Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tốt nghiệp - Thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS
CHƯƠNG I KHÁI NIỆM VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG TRONG TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH Lưới khống chế thi công là 1 hệ thống lưới gồm nhiều bậc, mỗi bậc lưới được thành lập nhằm phục vụ cho từng giai đoạn khác nhau trong quá trình thi công một nhóm hạng mục công trình. 1.1 CÁC GIAI ĐOẠN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH Quy trình thiết kế và xây dựng bất kỳ công trình nào đều phải trải qua các giai đoạn sau: • Kháo sát và thiết kế công trình. • Thi công xây dựng công trình. • Vận hành khai thác sử dụng công trình. Công tác trắc địa là một khâu quan trọng trong toàn bộ công tác quy hoạch, thiết kế, thi công xây lắp công trình trên mặt bằng xây dựng nhưng công việc này phải được thực hiện theo một đề cương hoặc phương án kỹ thuật đã được phê duyệt và phù hợp với tiến độ chung của các giai đoạn kháo sát, thiết kế, bố trí, và quan trắc biến dạng công trình. * Công tác trắc địa trong giai đoạn khảo sát và thiết kế công trình. Công tác khảo sát trắc địa- địa hình phục vụ quy hoạch thiết kế công trình bao gồm thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ cho việc đo vẽ bản đồ địa hình, đo vẽ các loại mặt cắt theo tỷ lệ thích hợp phuc vụ cho công tác thiết kế công trình. * Công tác trắc địa trong giai đoạn thi công công trình. Công tác trắc địa phục vụ thi công xây lắp công trình bao gồm thành lập lưới khống chế thi công phục vụ bố trí chi tiết và thi công xây lắp công trình, kiểm tra kích thước hình học căn chỉnh và các kết cấu xây dựng và thiết kế kỹ thuật, đo vẽ hoàn công công trình. * Công tác trắc địa trong giai đoạn vận hành khai thác và sử dụng công trình. Công tác trắc địa phục vụ quan trắc biến dạng công trình bao gồm thành lập lưới khống chế cơ sở, lưới mốc chuẩn và mốc kiểm tra nhằm xác định đầy đủ, chính xác các giá trị chuyển dịch, phục vụ cho việc đánh giá độ ổn định và bảo chì công trình. 1.2 ĐẶC ĐIỂM LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH Lưới khống chế thi công công trình được thành lập ở giai đoạn thi công xây dựng công trình. Mạng lưới khống chế thi công công trình có một số đăc điểm sau. • Lưới khống chế thi công công trình thường được thành lập ở dạng lưới độc lập, cục bộ ( để tránh ảnh hưởng của sai số số liệu gốc ) • Lưới khống chế thi công công trình là một hệ thống lưới gồm nhiều bậc được thành lập theo nguyên tắc từ tổng thể đến chi tiết. Mỗi bậc lưới phục vụ cho từng giai đoạn khác nhau trong quá trình thi công một nhóm hạng mục công trình. • Tất cả các bậc lưới thi công công trình cần phải tính toán tọa độ ( độ cao ) trong một hệ thống nhất, đã được lựa chọn trong giai đoạn khảo sát thiết kế. • Do đặc điểm yêu cầu độ chính xác cần bố trí công trình tăng dần theo tiến trình xây dựng nên yêu cầu độ chính xác với các bậc lưới cũng tăng dần từ bậc trước đến bậc sau. • Đồ hình và phương pháp thành lập lưới phù hợp với đặc điểm kỹ thuật công trình, thuận lợi cho công tác bố trí và đo vẽ hoàn công các giai đoạn tiếp theo. • Các đặc điểm của lưới có yêu cầu độ ổn định vị trí điểm cao trong điều kiện phức tạp khi xây dựng công trình. • Lưới khống chế thi công công trình thường có phạm vi khống chế nhỏ, mật độ điểm khống chế dầy, yêu