở phần trên. Tuy nhiên do dạng đường chuyền khác nhau nên phải dùng các công thức khác nhau để tính các sai số khép góc và sai số khép toạ độ. Xét đường chuyền phù hợp hình (1.1.b). Đã biết toạ độ điểm đầu B và điểm cuối C, biết góc định hướng cạnh đầu AB = đvà cạnh cuối là CD = c . Đo các cạnhSi và các góc i . Giả thiết các yếu tố đã biết đều không có sai số. Xuất phát từ phương vị đ, sử dụng các góc i nằm bên trái đường chuyền, ta sẽ tính được góc phương vị ctheo công thức: c = đ +  - n.180o Suy ra giá trị lý thuyết của tổng góc đo bên trái của đường chuyền phù hợp là: ()lt = (c - đ)+ n.180o Sai số khép góc sẽ tính theo công thức: f= đo - (c - đ) - n.180o (1.21) Nếu góc i nằm bên phải đường tính thì: f= đo - (đ - c) - n.180o (1.22) Kiểm tra sai số khép góc theo công thức (1.21), (1.22) và tính giá trị góc sau bình sai. Sau đó tính góc định hướng các cạnh và tính gia số toạ độ trên từng cạnh theo công thức (1.11). Giá trị lý thuyết của tổng gia số toạ độ trong đường chuyền phù hợp chính là hiệu số toạ độ hai điểm cấp cao đã biết, do đó ta có công thức tính sai số khép toạ độ như sau:  f x =  x − ( x C − x Đ ) (1.23)   f y =  y − ( y C − y Đ ) Tính sai số khép vị trí theo (1.14), kiểm tra sai số khép tương đối theo điều kiện (1.15), nếu đạt yêu cầu thì hiệu chỉnh gia số toạ độ và tính toạ độ điểm đường chuyền. 7
Ví dụ:Bình sai kết quả đo và tính toạ độ các điểm đường chuyền kinh vĩ, hình 1.1.b. Số liệu gốc cho trong bảng 1.2. Kết quả đo góc và đo dài cạnh đường chuyền ghi ở cột 2 và 4 của bảng 1.3. Bảng 7.2. Bảng tọa độ và phương vị gốc đường chuyền Điểm Toạ độ X(m) Toạ độ Y(m) Phương vị A 153o 20’,00 B 2331240,70 502461,27 C 2331260,21 502946,02 64 o42’,40 D Trình tự tính toán như sau: 1. Tính sai số khép đường chuyền f= đo - (CD - AB) - 6.180o = - 0’,9 =-54” So sánh với sai số giới hạn: f gh = 60' '. n = 60' '. 6 = 145 ' ' Ta có f fgh , đo góc đạt yêu cầu. − f − (− 0,9') 2. Tính số hiệu chỉnh góc đo: v  = = = +0,15' n 6 3. Tính góc phương vị các cạnh theo góc đã hiệu chỉnh, được kết quả ở cột 3 bảng 7.3. 4. Tính gia số toạ độ theo công thức (1.11). 5. Tính sai số khép toạ độ theo công thức (7.23), xem cột 5 và 6. fS = f x2 + f y2 = 23cm Tổng chiều dài cạnh toàn đường chuyền là L= S = 496,42m, Ta tính được sai số khép tương đối đường chuyền: 1 f 0,23m 1 1 = S = =  T L 496,42m 2160 2000 6. Phân phối sai số khép toạ độ theo công thức (1.18) và tính toạ độ các điểm theo công thức (1.20), xem cột 7 và 8 bảng 1.3. Bảng 7.3. Bình sai và tính toạ độ đường chuyền Điểm Góc Cạnh Gia số toạ độ Toạ độ điểm Góc đo phương vị (m) x y X(m) Y(m) 1 2 3 4 5 6 7 8 A +0,15 15320,00 B 97 17,2’ ’ 2331240,70 502461,27 82,41 27,34+3 77,74-3 +0,15 70 37,35’ 1 206 20,7’ 2331268,07 502538,98 8
