›
›

Giáo trình Trắc địa - Phạm Viết Vỹ (Phần 2)

pdf 45 trang hapham 1610
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Trắc địa - Phạm Viết Vỹ (Phần 2)", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_trac_dia_pham_viet_vy_phan_2.pdf

Nội dung text: Giáo trình Trắc địa - Phạm Viết Vỹ (Phần 2)

  1. Chương 6 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 chính xác cao đến độ chính xác thấp. Nghĩa là dùng máy và phương pháp đo cĩ độ chính xác tương đối cao để xác định tọa độ và độ cao một số điểm. Các điểm đĩ gọi là điểm khống chế và liên kết lại thành lưới khống chế. Căn cứ vào các điểm này để đo các điểm khác ở xung quanh, những điểm đĩ gọi là điểm chi tiết Cĩ 2 loại lưới khống chế trắc địa: - Lưới khống chế mặt bằng nếu chỉ biết (X,Y), dùng làm cơ sở xác định vị trí mặt bằng của các điểm. - Lưới khống chế độ cao nếu chỉ biết (H), sử dụng làm cơ sở xác định độ cao của các điểm trên mặt đất. 6.2 LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG (TỌA ĐỘ) 1. Định nghĩa Lưới khống chế mặt bằng là tập hợp các điểm được xác định nhờ các phép đo (gĩc và độ dài) được tiến hành trên mặt đất rồi tính tốn các tọa độ X,Y trong một hệ thống nhất. 2. Phân cấp Về tổng thể lưới khống chế trắc địa được phân thành 3 cấp chính: - Lưới khống chế tam giác Nhà nước - Lưới khống chế trắc địa khu vực - Lưới cơ sở đo vẽ Trong mỗi cấp lại được phân thành các hạng theo nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết với độ chính xác giảm dần, lưới cấp sau phát triển dựa vào lưới cấp trước và được tính tốn trong cùng một hệ toạ độ thống nhất. a. Cấp lưới khống chế tam giác Nhà nước Lưới khống chế tam giác Nhà nước cĩ 4 hạng: I, II, III, IV Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới khống chế tam giác Nhà nước Chỉ tiêu kỹ thuật Hạng I Hạng II Hạng III Hạng IV Chiều dài cạnh tam giác (km) 20-30 7-20 5-10 2-6 1 1 1 1 Sai số tương đối đo cạnh đáy 400.000 300.000 200.000 200.000 Sai số trung phương đo gĩc ± 0"7 ±1"0 ±1"8 ±2"5 Gĩc nhỏ nhất trong tam giác 400 300 300 300 b. Lưới khống chế trắc địa khu vực Cĩ thể xây dựng theo lưới giải tích cấp I, lưới giải tích cấp II hoặc đường chuyền đa giác cấp I, II. 48
  2. Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới giải tích Chỉ tiêu kỹ thuật Cấp I Cấp II Số lượng tam giác giữa các cạnh đáy (km) 10 10 Chiều dài cạnh tam giác (1-5) km (1-3) km Gĩc nhỏ nhất trong tam giác 200 200 Sai số trung phương đo gĩc ± 5" ±10" Sai số trung phương đo cạnh 1:50.000 1:20.000 c. Lưới cơ sở đo vẽ: Được xây dựng dưới dạng - Đường chuyền kinh vĩ. - Đường chuyền bàn đạc. - Chuỗi tam giác. - Giao hội. 6.3 ĐƯỜNG CHUYỀN KINH VĨ 1. Khái niệm Đường chuyền (đường sườn) kinh vĩ thuộc lưới khống chế đo vẽ là một đường nối các điểm đo, được đánh dấu bằng cọc mốc ở mặt đất thành đường gãy khúc liên tục. * Ưu: Các điểm bố trí linh hoạt, chỉ cần thơng 2 hướng. Cĩ thể bố trí nhiều dạng đồ hình * Nhược: Diện tích khống chế tương đối hẹp. Khối lượng đo đạc khá lớn. 2. Phân loại a. Phân theo tác dụng: Cĩ 2 loại là đường chuyền chính và đường chuyền phụ. - Đường chuyền chính: Được nối với các điểm cơ sở của lưới khống chế cấp cao hơn (hoặc độc lập) cĩ tác dụng khống chế tồn bộ khu vực và cĩ độ chính xác cao hơn đường chuyền phụ. - Đường chuyền phụ: Được nối vào các đỉnh của đường chuyền chính cĩ tác dụng khống chế từng bộ phận, nhất là những chỗ đường chuyền chính khơng đi tới. b. Phân theo hình dạng - Đường chuyền khép kín (hình 6-1a): Đường chuyền này được xây dựng xuất phát từ một điểm và khép về điểm đĩ. Đây là một dạng đường chuyền hay được sử dụng, nhất là trong xây dựng khi khu vực đo vẽ khơng cĩ nhiều điểm khống chế đã biết tọa độ. Tuy nhiên dạng đường chuyền này cĩ nhiều điểm yếu và do vậy ta nên lưu ý chỉ sử dụng khi khu vực đo vẽ khơng lớn lắm. 2 1 2' β 1' 3 1 1' N 0 M 3 2' A B 5 2 4 (hình 6-1b) (hình 6-1a) 49
  3. 2' 1' M 2 4 N A B P 1 3 Q (hình 6-1c) - Đường chuyền phù hợp (hở) (hình 6-1b): Đây là một đường chuyền nối giữa hai điểm đã biết tọa độ. Dạng này là dạng tốt nhất của lưới đường chuyền. - Đường chuyền nhánh (treo) 2-1'-2' (hình 6-1c) Đường chuyền này phát triển chỉ từ một điểm đã biết tọa độ, đầu kia tự do. Đây là một dạng nên tránh hoặc phải đo 2 lần đi về. - Hệ thống đường chuyền kinh vĩ cĩ điểm nút (Hình 6.1 d) A B N Điểm nút C (hình 6-1d) Điểm nút cĩ thể xem là điểm hội tụ của các đường chuyền treo hoặc cũng cĩ thể xem là điểm nút của các đường chuyền phù hợp. Đây là một dạng lưới đường chuyền tốt vì nĩ cho kết quả rất đồng đều về độ chính xác 3. Các yếu tố cần đo a. Tài liệu gốc cần cĩ: - Đường chuyền khép kín: Cần biết tọa độ điểm đầu và gĩc phương vị cạnh đầu. - Đường chuyền phù hợp (hở): Tọa độ điểm đầu, điểm cuối, gĩc định hướng cạnh đầu, cạnh cuối. b. Số liệu cần đo: Đo tồn bộ gĩc bằng β (dùng máy kinh vĩ). Đo tồn bộ chiều dài các cạnh (tùy thuộc yêu cầu về độ chính xác mà sử dụng loại thước và phương pháp đo, số lần đo). 4. Tính tốn đường chuyền kinh vĩ (Bài tốn thuận) a. Đường chuyền khép kín b1- Điều chỉnh gĩc bằng: Giả sử cĩ một đường chuyền khép kín như hình vẽ (hình 6.2) điểm A là điểm cấp cao đã biết tọa độ. Tính theo chiều mũi tên. Biết αđ. Giả thiết đo các gĩc trong β. n 0 0 0 0 0 0 Theo lý thuyết ta cĩ:∑ βi = β1 + β2 + β3 + + β n = (n − 2) *180 1 Gĩc đo được: n n 0 ∑ βdo = β1 + β2 + + βn ≠ ∑ β1 1 1 50
