Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu CHƯƠNG 2. CÔNG TÁC ĐO ĐẠC TRONG XÂY DỰNG CẦU 2.1. Nội dung và tầm quan trọng Công tác đo đạc và định vị trong xây dựng cầu có vai trò quan trọng đặc biệt. Không có nó, người ta sẽ không biết bắt đầu từ đâu, không biết được khối lượng công việc đã , đang và sẽ phải làm là bao nhiêu. Không có nó, người ta sẽ không thể thực hiện được kế hoạch xây dựng. Sẽ trở nên lãng phí to lớn và vô nghĩa nếu như công trình được đặt ở những vị trí không xác đáng, hình dáng của nó không thoả mãn các yêu cầu về thiết kế, không đáp ứng được nhu cầu sử dụng và khai thác. *)Trong quá trình khảo sát vị trí và thiết kế, người ta phải dựa vào tình hình thuỷ lực-thuỷ văn, địa chất, chế độ dòng chảy, điều kiện địa hình khu vực xây dựng cầu để xác định từng vị trí mố cầu, trụ cầu kết hợp với khẩu độ thoát nước. Khi thiết kế khẩu độ thoát nước, thiết kế nhịp cầu phải dựa vào các vị trí mố trụ cầu đã có để tính toán KCN. Vì vậy phải đảm bảo các vị trí đó. Nếu vị trí mó trị cầu không được xác định đúng với thiết kế, thì: - Có thể gây ra những khó khăn bất ngờ trong thi công móng mố trụ, cũng như những tổn thất lớn đến tính bền vững của công trình cầu. - Gây ra độ lệch tâm lớn ở điểm kê gối hoặc tim mố trụ cầu. - Phải thay đổi hoặc thiết kế sửa chữa lại, gây thiệt hại về kinh tế và uy tín. - Với những công trình cầu thi công theo phương pháp lắp ghép thì việc xác định sai vị trí tim mố trụ cầu sẽ gây tác hại to lớn hoặc có thể không thực hiện được việc lắp ghép KCN. *)-Chính vì những lẽ đó, việc đo đạc trong xây dựng cầu phải được tiến hành hết sức nghiêm túc, thận trọng, chính xác, được đo đi - đo lại nhiều lần, liên tục và phải sử dụng nhiều phương pháp đo để kiểm tra kết quả đo đạc. Đối với những công trình cầu lớn, việc đo đạc nhiều và phức tạp, phải được thức hiện bởi các đơn vị đo đạc chuyên nghiệp. *)-Nội dung công tác đo đạc và định vị trong xây dựng cầu là nhằm đảm bảo đúng vị trí và kích thước toàn bộ công trình, cũng như các bộ phận công trình và được thực hiện trong suốt quá trình thi công cầu. Bao gồm: Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu -Xác định lại và kiểm tra trên thực địa các cọc mốc đỉnh và mốc cao độ. -Cắm các cọc mốc trên thực địa để định vị đường trục dọc cầu, đường trục dọc của mố trụ, của đường hai đầu cầu, của đường dẫn, của đường tạm, của kè hướng dòng và của các công trình có liên quan đến công trình cầu cần xây dựng. -Kiểm tra có hệ thống đối với quá trình xây dựng từng bộ phận công trình để đảm bảo đúng kích thước và đúng vị trí. -Kiểm tra kích thước và hình dạng các cấu kiện chế tạo sẵn. -Định vị trên thực địa các công trình phụ tạm phục vụ thi công như đường tránh, trụ tạm, nhà ở, đập chắn, *)-Công tác đo đạc phải được thực hiện liên tục, thường xuyên, có kế hoạch theo mức độ hoàn thành dần từng phần, từng bộ phận, từng hạng