Chương LƯỚI KHỐNG CHẾ TRẮC ĐỊA 6.1 KHÁI NIỆM Trong đo đạc để tránh tích lũy sai số, thường áp dụng nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết, từ độ xác cao đến độ xác thấp Nghĩa dùng máy phương pháp đo có độ xác tương đối cao để xác định tọa độ độ cao số điểm Các điểm gọi điểm khống chế liên kết lại thành lưới khống chế Căn vào điểm để đo điểm khác xung quanh, điểm gọi điểm chi tiết Có loại lưới khống chế trắc địa: - Lưới khống chế mặt biết (X,Y), dùng làm sở xác định vị trí mặt điểm - Lưới khống chế độ cao biết (H), sử dụng làm sở xác định độ cao điểm mặt đất 6.2 LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG (TỌA ĐỘ) Định nghĩa Lưới khống chế mặt tập hợp điểm xác định nhờ phép đo (góc độ dài) tiến hành mặt đất tính toán tọa độ X,Y hệ thống Phân cấp Về tổng thể lưới khống chế trắc địa phân thành cấp chính: - Lưới khống chế tam giác Nhà nước - Lưới khống chế trắc địa khu vực - Lưới sở đo vẽ Trong cấp lại phân thành hạng theo nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết với độ xác giảm dần, lưới cấp sau phát triển dựa vào lưới cấp trước tính tốn hệ toạ độ thống a Cấp lưới khống chế tam giác Nhà nước Lưới khống chế tam giác Nhà nước có hạng: I, II, III, IV Các tiêu kỹ thuật lưới khống chế tam giác Nhà nước Chỉ tiêu kỹ thuật Chiều dài cạnh tam giác (km) Hạng I 20-30 Hạng II 7-20 Hạng III 5-10 Hạng IV 2-6 Sai số tương đối đo cạnh đáy 400.000 300.000 200.000 200.000 Sai số trung phương đo góc Góc nhỏ tam giác ± 0"7 400 ±1"0 300 ±1"8 300 ±2"5 300 b Lưới khống chế trắc địa khu vực Có thể xây dựng theo lưới giải tích cấp I, lưới giải tích cấp II đường chuyền đa giác cấp I, II 48 Các tiêu kỹ thuật lưới giải tích Chỉ tiêu kỹ thuật Số lượng tam giác cạnh đáy (km) Chiều dài cạnh tam giác Góc nhỏ tam giác Sai số trung phương đo góc Sai số trung phương đo cạnh Cấp I 10 (1-5) km 200 ± 5" 1:50.000 Cấp II 10 (1-3) km 200 ±10" 1:20.000 c Lưới sở đo vẽ: Được xây dựng dạng - Đường chuyền kinh vĩ - Đường chuyền bàn đạc - Chuỗi tam giác - Giao hội 6.3 ĐƯỜNG CHUYỀN KINH VĨ Khái niệm Đường chuyền (đường sườn) kinh vĩ thuộc lưới khống chế đo vẽ đường nối điểm đo, đánh dấu cọc mốc mặt đất thành đường gãy khúc liên tục * Ưu: Các điểm bố trí linh hoạt, cần thơng hướng Có thể bố trí nhiều dạng đồ hình * Nhược: Diện tích khống chế tương đối hẹp Khối lượng đo đạc lớn Phân loại a Phân theo tác dụng: Có loại đường chuyền đường chuyền phụ - Đường chuyền chính: Được nối với điểm sở lưới khống chế cấp cao (hoặc độc lập) có tác dụng khống chế tồn khu vực có độ xác cao đường chuyền phụ - Đường chuyền phụ: Được nối vào đỉnh đường chuyền có tác dụng khống chế phận, chỗ đường chuyền khơng tới b Phân theo hình dạng - Đường chuyền khép kín (hình 6-1a): Đường chuyền xây dựng xuất phát từ điểm khép điểm Đây dạng đường chuyền hay sử dụng, xây dựng khu vực đo vẽ khơng có nhiều điểm khống chế biết tọa độ Tuy nhiên dạng đường chuyền có nhiều điểm yếu ta nên lưu ý sử dụng khu vực đo vẽ không lớn 1' β0 2' M 2' 1' A B (hình 6-1b) (hình 6-1a) 49 N 2' M 1' A N B P Q (hình 6-1c) - Đường chuyền phù hợp (hở) (hình 6-1b): Đây đường chuyền nối hai điểm biết tọa độ Dạng dạng tốt lưới đường chuyền - Đường chuyền nhánh (treo) 2-1'-2' (hình 6-1c) Đường chuyền phát triển từ điểm biết tọa độ, đầu tự Đây dạng nên tránh phải đo lần - Hệ thống đường chuyền kinh vĩ có điểm nút (Hình 6.1 d) A B N Điểm nút C (hình 6-1d) Điểm nút xem điểm hội tụ đường chuyền treo xem điểm nút đường chuyền phù hợp Đây dạng lưới đường chuyền tốt cho kết đồng độ xác Các yếu tố cần đo a Tài liệu gốc cần có: - Đường chuyền