Bài giảng môn Trắc địa

) Vùng núi (m) 1 1:500 0,5 0,5 1,0 2 1:1000 0,5 0,5 – 1,0 1,0 3 1:2000 0,5 – 1,0 0,5 – 1, 0 – 2,0 2,0 4 1:5000 0,5 – 1,0 1,0 – 2,0 2,0 – 5,0 - Phương pháp giải tích Cho hai điểm địa hình a, b có độ cao Ha= 21,20m, Hb = 24,60m, khoảng cách trên bản vẽ ab = 18cm, khoảng cao đều giữa các đường đồng mức phải vẽ là h = 1m. Xác định vị trí các đường đồng mức 22, 23, 24m giữa hai điểm a, b. Để tìm vị trí các đường đồng mức ta dựa vào nguyên tắc: Độ chênh cao tỉ lệ với độ dài. Hình 7.4 Trên Hình 7.4 hai điểm a, b trên bản vẽ ứng với A, B ngoài mặt đất. Giả sử các điểm P, O, M là vị trí của các đường đồng mức 22, 23, 24, từ đó ta có các độ chênh cao: Và: BC = Dh = 24,6 – 21,2 = 3,4m Vì hai tam giác APQ và MBN đồng dạng với tam giác ABC nên: Để tìm vị trí các đường đồng mức ta làm như sau: trên đường nối hai điểm địa vật a, b, từ a ta đặt một đoạn x1 = 4,2cm được vị trí đường đồng mức 22,0, từ b đặt ngược lại một đoạn x2 = 3,2 cm ta được vị trí đường đồng mức 24,0. Lấy điểm giữa vị trí hai đường đồng mức 22,0 và 24,0 ta được vị trí đường đồng mức 23,0. - Phương pháp ước lượng Khi đã có kinh nghiệm, người lên bản vẽ thường xác định vị trí các đường đồng mức theo phương pháp ước lượng. Phương pháp này cũng dựa theo nguyên tắc “độ chênh cao tỉ lệ với độ dài”. Trong ví dụ ở phương pháp giải tích ta có: giữa hai điểm a, b là 3,4 m, giữa điểm a và đường đồng mức 22,0 là 0,8, giữa hai đường đồng mức 22,0 và 23,0 và 24,0 là 1,0m, giữa đường đồng mức 24,0 với điểm b là 0,6m. Hình 7.5 Để xác định các đường đồng mức ta chia khoảng cách giữa hai điểm a,b ra thành 34 phần (một phần ứng với độ chênh cao 0,1m), từ đó ta xác định vị trí các đường đồng mức theo các phần giữa các điểm. - Phương pháp đường kẻ tia Ví dụ trên bản vẽ có hai điểm mia ab, có cao độ Ha = 69,2m, Hb = 61,0m, khoảng cao đều giữa các đường đồng mức là 2m. Để xác định vị trí các đường đồng mức bằng phương pháp kẻ tia, ta phải chuẩn bị trước đồ thị hình kẻ tia trên giấy can hay phim trong Hình 11.6 Đặt đồ thị kẻ tia lên đường ab xoay sao cho đường MN song song với ab và điểm a, điểm b nằm trên tia có độ cao 69,2 m và 61,0m. Các giao điểm giữa các tia và đường ab chính là vị trí các đường đồng mức 62, 64, 66, 68 cần tìm. - Phương pháp đường song song Hình 7.6 Có thể xác định vị trí đường đồng mức giữa hai điểm mia a, b có độ cao Ha = 69,2 m, Hb = 61,0m và khoảng cao đầu h = 2m như ở ví dụ trên bằng phương pháp đường song song. Ta cũng chuẩn bị sẵn trên giấy can hoặc phim trong đồ thị các đường song song cách đều nhau như ở. Đặt đồ thị lên đường ab, xoay đồ thị sao cho điểm a và b nằm trên hai đường song song có độ cao bằng 69,2m và 61,0m. Giao điểm giữa các đường song song với đường ab chính là vị trí các đường đồng mức 62, 64, 66, 68 cần tìm. - Ghép biên bản đồ Khi đo vẽ bản đồ trên khu vực tương đối rộng ta phải chia nó thành nhiều khu vực nhỏ. Mỗi khu vực được vẽ lên một bản vẽ riêng có kích thước khoảng 0,5 x 0,5m gọi là mảnh bản đồ. Các mảnh phải khớp với nhau về địa hình lẫn địa vật nên phải tiến hành ghép biên. Để việc ghép biên được chính xác ta cần đo rộng thêm ra