97,23 -11,80+3 96,51-3 +0,15 96 58,20’ 2 163 41,6’ 2331256,30 502635,46 +3 -3 75,67 12,27 74,67 +0,15 80 39,95’ 3 204 52,1’ 2331268,60 502710,10 +3 -4 -27,65 99,47 10532,20 103,24 +0,15 4 156 27,4’ ’ 2331240,98 502809,53 +0,15 137,87 19,20+3 136,53- 4 162 42,5’ 82 59,75’ C 2331260,21 502946,02 D 6442,40’  99121,5’ 496,42 19,36 484,92 19,51 484,75 2. Lưới khống chế độ cao Lưới khống chế độ cao là tập hợp những điểm cố định ở ngoài thực địa, độ cao của chúng được xác định chính xác xuất phát từ một điểm gốc. Lưới khống chế độ cao là cơ sở để nghiên cứu khoa học, đo vẽ bản đồ địa hình, phục vụ công tác khảo sát, thiết kế, bố trí công trình và quan trắc biến dạng công trình... 2.1. Thiết kế lưới Lưới độ cao kỹ thuật là lưới cơ sở về độ cao nhằm dẫn độ cao từ các điểm khống chế độ cao Nhà nước về các điểm của lưới khống chế đo vẽ. Lưới độ cao kỹ thuật có thể được bố trí theo các dạng cơ bản như hình 1.9, 1.10, 1.11. Hình 1.9. Đường chuyền thủy chuẩn phù hợp Hình 1.10. Đường chuyền thủy chuẩn khép kín 9
Hình 1.11. Đường chuyền thủy chuẩn có điểm nút Hình 1.9 là tuyến đơn dạng phù hợp, điểm đầu và điểm cuối là điểm hạng cao A và B. Tuyến đo cao đi qua các điểm khống chế đo vẽ R1, R2, R3. Hình 1.10 là dạng tuyến đo cao khép kín, điểm gốc R đã biết độ cao, đo n tuyến chênh cao đi qua các điểm A,I,B,C,D, khép về chính điểm R. Hình 1.11 là dạng lưới độ cao dựa trên 4 điểm cấp cao A, B, C,D. Các điểm cần xác định độ cao là R1, R1 và R1, R1 chính là các điểm nút. 2.2. Chọn điểm, chôn mốc Sau khi thiết kế trong phòng, ta đem bản thiết kế ra thực địa khảo sát lại vị trí các điểm và chọn điểm chính thức. Điểm đường chuyền phải đặt trên nền đất vững chắc, ổn định đảm bảo tồn tại lâu dài. Tại các điểm đường chuyền đã chọn phải chôn mốc để đánh dấu vị trí điểm. Tuỳ theo yêu cầu của công việc mà có thể sử dụng loại mốc tạm thời bằng cọc gỗ hoặc loại mốc sử dụng lâu dài bằng bê tông. Cọc gỗ có đường kính 5  8cm, dài 40  60cm, trên đầu cọc có đóng đinh sắt nhỏ làm tâm mốc. Mốc bê tông trên đỉnh có gắn lõi thép hoặc dấu sứ có dấu chữ thập làm tâm mốc. Trên đầu cọc dùng sơn ghi tên điểm. Để dễ tìm, phải làm dấu nhận biết như đào rãnh xung quanh, đóng cọc hiệu bên cạnh và vẽ phác vị trí mốc vào sổ. 2.3. Đo thủy chuẩn lưới Máy thuỷ bình dùng trong đo đạc lưới độ cao kỹ thuật là các máy có độ phóng đại ống kính lớn hơn 20 lần và độ nhạy ống thuỷ dài nhỏ hơn 45”/2mm. Mia dùng để đo lưới độ cao kỹ thuật là mia gỗ dài 3m có vạch chia nhỏ nhất là 1cm. Trước khi đo phải kiểm nghiệm và hiệu chỉnh máy và mia. Sử dụng phương pháp đo cao từ giữa để đo chênh cao. khoảng cách từ máy tới hai mia gần bằng nhau, trung bình là 120m, nếu điều kiện đo thuận lợi có thể kéo dài tia ngắm tới 200m. Các mia phải dựng trên đế mia. Tại mỗi trạm đo chênh cao cần đọc số theo quy định: - Nếu dùng mia một mặt thì đọc số mia sau, đọc số mia trước, thay đổi chiều cao máy 10cm và đọc số mia trước, quay lại đọc số mia sau. - Nếu dùng mia hai mặt thì đọc số S - T mặt đen, quay mia đọc số T - S mặt đỏ. 10