khép kín: Cần biết tọa độ điểm đầu góc phương vị cạnh đầu - Đường chuyền phù hợp (hở): Tọa độ điểm đầu, điểm cuối, góc định hướng cạnh đầu, cạnh cuối b Số liệu cần đo: Đo tồn góc β (dùng máy kinh vĩ) Đo toàn chiều dài cạnh (tùy thuộc yêu cầu độ xác mà sử dụng loại thước phương pháp đo, số lần đo) Tính tốn đường chuyền kinh vĩ (Bài toán thuận) a Đường chuyền khép kín b1- Điều chỉnh góc bằng: Giả sử có đường chuyền khép kín hình vẽ (hình 6.2) điểm A điểm cấp cao biết tọa độ Tính theo chiều mũi tên Biết αđ Giả thiết đo góc β n Theo lý thuyết ta có: ∑ β i0 = β10 +β 20 + β 30 + + β n0 = (n − 2) *180 Góc đo được: n ∑β n = β1 +β + + β n ≠ ∑ β10 50 n n 1 Vậy sai số khép: f ( β ) = ∑ β −∑ β i0 S1-2 _ A=1 S2-3 β2 αñ β3 β1 S3-4 S5-1 β4 β5 S4-5 (hình 6-2) Với t giá trị vạch khắc nhỏ máy (thường lấy t = 1'); n số cạnh đa giác Sai số khép cho phép đường chuyền phụ thuộc vào dụng cụ đo góc kết đo phải đạt điều kiện ⏐fβ⏐≤ 1,5 t n Nếu khơng đạt điều kiện phải kiểm tra lại đo lại Nếu điều kiện thoả mãn ta phân phối sai số theo nguyên tắc sau: - Phân phối cho góc - Ưu tiên cho góc có cạnh ngắn: Vi = − f βdo n Vậy góc sau hiệu chỉnh: βi = βi đo + Vi Kiểm tra ∑βi = ∑ β i0 b2- Tính góc định hướng Căn vào góc định hướng cạnh đầu (αđ) góc hiệu chỉnh tuỳ theo góc đo bên phải (hay bên trái) đường đo, để áp dụng công thức toán thuận αi -(i+1) = α(i-1)-i +1800 - βpi b3- Tính số gia tọa độ (gần đúng) Δ'X(i-i+1) = Si-(i+1) Cos αi -(i+1) ; Δ'Yi-(i+1) = Si-(i+1) Sin αi -(i+1) b4- Điều chỉnh số gia tọa độ n ∑ Δ' Xi = X C − X d = ; Theo lý thuyết: n ∑Δ ' Yi = YC − Yd = Nhưng thực tế đo (đo góc, đo cạnh) có sai số Mặc dù góc điều chỉnh chưa trị số thực nên b5- Tính tốn tọa độ điểm đường chuyền Xi+1 = X i + ΔXi - (i+1) X fy VΔ Xi −(i +1) = fx fs 1' − fX S i −(i +1) L − fY S i − ( i +1) L Yi+1 = Yi + ΔYi - (i+1) VΔ Yi − ( i +1) = Y (hình 6-3) Gọi số khép kín thành phần theo trục X n ∑Δ n ' Xi ∑Δ ≠ ⇒ f ( x) ; 1 Gọi số khép kín thành phần theo trục Y 51 ' Yi ≠ ⇒ f ( y) Như ∑Δ ' X ∑Δ ' Y sai số tọa độ Nếu dùng số gia Δ' X , Δ'Y tính để vẽ điểm đường chuyền điểm cuối 1' khơng trùng với điểm sinh sai số khép kín tọa độ (sai số khép kín vị trí điểm ) fS (hình 6-3) −1' = f (S ) = f x2 + f y2 n * Nếu gọi: L = ∑ S i ta có sai số khép tương đối đường chuyền i f(S ) = T L Trị số * Nếu phải thỏa mãn điều kiện không vượt 1/1000 đến 1/3000 T fS Thì phải kiểm tra lại sổ ghi cách tính tốn Nếu khơng có sai > L T sót tiến hành đo lại độ dài * Nếu fS Thì tính số điều chỉnh theo gia số tọa độ cho cạnh ≤ L T theo công thức VΔ Xi −( i +1) = − fX S i −(i +1) L VΔ Yi − ( i +1) = − fY S i − ( i +1) L n Kiểm tra phân phối: αñ I n II β2 β5 β4 β3 III IV (hình 6-4) Tên điểm I II III IV V I ' Xi = − fX ; β1 V ∑ VΔ Góc đo 88006'00" 135059'40" 77.39.40 147.38.50 90.36.10 ∑VΔ ' Yi là: ΔX = − f Y số gia tọa độ sau hiệu chỉnh = Δ' X i-(i+1) + VΔXi-(i+1) ; ΔYi-(i+1) = Δ'Y i-(i+1) + VΔYi-(i+1) i-(i+1) Ví dụ: Tính tốn bình sai đường chuyền kinh vĩ khép kín Có đường chuyền kinh vĩ khép kín I - II - III - IV - V - I (hình 6-4) Số liệu đo ghi bảng, u cầu tính tốn tọa độ điểm Khoảng cách đo (m) 69m.667 71.921 76.878 54.228 93.864 52 Góc định hướng 91.00'00" Bước 1: Điều chỉnh góc ∑β lt ∑β = 180 ( n − ) = 180 (5 − ) = 540 00 ' 00 " ido = β1 + β + β + β + β = 88 06 00 ' + 135 59 40 + 77 39 40 + 147 38 50 + 90 36 10 = 540 00 ' 20 " f β ido = ∑ β ido − ∑ β ilt = 540 00 ' 20 " − 540 = +20 " [ f ] = ± 1,5t n = ± 1,5 ' = ± 35 [ f ( ) ] = + 20 〈 [ f ] = ± 35 ⇒ Được phép điều chỉnh ' (β ) " (β ) ' (β ) − f ( β ) − 20" = = −4 " Số điều chỉnh: Vi = n Vậy góc