  4. n n 0 Vậy sai số khép: f ()β=∑ βdo − ∑ β i 1 1 2 Với t là giá trị vạch khắc nhỏ nhất trên máy S1-2 (thường lấy t = 1'); n là số cạnh đa giác. S2-3 β2 Sai số khép cho phép trong đường chuyền αđ A=1_ 3 phụ thuộc vào dụng cụ đo gĩc kết quả đo phải β3 β1 đạt điều kiện. ⏐fβ⏐≤ 1,5 t n S3-4 Nếu khơng đạt điều kiện trên thì phải kiểm S5-1 β β4 5 tra lại và đo lại. Nếu điều kiện trên được thoả 5 4 mãn ta phân phối sai số theo nguyên tắc sau: S4-5 - Phân phối đều cho các gĩc (hình 6-2) − f βdo - Ưu tiên cho những gĩc cĩ cạnh ngắn: Vi = n 0 Vậy gĩc bằng sau hiệu chỉnh: βi = βi đo + Vi. Kiểm tra ∑βi = ∑ β i b2- Tính gĩc định hướng Căn cứ vào gĩc định hướng cạnh đầu (αđ) và gĩc bằng đã được hiệu chỉnh và tuỳ theo gĩc bằng đo ở bên phải (hay bên trái) đường đo, để áp dụng cơng thức cơ bản của bài tốn thuận. 0 p αi -(i+1) = α(i-1)-i +180 - β i 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 về số gia tọa độ n n ' ' Theo lý thuyết: ∑ ΔXi =XXC − d = 0 ; ∑ ΔYi =YY C − d = 0 1 1 Nhưng thực tế khi đo (đo gĩc, đo cạnh) cĩ sai số. Mặc dù gĩc bằng đã được điều chỉnh nhưng chưa đúng trị số thực của nĩ nên b5- Tính tốn tọa độ các điểm đường chuyền X Xi+1 = X i + ΔXi - (i+1) 2 f y 1 − f X f 3 VΔXi−( i + 1) = Si−( i + 1) x fs L 1' − fY VΔYi−( i + 1) = S i−( i + 1) 5 L 4 Y Yi+1 = Yi + ΔYi - (i+1) (hình 6-3) Gọi là số khép kín thành phần theo trục X n n ' Δ' ≠0 ⇒ f ∑ ΔXi ≠0 ⇒ f ()x ; ∑ Yi ()y 1 1 Gọi là số khép kín thành phần theo trục Y. 51
  5. ' ' Như vậy ∑Δ X và ∑ΔY chính là sai số về tọa độ. ' ' Nếu dùng các số gia Δ X , ΔY đã tính ở trên để vẽ các điểm đường chuyền thì điểm cuối cùng 1' khơng trùng với điểm đầu tiên 1 và sinh ra sai số khép kín về tọa độ (sai số khép kín vị trí điểm ) fS (hình 6-3) 1− 1' =f()S = fx2 + f y2 n * Nếu gọi: thì ta cĩ sai số khép tương đối của đường chuyền là LS= ∑ i i 1 f()S = T L 1 Trị số phải thỏa mãn điều kiện khơng vượt quá 1/1000 đến 1/3000 T f 1 * Nếu S > Thì phải kiểm tra lại sổ ghi cách tính tốn. Nếu khơng cĩ gì sai LT sĩt thì tiến hành đo lại độ dài. f 1 * Nếu S ≤ Thì tính số điều chỉnh theo từng gia số tọa độ cho các cạnh LT theo cơng thức − f − f X Y VΔ = S VΔYi−( i + 1) = S i−( i + 1) Xi−( i + 1) L i−( i + 1) L n ' Kiểm tra phân phối: ∑VΔXi = − f X ; 1 αđ I n ' VΔYi = − fY và số gia tọa độ sau hiệu chỉnh β1 ∑ 1 II ' V β2 là: ΔX i-(i+1) = Δ X i-(i+1) + VΔXi-(i+1) ; β5 ' ΔYi-(i+1) = Δ Y i-(i+1) + VΔYi-(i+1) Ví dụ: Tính tốn bình sai đường chuyền kinh vĩ khép kín. Cĩ một đường chuyền kinh vĩ β β3 4 khép kín III IV I - II - III - IV - V - I (hình 6-4) Số liệu đo được ghi ở bảng, yêu cầu tính (hình 6-4) tốn tọa độ các điểm Tên Khoảng cách đo được Gĩc bằng đo được Gĩc định hướng điểm (m) I 88006'00" 69m.667 91.00'00" II 135059'40" 71.921 III 77.39.40 76.878 IV 147.38.50 54.228 V 90.36.10 93.864 I 52
  6. Bước 1: Điều chỉnh gĩc bằng 0 0 0 ' " ∑ β lt =180 (n − 2) = 180 (5 − 2) = 540 00 00 ∑ βido = β1 + β 2 + β 3 + β 4 + β 5 = 880 06 0 00 ' + 135.59.40+ 77.39.40+ 147.38.50+ 90.36.10= 5400 00 ' 20 " f =β − β = 5400 00 ' 20 " − 5400 = + 20" βido ∑ido ∑ ilt ' []f ()β = ±1,5t n = ± 1,5' 5 = ± 3 35 " ' [f()β ( do )] = + 20 〈[f ()β ] = ±3 35 ⇒ Được phép điều chỉnh. − f − 20" Số điều chỉnh: V = ()β do = = −4" i n 5 Vậy gĩc bằng sau hiệu chỉnh: β i= β ido+V i 0 ' " " 0 ' " ⇒ β 1 = 88 06 00+ ( − 4 ) = 88 05 56 0 ' " " 0 ' " ⇒ β 2 = 135 59 40+ ( − 4 ) = 135 59 36 . . . 0 ' " " 0 ' " β 5 = 90 36 10+ ( − 4 ) = 90 36 06 Kiểm tra gĩc bằng sau hiệu chỉnh 0 0 ' 0 ' " 0 0 ∑βi = ∑ βlt = 88 05 06+ 135 59 36+ + 90 36.06= 540 = ∑ βlt Bước 2: Tính gĩc định hướng. Vì gĩc bằng đo bên phải nên ta áp dụng cơng thức 0 p α i−( i + 1)=α (i− 1) − i +180 − β i 0 0 ' 0 0 0 α2− 3= α 1− 2 +180 − β 2 = 91 00 00"+ 180 − 135 59.36= 135 00'24" 0 0 ' 0 0 0 α3− 4= α 2− 3 +180 − β 3 = 135 00 24"+ 180 − 77 39'36"= 237 20'48" 0 0 ' 0 0 0 α4− 5= α 3− 4 +180 − β 4 = 237 20 48"+ 180 − 147 38'46"= 269 42'02" 0 0 ' 0 0 0 α5− 1= α 4− 5 +180 − β 5 = 269 42 02"+ 180 − 90 38'06"= 359 05'56" Kiểm tra 0 α1− 2= α 5− 1 +180 − β 1 = 3590 05 ' 56"+ 1800 − 88 0 05'56"= 4510 00'00"− 3600 = 91 0 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 m 0 m = 69 .667 cos 91 00'00" = -1 215 Δ'X 2-3 = S2-3 cos α2-3 m 0 = 71 .921 cos 135 00'24" = -50.861 Δ'X 3-4 = S3-4 cos α3-4 m 0 = 76 .878 cos 237 20'48" = -41.479 Δ'X 4-5 = S4-5 cos α4-5 0 = 54.228 cos 269 42'02" = -0.283 Δ'X 5-1 = S5-1 cos α5-1 = 93.864 cos 359005'56" = +93.852 Δ'Y = S sin α m 0 m Δ'Y 1-2 = S1-2 sin α1-2 = 69 .667 sin 91 00'00" = +69 656 m 0 Δ'Y2-3 = S2-3 sin α2-3 = 71 .921 sin 53 135 00'24" = +50.849
  7. m 0 Δ'Y 3-4 = S3-4 sin α3-4 = 76 .878 sin 237 20'48" = -64.727 0 Δ'Y 4-5 = S4-5 sin α4-5 = 54.228 sin 269 42'02" = -54.227 0 Δ'Y 5-1 = S5-1 sin α5-1 = 93.864 sin 359 05'56" = -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) 2 2 f2 + f 2 14+ 75 = 76mm f(S) = x y = f - Tính sai số khép kín tương đối ()S L f 76 1 1 1 1 ()S = ≈ 〈 = ÷ nên được phép điều chỉnh gia số tọa độ. L 366558 4800 T 1000 3000 - Số hiệu chỉnh gia số tọa độ cho các cạnh + Số hiệu chỉnh trục hành X + Số hiệu chỉnh trục tung Y − f −14 − f − 75 VΔ = ()X S( i + 1) = S VΔ = ()y S = S X( i+ 1) L i 366558 i( i+ 1) X( i+ 5) L i−( i + 1) 366558 i−( i + 1) − f − f VΔ = ()X 69667= − 3mm VΔ = ()Y 69667 = −14mm X 2 L Y 2 L − f − f VΔ = ()X 71921= − 3 VΔ = ()Y 71921 = −15 X 3 L Y 3 L − f − f VΔ = ()X 76878= − 3 VΔ = ()Y 64727 = −16 X 4 L Y 4 L − f − f VΔ = ()X 54228= − 2 VΔ = ()Y 54227 = −11 X 5 L Y 5 L − f − f VΔ = ()X 93864= − 3 VΔ = ()Y 93864 = −19 X 1 L Y 1 L Kiểm tra: 1 ∑VΔ=−+−+−+−X ( 3) ( 3) ( 3) ( 2) +− ( 3) =− 14 =− f ()x 1 ∑VΔ=−Y ( 14) +− ( 15) +− ( 16) +− ( 11) +− ( 19) =− 75 =− f ()Y - Gia số tọa độ sau điều chỉnh ' ' ΔXi = ΔXi +V Δ Xi ΔYi = ΔYi +V Δ Yi m m ΔX 1 = −1.215 + ( − 3) = − 1 218 ΔY1 = +69.656 + ( − 14) = + 69 642 m m ΔX 2 = −50.861 + ( − 3) = − 50 864 ΔY 2 = +50.849 + ( − 15) = + 50 864 m m ΔX 3 = −41.479 + ( − 3) = − 41 482 ΔY 3 = −64.727 + ( − 16) = − 64 743 m m ΔX 4 = −0.283 + ( − 2) = − 0 285 ΔY 4 = −54.227 + ( − 11) = − 54 238 ΔX 5 = +93.852 + ( − 3) = + 93.849 Δ Y 5 = −1.476+ (− 19 ) = − 1.495 Kiểm tra gia số tọa độ sau điều chỉnh ∑ΔXi = - 1.218 + +93.849 = 0 ∑ΔYi = + 69.642 + +(-1.495) = 0 54