ngoài khung bản đồ hoặc ngoài đường biên khu vực đo môt khoảng rộng ít nhất là 2cm trên bản đồ. - Kiểm tra đánh giá chất lượng bản đồ địa hình Để kiểm tra chất lượng bản đồ đã thực hiện cần dựa vào tiêu chuẩn sau đây: * Sai số giới hạn vị trí điểm khống chế đo vẽ với điểm khống chế tọa độ cấp trên gần nhất không vượt quá 0,2mm ở vùng quang đãng và 0,3mm ở vùng rậm rạp tính theo tỉ lệ bản đồ. * Sai số giới hạn của các điểm khống chế độ cao đo vẽ so với mốc độ cao cấp trên gần nhát không lớn hơn 0,5mm trên bản đồ, đối với địa vật thứ yếu không quá 0,7mm. * Trong khu vực xây dựng sai số vị trí tương hỗ giữa các địa vật cố định, quan trọng không vượt quá 0,4mm. Sai số biểu diễn dáng đất không vượt quá ¼ khoảng cao đều ở vùng đồng bằng và 1/3 khoảng cao đều ở vùng núi. Căn cứ vào độ chênh lệch giữa số liệu đo kiểm tra với tiêu chuẩn cho phép để đánh giá chất lượng bản đồ. Số lượng điểm chênh lệch vượt quá giới hạn cho phép không quá 10% tổng số điểm kiểm tra. 7.4. ĐO VẼ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH 7.4.1. Nội dung đo vẽ mặt cắt địa hình Để phục vụ cho công tác thiết kế và thi công các công trình có dạng tuyến như đường sắt, đường ôtô, kênh mương, ống dẫn dầu hoặc khí, đường dây điện cao thế..... phải tiến hành đo vẽ mặt cắt địa hình. Mặt cắt địa hình bao gồm mặt cắt dọc và mặt cắt ngang. Tài liệu mặt cắt địa hình phục vụ các công việc sau đây: - Chọn tuyến tối ưu cho công trình. - Thiết kế mặt cắt dọc, ngang của công trình. - Tính khối lượng đào đắp, nạo vét công trình. - Dùng trong công tác hoàn công nghiệm thu công trình Việc đo vẽ mặt cắt địa hình được tiến hành trong các trường hợp sau: - Khi cần có tài liệu để nghiên cứu, thiết kế các công trình có dạng kéo dài. Ví dụ như kênh đập đường - Khi cần có tài liệu về hiện trạng của công trình đã được xây dựng, để tiến hành tu sữa cải tạo nâng cấp. Nội dung cơ bản của công tác đo vẽ mặt cắt địa hình là “đo khoảng cách” và “đo cao độ” các điểm đặt trưng về địa hình. Mặt cắt dọc được bố trí theo tim của công trình và mặt cắt ngang được bố trí vuông góc với mặt cắt dọc. 7.4.2. Xác định tim công trình Xác định tim công trình tức là công tác cắm tuyến ra ngoài thực địa. Cụ thể là chúng ta bố trí các đoạn thẳng và đoạn cong liên tục trên mặt đất. Việc tính toán bố trí các đoạn công sẽ được trinh bài trong chương sau. Việc cấm tuyến công trình ra thực địa được tiến hành bằng cách đo và cấm các cọc “km”, cọc “100m”, cọc phụ trên suốt chiều dài tuyến. Đầu tiên ta đóng cọc C0-0 đầu tuyến công trình, sau đó dọc theo tuyến dùng thước thép hoặc các dụng cụ đo dài khác đo các khoảng cách 100m và đóng các cọc chính (hay còn gọi cọc 100m) ký hiệu C0-1, C0-2,.C0-9, C1-0, C1-1,Ví dụ cọc C0-2 nghĩa là 0km+200m. Giữa các cọc 100m nếu địa hình thay đổi đột ngột hoặc cắt qua các công trình như đường giao thông, sông thì phải đóng các cọc phụ rồi đo khoảng cách từ cọc chính đến cọc phụ này, ký hiệu của cọc phụ được lấy theo ký hiệu của cọc 100m cộng với khoảng cách giữa cọc chính và cọc phụ. Ví dụ cọc phụ C0-2+21.2m và C0-2+65.8m (Hình 7.7). C0-2 C0-3 C0-2+21.2 Hình 7.7 C0-2+65.8 7.4.3. Đo và