sau hiệu chỉnh: β i = β ido + Vi ⇒ β = 88 06 ' 00 " + ( − " ) = 88 05 ' 56 " ⇒ β = 135 59 ' 40 " + ( − " ) = 135 59 ' 36 " β = 90 36 '10 " + ( − " ) = 90 36 ' 06 " Kiểm tra góc sau hiệu chỉnh ∑ β = ∑ βlt = 88 i 05 06 ' + 135 59 ' 36 " + + 90 36 06 = 540 = ∑ β lt Bước 2: Tính góc định hướng Vì góc đo bên phải nên ta áp dụng cơng thức α i − ( i + ) = α ( i − ) − i + 180 α − = α − + 180 0 − β ip − β = 910 00 ' 00"+180 − 1350 59.36 = 1350 00'24" α − = α − + 180 − β = 135 00 ' 24 "+ 180 − 77 39 '36 " = 237 20 '48 " α − = α − + 180 − β = 237 20 ' 48 "+ 180 − 147 38 '46 " = 269 42 '02 " α −1 = α − + 180 − β = 269 42 ' 02 "+ 180 − 90 38 '06 " = 359 05 '56 " Kiểm tra α 1− = α −1 + 180 − β = 359 05 ' 56"+180 − 88 05'56" = 451 00 '00"−360 = 910 00 '00" Bước 3: Tính số gia toạ độ (gần đúng) Δ'X = S cos α Δ'X 1-2 = S1-2 cos α1-2 = 69m.667 cos 91000'00" = -1m215 Δ'X 2-3 = S2-3 cos α2-3 = 71m.921 cos 135000'24" = -50.861 Δ'X 3-4 = S3-4 cos α3-4 = 76m.878 cos 237020'48" = -41.479 Δ'X 4-5 = S4-5 cos α4-5 = 54.228 cos 269042'02" = -0.283 Δ'X 5-1 = S5-1 cos α5-1 = 93.864 cos 359005'56" = +93.852 Δ'Y = S sin α Δ'Y 1-2 = S1-2 sin α1-2 = 69m.667 sin 91000'00" = +69m656 Δ'Y2-3 = S2-3 sin α2-3 = 71m.921 sin 53135000'24" = +50.849 Δ'Y 3-4 = S3-4 sin α3-4 = 76m.878 sin 237020'48" = -64.727 Δ'Y 4-5 = S4-5 sin α4-5 = 54.228 sin 269042'02" = -54.227 Δ'Y 5-1 = S5-1 sin α5-1 = 93.864 sin 359005'56" = -1.476 Bước 4: Điều chỉnh gia số tọa độ - Tính sai số khép tọa độ f(x), f(y) f(x) = ∑ Δ' Xi = -1.215 - 50.861 - 41.479 - 0.283 +93.852 = +14mm f(y) = +69.656 + 50.849 - 64.727 - 54.227 - 1.476 = +75mm - Tính sai số khép kín tồn phần f(S) f(S) = f x + f y = 14 + 75 = 76mm 2 - Tính sai số khép kín tương đối f (S ) L = f (S ) L 76 1 1 ≈ 〈 = ÷ nên phép điều chỉnh gia số tọa độ 366558 4800 T 1000 3000 - Số hiệu chỉnh gia số tọa độ cho cạnh + Số hiệu chỉnh trục hành X + Số hiệu chỉnh trục tung Y VΔ X ( i +1) = − f(X ) L − f(X ) VΔ X = VΔ X = VΔ X = VΔ X = VΔ X = L − f(X ) L − f(X ) L − f(X ) L − f(X ) L S i (i + 1) = − 14 S i (i +1) 366558 69667 = −3mm VΔ X ( i + ) = VΔ Y = 71921 = − VΔ Y 76878 = − VΔ Y 54228 = − VΔ Y 93864 = − VΔ Y − f ( y) L S i − ( i +1) = − 75 S i − ( i +1) 366558 − f (Y ) 69667 = −14mm L − f (Y ) = 71921 = − 15 L − f (Y ) = 64727 = − 16 L − f (Y ) = 54227 = − 11 L − f (Y ) = 93864 = − 19 L Kiểm tra: ∑V Δ ∑V Δ X Y = ( −3) + ( −3) + ( −3) + ( −2) + ( −3) = −14 = − f ( x ) = (−14) + (−15) + (−16) + ( −11) + ( −19) = −75 = − f (Y ) - Gia số tọa độ sau điều chỉnh Δ Xi = Δ' Xi + V Δ Xi Δ Yi = Δ 'Yi + V Δ Yi Δ X = − 215 + ( − 3) = − m 218 Δ X = − 50 861 + ( −3) = −50 m 864 Δ X = − 41 479 + ( − 3) = − 41 m 482 Δ Y = +69 656 + ( −14 ) = +69 m 642 Δ Y = +50 849 + ( − 15 ) = + 50 m 864 Δ Y = − 64 727 + ( − 16 ) = − 64 m 743 Δ X = − 283 + ( − ) = − m 285 Δ X = + 93 852 + ( − 3) = + 93 849 Δ Y = −54 227 + ( −11) = −54 m 238 Δ Y = − 476 + ( − 19 ) = − 495 Kiểm tra gia số tọa độ sau điều chỉnh ∑ΔXi = - 1.218 + +93.849 = ∑ΔYi = + 69.642 + +(-1.495) = 54 Bước 5: Tính tọa độ điểm đường chuyền theo công thức Xi+1 = Xi + ΔXi -(i+1) Yi+1 = Yi + ΔYi -(i+1) Giả sử tọa độ điểm I giả định XI = 0m000, YI = 0m000 X2 = X1 + ΔX1-2 Y2 = Y1 + ΔX1-2 = 0.000+(-1.218)=-1.218m = 0.000+69.642=+69m642 X3 = X2 + ΔX2-3 Y3 = Y2 + Δy2-3 m = -1.218+(-50.864)=-52 082 = +69.642+50.864=+120m476 X4 = X3 + ΔX3-4 Y4 = Y3 + Δy3-4 =m m 52.082+(-41.482)=-93 564 = 120.476+(-64.743)=+55 733 X5 = X4 + ΔX4-5 Y5 = Y4 + Δy4-5 m = -93.564+(-0.285)=-93 849 = +55.733+(-54.238)=+1m495 Kiểm tra Kiểm tra X1 = X5 + ΔX5-1 Y1 = Y5 + ΔY5-1 = - 93.849 + 