  8. Bước 5: Tính tọa độ các điểm đường chuyền theo cơng thức Xi+1 = Xi + ΔXi -(i+1) Yi+1 = Yi + ΔYi -(i+1) m m Giả sử tọa độ điểm I giả định là XI = 0 000, YI = 0 000 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 = -1.218+(-50.864)=-52m082 = +69.642+50.864=+120m476 X4 = X3 + ΔX3-4 Y4 = Y3 + Δy3-4 = - 52.082+(-41.482)=-93m564 = 120.476+(-64.743)=+55m733 X5 = X4 + ΔX4-5 Y5 = Y4 + Δy4-5 = -93.564+(-0.285)=-93m849 = +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) αđ β1 C βn-1 βB D βA S1 1 S2 Sn-1 Sn β2 αc A 2 B (hình 6-5) Ở đường chuyền phù hợp cũng cĩ 3 điều kiện bình sai (như đường chuyền kín) một 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 và điểm cuối B - Gĩc định hướng cạnh đầu αđ = α CA và gĩc định hướng cạnh cuối αC = α BD * Các số liệu đo: - Các gĩc bằng bên trái (hoặc bên phải) βA, β1, β2 βn-1, βB B gồm (n+1) gĩc (βA, βBB gọi là gĩc liên kết) - Độ dài các cạnh S1, S2 Sn (Gồm n cạnh) b1- Bình sai sai số khép gĩc Theo lý thuyết ta cĩ 0 αA1 = αCA + βA -180 0 α12 = αA1 + β1 -180 0 αBD = αn-1 + βB B -180 0 αBD = αCA+ ∑β -(n+1)180 0 Từ đĩ ta cĩ : ∑βLT = αBD - αCA + (n+1)180 55
  9. 0 ∑βLT = αC - αđ + (n+1)180 Từ các giá trị đo ta cĩ ∑βđo = βA + β1 + β2 + + βn-1 + βBB Sai số khép gĩc sẽ là fβ = ∑βđo -∑βLT và sai số khép gĩc cho phép [fβ] = 1,5t n Tính số hiệu chỉnh − f V = β - Coi các gĩc cĩ sai số như nhau i n +1 - Ưu tiên cho những gĩc cĩ cạnh ngắn đo Và gĩc bằng sau hiệu chỉnh: βi = βi + Vi b2- Tính các gĩc định hướng lần lượt cho các cạnh Căn cứ vào αđ và lấy gĩc bằng sau hiệu chỉnh 0 T αi - (i+1) = α(i -1)-i - 180 + βi b3- Tính gia số tọa độ : Δ'Xi = Si cos αi (i = 1,2, n) Δ'Yi = Si sin αi b4- Bình sai các sai số khép về số gia tọa độ - Theo lý thuyết ta cĩ: LT ∑ΔX =XXXXC − d = B − A LT ∑ ΔY =YYYYC − d = B − A Các sai số khép về tọa độ sẽ là: ' LT f X =∑ ΔX −∑ Δ X ' LT fY =∑ ΔY −∑ Δ Y Từ đĩ ta tính được sai số khép về độ dài là: 2 2 f(S) = fx+ f y f 1 1 Nếu ()S ≤ ÷ Thì ta tiến hành bình sai bằng cách điều chỉnh vào các L 1000 3000 số gia tọa độ tính tốn một giá trị tỷ lệ với độ dài các cạnh, nghĩa là: − f VΔ = ()X S( i + 1) Xi−( i + 1) L i − f VΔ = ()Y Si( i + 1) Yi−( i + 1) L Và các số gia tọa độ sau hiệu chỉnh sẽ là ' ΔXi−( i + 1) = ΔXi−( i + 1) +V Δ Xi−( i + 1) ' ΔYi−( i + 1) = ΔYi−( i + 1) +V ΔYi−( i + 1) b5- Tính tọa độ các điểm đường chuyền: Sau khi cĩ các số gia tọa độ đã hiệu chỉnh ta tiếp tục tính tọa độ các điểm của đường chuyền, bắt đầu từ điểm A (điểm đầu) và tọa độ điểm sau bằng tọa độ điểm trước cộng với số gia tọa độ giữa chúng đã hiệu chỉnh: XXi+1 = i+ Δ Xi−( i + 1) YYi+1 = i+ Δ Yi−( i + 1) 56
  10. 6.4 LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO 1. Định nghĩa Lưới khống chế độ cao là tập hợp các điểm (các mốc) mà độ cao của chúng được xác định bằng đo cao hình học hoặc lượng giác. - Các điểm của lưới khống chế độ cao được cố định trên mặt đất bằng các cọc mốc Trắc địa đảm bảo sự ổn định Lưới được xây dựng dưới dạng đường chuyền kín, đường chuyền nối hay điểm nút 2. Phân cấp Tuỳ theo quy mơ và độ chính xác giảm dần, lưới khống chế độ cao được 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 được xây dựng bằng phương pháp đo cao hình học và được chia làm 4 hạng : I, II, III, IV theo độ chính xác giảm dần. Hạng I, II là cơ sở để xây dựng lưới hạng thấp hơn và phục vụ cho cơng tác nghiên cứu khoa học Hạng III, IV được phát triển dựa vào hạng I, II làm cơ sở cho đo vẽ bản đồ địa hình các loại tỷ lệ và phục vụ cho xây dựng cơ bản. Lưới khống chế độ cao Nhà nước được xây dựng độc lập với lưới khống chế mặt bằng Nhà nước. Các chỉ tiêu lưới khống chế độ cao Nhà nước Các chỉ tiêu kỹ thuật Cấp lưới khống chế Kỹ thuật I II III IV V Chiều dài tia ngắm 50m 65m 75m 100m 150 Sai số khép cho phép (mm) 3 L 5 L 10 L 20 L 50 L Sai số trung phương trên 1 km đường đo 0.50 0.84 1.68 6.68 16.0 (mm) Sai số trung phương của1 trạm đo (mm) 0.15 0.30 0.60 3.0 8.0 b. Lưới độ cao kỹ thuật Lưới độ cao kỹ thuật là lưới làm cơ sở về độ cao cho lưới độ cao đo vẽ, cơ sở phát triển lưới độ cao kỹ thuật là các điểm độ cao Nhà nước hạng I, II, III, IV. Tuỳ theo điều kiện địa hình, lưới độ cao kỹ thuật cĩ thể bố trí dưới dạng đường đơn nối giữa 2 điểm cấp cao hoặc hệ thống cĩ một hay nhiều điểm nút, chiều dài tuyến độ cao kỹ thuật được quy định ở bảng. Độ cao các điểm xác định bằng phương pháp đo cao hình học hạng IV,V. Các chỉ tiêu kỹ thuật lưới độ cao kỹ thuật Dạng đường đo cao Khoảng cao đều (m) 0.25 0.5 1-2-5 1- Đường đơn 2 km 8 km 16 km 2- Tuyến giữa gốc và điểm nút 1.5 km 6 km 12 km 3- Tuyến giữa hai điểm nút 1 km 4 km 8 km 57
  11. c. Lưới độ cao đo vẽ Lưới độ cao đo vẽ là cấp cuối cùng để chuyển độ cao cho điểm mia cơ sở để phát triển lưới độ cao đo vẽ là các mốc độ cao nhà nước và các mốc độ cao kỹ thuật. Ở vùng đồng bằng hoặc khi đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1:500 độ cao lưới đo vẽ cĩ thể xác định bằng cách đo độ cao theo hướng nằm ngang của máy kinh vĩ (Thủy chuẩn kinh vĩ) hoặc dùng máy thuỷ chuẩn. Ở vùng núi khi đo vẽ bản đồ địa hình, với khoảng cao đều là 2m hoặc 5m cho phép xác định bằng đo cao lượng giác. 3. Bình sai và tính tốn đường chuyền độ cao ( phương pháp đơn giản) a. Đường chuyền nối (hở) Giả sử cần xác định độ cao của một số điểm (n điểm) giữa hai điểm đã biết độ cao là A (HA) và B (HB).B Người ta đã đo được độ chênh cao Δhi giữa các điểm với độ dài đường đo tương ứng là Si (hình 6-6). Hướng đo được tính theo chiều mũi tên. A(HA ) B(H B) Δh1 Δh2 Δh3 Δhn Δhn+1 S1 S2 2 3 1 S 3 Sn+1 Sn n (hình 6-6) Theo lý thuyết: H 1 = HA + Δh1 H 2 = H1 + Δh2 H n+1 = Hn + Δhn+1 H B = HA + ∑Δh lt Từ đĩ ta cĩ: ∑Δh =HHBA − Mặt khác từ các giá trị đo ta cĩ: do ∑Δh = Δh1 + Δ h 2 + + Δ hn+1 do lt Sai số khép sẽ là: f h =∑ Δh −∑ Δ h Bình sai sai số khép cho phép bằng cách hiệu chỉnh vào các độ chênh cao do Δ h một giá trị tỷ lệ với số trạm đo, nghĩa là: − f h Vhi = Si (i = 1,2,3 ) ∑ Si − f h − f h Ta cĩ: Vh1 = S;1Vh 2 = S2 ∑Si ∑Si Kiểm tra: ∑Vhi = − f h hc Tính các độ chênh cao sau hiệu chỉnh: Δhi = Δhi +V hi hc Tính độ cao các điểm: HHi= i−1 +Δ hi 58