vẽ mặt cắt dọc 7.4.3.1. Lập lưới khống chế độ cao dọc tuyến I II III IV V Hình 7.8 Để xác định độ cao các cọc chính và phụ trên tuyến công trình trước khi đo mặt cắt dọc cân phải bố trí lưới khống chế độ cao dọc tuyến. Lưới khống chế độ cao này xuất phát từ các điểm độ cao nhà nước hay khu vực ta xây dựng lưới thủy chuẩn hạng IV. Sau khi tuyến hành bình sai, độ cao các mốc thủy chuẩn hạng IV sẽ được dùng làm cơ sở tính toán độ cao các cọc chính và cọc phụ tuyến công trình. 7.4.3.2. Đo và tính độ cao cọc Độ cao cọc chính và cọc phụ được xác định bằng thủy chuẩn kỹ thuật được xuất phát từ các mốc thủy chuẩn hạng IV. Tại một trạm đo có thể chuyển độ cao lên nhiều cọc trên tuyến. Ở Hình 7.9 và 7.10 là một ví dụ: tại trạm đo 1 có thể đọc được 3 mia trên I, C0-0, C0-1, tại trạm đo 2 đọc 3 mia dựng trên C0-1, C0-2, C0-2+40. Kết quả tính toán trình bày trong bảng 7.4. Cách tính độ cao cọc: Độ cao tia ngắm = Độ cao mốc + Số đọc mia dừng trên mốc. C0-4+25 I C0-0 C0-1 C0-2 C0-2+40 C0-3 C0-4 1 2 3 Hình 7.9 Độ cao cọc = Độ cao tia ngắm – Số đọc mia tại cọc 2,806 C0-0 C0-1 C0-2 C0-2+40 C0-3 C0-4 C0-4+25 1846 1912 0977 1625 1453 1611 2044 2020 2108 1980 HCo-o ±0,000 I Hình 7.10 Bảng 7.4 Trạm máy Tên cọc Số đọc mia(m) Độ cao tia ngắm(m) Độ cao cọc (m) Sau Trước 1 I C0-0 C0-1 1,846 1912 0,977 4,652 2,806 2,740 3,675 3 C0-1 C0-2 C0-2+40 1,625 1,453 1,611 5,300 3,675 3,847 3,689 3 C0-2+40 C0-3 C0-4 C0-4+25 2,040 2,020 2,108 1,980 5,733 3,689 3,713 3,625 3,753 Khi chuyền cao độ đi qua gần một mốc khống chế độ cao đã bố trí hình 7.8, phải đo nối vào để kiểm tra sai số khép fh của đoạn vừa đo, so sánh với sai số khép giới hạn fhgh = ±50(mm). Nếu đoạn đo có sai số khép lớn hơn sai số khép giới hạn thì phải tiến hành đo lại, nếu đạt yêu cầu thì tính ngay độ cao các cọc chính và cọc phụ mà không cần bình sai mà chỉ cần phân điều sai số khép cho các trạm máy. 7.4.3.3. Vẽ mặt cắt dọc Mặt cắt dọc có thể vẽ bằng bút chì trên giấy kẻ ô ly hoặc trên máy tính theo chương trình vẽ mặt cắt chuyên dụng. Sau đây trình bày cách vẽ mặt cắt dọc trên giấy. Trên bản vẽ: Trục hoành hiển thị khoảng cách giữa các cọc, thường có tỷ lệ từ 1/500 đến 1/5.000. Trục tung biểu thị độ cao, thường chọn tỷ lệ lớn hơn từ 10 đến 50 lần tỷ lệ trục hoành để biểu thi rõ ràng hơn độ gồ ghề của mặt đất. Độ cao mặt đất Khoảng cách ngang K/c ngang cộng dồn Tên cọc C0-0 C0-2 C0-4 C0-1 C0-3 C0-2+40 C0-4+25 100 100 40 60 100 25 0 100 200 240 300 400 425 2740 3675 3847 3689 3713 3625 3753 +1.000 +2.000 +3.000 +4.000 MSS ±0.000 MẶT CẮT DỌC TUYẾN C0-0 – C0-4+25 Chiều dài tuyến 0km+425 Tỷ lê (H, d): 1/50; 1/2000 Hình 7.11 Giải thích cách vẽ mặt cắt dọc: Hàng trên cùng: MSS là viết tắt từ “mặt so sánh” biểu thị giá trị độ cao của điểm gốc trục độ cao. Phải chọn MSS sau cho mặt cắt dọc nằm gọn trong tờ giấy vẽ. Hàng thứ nhất: ghi độ cao của cọc chính và cọc phụ. Hàng thứ hai: ghi khoảng cách ngang giữa các cọc. Hàng thứ ba: mỗi giá trị ghi tại cọc là khoảng cách cộng dồn tính từ cọc C0-0. Hàng cuối: ghi tên cọc chính và phụ trên tuyến. Các công trình dạng tuyến thường có chiều dài khá lớn, tức bản vẽ mặt cắt