Chênh lệch giữa hai giá trị chênh cao tại một trạm máy tính theo hai độ cao máy hoặc hai mặt mia không được lớn hơn 5mm. Kết quả đo ghi ngay vào sổ theo mẫu quy định, không chữa, không tẩy xoá. Sau mỗi trang sổ sẽ tính chênh cao theo kết quả trung bình của mỗi trạm máy. Cuối cùng tính tổng độ chênh cao giữa hai mốc kề nhau. Kiểm tra kết quả đo bằng các sai số khép đo chênh cao: - Một tuyến có đo đi và đo về: fh = hđi - hvề (1.24) - Một vòng khép kín: fh = hđo (1.25) - Một tuyến phù hợp: fh = hđo - (Hc - Hđ) (1.26) Các sai số khép phải đảm bảo điều kiện: fh  fhgh =  50. L (1.27) Trong đó fh tính bằng milimét, L là chiều dài tuyến tính theo km. 2.4. Bình sai lưới khống chế độ cao Sau khi kiểm tra sổ đo, kiểm tra các bước tính trong sổ thấy không còn sai sót thì lập bảng tổng hợp kết quả đo và vẽ sơ đồ mạng lưới độ cao. Trên sơ đồ phải ghi rõ các mốc cấp cao đã biết, các điểm độ cao cần xác định, các tuyến đo có vẽ các mũi tên chỉ hướng đo. Lưới độ cao kỹ thuật được tính toán bình sai theo phương pháp gần đúng. Trong phần này chỉ giới thiệu phương pháp đơn giản để bình sai tuyến đo cao khép kín hoặc có dạng phù hợp nối hai điểm hạng cao. Trình tự tính toán như sau: - Tính và kiểm tra sai số khép đo cao theo công thức (1.26) và (1.27), nếu đạt yêu cầu thì tính tiếp. - Đổi dấu sai số khép fh và phân phối cho các đoạn đo tỷ lệ thuận với chiều dài đoạn đo chênh cao: v =−f . i S (1.28) S hi h - Tính chênh cao các đoạn sau bình sai: hi' = hi + v hi (1.29) - Tính độ cao các điểm dựa vào độ cao điểm gốc và các chênh cao sau bình sai: H Ri= H gôc +  h ' (1.30) Ví dụ: Bình sai tính toán tuyến độ cao phù hợp nối hai điểm hạng cao A, B có độ cao là HA = 211.453m, HB = 225.116m, hình 7.9. Đo 4 đoạn độ chênh cao theo chiều mũi tên, đi qua 3 điểm mốc cần xác định R 1, R2, R3. Kết quả đo chênh cao các đoạn đo ghi ở cột 2. Chiều dài đoạn đo ghi ở cột 3 của bảng 7.9. Từ kết quả đo ta có:fh = hđo - (HB - HA) = -55mm fhgh =  50. L=  50. 4,55 =  105mm 11
Kết quả đo đạt yêu cầu độ chính xác, các bước tính toán thực hiện ngay trong bảng 1.9. Bảng 1.9. Bảng bình sai và tính độ cao đường chuyền thủy chuẩn phù hợp Tên Chênh cao Chiều dài Số hiệu chỉnh Chênh cao Độ cao điểm điểm đo (m) đoạn đo (mm) bình sai (m) (m) (km) 1 2 3 4 5 6 A 211,453 +3,748 0,83 +10 +3,758 R1 215,211 -2,365 1,72 +21 -2,344 R2 212,867 +11,430 1,20 +15 +11,445 R3 224,312 +0,795 0,70 +9 +0,804 B 225,116 h = L= 4,45 v = +55 h’= 13,663 HB - HA= +13,608 13,663 12
Bài 2. KHẢO SÁT, ĐỊNH TUYẾN 1. Định tuyến 1.1. Các yếu tố của tuyến Trục thiết kế của một công trình dạng thẳng được đánh dấu ngoài thực địa, chuyển lên bản đồ hoặc bình đồ ảnh hoặc được cho trước bởi những tọa độ của các điểm cơ bản trên mô hình số của bề mặt thực địa được gọi là tuyến đường. Các yếu tố cơ bản của tuyến đường bao gồm: Bình đồ tức là hình chiếu của nó lên mặt phẳng và mặt cắt dọc, tức là lát cắt đứng của nó dọc theo tuyến đường thiết kế. Nhìn chung, tuyến đường là một đường cong không gian bất kỳ và rất phức tạp. Trong mặt phẳng, nó bao gồm các đoạn thẳng có hướng khác nhau và chêm giữa chúng là những đường cong phẳng có bán kính cong cố định hoặc biến đổi. Tuỳ thuộc và điều kiện cụ thể mà đường cong phẳng có bán kính cong có thể khá lớn: 500- 1000m và lớn hơn. Trong mặt cắt dọc, tuyến bao gồm các đoạn thẳng có độ dốc khác nhau và nối giữa các đoạn thẳng đó là những đường cong đứng có