93.849 = 0.000 = + 1.495 +(-1.495) = 0.000 2- Đường chuyền phù hợp (hở, nối) C αñ β1 βA A S1 S2 Sn-1 β2 βn-1 Sn βB αc D B (hình 6-5) Ở đường chuyền phù hợp có điều kiện bình sai (như đường chuyền kín) điều kiện phương vị, hai điều kiện tọa độ * Các số liệu cho (hình 6-5) - Sơ đồ đường chuyền phù hợp gồm n cạnh - Tọa độ điểm đầu A điểm cuối B - Góc định hướng cạnh đầu αđ = α CA góc định hướng cạnh cuối αC = α BD * Các số liệu đo: - Các góc bên trái (hoặc bên phải) βA, β1, β2 βn-1, βB gồm (n+1) góc (βA, βB gọi góc liên kết) - Độ dài cạnh S1, S2 Sn (Gồm n cạnh) b1- Bình sai sai số khép góc Theo lý thuyết ta có αA1 = αCA + βA -1800 α12 = αA1 + β1 -1800 αBD = αn-1 + βB -1800 B B Từ ta có : αBD = αCA+ ∑β -(n+1)1800 ∑βLT = αBD - αCA + (n+1)1800 55 B ∑βLT = αC - αđ + (n+1)1800 Từ giá trị đo ta có ∑βđo = βA + β1 + β2 + + βn-1 + βB Sai số khép góc fβ = ∑βđo -∑βLT sai số khép góc cho phép [fβ] = 1,5t n Tính số hiệu chỉnh − fβ - Coi góc có sai số Vi = n +1 - Ưu tiên cho góc có cạnh ngắn Và góc sau hiệu chỉnh: βi = βiđo + Vi b2- Tính góc định hướng cho cạnh Căn vào αđ lấy góc sau hiệu chỉnh αi - (i+1) = α(i -1)-i - 1800 + βiT b3- Tính gia số tọa độ : Δ'Xi = Si cos αi (i = 1,2, n) Δ'Yi = Si sin αi b4- Bình sai sai số khép số gia tọa độ - Theo lý thuyết ta có: B ∑Δ ∑Δ LT X = XC − Xd = XB − X A LT Y = YC − Yd = YB − Y A Các sai số khép tọa độ là: f X = ∑ Δ' X − ∑ ΔLTX f Y = ∑ Δ'Y − ∑ ΔLT Y Từ ta tính sai số khép độ dài là: f(S) = Nếu f (S ) L ≤ f x2 + f y2 1 ÷ Thì ta tiến hành bình sai cách điều chỉnh vào 1000 3000 số gia tọa độ tính tốn giá trị tỷ lệ với độ dài cạnh, nghĩa là: VΔ Xi −(i +1) = VΔ Yi −( i +1) = − f(X ) L − f (Y ) L S i (i + 1) Si (i + 1) Và số gia tọa độ sau hiệu chỉnh Δ Xi−(i +1) = Δ' Xi−(i +1) + VΔ Xi−(i +1) Δ Yi−(i +1) = Δ'Yi−(i +1) + VΔ Yi−(i +1) b5- Tính tọa độ điểm đường chuyền: Sau có số gia tọa độ hiệu chỉnh ta tiếp tục tính tọa độ điểm đường chuyền, điểm A (điểm đầu) tọa độ điểm sau tọa độ điểm trước cộng với số gia tọa độ chúng hiệu chỉnh: X i +1 = X i + Δ Xi −(i +1) Yi +1 = Yi + Δ Yi −( i +1) 56 6.4 LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO Định nghĩa Lưới khống chế độ cao tập hợp điểm (các mốc) mà độ cao chúng xác định đo cao hình học lượng giác - Các điểm lưới khống chế độ cao cố định mặt đất cọc mốc Trắc địa đảm bảo ổn định Lưới xây dựng dạng đường chuyền kín, đường chuyền nối hay điểm nút Phân cấp Tuỳ theo quy mơ độ xác giảm dần, lưới khống chế độ cao chia làm: - Lưới khống chế độ cao Nhà nước - Lưới độ cao kỹ thuật - Lưới độ cao đo vẽ a Lưới khống chế độ cao Nhà nước Lưới khống chế độ cao Nhà nước xây dựng phương pháp đo cao hình học chia làm hạng : I, II, III, IV theo độ xác giảm dần Hạng I, II sở để xây dựng lưới hạng thấp phục vụ cho công tác nghiên cứu khoa học Hạng III, IV phát triển dựa vào hạng I, II làm sở cho đo vẽ đồ địa hình loại tỷ lệ phục vụ cho xây dựng Lưới khống chế độ cao Nhà nước xây dựng độc lập với lưới khống chế mặt Nhà nước Các tiêu lưới khống chế độ cao Nhà nước Các tiêu kỹ thuật Chiều dài tia ngắm Sai số khép cho phép (mm) Sai số trung phương km đường đo (mm) Sai số trung phương của1 trạm đo (mm) Cấp lưới khống chế I II III IV 50m 65m 75m 100m Kỹ thuật V 150 L L 10 L 20 L 50 L 0.50 0.84 1.68 6.68 16.0 0.15 0.30 0.60 3.0 8.0 b Lưới độ cao kỹ thuật Lưới độ cao kỹ thuật lưới làm sở độ cao cho lưới độ cao đo vẽ, sở phát triển lưới độ cao kỹ thuật điểm độ cao Nhà nước hạng I, II, III, IV Tuỳ theo điều kiện địa hình, lưới độ cao kỹ thuật bố trí dạng đường đơn nối điểm cấp cao hệ thống có hay nhiều điểm nút, chiều dài