dọc phải nối giấy mới vẽ hết. Người ta thường gấp bản vẽ theo kích thước 30x20cm để tiện sử dụng. 7.4.4. Đo và vẽ mặt cắt ngang 7.4.4.1. Hướng của mặt cắt ngang Mặt cắt ngang nằm trên hướng vuông góc với tim của công trình. Nếu tim công trình có dạng đường cong thì hướng cắt ngang vuông góc với phương tiếp tuyến tại điểm đó. Hướng mặt cắt ngang Hình 7.12 7.4.4.2. Đo mặt cắt ngang Quy ước về tên gọi trái phải của mặt cắt ngang: Theo quy phạm đo vẽ mặt cắt địa hình thì bên trái và bên phải cảu mặt cắt ngang được tính tương ứng là bên tay trái và bên tay phải của người quan sát đi dọc đường tim theo hướng của công trình. Nội dung đo vẽ mặt cắt ngang là xác định cao độ và khoảng cách giữa các điểm chi tiết mặt cắt, tức các điểm đặt trưng về địa hình, địa vật trên mặt đất. Điểm đặt trưng về địa hình là những điểm mà tại đó độ dốc theo hướng mặt cắt thay đổi, còn điểm đặt trưng địa vật là các điểm của địa vật mà mặt cắt đi qua, ví dụ: mép đường nhựa, tim đường, mép nhà Sau đây trình bày hai phương pháp vẽ mặt cắt ngang: phương pháp dùng máy thủy bình, phương pháp dùng máy kinh vĩ. a) Phương pháp dùng máy thủy bình Phương pháp này dùng máy thủy bình kết hợp với thước thép để đo mặt cắt ngang. 3 C0-0 C0-1 C0-2 3 2 1 1 2 (2210) (1623) (1851) (1700) (1948) (1713) (2031) Hình 7.13 Trái Phải Chọn vị trí đặt máy thủy bình sau cho có thể ngắm hết các mia dựng tại các điểm chi tiết trên mặt cắt. Vị trí đặt máy có thể chọn ngay trên mặt cắt hoặc ngoài mặt cắt sau cho có thể đo được nhiều mặt cắt. Sau khi cân bằng máy, lần lượt đọc mia dựng trên các cọc chính (là số đọc sau vì cọc chính đã biết độ cao), và các mia dựng trên điểm chi tiết (số đọc trước). Khoảng cách giữa các điểm chi tiết được đo bằng thước thép hoặc bằng mia do người đi mia thực hiện. Từ độ cao cọc chính đã biết và các số đọc trên mia ta tính ra độ cao các điểm chi tiết trên mặt cắt (Bảng 7.5). Dùng khoảng cách và độ cao tính được vẽ mặt cắt ngang lên giấy. Do tia ngắm của máy thủy bình nằm ngang nên tầm ngắm bị hạn chế khi địa hình có độ dốc lớn, có nhiều địa vật che chắn. Vì vậy phương pháp này chỉ dùng khi đo vùng đất tương đối bằng phẳng, có độ dốc nhỏ. Bảng 7.5 Điểm Khoảng cách (m) Số đọc mia (mm) Cao độ tia ngắm hay CĐĐN Độ cao mặt đât (mm) Trái Phải Mia sau Mia trước Trái Phải Trái Phải C0-1 1 2 3 2 2,5 2 2 2 1,5 1700 1851 1623 2210 1948 1713 2031 5375 3675 3524 3752 3165 3675 3427 3662 3344 b) Phương pháp dùng máy kinh vĩ Khi chiều rộng mặt cắt khá lớn địa hình hai bên mặt cắt thay đổi phức tạp, người ta dùng máy kinh vĩ để đo mặt cắt ngang. Công việc được tiến hành như sau: Giả sử cần đo mặt cắt ngang tại cọc C0-1 (Hình 7.14), ta đặt máy tại vị trí cọc rồi tiến hành dọi điểm, cân máy, đo chiều cao máy i, đưa bàn độ ngang về 0000’00” và ngắm về cọc chính trước đó cọc C0-0. Quay máy đi 900 theo chiều kim đồng hồ, lúc đó hướng ngằm sẽ là hướng trái của mặt cắt, lần lược ngắm các điểm chi tiết 1, 2, 3 tại mỗi cần đọc số đọc trên - giữa - dưới và số đọc trên bàn độ đứng. Sau đó quay máy cho tới khi số đọc trên bàn độ ngang bằng 2700, lúc đó hướng ngắm bên phải của mặt cắt, tiến hành đo