bán kính không đổi. Trong một số tuyến (ví dụ như tuyến dẫn điện hoặc tuyến kênh dẫn) người ta không thiết kế các đường cong đứng và đường cong phẳng và lúc đó tuyến là một đường không gian bất kì. Vì độ dốc của tuyến thường là không lớn, cho nên để cho việc biểu diễn độ dốc của tuyến được rõ ràng, thì tỷ lệ đứng của mặt cắt dọc thường được chọn lớn hơn 10 lần so với tỷ lệ ngang (ví dụ tỷ lệ ngang là 1:10000 thì tỷ lệ đứng là 1:1000). Để đặc trưng cho bề mặt thực địa và cho công trình dạng tuyến đã thiết kế thì trong các hướng vuông góc với tuyến, người ta thành lập các mặt cắt ngang có cùng tỷ lệ ngang và đứng. 1.2. Các thông số của việc định tuyến đường Tuyến đường cần phải thoả mãn những yêu cầu nhất định do những điều kiện kỹ thuật của việc thiết kế đường đề ra. Thông thường khi thiết kế một tuyến đường nào đó, người ta cho trước độ dốc dọc lớn nhất và nhỏ nhất, cho trước bán kính cho phép tối thiểu của các đường cong đứng và phẳng… Tập hợp tất cả các công tác khảo sát, xây dựng theo tuyến được chọn, đáp ứng được những yêu cầu của các điều kiện kỹ thuật và đòi hỏi một chi phí nhỏ nhất cho việc xây dựng tuyến được gọi là công tác định tuyến đường. Bằng cách so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án tuyến, chúng ta chọn được phương án tuyến tối ưu. Nếu tuyến được chọn dựa vào bình đồ địa hình, các tài liệu ảnh hoặc bằng mô hình số mặt đất thì người ta gọi là định tuyến trong phòng. Nếu tuyến được chọn trực tiếp ngoài thực địa thì gọi là định tuyến ngoài trời. Trong việc định tuyến, người ta chia ra các thông số sau đây: - Thông số trong mặt phẳng ngang bao gồm: Các góc ngoặt, các bán kính cong phẳng, chiều dài các đường cong chuyển tiếp, các đoạn thẳng chêm. 13
- Thông số độ cao (trong mặt cắt) bao gồm các độ dốc dọc, chiều dài các đoạn trong mặt cắt, các bán kính cong đứng. Đối với một số công trình như kênh đào hay kênh dẫn tự chảy, người ta quan tâm nhất đến thông số độ cao. Còn với một số công trình khác như tuyến dẫn điện chẳng hạn, thì độ dốc thực địa ít ảnh hưởng đến việc thiết kế tuyến và người ta cố gắng chọn tuyến sao cho ngắn nhất và qua những nơi có điều kiện thuận lợi. Phức tạp nhất cho việc định tuyến là những tuyến đường đòi hỏi phải thoả mãn đồng thời các thông số mặt phẳng ngang và thông số độ cao. Không vì đặc trưng của các công trình tuyến và những thông số của việc định tuyến mà các tuyến đường làm xấu đi cảnh quan thực địa và phá vỡ vẻ đẹp thiên nhiên. Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà các tuyến đường nên bố trí đi qua những vùng đất ít có giá trị canh tác. 1.3. Định tuyến đường ở đồng bằng Vị trí tuyến đường ở đồng bằng được xác định chủ yếu dựa vào các địa vật. Vì độ dốc trung bình của mặt đất vùng đồng bằng thường nhỏ hơn độ dốc thiết kế cho phép, cho nên khi xác định tuyến thiết kế dựa vào các điểm đặc trưng của mặt cắt dọc theo hướng đã chọn, người ta C có một “tuyến tự do” về độ cao. Khi tiến hành định tuyến theo hướng đã chọn, người ta cố gắng sao cho tuyến tương đối thẳng. Tuy nhiên trong khi định tuyến, các