cầu độ chính xác cao thường không thuận lợi cho công tác đo ngắm và bảo quản lâu dài các điểm mốc khống chế, điều kiện thi công chặt hẹp sẽ gây những khó khăn trong quá trình thành lập lưới, đo đạc bố trí công trình. Do ảnh hưởng của điều kiện xây dựng nên các cạnh của lưới khống chế thi công công trình thường ngắn, rất khó đạt được một dạng đồ hình lý tưởng theo lý thuyết đề ra. Ngoài ra, do môi trường xây dựng và hoạt động của các phương tiện tham gia thi công cũng làm ảnh hưởng rất nhiều đến độ chính xác thành lập lưới thi công xây dựng, hay độ chính xác bố trí công trình. Bời vậy lưới khống chế thi công công trinh cần thường xuyên kiểm tra và có phương án mốc dự phòng. Do tính chất đa dạng của các công trình xây dựng mà lưới khống chế thi công cũng rất đa dạng. Tùy thuộc và tính chất, đặc điểm của từng công trình mà lưới khống chế thi công xây dựng một cách linh hoạt, nhằm đáp ứng được những yêu cầu trong quá trình thi công công trình. 1.3 YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH Chúng ta biết rằng lưới khống chế thi công công trình phải đảm bảo độ chính xác bố trí công trình và đo vẽ hoàn công. Trong giai đoạn thi công, nhiệm vụ chính của công tác trắc địa là trực tiếp phục vụ thi công. Như vậy 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 thi công công trình. Độ chính xác của lưới không chế thi công phải dựa trên cơ sử đảm bảo độ chính xác cần thiết để bố trí các loại hạng mục công trình. Sau khi đã xác định yêu cầu độ chính xác của công tác bố trí, dựa trên cơ sở đó để xác định độ chính xác của lưới khống chế thi công công trình. Khi đó cần xem xét tỷ lệ sai sót của lưới khống chế và sai số bố trí chi tiết để xác định hợp lý độ chính xác của lưới khống chế thi công. Trong quá trình thiết kế lưới khống chế thi công, công trình cần thực hiện theo nguyên tắc ảnh hưởng của sai số điểm khống chế đến vị trí điểm bố trí so sánh với ảnh hưởng của sai số bố trí là nhỏ nhất để có thể bỏ qua để tạo điều kiện thuận lợi cho công tác bố trí. Theo nguyên tắc đó yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế thi công công trình được phân tích như sau: Nếu gọi: M là sai số tổng hợp vị trí điểm bố trí M1 là sai số do điểm khống chế gây nên M2 là sai số do quá trình bố trí gây nên Khi đó sai số tổng hợp vị trí điểm được xác định như sau: 2 2 2 1 2 2 2 1 2 1 m m mmmM +±=+±= (1.2) Do m 1/ m 2 <1 nên khai triển công thức trên và bỏ đi các số hạng bậc cao ta có: M = m 2 (1+ 2 2 2 1 2m m ) (1.3) Khi 2 2 2 1 2m m = 0.1 tức là ảnh hưởng sai số của điểm khống chế chỉ chiếm 10%. Ta có: 2 2 2 1 2,0 mm = Thay giá trị 1 m vào (1.3) ta được Mm 4.0 1 ≈ (1.4) Từ (1.4) ta thấy khi Mm 4.0 1 ≈ thì 1 m làm cho sai số tổng hợp vị trí điểm bố trí tăng lên 10%. Tức là ảnh hưởng của sai số điểm khống chế nhỏ và có thể bỏ qua. Do lưới khống chế trắc địa công trình thường được lập thành hai cấp, phương pháp tăng dày dưới cấp 2 cũng khác nhau ( chêm điểm, giao hội điểm…vv ). Ngoài ra, phương pháp và đồ hình bố trí cũng khác nhau nên ảnh hưởng sai số điểm khống chế cũng khác nhau. Do đó, sau khi được xác định được sai số tổng hợp vị trí điểm bố trí M, sử dụng công thức (1.4) để xác định độ chính xác của lưới trắc địa công trình. Tùy từng trường hợp cụ thể mà có thể xác định được yêu cầu độ chính xác cần thiết. • Độ chính xác đo vẽ hoàn công cần phải đảm bảo: 500.1.0 mmM P ≤ . 