  12. Ví dụ: Đo tuyến Thuỷ chuẩn từ A - B ta cĩ sơ đồ và số liệu sau (hình 6-7) A(HA ) Δh1 Δh2 Δh3 B(H B) Δh4 S1 1 S2 2 S3 3 S4 (hình 6-7) m km Δh1 = +1 .500 S1 = 4 .5 m km Δh2 = -2 .450 S2 = 5 .0 m km Δh3 = -1 .750 S3 = 8 .0 m km Δh4 = -2 .000 S4 = 7 .5 m m Biết: HA = 20 .500 ; HB B = 16 .000; [ fh ] = ±50 L Yêu cầu tính tốn bình sai độ cao các điểm theo phương pháp gần đúng? Giải: lt m m m Tính ∑Δh =HHBA − = 16 .000 - 20 .500 = -4 .500 do m Tính ∑Δh = Δh1 + Δ h 2 + Δ h 3 + Δ h 4 = +1.500-2.450-1.750-2000 = - 4 .700 do lt m Sai số khép chênh cao f ()h =∑ Δh −∑ Δ h = -4.700 - (-4.500) = - 0 .200 m Sai số khép chênh cao cho phép [f ()h ]= ±50 25 = ± 0. 250 (L = ∑Si = 4.5 + 5.0 + 8.0 + 7.5 = 25km) m m và f()h = − 0 200 [f()h ]= 0 .250 ⇒ được phép điều chỉnh. − f Số điều chỉnh: V = h S hi L i − (− 200) + 200 V = * 4.5= + 36mm V = *8.0= + 64 h1 25 h3 25 + 200 + 200 V = *5.0= + 40 Vh4 = *7.5= 60 h2 25 25 Kiểm tra: ∑V i =36 + 40 + 64 + 60 = 200 = − fh Chênh cao sau hiệu chỉnh ' Δhi = Δhi + V hi Δ'h1 = + 1m .500 + 36 = + 1m .536 Δ'h2 = − 2450 + 40 = − 2m .410 Δ'h3 = − 1750 + 64 = − 1m .686 Δ'h4 = − 2000 + 60 = − 1m .940 Tính độ cao các điểm hc H i = Hi-1 + Δ h m H 1 = HA + Δ'h1 = 20.500+1.536=22 .036 m H 2 = H1 + Δ'h2 = 22.036+(-2.410)=19 626 m H 3 = H2 + Δ'h3 =19.626+(-1.686) =17 .940 m Kiểm tra: HB = H3 + Δ'h4 =17.940+(-1.940)= 16 .000 59
  13. 2- Đường chuyền khép kín Để xác định độ cao một số điểm A Δh1 1 (chẳng hạn n điểm) xuất phát từ một điểm S1 A đã biết độ cao HA và vịng khép lại tại A (Hình 6-8)người ta đo độ chênh cao Δh giữa Δ S2 h2 các điểm. Δhn Sn Tuần tự các bước và cách tính tốn 2 hồn tồn giống như đối với đường chuyền n nối giữa hai điểm đã biết độ cao. Chỉ khác S3 lt Δ = 0 Δh3 là ở đây ∑ h S4 Δh4 3 (hình 6-8) 60
  14. 1 1000 62
  15. Chương 7 ĐO VẼ BẢN ĐỒ VÀ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH 7.1 KHÁI NIỆM Thực chất của đo vẽ bản đồ địa hình là xác định vị trí tương quan của các đối tượng đo vẽ (các điểm đặc trưng của địa hình, địa vật) trên thực địa rồi dùng các kí hiệu bản đồ để biểu diễn chúng lên mặt phẳng tờ giấy theo một tỷ lệ nào đĩ. Như vậy khi đo vẽ bản đồ địa hình cần phải dựa vào các điểm khống chế mặt bằng và khống chế độ cao nhà nước để tăng dày mật độ điểm khống chế bằng cách xây dựng lưới đo vẽ. Đo vẽ bản đồ địa hình cĩ thể tiến hành theo một số phương pháp sau: - Phương pháp đo vẽ tồn đạc. + Máy kinh vĩ + Máy tồn đạc quang học + Máy tồn đạc điện tử - Phương pháp đo vẽ bàn đạc. - Phương pháp đo vẽ bằng ảnh. - Phương pháp đo vẽ tổng hợp. Dù đo vẽ bằng phương pháp nào trên bản đồ địa hình (tỷ lệ lớn 1: 5000 ÷ 1:500) cũng cần đảm bảo thể hiện các nội dung sau: - Các điểm khống chế trắc địa. - Biểu diễn địa vật: phải tuân theo đúng những kí hiệu quy ước bản đồ do cục đo đạc và bản đồ nhà nước quy định. - Biểu diễn địa hình: dùng phương pháp đường đồng mức. Cĩ nhiều phương pháp đo vẽ chi tiết: tọa độ vuơng gĩc, giao hội gĩc, giao hội cạnh, tọa độ cực. Nhưng ngày nay phương pháp tọa độ cực hay được dùng hơn cả. 7.2 ĐO VẼ BẢN ĐỒ THEO PHƯƠNG PHÁP TỒN ĐẠC Đo vẽ tồn đạc là đo vẽ địa hình bằng máy tồn đạc hay máy kinh vĩ theo phương pháp tọa độ cực. Ưu điểm: Nhanh chĩng, khơng phụ thuộc nhiều vào thời tiết và điều kiện địa hình. Nhược điểm:Cơng tác nội nghiệp và ngoại nghiệp tách rời nhau nên khơng kịp thời phát hiện những sai sĩt, đo vẽ tồn đạc thường được ứng dụng ở nơi các phương pháp đo vẽ khác khĩ thực hiện. 1. Lưới khống chế đo vẽ Là hệ thống các điểm được xác định tọa độ (mặt bằng) và độ cao, thơng thường các điểm này đủ đảm bảo đo vẽ chi tiết. Khi lập lưới khống chế đo vẽ bản đồ, phải căn cứ vào tỷ lệ đo vẽ để bố trí cho thích hợp. Lưới tam giác nhỏ, đường chuyền kinh vĩ, giao hội bằng máy kinh vĩ dùng cho đo vẽ bản đồ tỷ lệ trung bình và lớn. Mỗi loại tỷ lệ bản đồ yêu cầu đo vẽ với độ chính xác khác nhau. Dựa vào tỷ lệ người ta chia bản đồ làm ba loại như sau: - Bản đồ tỷ lệ lớn: gồm các tỷ lệ:1:5000, 1:2000, 1:1000 và lớn hơn. 61
  16. - Bản đồ tỷ lệ trung bình: gồm các tỷ lệ: 1:10000, 1:25000, 1:50.000 và 1:100.000 - Bản đồ tỷ lệ nhỏ: gồm các tỷ lệ nhỏ hơn 1:100.000 Yêu cầu đo vẽ bản đồ với các tỷ lệ khác nhau đều được quy định trong các quy phạm đo đạc. 2. Đo vẽ chi tiết Đặt máy tại điểm khống chế, đo đạc các điểm đặc trưng của địa hình, địa vật (như cột điện, gĩc nhà, tim đường, ) những điểm đĩ gọi là điểm chi tiết. a. Cơng tác chuẩn bị một trạm đo chi tiết - Đặt máy vào điểm trạm đo (là điểm khống chế đo vẽ). Sau khi định tâm, cân bằng máy, xác định giá trị MO. - Đo chiều cao máy (i) bằng thước hoặc mia. - Định hướng ban đầu 00o về điểm khống chế lân cận (vị trí bàn độ trái). b. Đo các yếu tố điểm chi tiết - Người cầm mia: dựng mia lên điểm chi tiết cần đo - Người đứng máy: quay máy đến ngắm mia đặt ở điểm chi tiết. Dùng phương pháp tọa độ một cực để đo điểm chi tiết: + Đọc số trên mia theo dây đo khoảng cách (km). + Đọc số trên mia theo chỉ giữa (l). + Đọc số trên vành độ ngang. + Đọc số trên vành độ đứng. - Báo cho người cầm mia đi sang điểm khác. Các số liệu đọc được phải ghi ngay vào sổ đo chi tiết (bảng 7-1). Trích 1 trong các sổ đo chi tiết để thấy các số liệu sau: Bảng 7-1 Ngày đo : Người đo: Thời tiết: Người ghi: Máy : NE-20S Người tính: Trạm đo:NI Định hướng: NII Độ cao đặt điểm máy: 10m.000Chiều cao máy: i = 1m,450 M0: 900.00'.00" Điểm K Số đọc trên bàn độ l S Δ H n V h Ghi chú ngắm (m) Đứng Ngang (mm) (m) (m) (m) Cột điện 1 60.5 87054'40" 10020'20" 1450 0.420 +2005'20" +2.20 12.20 Địa hình 2 50.7 90.00.00 15.00.00 0925 50.700 0.00.00 +0.52 10.52 Tim 3 91.6 93.10.20 25.10.20 1142 91.319 -3.10.20 -4.76 5.24 đường 4 88.5 89.20.00 27.00.00 1420 85.488 +0.40.00 +1.02 11.02 Gĩc nhà 5 87.0 91.00.20 30.20.00 1500 86.973 -1.00.20 -1.58 8.42 Gĩc nhà 62