tuyến độ cao kỹ thuật quy định bảng Độ cao điểm xác định phương pháp đo cao hình học hạng IV,V Các tiêu kỹ thuật lưới độ cao kỹ thuật Dạng đường đo cao 1- Đường đơn 2- Tuyến gốc điểm nút 3- Tuyến hai điểm nút 0.25 km 1.5 km km 57 Khoảng cao (m) 0.5 km km km 1-2-5 16 km 12 km km n g p h p c h i ế u t h ẳ n g đ ứ n g Trường hợp xây chen khơng thể đặt máy ngồi cơng trình sử dụng định tâm quang học máy kinh vĩ Muốn phương thẳng đứng điểm trục cần chuyển chừa lỗ sàn 20 x 20cm tiến hành định tâm máy theo mốc (hình 8-15a) hình 8-14 đánh dấu trục Tầng i Tầng i Tầng Tầng Tầng Tầng hình 8-15a hình 8-15b Đối với nhà > 10 tầng cơng trình tương đương người ta phải dùng máy chiếu thiên đỉnh quang học laser (hình 8-15b) c b Chuyển độ cao lên cao: T Xuất phát từ độ cao điểm A B II biết 76 d A S Đ ể c h u y ể n c c đ ộ c a o l ê n t ầ n g c a o n g i t a s 77 d ụ n g m y t h ủ y c h u ẩ n , m i a v t h c t h é p t r e o đ ầ 78 u “ ” v ề p h í a t r ê n ( h ì n h ) hình 8-16 - Máy I đặt đất đọc trị số theo mia S, thước thép d - Máy II đặt sàn đọc trị số theo mia T, thước thép C theo hình vẽ ta có: HB = HA+ S-(d-C)-T HB : Là độ cao cần tìm B Sau có HB tìm đem so sánh với độ cao điểm B thiết kế ( Η TK B ) Chuyển độ cao trục xuống móng cơng trình a Chuyển độ cao xuống móng - Trường hợp móng nơng: B 79 S hình 8-17 Ta dùng máy thuỷ chuẩn đặt bờ, mia dựng cọc mốc đọc trị số mia S Một mia chạy dọc theo trục móng đào (hình 8-17) Theo hình vẽ ta có Ttính = S + hCM (Trong đó: hCM bề sâu chơn móng) Sau có Ttính người dựng mia chạy dọc trục móng để kiểm tra - Nếu số đọc theo mia giá trị Ttính độ sâu móng đào đủ - Nếu số đọc Tđọc < Ttính móng đào cịn nơng - Nếu số đọc Tđọc > Ttính móng đào sâu độ sâu thiết kế - Trường hợp móng sâu rộng: Dùng máy thủy chuẩn, mia thuỷ chuẩn thước thép (hình 8-18) Một máy mia đặt bờ, máy mia đặt xuống móng cần vọt n1 S d M I n2 b II HM HDM MTC hình 8-18 Thước thép đặt vào “cần vọt” đầu “0” thước phía Đầu treo dọi để thước căng Tiến hành đo thuỷ chuẩn ta có: - Máy I dọc trị số theo mia S, thước thép n1 - Máy II dọc trị số theo mia b, thước thép n2 HĐM = (HM + S) – d – b (Trong đó: d = n2 – n1) Có HĐM: (HĐM độ cao đáy móng) so sánh với HĐM thiết kế để biết móng đào độ sâu thiết kế chưa b Chuyển trục xuống móng 1' 80 Các trục cơng trình chuyển xuống đáy móng nhờ dây thép căng theo trục dọi sử dụng máy kinh vĩ (hình 8-19) Dựa vào cọc có đầu trục (chẳng hạn cọc 1-1’) Đặt máy hai cọc (chẳng hạn cọc 1) định tâm, cân bằng, định hướng theo 1-1’ Khoá chuyển động ngang máy dùng phương pháp chiếu thẳng đứng để chuyển trục xuống hố móng Cơng việc tiến hành cho tim trục hình 8-19 Tính khối lượng đất san Có phương pháp tính: - Phương pháp tính lưới vng: áp dụng khu đất rộng - Phương pháp tính mặt cắt: áp dụng khu đất dạng tuyến a Tính thể tích lưới vng - Kẻ vng đồ có cạnh a = 2cm ÷ 4cm (phụ thuộc địa hình, tỷ lệ đồ, u cầu độ xác) - Tìm độ cao đỉnh ô vuông từ đồ ghi vào đỉnh ô gọi độ cao đen ký hiệu (Hđ) - Xác định độ cao thiết kế- ký hiệu (HTK) Khi yêu cầu san phẳng với điều kiện khối lượng đất đào đắp độ cao thiết kế (còn gọi độ cao đỏ) tính theo cơng thức: Bước1: Tính HTK ΣH dI + 2ΣH dII + 3ΣH dIII + 4ΣH dIV = 4.n Σε dI + 2Σε dII + 3Σε dIII + 4Σε dIV = H0 + 4n Trong đó: ΣH dI : tổng độ cao đen đỉnh thuộc ô vuông ΣH dII : tổng độ cao đen đỉnh thuộc ô vuông ΣH dIII : tổng độ cao đen đỉnh thuộc ô vuông ΣH dIV : tổng độ cao đen đỉnh thuộc ô vuông H0 : Độ cao gần ε i = Hi – H0 n : Là số ô vuông 81 151,75 151,05 150,53 +0,98 150,60 +0,28 -0,24 151,12 151,02 150,70 +0,35 150,25 +0,25 150,45 