1. Độ chính xác của lưới khống chế thi công trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp. Độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng được xem xét trong những trường hợp sau: a. Trường hợp 1: Nếu lưới khống chế mặt bằng chỉ thành lập với mục đích đo bản vẽ địa hình nói chung thì tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của nó là “Sai số trung phương vị trí điểm của cấp khống chế cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở” hay gọi là “Sai số tương đối vị trí điểm”. Quy phạm quy định: Sai số vị trí điểm của lưới khống chế đo vẽ so với điểm khống chế cơ sở (Nhà nước và tăng dầy) không được vượt quá 0,2 mm trên bản đồ, tức MmmM P .2.0 ≤ .Đối với vùng cây cối rậm rạp thì yêu cầu độ chính xác này giảm đi 1,5 lần. Tức là MmmM P .3.0 ≤ ( M là mẫu số tỷ lệ bản đồ cần thành lập). b. Trường hợp 2: Nếu lưới khống chế mặt bằng được thành lập để phục vụ cho thi công công trình ( Bố trí kết cấu, lắp đặt thiết bị ) thì tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác là sai số trung phương vị trí tương hỗ của hai điểm lân cận nhau thuộc cấp khống chế cuối cùng hoặc “Sai số trung phương vị trí tương hỗ giữa hai điểm trên một khoảng cách nào đó”. Trên khu vực công trình công nghiệp, lưới khống chế trắc địa được thành lập để đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn nhất (1:500) và còn để bố trí công trình. Vì vậy, độ chính xác của lưới phải đảm bảo cả hai yêu cầu nói trên. Thông thường ta lấy sai số vị trí điểm tương hỗ của hai điểm thuộc cấp khống chế cuối cùng trên khoảng cách 1 Km làm tiêu chuẩn độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng (1Km là tiêu chuẩn dài tối đa của đây truyền công nghệ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau trong một xí nghiệp, công nghiệp hiện đại). 2. Yêu cầu độ chính xác ô vuông lưới xây dựng. Khi thành lập lưới ô vuông xây dựng cần đảm bảo độ chính xác cao về vị trí tương hỗ giữa các điểm của mạng lưới. Khi bố trí các trục chính của các công trình công nghiệp lớn có mối liên hệ chặt chẽ về dây truyền công nghệ, thì yêu cầu sai số vị trí tương hỗ giữa các điểm lân cận trong mạng lưới xây dựng với chiều dài cạnh 200 m không vượt quá 2 cm ( Nghĩa là sai số trung phương tương đối s m s <1:10000 và các góc vuông của lưới cần đạt độ chính xác "20 ± .Đối với những công trình yêu cầu độ chính xác bố trí không cao lắm thì chỉ tiêu trên có thể hạ thấp 1,5 – 2 lần, nghĩa là sai số trung phương tương đối là 1/7000 hoặc 1/5000. Khi sử dụng lưới ô vuông xây dựng làm cơ sở khống chế đo vẽ bình đồ hoàn công tỷ lệ lớn thì sai số tuyệt đối vị trí điểm của lưới là cm5 ± Như vậy, độ chính xác của lưới ô vuông xây dựng phải thỏa mãn cả hai yêu cầu độ chính xác nêu trên. 3. Yêu cầu độ chính xác của lưới tam giác cầu. Lưới khống chế thi công cầu được thành lập với nhiệm vụ chủ yếu xác định chiều dài trục cầu và bố trí giao hội tâm trụ cầu. Do đó lưới cầu phải đảm bảo được yêu cầu về độ chính xác như sau: a.Yêu cầu độ chính xác xác định chiều dài trục cầu Sai số cho phép xác định chiều dài cầu khi đại lượng được xác định độc lập với nhau. ( ) 2222 21 qpliL n δδδδ +−+∑= (1.5) Trong đó: + n số nhịp cầu + T li 1 = δ sai số cho phép khi chế tạo và lắp ráp các kết cấu nhịp Theo quy phạm quy định: cầu có kết cấu phức tạp 10000/1 1 = δ , kết cấu đơn giản 6000/1 