tương tự các điểm 1, 2, 3. Độ các điểm được tính theo phương pháp đo cao lượng giác, còn khoảng cách từ máy đến mia được xác định bằng phương pháp dây thị cự từ số đọc mia dây trên và dây dưới. Đo mặt ngang bằng máy kinh vĩ có nhiều thuận lợi như việc định hướng mặt cắt ngang ngay khi đo, không bị hạn chế về địa hình, về độ rộng mặt cắt, tốc độ đo nhanh, tính toán đơn giản. 3 C0-0 C0-1 C0-2 3 2 1 1 2 Hình 7.14 Trái Phải 900 2700 7.4.4.3. Vẽ mặt cắt ngang Độ cao mặt đất Khoảng cách ngang 3165 3524 3675 3662 3344 +1.000 +2.000 +3.000 +4.000 MSS ±0.000 C0-1 0km+100m Tỷ lê (H, d): 1/100; 1/100 3752 2 2,5 3427 2 2 2 1,5 C0-1 Hình 7.15 Dựa vào kết quả đo độ cao và khoảng cách giữa các điểm chi tiết, tiến hành vẽ mặt cắt ngang lên giấy. Tỷ lệ trục độ cao và khoảng cách được chọn bằng nhau. Mặt so sánh được chọn bằng với MSS của mặt cắt dọc. CHƯƠNG 8 BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH 8.1. KHÁI NIỆM CHUNG 8.1.1. Định nghĩa Bố trí công trình là công tác trắc địa nhằm xác định vị trí mặt bằng, độ cao của các điểm đặc trưng của công trình, độ thẳng đứng của các kết cấu, mặt phẳng xây dựng công trình ra ngoài thực địa. Công tác bố trí công trình nhằm mục đích đảm bảo cho các hạng mục công trình hoặc các kết cấu riêng biệt được xây dựng đúng theo vị trí thiết kế. Tuỳ theo điều kiện cụ thể về lưới khống chế phục vụ bố trí và trang thiết bị có thể sử dụng phương pháp toạ độ vuông góc, phương pháp toạ độ cực, phương pháp đường chuyền toàn đạc, phương pháp giao hội hoặc phương pháp tam giác khép kín để thực hiện việc bố trí công trình. Bố trí các công trình được xem là quá trình thực hiện ngược lại với công tác đo vẽ bản đồ. Nếu công tác đo vẽ dựa vào kết quả đo ngoài thực địa để lập bản đồ thì công tác bố trí dựa vào số liệu trắc địa tính toán từ bản vẽ thiết kế định vị công trình ra ngoài thực địa. 8.1.2. Cơ sở hình học và các tài liệu cơ bản dùng để bố trí công trình 13.1.2.1. Cơ sở hình học Hình 8.1 Cơ sở hình học để chuyển bản thiết kế ra thực địa là các trục thi công bao gồm trục chính, trục cơ bản, các trục dọc và trục ngang của công trình. + Trục chính của các công trình cầu, đường, đường hầm, kênh mương, ống dẫn, cống thoát nước v.v là trục dọc của chúng. Trục chính của nhà ở hoặc nhà xưởng là trục đối xứng (trục 4-4). Các trục chính được đo nối với các điểm trắc địa. + Trục cơ bản là trục xác định hình dạng và kích thước của công trình (trục 1-1, 7-7, A-A, D-D). + Trục chi tiết gồm trục dọc và trục ngang. Trục dọc nằm theo chiều dọc của công trình (A-A, B-B, C-C).Trục ngang của công trình là các trục nằm theo chiều ngang của công trình (1-1, 2-2, 3-3). Các trục này được sử dụng để bố trí tất cả các bộ phận, các chi tiết công trình và các cấu kiện (hố móng, móng, các bộ phận lắp đặt và các cấu kiện .v.v..). + Điểm dóng là những điểm nằm trên phạm vi các trục nhưng thường là các điểm nằm ngoài phạm vi công trình, chúng dùng để cố định các trục trên mặt đất. Cốt 0 là độ cao gốc của công trình (đây là độ cao giả định), thường được chọn là mặt nền tầng trệt hoàn thiện. 