150,30 -0,32 10 150,12 -0,17 -0,07 11 -0,52 14 12 13 -0,47 (hình 8-20a) -0,57 (hình 8-20b) Theo ví dụ ta tính sau (với H0 = 150m.20) (hình 8-20a) HTK = 50.20+ (1.55+ 0.40+ 0.05+ 0.00+ 0.25) + 2(0.85+ 0.33+ 0.10+ 0.92) + 3(0.50) + 4(0.82) 4×5 HTK = 150 77 Bước 2: Tính chiều cao cơng tác(đào, đắp) đỉnh theo công thức: h = Hđ - HTK ghi vào đỉnh (hình 8-20b) Bước 3: Xác định đường quy trình (đường ranh giới đào đắp) Xét cạnh vng có chiều cao cơng tác đỉnh khác dấu nhau: Tính đoạn theo cơng thức (hình 8-21) m h2 h1 l = h1 + h2 l= l + l' h1 l l' h2 (hình 8-21) a h1 h1 + h2 Trong đó: h1, h2 chiều cao cơng tác đỉnh kề a : cạnh vng Ví dụ: Xác định điểm”0” cạnh C2 - C3 Ta tính đoạn l từ C2 đến điểm “0” l= 20 m × 0.28 ≈ 10 m.8 0.28 + 0.24 Nối tất điểm “0” tính theo cách ta có đường “quy trình” Bước 4: Tính tốn khối lượng đất đào đắp Khối lượng đất tính riêng cho phần đào phần đắp - Với vng ngun khối lượng đất là: V = a2 ∑ hi (i = 1, 2, 3, 4) a : cạnh ô vuông - Nếu ô lẻ ta thường chia tam giác để tính khối lượng theo công thức: V=S ∑ hi i = 1, 2, S : diện tích tam giác 82 Với ví dụ ta có kết tính bảng: Hình số Diện tích (m2) 10 11 12 13 14 ∑ 400.0 108.0 156.0 92.0 44.0 400.0 69.0 104.0 131.0 96.0 53.8 102.2 200.0 44.0 2000.0 Khoái lượng (m3) Đào (+) Đắp (-) h (m) +0.46 +0.18 +0.08 -0.08 -0.10 -0.25 +0.20 +0.12 -0.16 -0.26 +0.08 -0.16 -0.85 -0.21 184.0 19.4 12.0 7.4 4.4 100.0 13.8 12.5 21.0 25.0 43.0 16.4 70.0 9.2 253.4 246.4 Bố trí đoạn thẳng có độ dốc theo thiết kế A d1 d2 dAB d3 B hình 8-22 - Giả sử cần bố trí đoạn thẳng AB có độ dài d với độ dốc i% theo thiết kế - Chia đoạn thẳng AB thành n đoạn nhỏ, đoạn có chiều dài di Đóng cọc trung gian 1,2,3 - Tính độ cao thiết kế cọc Hđỏ là: H 1do = H A + d1 i Dùng máy thủy chuẩn xác định độ cao H = H A + d i đinh cọc H id H n = H A + d n i Chiều cao công tác cọc h: h = Hđỏ – Hđ H B = H A + d i Quy ước: + Nếu h > từ đỉnh cọc đo lên cao đoạn h điểm thiết kế + Nếu h < từ đỉnh cọc đo xuống thấp đoạn h điểm thiết kế 83 Bố trí mặt phẳng có độ dốc theo thiết kế Giả sử cần bố trí mặt phẳng P có độ dốc i A theo thiết kế Chọn đường thẳng vng góc AE / B CC cho AE theo mặt phẳng nằm ngang có độ cao (max hay min) CC’ đường dốc (độ dốc i) C' C Chia mặt phẳng P thành vng hình vẽ đỉnh lưới vng đóng D cọc làm mốc Tính độ cao thiết kế (Hđỏ) đỉnh độ cao đen (Hđ) xác định E cao đạc ô vng (hình 8-23) Chiều cao cơng tác đỉnh ô vuông h đỏ = H – Hđ Quy ước: + Nếu h > từ đỉnh cọc đo lên cao đọan h điểm thiết kế + Nếu h < từ đỉnh cọc đo xuống thấp đọan h điểm thiết kế 8.6 ĐO VẼ HOÀN CƠNG Khái niệm đo vẽ hồn cơng: Đo đạc xác định vị trí, kích thước, hình dạng phần hay tồn phần cơng trình sau xây dựng xong thực địa biểu diễn lên vẽ làm gọi đo vẽ hồn cơng Mục đích đo vẽ hồn cơng là: Xác định tọa độ, độ cao, kích thước thực cơng trình vừa xây dựng xong - Đối với vẽ hồn cơng phần: Nó sở để giải vấn đề trình xây dựng tổ chức biện pháp khắc phục tượng sai hỏng, bố trí cơng trình khơng vi phạm cơng trình cũ có, xây dựng cơng trình ngầm - Đối với vẽ hồn cơng tồn phần: Nó sở để giải nhiệm vụ kỹ thuật khác trình khai thác, sửa chữa, mở rộng cơng trình… Thời gian đo vẽ hồn cơng : - Trong q trình xây dựng, sau kết thúc giai đọan công việc cần phải đo vẽ hồn cơng phần (móng, tầng nhà) - Khi xây dựng xong cơng trình cần đo đạc lập vẽ hồn cơng tồn phần Cơ sở đo vẽ hồn cơng : Khi đo hồn cơng phải dựa vào điểm khống chế trắc địa (mặt bằng, độ cao) Nếu cơng trình riêng biệt dựa vào trục móng hệ thống độ cao mốc thi cơng Ngun tắc đo vẽ hồn cơng : Về ngun tắc tất số liệu ghi vẽ thiết