1 = δ + p δ sai số dọc vị trí tương hỗ của hai tâm đế gối kề nhau trên một trụ. Do đế gối bố trí từ tâm trụ cầu và sai số lắp đặt mỗi tâm đế vào khoảng 5mm, nên có thể lấy sai số cm25.0 1 = δ + q δ sai số đặt khoảng cách từ vách mố tới tâm đế gối ( cho phép mm5.0 ± ). Do đó ta có: ( ) ( ) 2 2// nTl icmL +∑= δ (1.6) Nếu chiều dài các nhịp là như nhau thì: ( ) n T l cm cmL + = 25.0 2 δ (1.7) Theo tiêu chuẩn xây dựng để đảm bảo độ chính xác chiều dài cầu thì sai số giới hạn xá định chiều dài cạnh lưới phải nhỏ hơn 2 lần sai số tương đối xác định chiều dài cầu. Tức là: LS m L s δ ≤ 2 b.Yêu cầu độ chính xác bố trí tâm trụ cầu Theo tiêu chuẩn xây dựng công trình cầu quy định thì sai số trung phương bố trí điểm độc lập mỗi tâm mố trụ cầu quy định: ( ) cmM P 25.1 ÷±≤ Do đó sai số trung phương vị trí điểm của lưới tam giác cầu với tư cách là điểm khống chế cần phải nhỏ hơn cm25.1 ÷ Tức là: cmm ynluoi 0.1 ≤ Từ công thức tính sai số trung phương tương hỗ: 2 2 += S m mM sth ρ α (1.8) Ta có: 2 2 2 += S m mmM spth ρ α (1.9) Trong đó: M th - Sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất m s - Sai số trung phương đo cạnh m α - Sai số trung phương góc phương vị cạnh yếu Theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng, coi ảnh hưởng của sai số dịch vị dọc và dịch vị ngang là như nhau ta có: cmm m S m m p th s 0.1 2 ==== ρ α Như vậy lưới tam giác cầu phải được thiết kế với độ chính xác: cmm p 0.1 ≤ LS m L s δ ≤ 2 ρ α S m 1 ≤ Với: S – Chiều dài cạnh lớn nhất trong lưới. L – Chiều dài cầu 4. Yêu cầu độ chính xác lưới khống chế thi công công trình thủy lợi thủy điện. Các mạng lưới trắc địa được xây dựng trước đây trong thời kỳ khảo sát không đáp ứng được những yêu cầu về độ chính xác cũng như mật độ điểm. Do đó, trên khu vực xây dựng công trình đầu mối, người ta lập các mạng lưới trắc địa chuyên dụng mà độ chính xác của chúng phụ thuộc chủ yếu vào thứ hạng của công trình. [...]... chế thi công các công trình xây dựng cầu vượt Hình 2.5 Sơ đồ lưới GPS trong thi công xây dựng cầu vượt Nói tóm lại, sủ dugnj công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công xây dựng các công trình cầu vượt đã mang lại hiệu quả rõ dệt, khắc phục được những trỏ ngại khó khăn, và chi phí tiết kiện nhất 2.3.2 Phương pháp thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS 1 Thi t kế lưới GPS a Thi t... năng ưu việt so với các thi t bị đo đạc truyền thống, công nghệ GPS đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực trắc địa, trong đó có trắc địa công trình Ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công công trình như: * Ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công hầm Để thi công xây dựng các hầm theo phương thức đào đối hướng thì phải tiến hành công tác định hướng hầm... Để thi t kế phương án thành lập lưới GPS khống chế mặt đất cho các công trình xây dựng đường hầm cụ thể thì phải căn cứ vào đăc điểm của địa hình khu đo, độ chính xác cần thi t của lưới thi công, trang thi t bị hiện có thể lựa chọn phương án phù hợp nhằm đảm bảo tính kinh tế cũng như độ chính xác cần thi t trong thi công xây dựng đường hầm * Ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công. .. điểm khống chế cấp cao ở vị trí hai đầu của khu đo ( điểm khởi đầu GPS và điểm cuối H ), dọc theo tuyến đường và liên kết tất cả các điểm khống chế cấp cao với mạng lưới khống chế thi công trong một hệ tọa độ thống nhất, đảm bảo độ chính xác yêu cầu và đáp ứng được tiến độ thi công của công trình hình (2.5) Thực tế cũng đã chứng minh ưu việt của công nghệ GPS khi sử dụng để thành lập lưới khống chế thi. .. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG TRONG TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG TRUYỀN THỐNG 2.1.1 Phương pháp lưới đo góc: Dạng đồ hình cơ bản của lưới là chuỗi tam giác, tứ giác trắc địa, đa giác trung tâm, trong đó có đo tất cả các góc và ít nhất là hai cạnh đáy, loại lưới này có ưu điểm, nhược điểm: • Ưu điểm: + Lưới khống chế được khu vực rộng,... cho công tác xây dựng các cầu vượt và các tuyến đường dẫn lên cầu, cần phải thành lập mạng lưới không s chế thi công dưới dạng lưới tam giác hoặc các tuyến đường chuyền thay thế Lưới khống chế thi công xây dựng cầu vượt được dùng cho giai đoạn thi công xây dựng cầu Trong giai đoạn thi công, lưới khống chế được dùng làm cơ sở để bố trí cầu bao gồm xác định vị trí các trụ cầu và bố trí chi tiết cho công. .. nhất thi t phải đo tất cả các canh, như đối với tứ giác không đường chéo nên đo các cạnh theo chu vi và một số cạnh giữa lưới để thuận tiện cho công tác tính toán sau này, đối với lưới tam giác thì nên chọn đo các cạnh đối diên với góc lớn nhất trong tam giác 2.2 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG BẰNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ 2.2.1 Ứng dụng máy toàn đạc điện tử để thành lập lưới khống chế thi công công... cấp cho các công trình dạng tuyến kéo dài như trên, nếu sử dụng các phương pháp thành lập lưới truyền thống như lưới tam giác, lưới đường truyền thì sẽ gặp nhiều khó khăn vì không có các điểm khống chế cấp cao nằm ở hai tuyến đường dẫn Tất cả những khó khăn trên sẽ được khắc phục nếu sử dụng lưới GPS để thành lập lưới khống chế trên pham vi xây dựng của công trình Khi sử dụng công nghệ GPS ta có thể... phép thành lập lưới tam giác cầu theo phương pháp đo góc cạnh kết hợp vừa giảm nhẹ được công việc đo trực tiếp cạnh đáy trên các bờ sông, lại vừa nâng cao được độ chính xác cho mạng lưới 2.2.2 Phương pháp thành lập lưới khống chế thi công đo bằng toàn đạc điện tử Lưới trắc địa phục vụ cho thi công được thi t kế trên tổng bình đồ xây dựng hoặc các bản vẽ thi t kế xây dựng, các thông số kỹ thuật của lưới. .. lưới khống chế mặt đất cần được thành lập trong gian đoạn lập lưới khống chế mặt đất dùng trong xây dưng đường hầm Điều kiện này cho phép giảm được chi phí và thời gian thành lập mạng lưới khống chế trắc địa mặt đất trong thi công xây dựng đường hầm Chính vì tính ưu việt vượt trội như vậy, nên công nghệ GPS được ứng dụng thành lập lưới khống chế mặt đất cho nhiều đường hầm: hầm Hải Vân, hầm Đèo Ngang, . trình. 1.2 ĐẶC ĐIỂM LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH Lưới khống chế thi công công trình được thành lập ở giai đoạn thi công xây dựng công trình. Mạng lưới khống chế thi công công trình có một. trình thi công công trình. 1.3 YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH Chúng ta biết rằng lưới khống chế thi công công trình phải đảm bảo độ chính xác bố trí công trình. sau. • Lưới khống chế thi công công trình thường được thành lập ở dạng lưới độc lập, cục bộ ( để tránh ảnh hưởng của sai số số liệu gốc ) • Lưới khống chế thi công công trình là một hệ thống lưới