  17. Khoảng cách giữa các điểm mia khơng vượt quá quy định ở bảng 7-2 Bảng 7-2 Khoảng Khoảng cách lớn nhất Tỉ lệ Khoảng cách lớn nhất cao đều từ máy khi đo vẽ (m) đo vẽ giữa các điểm mia (m) (m) Địa hình Địa vật 0,5 60 250 150 1:5000 1,0 80 300 150 2,0 100 350 150 5,0 120 350 150 0,5 40 200 100 1:2000 1,0 40 250 100 2,0 50 250 100 1:1000 0,5 20 150 80 1,0 30 200 80 1:500 0,5 15 100 60 1,0 15 150 60 Để tránh trùng lặp hoặc bỏ sĩt cần phải phân vùng cho các trạm đo. Tuy nhiên giữa các trạm đo cần phải “đo chờm” để kiểm tra. Cùng với cơng tác đọc số cần vẽ phác sơ đồ vị trí điểm khống chế, điểm chi tiết để tránh nhầm lẫn khi đo vẽ bản đồ. Trước khi kết thúc trạm đo cần kiểm tra lại hướng ban đầu nếu lệch khơng quá 1/5 là đạt yêu cầu. 3. Tính tốn Tính tọa độ và độ cao các điểm khống chế. Tính khoảng cách nằm ngang từ máy đến điểm chi tiết: d = kncos2v Tính độ chênh cao của các điểm chi tiết so với trạm máy. 1 Δh = kn Sin 2v + i-l 2 Tính độ cao các điểm chi tiết: HCT = HTĐ + Δh 4. Vẽ bản đồ - Vẽ lưới ơ vuơng: kẻ các ơ vuơng nhỏ kích thước 10cm x 10cm - Chấm các điểm khống chế lên lưới ơ vuơng theo phương pháp tọa độ vuơng gĩc. - Chuyển các điểm chi tiết theo phương pháp tọa độ cực và vẽ đường đồng mức theo phương pháp ước lượng. - Kiểm tra đánh giá độ chính xác bản đồ địa hình. + Sai số vị trí địa vật cố định biểu thị trên bản đồ so với điểm khống chế gần nhất khơng lớn hơn 0.5mm (vùng quang đảng); 0.7mm (vùng rừng núi). + 1 Sai số biểu diễn dáng đất khơng vượt quá 4 khoảng cao đều (vùng 1 đồng bằng) và 3 khoảng cao đều (vùng rừng núi). + Số điểm chêch lệch khơng được lớn hơn 10% tổng số điểm kiểm tra. 63
  18. 7.3 ĐO VẼ MẶT CẮT ĐỊA HÌNH Để phục vụ cho thiết kế, thi cơng các cơng trình dạng tuyến: như đường sắt, đường ơtơ, kênh mương, hệ thống đường dây tải điện, phải tiến hành đo vẽ mặt cắt địa hình. Mặt cắt địa hình biểu diễn sự cao thấp của mặt đất tự nhiên dọc theo một tuyến nào đĩ. Mặt cắt cĩ 2 loại: mặt cắt dọc và mặt cắt ngang. 1. Mặt cắt dọc a. Lập mặt cắt dọc Để đo mặt cắt dọc trên mặt đất ta cần chọn một đường tim, sau này dùng để thiết kế tim cơng trình. Đường tim là một hệ thống đường gãy khúc cĩ dạng như đường chuyền kinh vĩ nhưng những chỗ gãy khúc được bố trí những đoạn đường cong để phục vụ yêu cầu kỹ thuật. Chọn đường tim rất quan trọng, nĩ ảnh hưởng đến độ chính xác và sự dễ dàng trong việc đo đạc cũng như việc bố trí cơng trình sau này. Bởi vậy khi lập đường tim phải tiến hành khảo sát từng phần, đặc biệt ở những nơi địa hình phức tạp. Đường tim được lập như sau: - Gĩc ngoặt đo bằng máy kinh vĩ. - Độ dài đo bằng thước thép. Trên đường tim cứ cách 100m lại đĩng một cọc chính ký hiệu là C (C0; m C1;C2; Cn) cách 1000 đĩng một cọc ký hiệu là cọc K. Dọc theo đường tim, nơi địa hình thay đổi, đĩng cọc phụ(cọc cộng). Phải đo khoảng cách từ cọc phụ tới cọc chính, cũng như khoảng cách từ đỉnh gĩc ngoặt tới cọc chính Khi bố trí cọc, cần cĩ bản phác họa đường tim. Trên bản phác họa ghi chú đường giao thơng, sơng, suối, rừng hai bên đường tim. b. Đo độ cao II III IV C0 C1 C2 C3 +40 +70 +60 + T 25 b' IV III + II T15a' C0 C1 C2 C3 + +++ 40 70 P 10 a 60 + P 25 b I A (hình 7-1) 64
  19. Sau khi lập xong đường tim, dùng máy thủy chuẩn và mia, đo cao các cọc trên đường tim theo phương pháp đo cao từ giữa. Tùy theo yêu cầu cĩ thể dùng độ cao nhà nước, cĩ thể cho độ cao giả định của cọc đầu tiên trên đường tim (hình 7-1), chỉ rõ cách tiến hành đo thủy chuẩn theo phương pháp từ giữa trên đường tim. Đặt máy tại trạm I. Chuyển độ cao từ mốc A đến trạm C0 là cọc đầu tiên của đường tim. Sau đĩ đo độ cao các cọc trên đường tim, tại mỗi trạm đặt máy đo cọc chính xong tiến hành đo luơn cọc phụ. 2. Mặt cắt ngang a. Lập mặt cắt ngang - Kết quả đo mặt cắt dọc khơng đủ đáp ứng yêu cầu thiết kế, để phục vụ cơng tác thiết kế cần đo mặt cắt ngang đường tim. Mặt cắt ngang là mặt thẳng gĩc với đường tim (khi đường tim là một đường thẳng) là đường phân giác (khi đường tim gãy khúc); là đường pháp tuyến (khi đường tim là đoạn cong) Phân giác Tiếp tuyến Đường tim Pháp tuyến Pháp (hình 7-2) Mắt cắt ngang cần chọn nơi mặt đất điển hình để biểu thị chung cho một đoạn đường tim nào đĩ, bởi vậy một đường tim cĩ thể cĩ rất nhiều mắt cắt ngang. - Bề rộng mặt cắt ngang tùy theo yêu cầu mà đo vẽ. Thường mỗi bên rộng 25m.0. Theo hướng mặt cắt ngang, chọn nơi dáng đất thay đổi để đĩng cọc và đo khoảng cách giữa 2 cọc đĩ. b. Đo độ cao Dùng phương pháp đo tỏa để đo và tìm độ cao các điểm trên mặt cắt ngang. Dựa vào độ cao các điểm đã biết C0 ( C0; C1; C2; Cn). 3. Phương pháp vẽ mặt cắt dọc và mặt cắt ngang - Trên số liệu đo đạc ta tính độ cao các điểm xong, tiến hành đo vẽ mặt cắt (hình 7-3). - Thường chọn tỷ lệ đứng lớn gấp 10 lần tỷ lệ ngang (chẳng hạn tỷ lệ ngang 1 1 → tỷ lệ đứng ). 2000 200 - Để thuận tiện sử dụng thường chọn độ cao quy ước của bản vẽ (mặt phẳng so sánh hay cịn gọi đường chân trời) sao cho điểm thấp nhất trên mặt cắt cũng cao hơn nĩ 8÷10cm. - Ghi các số liệu lên dải tương ứng. - Dựng lưới mặt cắt địa hình 7-3 vẽ mặt cắt. 65
  20. 1:100 MP so sánh Độ cao thiên nhiên11,5 10,5 10,0 10,5 9,5 8,0 9,8 Khoảng cách 20 50 30 60 40 Kh. cách cộng dồn 100 120 170 200 260 300 Điểm C0 C1 CC2 3 1:1000 MẶT CẮT DỌC 1:100 MP so sánh Độ cao thiên nhiên10,5 9,0 9,5 8,5 9,5 Khoảng cách 10 15 10 15 Kh. cách cộng dồn 25 15 0 10 25 Điểm b' a' C2 a b 1:1000 MẶT CẮT NGANG QUA C2 (Hình 7-3) 66
  21. Chương 8 CƠNG TÁC BỐ TRÍ CƠNG TRÌNH 8.1 KHÁI NIỆM Việc xác định vị trí mặt bằng và độ cao của từng phần hoặc tồn bộ cơng trình ở ngồi thực địa theo đúng thiết kế gọi là bố trí cơng trình. Cơng tác bố trí cơng trình ngược lại với cơng tác đo vẽ. Thực chất của cơng tác bố trí cơng trình là bố trí các điểm đặc trưng của cơng trình trong khơng gian. Do đĩ nội dung của cơng tác bố trí cơng trình cũng là bố trí các yếu tố cơ bản: bố trí gĩc bằng, bố trí đoạn thẳng, bố trí độ cao. Bố trí cơng trình cũng tuân theo nguyên tắc từ tổng quát đến chi tiết và tiến hành theo trình tự: - Lập mạng lưới thi cơng với độ chính xác thường yêu cầu cao hơn so với lưới khống chế đo vẽ. - Bố trí các trục cơ bản của cơng trình. - Dựa vào các trục cơ bản, bố trí các điểm chi tiết đặc trưng của cơng trình. Trong bố trí cơng trình, độ chính xác yêu cầu tăng dần từ khống chế đến bố trí chi tiết. 8.2 BỐ TRÍ CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN 1. Bố trí gĩc bằng Khi đo: gĩc β = βAC ở ngồi thực địa đã cĩ 3 điểm B, B A, C (một điểm A và 2 hướng AB, AC). Khi bố trí: ở ngồi thực địa mới chỉ cĩ 2 điểm A, B (một A β đỉnh A và một hướng AB). Cho biết giá trị thiết kế làβ o . Hãy tìm vị trí C ở ngồi thực địa sao cho BAC = β C1 0 C Cách bố trí: Đặt máy kinh vĩ tại A. Định hướng theo hình 8-1 C2 AB mở 1 gĩc β 0 về phía cần bố trí, theo hướng này cố định được hướng C1 ngồi thực địa. Đảo kính thao tác tương tự như trên ta được C2 ở ngồi thực địa. Cố định C cách đều C1 và C2. Gĩc BAC là gĩc cần bố trí (hình 8-1). 2. Bố trí đoạn thẳng Khi đo: chiều dài đoạn thẳng AB ở ngồi thực địa đã biết 2 điểm A và B. Khi bố trí đoạn thẳng AB cĩ chiều dài nằm ngang thiết kế d0 thì ở ngồi thực địa mới cĩ một điểm A và hướng Ax cĩ chứa B. Cần xác định điểm B. Cách bố trí: - Kể từ A theo hướng Ax đo sơ bộ 1 đoạn A B B1 X AB1≈ d0, cố định sơ bộ B1. do r - Đo đoạn thẳng AB1 với độ chính xác cần d1 thiết (đưa số hiệu chỉnh vào kết quả đo), được hình 8-2 d1 = AB1 chính xác. - Tính đoạn cần dịch chuyển r = d0 – d1 - Từ B1 đặt một đoạn r về phía cần thiết ta được điểm B cần tìm. Cố định điểm B ta được đoạn AB cần bố trí (hình 8-2). 67