8.1.2.2. Các tài liệu cơ bản Các tài liệu cơ bản dùng cho công tác bố trí công trình bao gồm: - Bản vẽ tổng mặt bằng công trình - Bản vẽ bố trí các trục chính hoặc trục cơ bản, trên đó có ghi kích thước của công trình, toạ độ giao điểm các trục, độ cao mặt nền, tên các mốc trắc địa, toạ độ và cao độ các mốc này. - Bản vẽ móng công trình bao gồm các trục móng, kích thước và chiều sâu móng. - Bản vẽ mặt cắt công trình có ghi kích thước và độ cao các bộ phận. - Sơ đồ lưới khống chế toạ độ và độ cao thi công trên khu vực xây dựng, sơ đồ mốc, bảng kê toạ độ và độ cao các điểm. Độ cao trong bản vẽ thiết kế công trình là độ cao quy ước (giả định), được tính từ một mặt quy ước nào đó và kí hiệu: lên trên với dấu cộng (+), xuống dưới là dấu trừ (-). 8.1.3. Các giai đoạn bố trí công trình Giống như lập lưới khống chế toạ độ và cao độ, công tác bố trí công trình cũng chia thành nhiều giai đoạn theo nguyên tắc “từ tổng thể đến cục bộ” nhưng độ chính xác của giai đoạn sau cao hơn giai đoạn trước. Giai đoạn 1: bố trí cơ bản Từ các điểm trắc địa có ở hiện trường, theo các số liệu bố trí được tính từ toạ độ các điểm trắc địa toạ độ các điểm thiết kế, bố trí và trôn mốc các trục chính hoặc các trục cơ bản. Bố trí cơ bản nhằm xác định vị trí công trình tương ứng với các địa vật xung quanh. Giai đoạn này được tiến hành chính xác từ 3 đến 5cm. Giai đoạn 2: bố trí chi tiết công trình Từ các điểm của trục chính hoặc trục cơ bản bố trí các trục chi tiết (trục dọc, trục ngang) của các khối, các phần riêng biệt của công trình. Giai đoạn nay xác định vị trí tương hỗ giữa các yếu tố của công trình vơí độ chính xác 2-3mm (cao hơn giai đoạn 1). Ngoài ra còn bố trí các điểm và mặt bằng theo độ cao thiết kế. Giai đoạn 3: bố trí các trục công nghệ của các cấu kiện và thiết bị Khi xây dựng các móng, người ta bố trí và chôn mốc các trục công nghệ để lắp đặt vào vị trí thiết kế các cấu kiện và thiết bị công nghệ. Độ chính xác trong giai đoạn này đòi hỏi cao hơn giai đoạn 2: 0,1-1,0mm. 8.2. ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA CÔNG TÁC BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH Hình 8.2 + Độ chính xác của công tác bố trí công trình phụ thuộc vào kích và chiều cao của công trình, vật liệu xây dựng, kết cấu công trình, tính chất, công dụng của công trình, trình tự và phưong pháp thi công, được qui định trong TCXDVN 309-2004 (Tiêu chuẩn Việt Nam: Công tác trắc địa trong xây dựng công trình – yêu cầu chung). Trong đó sai số cho phép nhìn chung là: bố trí góc từ 10-30”, bố trí đoạn thẳng từ 1:5000-1:2000 và bố trí độ cao từ 1-5mm còn tuỳ thuộc vào cấp độ công trình. + Trường hợp thi công theo thiết kế đặc biệt, các sai số chưa có trong tiêu chuẩn thi công hiện hành thì độ chính xác của công tác bố trí có thể căn cứ hạn sai xây dựng (dung sai) để ước tính. Hạn sai xây dựng D là sai lệch giới hạn kích thước công trình sau khi xây dựng so với kích thước thiết kế. Hạn sai xây dựng là hạn sai đối xứng được xác định bằng hiệu số giữa trị lớn nhất và trị nhỏ nhất của mỗi thông số. Để ước tính độ chính xác thường sử dụng hiệu số d giữa trị max hoặc trị min so với trị thiết kế được gọi là độ lệch giới hạn và có giá trị