mục công trình. Trong trường hợp điều kiện địa chất phức tạp, phải có một chương trình đo đạc đặc biệt để quan sát sự biến dạng, lún sụt của các bộ phận công trình đang được xây dựng và cả những công trình hay địa vật xung quanh khu vực thi công cầu. 2.2 Xây dựng hệ thống cọc mốc xác định vị trí tim cầu: a) Căn cứ của công tác đo đạc, xây dựng hệ thống cọc mốc: - Bình đồ khu vực xây dựng cầu, trên đó chỉ rõ đường tim tuyến, đường tim cầu. Trường hợp cầu xây ở những nơi phức tạp, bãi sông rộng hơn 100m, nơi các cọc dễ bị thất lạc cần xác định đường tim phụ song song với đường tim chính cho tuyến và cho cầu. - Sơ đồ đường sườn đo đạc và các thuyết minh kèm theo. - Bản sao tọa độ, cao độ của các cọc thuộc đường sườn đo đạc. - Các yếu tố của đường sườn: cọc mốc, mốc cao đạc, điểm khống chế tim tuyến, tim cầu. Tỷ lệ bình đồ, số lượng cọc mốc căn cứ như sau: Quy định về bình đồ và số lượng cọc mốc đường sườn: Tỷ lệ bình đồ Loại công trình Số lợng cọc Vật liệu cọc mốc Theo đường tim cầu Cọc mốc Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu 1:1000 Cống và cầu ngắn hơn 50m ít nhất 2 cọc 1 cọc gỗ Cầu dài từ 50-100m ít nhất 2 cọc mỗi phía bờ 1 cọc ở mỗi bờ gỗ 1:2000 Cầu dài từ 100-300m ít nhất 2 cọc mỗi phía bờ 1 cọc ở mỗi bờ BTCT 1:5000 Cầu dài từ trên 300m ít nhất 2 cọc mỗi phía bờ 2 cọc ở mỗi bờ BTCT Đờng đầu cầu ít nhất 2 cọc/km - ít nhất 1 cọc/km Gỗ trên đờng cong phải có cọc ở TĐ,TC, đỉnh - ở vị trí cách đờng trục không quá 40m ngoài phạm vi của nền đờng, rãnh - Cọc mốc được chôn sâu 0,3-0,5m, nhô cao khỏi mặt đất từ 10-15cm, trên đó ghi ký hiệu tên cọc. - Các cọc thuộc đường tim cầu, tim tuyến phải gắn vào lý trình chung của tuyến đường. 2.3 Định vị tim mố, trụ cầu: 2.3.1 Phương pháp đo trực tiếp: 2.3.1.1 áp dụng: trường hợp chiều dài cầu có chiều dài dưới 100m 2.3.1.2 Chiều dài cầu và khoảng cách giữa tim các mố, trụ được đo bằng thước thép kết hợp máy kinh vĩ ngắm hướng thẳng, Trong phạm vi ngập nước, việc đo và đánh dấu được tiến hành trên cầu tạm. Cầu tạm thường dựng bằng gỗ bên cạnh dọc theo cầu chính, còn có thể phục vụ đi lại trong thời gian thi công. Trụ cầu tạm thông thường bằng gỗ tròn D12-16cm hoặc gỗ hộp 10x10, 15x15 đóng vào nền từ 2,0-2,5m. Mặt cầu lát ván dầy 4cm. Tim dọc phụ đặt trên mặt cầu và được đánh dấu cố định bằng đinh đóng cách nhau 3-5m. 2.3.1.3 Định vị cầu nhỏ: - Đối với các cầu nhỏ có dòng nước hẹp, không ngập sâu, có thể đóng các cọc mốc tương đối dễ dàng. Từ cọc mốc gần nhất dẫn ra tất cả các vị trí tim mố, tim trụ bằng cách đo 2 lần có kinh vĩ ngắm hướng. Đặt máy kinh vĩ tại tim của từng mố, trụ để xác định vị trí cọc ở hai phía thượng và hạ lưu, mỗi phía đóng 2 cọc để khống chế đường tim mố trụ cầu. Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu Sơ đồ định vị mố trụ cầu nhỏ 1. Các cọc định vị tim dọc cầu 2. Các cọc định vị tim mố trụ ở thượng và hạ lưu 3. Vị trí móng, mố trụ cầu 2.3.1.4*) Định vị cầu trung và cầu lớn ngay trên mặt bằng thực địa: - Chỉ sử dụng phương pháp đo trực tiếp khi có thể đo khoảng cách bằng thước - Đường tim dọc cầu dựa theo hệ thống cọc mốc do thiết kế từ trước mà xác định. - Chiều dài cầu, khoảng cách từ cọc mốc đầu đến tim mố và khoảng cách giữa tim mố, trụ được đo bằng thước thép có kinh vĩ ngắm hướng. Đo dài hai lần theo hướng đi và hướng về, tốt nhất kéo thước theo phương ngang với lực quy định và dùng dây rọi đánh dấu điểm kéo thước, các lần đo đều do 1 người có kinh nghiệm kéo. - Sau khi đã có cọc mốc tim mố, trụ, phải xây dựng hệ thống cọc định vị như với cầu nhỏ. 2.3.1.5 Định vị cầu trung, cầu lớn khi có cầu tạm: - Những nơi có nước, mực nước không sâu có thể dựng cầu tạm cách cầu chính khoảng 20- 30m để phục vụ việc đi lại và đo đạc. Thông thường tim cầu tạm song song với tim cầu chính. Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu Sơ đồ định vị mố trụ trên cầu tạm – Trục tạm song song với trục chính - Từ cọc mốc A,B đã có, lập trục phụ A’,B’ trên cầu tạm bằng hệ đường sườn ABA’B’. Trên trục A’B’ đo chính xác cự ly của hình chiếu các tim mố, trụ cầu chính Mo’, T1’, T2’… Mn’. Đặt máy kinh vỹ tại các điểm vừa xác định ngắm góc o 90 so với trục A’B’, đóng các cọc định vị ở hai phía thượng và hạ lưu cầu. Giao của trục AB và các đường dóng từ cọc định vị sẽ xác định vị trí tim mố trụ cầu chính. - Khi cầu tạm không song song với trục cầu chính (gặp khi bên cầu chính có 1 cầu đang sử dụng), ta dùng lề người đi của cầu này để dụng trục phụ A’B’ hợp với trục cầu chính góc γ Sơ đồ định vị mố trụ trên cầu tạm – Trục tạm không song song với trục chính 2 9090 00 βα βαγ − =−=−= Khoảng cách giữa hai mốc AB là: AB = A’B’cos γ Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu Cự ly của các hình chiếu tim mố, trụ trên trục phụ A’B’ là khoảng cách thiết kế thực chia cho cos γ , T1’T2’ = T1T2/ cos γ Đặt máy kinh vỹ tại các điểm đã xác định được ở trên cầu tạm, mở góc α so với trục A’B’, xác định cọc định vị như phần trên. 2.3.2 Phương pháp đo gián tiếp: 2.3.2.1 áp dụng: trường hợp cầu trung và lớn, địa hình phức tạp, nước ngập sâu, chẩy xiết, có thông thuyền Định vị mố trụ bằng cách sử dụng máy kinh vỹ đo trên mạng tam giác đạc. 2.3.2.2 Nội dung: Trên bờ sông chọn những vị trí thích hợp lập mạng lưới đo đạc là tam giác hoặc tứ giác. Mạng lưới đo đạc cần xác định chính xác cự ly dài và cao độ các đỉnh. Qui đổi tọa độ các đỉnh theo một hệ tọa độ qui ước thuận lợi nhất. - Đơn giản nhất là đo đạc chỉ với 1 cơ tuyến và đo 2 góc đỉnh (a). Để nâng cao độ chính xác dùng mạng lưới đo đạc gồm 2 tam giác với 2 cơ tuyến (b), hoặc dùng mạng lưới tứ giác 1 cơ tuyến(c), 2 cơ tuyến (d). Nếu gần nơi có cầu cũ(g) hoặc bãi nổi(e) thì nên đặt cơ tuyến trên cầu cũ hoặc bãi nổi. Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu Các dạng dồ hình mạng lưới đo đạc 1.Cơ tuyến 2.3.2.3 Yêu cầu đo đạc: 1. Hình thái mạng lưới tam giác đạc: + Cầu trung dùng mạng lưới 2 hoặc 4 tam giác. + Cầu lớn dùng mạng tứ giác. 2. Điều kiện góc mạng lưới: + Lưới tam giác các góc không nhỏ hơn 0 20 và không lớn hơn 0 130 . + Lưới tứ giác các góc không nhỏ hơn 0 20 . - Chiều dài cầu dưới 200 m có thể dùng 1 cơ tuyến, cầu dài hơn phải dùng ít nhất 2 cơ tuyến, cơ tuyến được cắm ở nơi có độ dốc nhỏ hơn 1%, chiều dài cơ tuyến nên lấy bằng một nửa chiều dài cần xác định. Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu - Mỗi tim mố trụ được giao hội tối thiểu từ 3 đường ngắm từ 3 mốc đỉnh của mạng. Sai số của điểm giao hội không quá 1,5cm. - Cách xác định tim mố trụ bằng phương pháp giao hội như sau: Sơ đồ định vị tim mố trụ bằng phương pháp giao hội tia ngắm Chiều dài cơ tuyến AC, AD và góc 1 α , 2 α tương ứng của chúng với đường tim cầu được đo đạc và xác định. Chiều dài AT2 xác định theo thiết kế. Từ các yếu tố trên giải tam giác ACT2, ADT2, tính được các góc 21T β và 22T β . Đặt máy kinh vỹ tại các đỉnh C,D ngắm về A, mở máy một góc 21T β và 22T β giao hội với nhau và giao hội với tia ngắm từ đỉnh A ngắm dọc theo tim cầu. Để định vị tạm thời, nếu T2 ở cạn thì dùng cọc tiêu, nếu ở vùng ngập nước cạn thì dùng cọc tạm, nếu ở vùng ngập nước sâu dùng bè phao. Sau khi định vị, có thể xây dựng các công trinhg phụ tạm như đảo đất, đóng cọc…. Khi đã có công trình phụ tạm, cần đo đạc định vị lại chính xác, từ đó xây dựng công trình. 2.3.3 Xác định tim mố trụ cầu cong: 2.3.3.1 Phương pháp đa giác: Định vị cầu cong theo phương pháp đa giác - Coi vị trí tim mố trụ cầu là đỉnh của đa giác nội tiếp đường cong trục dọc cầu, dựa vào tài liệu thiết kế tính được các cạnh, góc của đa giác. 2.3.3.2 Phương pháp tiếp tuyến: Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu Định vị cầu cong theo phương pháp tiếp tuyến - Dựa vào góc đỉnh θ và bán kính đường cong R xác định 2 cot θ gRT = và các yếu tố đường cong khác. Đặt máy kinh vỹ tại Mo, xác định góc tiếp tuyến, đo chiều dài T, xác định được đỉnh D. Đặt máy tại D, mở góc θ với tiếp tuyến MoD, đo chiều dài T, xác định được M3. Vị trí tim trụ T1, T2 được xác định bằng phương pháp tọa độ vuông góc. Trục tọa độ thường chọn là MoD. 2.3.3.3 Phương pháp tọa độ cực: Định vị cầu cong theo phương pháp tọa độ cực - Dựa vào hồ sơ thiết kế, xác định được các yếu tố của tam giác ABO, từ đó xác định được tâm O trên thực địa. Ngoài ra cũng xác định được tọa độ cực các tim mố trụ với các góc 1 α , 2 α tương ứng. Dùng máy kinh vỹ đặt tại O mở các góc với OA là 1 α , 2 α xác định hình chiếu xuyên tâm của T1,T2….là T1’,T2’… trên dây AB. Dùng máy kinh vỹ đặt tại O, ngắm hướng để đo các tọa độ cực tương ứng xác định được vị trí tim trụ T1,T2… 2.3.3.4 Phương pháp dây cung kéo thẳng: Định vị cầu cong theo phương pháp dây cung kéo