  22. 3. Bố trí độ cao Khi đo: độ cao của điểm B thì ở ngồi thực địa mia mia đã cĩ điểm B. Dựa vào độ cao đã biết HA của điểm A đã cĩ ở ngồi thực địa, dùng máy đo để tìm T cọc gỗ chênh cao giữa 2 điểm đĩ là ΔhAB = S – T. S Tính được độ cao điểm B là HBB = HA + ΔhAB.B A Khi bố trí: độ cao ở ngồi thực địa mới chỉ cĩ HA điểm A và độ cao của nĩ là HA. MTC Biết độ cao của điểm B, thiết kế HB B = HTK ( HTK là độ cao thiết kế). Hãy tìm điểm B ấy ở ngồi hình 8-3 thực địa. Cách bố trí: Đặt máy thủy chuẩn cách đều A và B, đọc số theo chỉ giữa trên mia dựng ở A ta cĩ S. Tính độ cao tia ngắm: Hmáy = HA + S Tính số đọc cần thiết T của mia dựng ở B: T = Hmáy - HB Sau khi tính được giá trị T thì người đứng máy ra hiệu người dựng mia ở B nâng mia lên hay hạ mia xuống đến khi nào thấy "chỉ giữa" cắt đúng giá trị T trên mia. Khi đĩ ra hiệu đánh dấu điểm chân mia, đĩ chính là HBB = HTK cần bố trí (hình 8-3). 8.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ ĐIỂM MẶT BẰNG Các điểm đặc trưng của cơng trình cĩ thể được bố trí theo các phương pháp sau: 1. Phương pháp tọa độ a. Phương pháp tọa độ một cực Phương pháp này được áp dụng phổ biến, nhất là C những chỗ quang đãng, tương đối bằng phẳng và khi khoảng cách cực (S) ngắn hơn chiều dài của thước. - Biết tọa độ khống chế trắc địa A(XA,YA); B(X- αAC B,YB B)B và tọa độ thiết kế điểm C(XC,YC) (hình 8-4). β αAB - Trước hết phải tính những số liệu cần thiết cho bố A B trí là gĩc cực β và bán kính cực S hình 8-4 YYBA− α AB = arctg XXBA− ⇒ β = α AB - α AC YYCA− α AC = arctg XXCA− 2 2 S = ()XXYYCA− +()CA − Cách bố trí: Đặt máy kinh vĩ tại A. Định tâm, cân bằng, định hướng theo AB, mở 1 gĩc bằng β theo hướng cần bố trí. Trên hướng này dùng thước thép đo 1 đoạn thẳng S cố định được điểm C 68
  23. Ví dụ 1: Biết tọa độ khống chế trắc địa: XA = +12.583m XB B = +10.000m A B YA = -62.396m YB B = +20.000m và tọa điểm thiết kế là: XC = +37.423m C YC = -56.229m Hãy tính tốn số liệu cần thiết và trình bày cụ thể cách bố trí điểm C theo phương pháp tọa độ độc cực từ cực A và hướng gốc AAB (hình 8-4). Giải: Tính tốn số liệu cần thiết: YYCA− −56.229 −( − 62.396) rAC = arctg = arctg XXCA− +37.423 −() + 12.583 + 6.167 0 ’ ” rAC = arctg = 13 56 34 + 24.840 0 ’ ’’ Vì ΔY dương , Δ X dương ⇒ α AC = rAC =13 56 34 YYBA− (+20.000 − ( − 62.396) rAB = arctg = arctg XXBA− ()(+10.000 − 12.283) + 82.396 = arctg = 880 1216 ' '' − 2.583 0 0 ' '' 0 ' '' Vì ΔY dương, Δ X âm ⇒ α AB =180 − 88 1216= 91 47 44 0 ' '' 0. ' '' 0 ' '' ⇒ βcực = α AB - α AC = 91 47 44− 13 56 34 = 77 5110 2 2 Scực = SAC = ()(XXYYc− A +CA − ) = )()(37.423− 12.583 2 +[ −56.229 −( − 62.396)2 ] = 24.8402 + 6.1672 = 25m .594 Cách bố trí: C Đặt máy kinh vĩ tạiA. Định tâm cân bằng. Định hướng theo AB quay máy ngược chiều kim Scực 0 ’ ’’ đồng hồ mở 1 gĩc: βcưc = 77 51 10 βcực Trên hướng này dùng thước thép đo 1 A B khoảng S = 25m.594 ta được điểm C cần bố trí (hình 8-5a) cực (hình 8-5a). C Nếu theo sơ đồ (hình 8-5b) ta cĩ: Scực βcưc = αAC - αAB α 0 ' '' 0 0 ' '' 0 ' '' AC 13 56 34+ 360 − 77 5110= 296 05 24 αAB = ( ) m A B Scưc = 25 .594 βcực Cách bố trí: Đặt máy kinh vĩ tại A định tâm cân bằng. Định hướng theo AB quay máy thuận 0 ’ ’’ C* chiều kim đồng hồ mở 1 gĩc βcưc = 296 05 24 . (hình 8-5b) 69
  24. Trên hướng này dùng thước thép đo 1 khoảng Scưc = 25m.594 ta được điểm C cần bố trí (hình 8-5b). b. Phương pháp toạ độ vuơng gĩc Phương pháp này được áp dụng nhiều hơn cả trong khi bố trí các cơng trình cơng nghiệp và dân dụng. Từ các điểm khống chế của lưới ơ vuơng xây dựng (mạng lưới thi cơng) hay từ đường đo trên phố. Muốn vậy phải tính số gia toạ độ giữa các điểm đặc trưng của cơng trình với các đỉnh của lưới ơ vuơng ΔX, ΔY (hình 5-6). D C ΔX = XN - XA ΔY = YN - YA Cách bố trí : Phải luơn nhớ là đặt đoạn thẳng cĩ gia số ΔY N toạ độ lớn hơn dọc theo cạnh trục toạ độ của lưới ơ vuơng, cịn số gia toạ độ nhỏ hơn được chiếu theo ΔX hướng vuơng gĩc với nĩ. A M B Giả sử ΔY > ΔX. đặt máy kinh vĩ tại A. Định tâm, hình 8-6 cân bằng, định hướng về B trên hướng này đặt một đoạn AM = ΔY. Chuyển máy kinh vĩ đến M. Định tâm, cân bằng, định hướng về A 0 (hoặc B) mở một gĩc 90 . Trên hướng này đo một đoạn MN = ΔX ta cĩ điểm N. 2. Phương pháp giao hội a. Phương pháp giao hội gĩc Phương pháp này thường được áp dụng để bố trí trụ cầu, cơng trình thuỷ lợI khi mà điểm cần bố trí ở xa điểm khống chế trắc địa và việc đo dài gặp khĩ khăn. - Nội dung: Biết toạ độ khống chế trắc địa A (XA, YA) ; B (XB,B YB)B toạ độ điểm thiết kế là C (XC, YC) (hình 8-7). - Tính tốn: Tính những số liệu cần thiết cho bố trí là các gĩc bằng giao hội βA, βB.B YYBA− αAB = arctg XXBA− → β = α - α C A AB AC YYCA− αAC = arctg XXCA− α AC βB αAB YYAB− βA B αBA = arctg αBA XX− A AB αBC → βB B = αBC - αBA YYCB− hình 8-7 αBC = arctg XXCB− - Cách bố trí: Đặt 2 máy kinh vĩ ở A và B định tâm, cân bằng, định hướng theo cạnh khống chế AB. Tương ứng đặt các gĩc βA, βB.B Giao điểm của 2 hướng ngắm trên là điểm C cần tìm. 70