d=D/2 (Hình 8.2). + Sai số vị trí điểm m của công trình đã bố trí ngoài thực địa so với thiết kế phụ thuộc vào hai nguồn sai số chính: - Sai số trung phương tổng hợp các công tác trắc địa phục vụ bố trí công trình (mtđ) - Sai số trung phương tổng hợp các công tác thi công xây dựng (mxd) m2 = m2tđ + m2xd (8.1) + Khi thi công bằng phương pháp thi công đúc bê tông tại chổ, độ chính xác công tác trắc địa bố trí công trình đòi hỏi không cao (bằng khoảng 0,5 so với phương pháp lắp ghép các cấu kiện bê tông đúc sẵn). Để ước tính độ chính xác của công tác bố trí ta sử dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng tức là “sai số trắc địa” bằng “sai số xây dựng”: mtđ = mxd (8.2) Thay (8.2) vào (8.1) ta được: mtđ = (8.3) Nếu coi độ lệch giới hạn d là sai số giới hạn và bằng ba lần sai số trung phương m, suy ra: m = (8.4) từ đó: mtđ = (8.5) + Để tính sai số trung phương bố trí góc mgóc, bố trí đoạn thẳng mđt và bố trí độ cao mcao ta cũng sử dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng. Vì sai số trắc địa là sai số hổn hợp của 3 nguồn sai số nói trên nên ta có: m2tđ = m2góc + m2đt + m2cao (8.6) và sai số trung phương của thành phần: mgóc = mđt = mcao = (8.7) 8.3. BỐ TRÍ CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN Góc, độ dài, độ cao và độ dốc thiết kế là các yếu tố cơ bản trong bố trí công trình. 8.3.1. Bố trí góc thiết kế Trên thực địa có hai mốc A và B, từ B dựa vào hướng BA cần bố trí góc b thiết kế, tức là phải dựng hướng AC sao cho góc ABC = b. Hình 8.3 Công tác bố trí được tiến hành như sau: Đặt máy kinh vĩ tại B, ngắm chuẩn về A, để số đọc trên bàn độ ngang bằng “0”, quay ống kính đến khi có số đọ bằng góc b thiết kế, đánh dấu bằng cách đóng cọc, được diểm C1. Để tránh ảnh hưởng đến sai số trục ngắm, đảo kính và thao tác tương tự ta được điểm C2. Xác định điểm C’ nằm giữa C1 và C2. Góc ABC’ chính là góc cần bố trí. Các dụng cụ trắc địa trong đó có máy kinh vĩ được sản xuất ra hàng loạt với độ chính xác tính toán từ trước dùng để đo chứ không để bố trí. Độ chính xác bố trí góc bằng máy kinh vĩ do vậy sẽ thấp hơn độ chính xác đo góc, vì vậy để bố trí góc chính xác hơn ta có cách làm như sau: Đo góc ABC’ = b’ đã bố trí với số lần đo tính gần đúng theo công thức: (3.8) Trong đó: m’b - sai số trung phương đo góc 1 lần theo lý lịch máy mb - sai số trung phương yêu cầu bố trí góc Ví dụ: để bố trí góc với sai số trung phương 2” bằng máy kinh vĩ 3T5K có mb=5” phải đo góc với số lần đo: n = 52/22 = 6 Góc b’ đo được khác với góc thiết kế ABC = b một đại lượng: Db = b’ - b (8.9) Để được điểm C tạo với A, B thành góc ABC có giá trị bằng góc b thiết kế, tại C’ theo hướng vuông góc với C’B đặt 1 đoạn: CC’ = (8.10) Trong đó: l- là độ dài đoạn BC’, Db và r tính theo đơn vị giây Nếu Db mang dấu (-) có ý nghĩa là b’< b ta phải đặt một đoạn Dl nằm bên phải hướng AC’ và ngược lại. Nếu cần thiết ta đo góc ABC để kiểm tra. Độ chính xác đặt đoạn Dl được tính theo công thức: (8.11) Ví dụ: với l = 200m, Db = 60”, mDb = 2” thì: mm mm Với độ chính xác yêu cầu mDl =1,94mm ta sử dụng thước thép hoặc thép kẻ ly để đặt đoạn Dl. Độ chính xác