địa vật mà chúng ta gặp phải (như điểm dân cư, hồ nước…) đã buộc hướng tuyến AB phải  lệch về một phía nào đó (hình 1.1). A B Mỗi một góc ngoặt sẽ gây ra một độ dài thêm nào đó của tuyến đường. Độ dài thêm tương đối của Hình 1.1. Góc ngoặt tuyến là  được xác định: tuyến đường 1 − cos  = (1.1) cos  Tuỳ thuộc vào độ lớn của góc ngoặt  mà độ dài thêm tương đối của tuyến được thể hiện trong bảng (3.1). Bảng 1.1. Mối quan hệ giữa góc ngoặt tuyến đường và độ dài thêm tuyến o 10 20 30 40 50 60 % 1,5 6,4 15,5 30,5 55,5 100 Từ số liệu trên ta thấy rằng, khi góc ngoặt < 20 0 thì độ dài thêm của tuyến là không đáng kể. Ở vùng đồng bằng, để có được tuyến đường ngắn nhất thì định tuyến cần tuân thủ những nguyên tắc sau đây: - Giữa các địa vật có đường bao nên đặt tuyến thẳng. Độ lệch tuyến so với đường thẳng (tức là độ dài thêm tương đối) và độ lớn của góc chuyển hướng cần phải được khống chế trước. 14
- Đỉnh các góc ngoặt chọn đối diện với khoảng giữa địa vật để cho phép tuyến đường vòng qua các địa vật đó. - Các góc chuyển hướng của tuyến cố gắng không lớn hơn 20o- 30o. Tuy nhiên, trên những khu vực có địa vật phức tạp thì vị trí các đỉnh góc ngoặt được xác định bởi những điều kiện giao nhau có lợi nhất của các tuyến đường hoặc vòng tránh qua các địa vật. Ví dụ như trong hình (3.2), đỉnh ngoặt ĐN1 là giao điểm của trục đường phố kéo dài với trục cầu đã chọn để tuyến đường đi qua một khu phố đã được xây dựng Hình 1.2. Thiết kế vị trí các đỉnh góc ngoặt tuyến đường 1.4. Định tuyến ở vùng núi Vị trí tuyến đường ở vùng núi được chọn chủ yếu dựa vào địa hình. Vì độ dốc ở vùng núi thường lớn hơn đáng kể so với độ dốc thiết kế của tuyến, nên việc định tuyến ở đây được tiến hành theo độ dốc giới hạn của từng đoạn tuyến. Để đảm bảo được độ dốc đó, người ta buộc phải kéo dài tuyến bằng cách làm lệch tuyến đường đi những góc khá lớn so với đường thẳng hay nói cách khác là phải làm tăng chiều dài thiết kế của tuyến. Bởi vậy, trong điều kiện vùng núi, tuyến đường trong mặt phẳng nói chung có hình dạng rất phức tạp. Độ dài thêm cần thiết của tuyến được tính như sau: l(i m − i 0 ) l = (1.2) i0 Trong đó: im là độ dốc thực địa. io là độ dốc cho phép của tuyến. l là khoảng cách giữa các điểm trên thực địa hoặc theo tỉ số tương đối: 15
l i m − i 0 = (1.3) l i0 Tuỳ theo điều kiện cụ thể của địa hình mà chúng ta có thể sử dụng các phương án khác nhau để gia tăng dộ dài của tuyến đường. 50 55 Nếu độ dài thêm của tuyến cho phép nhỏ thì ta có A B thể thay thế chiều dài đoạn 30 45 60 thẳng bằng đường cong hình chữ S (hình 1.3). Nếu độ dài 35 40 thêm của tuyến cho phép lớn thì có thể áp dụng những đường cong phức tạp hơn Hình 1.3. Tuyến đường hình chữ S dưới dạng một đường vòng quanh có điểm kết thúc ở phía đối diện (hình 1.4) hoặc dưới dạng một đường xoắn ốc khi tuyến này nâng dần độ cao và cắt nhau ở một độ cao khác (hình 1.5). Trên các tuyến đường ô tô, để kéo dài tuyến, người ta sử dụng các loại đường cong hình rắn. A B Hình 1.4. Tuyến đường dạng vòng Hình 1.5. Tuyến đường dạng vòng nâng dần độ cao 16