  25. b. Phương pháp giao hội cạnh Phương pháp này thường được áp dụng khi điểm cần bố trí nằm gần điểm khống chế trắc địa, bán kính giao hội ngắn hơn chiều dài thước, địa hình bằng phẳng, quang đãng. - Nội dung: Biết toạ độ khống chế trắc địa A (XA, YA); B (XB,B YB)B toạ độ điểm thiết kế C (XC, YC) (hình 8-8) - Tính tốn: Tính những số liệu cần thiết cho bố trí là các bán kính giao hội SA, SB.B 2 2 SA = ()()XXYYCA− +CA − C 2 2 SB B = ()()XXYYCB− +CB − SA SB - Cách bố trí: Dùng 2 thước thép đặt đầu “0” tại A và B, lấy A A B và B làm tâm theo thước thép quay các cung bán kính hình 8-8 tương ứng là SA và SB B chúng giao nhau tại C đĩ là điểm cần bố trí. 3. Phương pháp đơn giản Trong những cơng trường nhỏ, cĩ ít cơng trình người ta khơng thiết lập “mạng lưới thi cơng” nữa . Người ta dựa vào những điểm cơ sở trắc địa, những điểm đặc biệt của địa hình, địa vật mà tìm và cho những mối quan hệ giữa điểm thiết kế và những điểm cĩ sẵn ấy. Mối quan hệ này được biểu thị bằng những cạnh. Ví dụ: Tìm M∈ yy’ cách P ∈ yy’ một đoạn = l (hình 8-9a). l Hoặc mối quan hệ này thể hiện Y Y' (Hình a) bằng những đoạn thẳng vuơng gĩc, P M điểm N cần xác định. N A ∈ xx’ đã biết. a,d là khoảng a A X X' (Hình b) cách thiết kế đã cĩ (hình 8-9b). d Hoặc mối quan hệ này thể hiện Q bởi “gĩc bằng” và đoạn thẳng: điểm S Q cần xác định. Điểm B∈ zz’ đã biết. Z B β Z' (Hình c) Gĩc bằng β và khoảng cách S thiết kế hình 8-9 đã cho (hình 8-9c). a. Xác định vị trí các điểm - Vị trí mặt bằng: Dùng máy kinh vĩ để “bố trí gĩc bằng” và thước thép để “bố trí đoạn thẳng”. Để tránh bớt sai số tích lũy thì bố trí những điểm chính trước, từ các điểm chính phát triển điểm phụ nghĩa là đi từ đại cương đến chi tiết. Các điểm xác định xong phải được kiểm tra lại tuỳ theo yêu cầu độ chính xác của cơng trình. Thơng thường sai số về gĩc (nếu cĩ) 1’÷ 2’, sai số về chiều dài (nếu cĩ) 1- 2cm 71
  26. - Vị trí độ cao: Dùng máy và mia thuỷ chuẩn dựa vào mốc độ cao cĩ sẵn gần khu vực xây dựng để dẫn độ cao đến một số mốc tạm thời theo phương pháp đo cao hình học. Mốc tạm thời phải đặt ngồi phạm vi cơng trình và phải được bảo vệ trong suốt quá trình xây dựng. Dựa vào mốc tạm thời dùng phương pháp đo toả để “bố trí độ cao” cho các điểm. Đối với cơng trình khơng cĩ gì đặc biệt sai số về độ cao ≤ ± 3mm. b. Cơng tác đĩng cọc lên ngựa 4 5 6 7 - Đĩng cọc chính: Khi xác định vị trí mặt bằng ta đĩng những cọc chính, 3 3a các cọc này (1, 2, 3, ) phải thể hiện ra ngồi tạo thành một vành đai bao quanh cơng trình và cách tim mĩng một khoảng bằng bề rộng b của hố mĩng 2 2a cần đào (đối với mặt đất rắn chắc) hoặc 11abằng (1,5 ÷ 2) b đối với đất dễ sụt lở. - Đĩng cọc phụ: Mĩng đã giác 4 5 hình 8-106 7 xong, trước khi khởi cơng đào mĩng ta phải tiến hành cơng tác “lên ngựa”. Nghĩa là đĩng thêm những cọc phụ và vạch lên mặt đất mép hố mĩng (vạch trực tiếp xuống đất hoặc rải vơi) để sau này theo hướng đĩ tiến hành đào mĩng. Cơng tác này tiến hành lần lượt cho từng tim trục. >b/ 2 1 b/2 b/2 Đường rải vôi (vạch trực tiếp vào đất) x x y 2 2a y 1 CẮT 1-1 8.4 BỐ TRÍ ĐƯỜNG CONG TRỊN 1. Khái niệm - Khi xác định các cơng trình dạng tuyến D θ (kênh mương, đường sá ) ở những nơi tuyến đổi hướng cần bố trí đường cong để nối các đọan β T thẳng của tuyến với nhau. G T - Một đường trịn được xác định nếu biết điểm Tđ, G, Tc ba điểm này gọi là 3 điểm chính T đ Tc của đường cong trịn. - Để đảm bảo thi cơng đường cong trịn θ 2 θ2 chính xác người ta bố trí một số điểm nằm trên đường cong đĩ. Các điểm này gọi là điểm phụ, (hình 8-11) khoảng cách giữa các điểm phụ tùy thuộc vào tính chất của cơng trình (5-20)m. 72
  27. 2. Bố trí các điểm chính của đường cong trịn a. Các tham số - Bán kính R theo số liệu thiết kế. - Gĩc ngoặt θ. Đo trực tiếp ngồi thực địa. θ - Độ dài tiếp tuyến T= TđD = TcD = R tg 2 θ - Độ dài phân giác P = DG = R (sec −1) 2 θ 1 Trong đĩ: sec = 2 θ cos 2 - Độ dài đường cong trịn k = πRθ 1800 b. Cách bố trí - Đặt máy kinh vĩ tại D. định hướng về cạnh chứa điểm Tđ. Theo hướng này bố trí đọan thẳng T. đĩng cọc mốc được Tđ. - Mở gĩc bằng β , (β = 1800 - θ) theo hướng ống kính đặt đọan thẳng P, đĩng 2 cọc mốc xác định được điểm P. - Mở tiếp gĩc bằng β . Trên hướng này đặt đọan thẳng T xác định được đọan 2 thẳng Tc. 8.5 CƠNG TÁC TRẮC ĐỊA PHỤC VỤ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH 1. Chỉnh cột thẳng đứng Trong quá trình đĩng mĩng cọc, lắp dựng cột nhà cần thiết phải chỉnh các cột vào vị trí thẳng đứng. - Khi cột khơng cao, đổ bê tơng tại chỗ thì cĩ thể dùng dây dọi hoặc ni vơ đứng. - Khi yêu cầu độ chính xác cao hơn người ta thường sử dụng 2 máy kinh vĩ vuơng gĩc nhau để chỉnh cột theo 2 hướng. Tim cột được đánh dấu ở 2 đầu chân và đỉnh. Khi lắp ta cần chỉnh cho 2 điểm đánh dấu tim cùng nằm trên một mặt phẳng thẳng đứng (hình 8-12a). a a a 90o a (hình 8-12a) (hình 8-12b) Trường hợp cột được lắp thành hàng. Ngồi việc chỉnh cột thẳng đứng, cần kiểm tra sự thẳng hàng của cột. Lúc đĩ dùng mia ngang để “kéo dài” trục một đoạn a (hình 8-12b). 73
  28. 2. Chuyển trục và độ cao lên cao a. Chuyển trục lên cao Đối với nhà ≤ 4 tầng thi cơng đổ bê tơng tại chỗ: dùng phương pháp dây dọi (hình 8-13). Thước tầm +3.600 +3.600 Mắt ngắm quả dọi (hình 8-13) Với các cơng trình ≤ 10 tầng dùng máy kinh vĩ để chuyển trục (hình 8-14). N ế u d i ệ n t h i c ơ n g c h o p h é p : đ ặ 74
  29. t m á y k i n h v ĩ t r ê n h a i h ư ớ n g v u ơ n g g ĩ c d ù n g p h 75
  30. ư ơ n g p h á 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 được cĩ thể sử dụng định tâm quang học của máy kinh vĩ. Muốn vậy trên phương thẳng đứng của điểm trục cần hình 8-14 chuyển chừa ra một lỗ sàn 20 x 20cm và tiến hành định tâm máy theo mốc (hình 8-15a). bản đánh dấu trục Tầng i Tầng i Tầng 2 Tầng 2 Tầng 1 Tầng 1 hình 8-15a hình 8-15b Đối với nhà > 10 tần g và cơng trình tương đương người ta phải dùng máy chiếu thiên đỉnh quang học hoặc laser (hình 8-15b). b. Chuyển độ cao lên cao: c T Xuất phát từ độ cao một điểm A B đã biết. II 76 d S A
  31. Đ ể c h u y ể n c á c đ ộ c a o l ê n t ầ n g c a o n g ư ờ i t a s ử 77
  32. d ụ n g m á y t h ủ y c h u ẩ n , m i a v à t h ư ớ c t h é p t r e o đ ầ 78