bố trí góc bằng phụ thuộc vào sai số do người đo, do máy và sai số điều kiện ngoại cảnh. Sai số cố định tâm máy và định tâm tiêu ngắm, sai số số liệu góc (sai số vị trí điểm A, B) không ảnh hưởng đến độ chính xác bố trí góc nhưng là chuyển dịch hướng BC và vị trí điểm C. 8.3.2. Bố trí đoạn thẳng thiết kế Để bố trí đoạn thẳng AB=Stk thiết kế, ta phải có ngoài thực địa điểm A và hướng Ax. Tùy theo đoạn thẳng thiết kế dài hay ngắn, điều kiện định hình phẳng hay nghiêng và độ chính xác bố trí đòi hỏi độ chính xác cao hay thấp mà có phương pháp bố trí thích hợp. + Nếu trị số có trị số nhỏ hơn chiều dài của thước và độ chính xác yêu cầu bố trí không quá 1:2000 thì chỉ cần bố trí một lần nửa để kiểm tra. + Nếu độ dài đoạn thẳng cần bố trí lớn hơn độ dài của thước thì trước tiên phải định hướng thẳng theo hướng Ax, sau đó bố trí các điêm trung gian 1,2,3 cách nhau một đoạn bằng chiều dài thước và đoạn lẻ còn lại, được điểm B’. Do sai số khi bố trí nên đoạn thẳng AB’ đã bố trí có chiều dài bằng S’ khác với chiều dài thiết kế S một đoạn: DS = S’ – Stk (8.12) + Để có đoạn thẳng AB ngoài thực địa bằng đoạn Stk thiết kế phải chọn dụng cụ và phương pháp đo đoạn AB’=S’ đúng theo yêu cầu độ chính xác bố trí. Tính trị số DS theo (8.12). Từ điểm B’ đo về phía trước một đoạn bằng DS, nếu nó mang dấu (-) và đo về phía trước ngược lại mang dấu (+). Hình 8.4 A B’ B DS S Stk A B’ B DS S Stk 1 2 3 4 a) b) c) Ví dụ: Nếu yêu cầu bố trí đoạn AB với độ chính xác 1:2000, ta phải đo đoạn AB’ bằng “thước thép chính xác”. Cụ thể là phải dùng thước thép đã kiểm nghiệm để xác định chiều dài thước, căn thước bằng lực kế với độ căn 5-10kg, đo nhiệt độ thước (thông qua nhiệt độ khong khí), đo độ chênh cao giữa hai đầu thước bằng máy Thuỷ bình và tính các số hiệu chỉnh do chiều dài thước khác với chiều dài danh nghĩa, số hiệu chỉnh do sự khác biệt về nhiệt độ khi bố trí với khi kiểm nghiệm và số hiệu chỉnh do mặt bố trí bị nghiêng. + Lưu ý: tất cả các mặt phẳng lấy trong thiết kế đều tính ở mặt phẳng nằm ngang. Nếu ngoài thực địa mặt bố trí là mặt phẳng nghiêng thì phải đổi chiều dài ngang ra chiều dài nghiêng (Hình 8.4c) theo công thức: D = (8.13) Trong đó: S - chiều dài ngang lấy ở thiết kế h - độ chênh cao giữa hai đoạn thẳng cần bố trí xác định trực tiếp ngoài thực địa v – góc nghiêng mặt bố trí đo trực tiếp bằng máy kinh vĩ hoặc tính theo công thức tgv = h/S + Khi đoạn thẳng cần bố trí khá dài và đi qua vùng có địa hình phức tạp ta sử dụng máy đo dài điện quang. Đặt máy tại A, ngắm chuẩn về điểm x, trên hướng Ax dựng gương cách điểm A một đoạn gần bằng S thiết kế, nhấn nút đo dài trên máy, đọc khoảng cách S’ đo được trên màn hình. Tính DS theo (8.12). Nếu DS >5m thì dịch gương về phía điểm x, đo lại chiều dài.Nếu DS<5m ta dùng thước thép cuộn loại 5m xác định điểm B cần bố trí. Để kiểm tra, dời gương về điểm B, đo chiều dài đoạn AB bằng máy điện quang. Khi sử dụng máy đo dài điện tử hay máy toàn đạc thì việc bô trí độ dài rất đơn giản vì máy tự động cho khoảng cách nằm ngang. 8.3.3. Bố trí độ cao theo thiết kế Bố trí điểm đã biết độ cao thiết kế là một dạng công tác trắc