kế xác định lại thực tế phản ảnh vào vẽ để dấu ngoặc đơn Trong cần ý trường hợp sau: a Đối với cơng trình ngầm Đo vẽ trước lấp đất, ngồi xác định điểm đặc trưng cịn phải xác định độ cao đáy móng cơng trình (hình 8-24) (hình 8-24) 84 b Hệ thống đường dây dẫn Đo khoảng cách trục cột, độ cao dầm, xà ngang, khoảng cách đến cơng trình gần (hình 8-25) l l D=? (hình 8-25) c Cơng trình dạng trịn (hình 8-26) Phải xác định tọa độ tâm bán kính (hình 8-26) d Đo vẽ đường Xác định yếu tố đường cong, đo D θ nối tất đỉnh góc ngoặt đến lưới khống chế trắc địa, vị trí giao hệ thống G đường (hình 8-27) Tđ Tc (hình 8-27) (hình 8-28) e Đo vẽ quy hoạch mặt đứng Đo cao bề mặt điểm đặc trưng, độ cao vỉa hè, chỗ giao nhau, nơi thay đổi độ dốc mặt đường, đáy rãnh nước, nắp giếng (hình 8-28) Trên sở đo vẽ lập bình đồ hồn cơng, biểu diễn điểm khống chế trắc địa cơng trình dân dụng cơng nghiệp, hệ thống đường sá; cơng trình ngầm, đường điện khơng đất địa vật khác thể vẽ vẽ đồ địa hình 85 Chương QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH Khái niệm Biến dạng thực chất chuyển vị khơng gian điểm cơng trình qua chu kỳ thời gian Vì ta khơng thể quan trắc hết tất điểm cơng trình nên cần thiết phải chọn số điểm có khả bị chuyển vị nhiều (các điểm cột nhà khung chịu lực) Những điểm gọi điểm quan trắc Để xác định vị trí điểm quan trắc người ta phải đo nối chúng với hệ thống điểm cố định kiên cố gọi “mốc chuẩn”, mốc chuẩn định kỳ đo kiểm tra Từ hệ thống mốc kết đo tính tọa độ điểm quan trắc Công tác quan trắc biến dạng tiến hành với độ xác đo đạc cao Do người có chun mơn cao trắc địa tiến hành công việc Để đơn giản người ta chia chuyển vị điểm quan trắc thành thành phần: - Chuyển vị thẳng đứng: gọi lún, xác định đo cao hình học (tương đương với đo cao hình học hạng II nhà nước) - Chuyển vị mặt bằng: gọi tắt chuyển vị, xác định tọa độ X, Y xác định đo góc đo dài Quan trắc lún a Mốc gốc (mốc chuẩn) Ít phải có mốc bố trí gần cơng 300m trình phải nằm ngồi phạm vi ảnh hưởng lún cơng trình Mốc gốc chơn đất, gắn tường cơng trình kiên cố khác xây dựng từ lâu Mốc chuẩn b Mốc lún: đặt vịng quanh đỉnh móng cơng trình, chân cột hay tường chịu lực, điểm thay đổi kết cấu c Chu kỳ quan trắc: - Chu kỳ quan trắc bắt đầu sau xây lắp xong móng cơng trình (gọi chu kỳ 0) - Trong giai đọan xây dựng lần đo tiến hành cơng trình có bước nhảy tải trọng, đặc biệt cơng trình đạt 25%, 50%, 75%, 100% thời gian -10 -20 -30 thời gian -10 -20 -30 Độ lún Độ lún S(mm) S(mm) Độ lún theo thời gian Mặt cắt lún theo trục(1,2,3,4,5) thời điểm t 81 - Trong giai đọan sử dụng cơng trình chu kỳ đo tháng, quý, nửa năm việc quan trắc lún phát triển độ lún chu kỳ liên tiếp không thay đổi kết thúc Hướng chuyển vị Quan trắc chuyển vị I S q S 1' β1 III β2 hình 9-1 IV II q= - Dưới tác dụng thành phần ngoại lực tác động vào cơng trình, cơng trình bị dịch chuyển theo phương nằm ngang (hình 9-1) - Muốn quan trắc độ dịch chuyển cơng trình ta đo xác định tọa độ (mặt bằng) số điểm đặc trưng cơng trình vào thời điểm khác theo phương pháp: hướng chuẩn, đo góc, Δ, đường chuyền ta xét phương pháp giao hội góc - Đặt mốc gốc I, II, III, IV ngồi phạm vi ảnh hưởng cơng trình tạo thành số hướng gốc - Đặt mốc dịch chuyển 1, 2, cơng trình - Đo góc βi hợp với hướng gốc hướng ngắm đến mốc đo dịch chuyển theo chu kỳ Đoạn dịch chuyển q tính theo cơng thức Δ//β : hiệu số góc đo chu kỳ xét với chu kỳ Δ//β ⋅ S ς // S: khỏang cách từ máy đến điểm đo dịch chuyển Để kiểm tra đo góc β2 phía bờ bên Phương pháp ưu điểm áp dụng với cơng trình có dạng bất kỳ, việc tính tốn