thẳng Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu - Từ hồ sơ thiết kế, tính được chiều dài dây cung MoM5, chiều dài các đoạn kéo thẳng và cự ly lẻ của các đoạn trên dây cung. Trên dây cung, xác định các điểm hình chiếu của trụ bằng thước thép, có máy kinh vỹ ngắm hướng. Từ các điểm hình chiếu đã xác định, đặt máy tại các điểm đó, mở góc 0 90 so với dây cung, lấy thước thép đo độ dài tung độ dóng từ dây cung, xác định vị trí tim trụ. 2.3.3.5 Phương pháp giao hội tia ngắm: Định vị cầu cong theo phương pháp tọa giao hội tia ngắm - Nếu cầu lớn, địa hình phức tạp, nước ngập sâu không áp dụng được những phương pháp định vị nói trên thì sử dụng một hệ thốn đường sườn, dùng máy kinh vỹ đặt trên các đỉnh đường sườn ngắm giao hội không dưới 3 tia cho 1 tim mố trụ. Hệ thống đường sườn tối thiểu có 2 cơ tuyến. Các yếu tố hình học được tính trên thiết kế. Thực hiện định vị tim trụ bằng giao hội tia ngắm như phần trên đã trình bày. 2.3.4 Phương pháp đo cao độ: - Được tiến hành bằng máy thủy bình. - Được dẫn từ mốc cao độ Quốc gia hoặc các mốc cấp thấp hơn tùy theo yêu cầu độ chính xác trong thiết kế. Để cho việc thực hiện định vị nhanh chóng, cần dẫn đến các mốc cao độ phụ phân bố hợp lý cho công trình, mỗi một mốc cao độ có hồ sơ đi kèm. 2.4 Độ chính xác trong đo đạc. - Chất lượng của công tác đo đạc là độ chính xác, mỗi loại kết cấu và mỗi dạng công trình đòi hỏi mức độ chính xác khác nhau. Điều kiện để đảm bảo độ chính xác theo yêu cầu là: + Con người: phải có phương pháp làm việc đúng, có tinh thần trách nhiệm, có trình độ chuyên môn, có đạo đức nghề nghiệp. + Thiết bị: đảm bảo độ chính xác, ổn định, [...]... 10mm 2.5 Đo đạc trong quá trình thi công 2.5 .1 Yêu cầu Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu 2.5 .2 Đo đạc trong thi công móng khối 2.5 .3 Đo đạc trong thi công móng cọc Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu Xác định vị trí khung dẫn hướng 1-cọc định vị khung dẫn hướng Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công. .. – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu - Trong thi công chủ yếu sủ dụng đo dài, đo góc, đo cao đạc với độ chính xác yêu cầu như sau: 2.4 .1 Độ chính xác đo dài - Độ chính xác đo dài cầu: Sai số cho phép khi đo chiều dài cầu L . tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu CHƯƠNG 2. CÔNG TÁC ĐO ĐẠC TRONG XÂY DỰNG CẦU 2. 1. Nội dung và tầm quan trọng Công tác đo đạc và định vị trong xây dựng cầu có vai trò. xung quanh khu vực thi công cầu. 2. 2 Xây dựng hệ thống cọc mốc xác định vị trí tim cầu: a) Căn cứ của công tác đo đạc, xây dựng hệ thống cọc mốc: - Bình đồ khu vực xây dựng cầu, trên đó chỉ rõ đường. tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ môn Cơ khí – Thi công cầu 2. 5 .2 Đo đạc trong thi công móng khối 2. 5.3 Đo đạc trong thi công móng cọc Trường Cao đẳng Kinh tế-Kỹ thuật – Khoa Công nghiệp – Bộ