đơn giản Quan trắc nghiêng M M1 ϕ Những cơng trình cao ống khói, tháp nước, tháp vơ tuyến truyền hình lún khơng chúng bị nghiêng Độ nghiêng cơng trình đặc trưng góc nghiêng ϕ hay độ lệch tâm l (hình 9-2) Sin ϕ = M'1 M0 hình 9-2 l l H H : chiều cao cơng trình l = Mo Μ 1/ đoạn dịch chuyển Tùy thuộc vào độ cao, hình dáng, kích thước cơng trình, độ nghiêng xác định nhiều phương pháp a Phương pháp chiếu thẳng đứng Với cơng trình có chiều cao H ≤ 15m ta dùng dây dọi để chiếu điểm Đọan l đo trực tiếp thước thép Với cơng trình cao dùng máy chiếu quang học Lazer 82 b Phương pháp đo góc (phương pháp giao hội góc) Phương pháp thường áp dụng để xác định độ nghiêng cơng trình cao có dạng tháp Điểm nằm đỉnh cơng trình Bố trí điểm gốc A, B, M N gần cơng trình, cố gắng đặt A B cho hướng A-1 B-1 có dạng trực giao từ ta tính đọan nghiêng l thành phần thứ chu kỳ là: la = Sa × Δ β " ς" Trong đó: Sa : khoảng cách nằm ngang đọan thẳng từ A đến chân điểm Δ"β : hiệu số góc góc đo chu kỳ với góc đo lần đầu M L l a 1' l Δβ b b Sb B Sa Δ'β a N A (hình 8-29) Tương tự đặt máy kinh vĩ điểm B ta xác định đọan nghiêng l thành phần thứ là: lb = S b ⋅ Δ"β ς" Đọan nghiêng toàn phần L xác định chu kỳ L = l a + lb giá trị góc nghiêng ϕ tính theo biểu thức l ×ς " ϕ// = H Độ xác phương pháp phụ thuộc vào độ xác đo góc đo khoảng cách S 2 83 NGUYÊN TẮC BẢO QUẢN MÁY VÀ DỤNG CỤ ĐO Nguyên tắc chung Máy đo đạc (máy kinh vĩ, thủy chuẩn) loại dụng cụ đo xác phức tạp, địi hỏi phải bảo quản giữ gìn cẩn thận, trước đem máy sử dụng phải nghiên cứu thật kỹ thuyết minh, kỹ thuật, để nắm vững cấu tạo máy, đặc điểm sử dụng, phương pháp kiểm tra hiệu chỉnh quy tắc bảo quản bảo dưỡng chủ yếu Nguyên tắc bảo quản máy trình sử dụng Trong đo, không nên để ánh nắng chiếu vào làm nóng máy đo cần độ xác cao Phải giữ cho máy khơng bị mưa làm ướt nước mưa ngấm vào chi tiết bên làm cho chúng bị rỉ, làm cho chi tiết quang học bị bẩn bị đổ mồ hôi, dẫn đến máy bị hỏng thời gian dài Trong trường hợp máy bị mưa làm ướt phải đưa máy vào nhà để hong khô, lau vải mềm Không để máy gần nguồn nhiệt để sấy, hong nóng chiều đột ngột gây nên biến dạng lớn chi tiết, làm cho cụm quang học bong ra, chi tiết bị xê lệch với Khi di chuyển máy từ nơi lạnh đến nơi ấm hơn, bề mặt quang học máy có tượng bị đổ mồ hơi, cịn khơ để lại vạch lốm đốm Ngoài thay đổi nhiệt độ mơi trường xung quanh làm cho chi tiết bị biến dạng Chính mà phải đặt máy vào hòm trước di chuyển máy đến nơi có điều kiện nhiệt độ khác Cịn vừa chuyển đến nơi chưa mở hòm máy vội mà phải sau 30 phút đến 40 phút mở lấy máy (để cho máy thích nghi dần với nhiệt độ) Chỉ cho phép di chuyển máy vị trí làm việc (đế máy phía dưới) Trước đem máy phải kiểm tra thật cẩn thận xem máy cài hòm chưa Về mùa đơng, bề mặt bên ngồi kính mắt hay bị phủ nước xuất phát từ thở người quan sát Trong trường hợp này, cho phép dùng khăn vải khô để lau (tuyệt đối khơng dùng ngón tay để lau) Cịn mùa hè khơng khí có nhiều bụi Để làm bụi bám bề mặt bên chi tiết quang học, trước tiên nên dùng luồng khơng khí để thổi dùng chổi lơng nhỏ mềm làm lơng sóc để chải Chỉ sau làm hết bụi hạt cát nhỏ dùng vải để lau Phải thận trọng mặt kính khử phản xạ máy kinh vĩ, màng khử phản xạ mặt kính có độ bền học khơng lớn lắm, dễ bị hỏng lau rửa Đo xong phải lau chùi máy kinh vĩ thật cẩn thận cất vào hòm máy phải bảo quản máy nơi khơ có nhiệt độ từ +5 đến 300C Trong có kê giá để máy giá chân Các giá không kê dọc theo tường ngồi gần dãy lị nóng Khi cất vào hòm đặt lên giá phải để máy vị trí làm việc Khơng để chất kiềm axit nơi bảo quản máy 84 85