  33. u “ 0 ” v ề p h í a t r ê n ( h ì n h 8 - 1 6 ) . hình 8-16 - Máy I đặt dưới đất đọc được trị số theo chỉ giữa trên mia là S, trên thước thép là d. - Máy II đặt trên sàn đọc được trị số theo chỉ giữa trên mia là T, trên thước thép là C theo hình vẽ ta cĩ: H B B = H A + S-(d-C)-T HB : Là độ cao cần tìm TK Sau khi cĩ HB B tìm được đem so sánh với độ cao điểm B thiết kế ( Η B ) 3. Chuyển độ cao và trục xuống mĩng cơng trình a. Chuyển độ cao xuống mĩng - Trường hợp mĩng nơng: 79 S
  34. hình 8-17 Ta dùng một máy thuỷ chuẩn đặt trên bờ, một mia dựng ở cọc mốc đọc được trị số trên mia là S. Một mia chạy dọc theo trục mĩng đã đào (hình 8-17). Theo hình vẽ ta cĩ Ttính = S + hCM (Trong đĩ: hCM là bề sâu chơn mĩng). Sau khi cĩ được Ttính người dựng mia chạy dọc trục mĩng để kiểm tra. - Nếu số đọc theo chỉ giữa trên mia bằng giá trị Ttính thì độ sâu mĩng đã đào đủ. - Nếu số đọc Tđọc Ttính thì mĩng đào sâu quá độ sâu thiết kế - Trường hợp mĩng sâu và rộng: Dùng 2 máy thủy chuẩn, 2 mia thuỷ chuẩn và thước thép (hình 8-18). Một máy và một mia đặt trên bờ, một máy và một mia đặt xuống dưới mĩng. n1 cần vọt S M d I n2 b HM II HDM MTC hình 8-18 TThước thép đặt vào “cần vọt” và đầu “0” của thước ở phía trên. Đầu dưới treo một quả dọi để thước được căng. Tiến hành đo thuỷ chuẩn ta cĩ: - Máy I dọc trị số theo chỉ giữa trên mia là S, trên thước thép là n1. - Máy II dọc trị số theo chỉ giữa trên mia là b, trên thước thép là n2. HĐM = (HM + S) – d – b (Trong đĩ: d = n2 – n1) Cĩ HĐM: (HĐM độ cao đáy mĩng) so sánh với HĐM đã thiết kế để biết mĩng đã đào đúng độ sâu thiết kế chưa. b. Chuyển trục xuống mĩng 1' 80
  35. Các trục của cơng trình được chuyển xuống đáy mĩng nhờ các dây thép căng theo các trục và quả dọi hoặc sử dụng máy kinh vĩ (hình 8-19). Dựa vào các cọc chính đã cĩ ở 2 đầu một trục (chẳng hạn cọc 1-1’). Đặt máy một trong hai cọc đĩ (chẳng hạn cọc 1) định tâm, cân bằng, định hướng theo 1-1’. Khố chuyển động ngang của máy dùng phương pháp chiếu thẳng đứng để chuyển trục hình 8-19 xuống hố mĩng. Cơng việc này cũng được tiến hành lần lượt cho từng tim trục. 4. Tính khối lượng đất san nền Cĩ 2 phương pháp tính: - Phương pháp tính bằng lưới ơ vuơng: áp dụng khi khu đất rộng. - Phương pháp tính bằng mặt cắt: áp dụng khi khu đất là dạng tuyến. a. Tính thể tích bằng lưới ơ vuơng - Kẻ các ơ vuơng trên bản đồ cĩ cạnh a = 2cm ÷ 4cm (phụ thuộc địa hình, tỷ lệ bản đồ, yêu cầu độ chính xác). - Tìm độ cao các đỉnh ơ vuơng từ bản đồ ghi vào các đỉnh ơ gọi là 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 và đắp bằng nhau thì độ cao thiết kế (cịn được gọi là độ cao đỏ) được tính theo cơng thức: Bước1: ΣHHHHI +2 ΣII + 3 ΣIII + 4 Σ IV Tính H = d d d d TK .4 n ΣεI +2 Σ εII + 3 Σ εIII + 4 Σ ε IV = H + d d d d 0 4n I Trong đĩ: ΣH d : tổng độ cao đen của đỉnh chỉ thuộc 1 ơ vuơng. II ΣH d :tổng độ cao đen của đỉnh chỉ thuộc 2 ơ vuơng. III ΣH d :tổng độ cao đen của đỉnh chỉ thuộc 3 ơ vuơng. IV ΣH d :tổng độ cao đen của đỉnh chỉ thuộc 4 ơ vuơng. H0 : Độ cao gần đúng. ε i = Hi – H0 n : Là số ơ vuơng. 81
  36. +0,98 +0,28 -0,24 -0,17 151,75 151,05 150,53 150,60 2 4 1 6 3 5 +0,35 +0,25 -0,07 -0,52 151,12 151,02 150,70 150,25 7 11 14 8 12 9 13 -0,32 10 -0,47 -0,57 150,45 150,30 150,12 (hình 8-20a) (hình 8-20b) m Theo ví dụ trên ta cĩ thể tính như sau (với H0 = 150 .20) (hình 8-20a) ()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) H = 50.20+ TK 4× 5 m HTK = 150 .77 Bước 2: Tính chiều cao cơng tác(đào, đắp) tại từng đỉnh theo cơng thức: h = Hđ - HTK và ghi vào các đỉnh ơ (hình 8-20b). Bước 3: Xác định đường quy trình (đường ranh giới giữa đào và đắp). Xét các cạnh ơ vuơng cĩ chiều cao cơng tác ở 2 đỉnh khác dấu nhau: Tính các đoạn theo cơng thức (hình 8-21) h2 h1h 1+ h 2 a h = l = 1 l l+ l' h1+ h 2 h1 l l' 0 Trong đĩ: h2 h1, h2 là chiều cao cơng tác tại 2 đỉnh kề nhau. a : là cạnh ơ vuơng. (hình 8-21) Ví dụ: Xác định điểm”0” trên cạnh C2 - C3. m 20× 0.28 m Ta cĩ thể tính đoạn l từ C2 đến điểm “0” là l = ≈ 10 .8 0.28+ 0.24 Nối tất cả các điểm “0” được tính theo cách trên ta cĩ đường “quy trình”. Bước 4: Tính tốn khối lượng đất đào đắp. Khối lượng đất được tính riêng cho phần đào và phần đắp - Với các ơ vuơng nguyên thì khối lượng đất là: hi V = a2. ∑ (i = 1, 2, 3, 4) 4 a : cạnh ơ vuơng - Nếu các ơ lẻ ta thường chia ra tam giác để tính khối lượng theo cơng thức: ∑ hi i = 1, 2, 3 V = S . S : diện tích của một tam giác 3 82
  37. Với ví dụ trên ta cĩ kết quả tính ở bảng: Diện tích Khối lượng (m3) Hình số h (m) (m2) Đào (+) Đắp (-) 1 400.0 +0.46 184.0 2 108.0 +0.18 19.4 3 156.0 +0.08 12.0 4 92.0 -0.08 7.4 5 44.0 -0.10 4.4 6 400.0 -0.25 100.0 7 69.0 +0.20 13.8 8 104.0 +0.12 12.5 9 131.0 -0.16 21.0 10 96.0 -0.26 25.0 11 53.8 +0.08 43.0 12 102.2 -0.16 16.4 13 200.0 -0.85 70.0 14 44.0 -0.21 9.2 ∑ 2000.0 246.4 253.4 5. Bố trí đoạn thẳng cĩ độ dốc theo thiết kế A 1 d1 2 d2 3 d3 B dAB hình 8-22 - Giả sử cần bố trí đoạn thẳng AB cĩ độ dài d với độ dốc i% theo thiết kế. - Chia đoạn thẳng AB thành n đoạn nhỏ, mỗi đoạn cĩ chiều dài di. Đĩng các cọc trung gian 1,2,3 - Tính độ cao thiết kế của các cọc Hđỏ là: H do =H + d. i 1 A 1 Dùng máy thủy chuẩn xác định độ cao các H do =H + d. i 2 A 2 đinh cọc được H d H do =H + d. i i n A n Chiều cao cơng tác ở các cọc h: h = Hđỏ – Hđ H BA=H + d. i Quy ước: + Nếu h > 0 từ đỉnh cọc đo lên cao một đoạn h được điểm thiết kế. + Nếu h < 0 từ đỉnh cọc đo xuống thấp 1 đoạn h được điểm thiết kế. 83
  38. 6. Bố trí m ặt phẳng cĩ độ dốc theo thiết kế Giả sử cần bố trí mặt phẳng P cĩ độ dốc i 12345 A theo thiết kế. Chọn ở 2 đường thẳng vuơng gĩc AE và B CC/ sao cho AE theo mặt phẳng nằm ngang cĩ cùng độ cao (max hay min) cịn CC’ là đường C C' dốc nhất (độ dốc i). Chia mặt phẳng P thành những ơ vuơng như D hình vẽ các đỉnh của lưới ơ vuơng được đĩng cọc làm mốc. Tính độ cao thiết kế (Hđỏ) của các đ E đỉnh cịn độ cao đen (H ) được xác định bằng cao đạc ơ vuơng. (hình 8-23) Chiều cao cơng tác tại các đỉnh ơ vuơng h = Hđỏ – Hđ Quy ước: + Nếu h > 0 từ đỉnh cọc đo lên cao một đọan h được điểm thiết kế. + Nếu h < 0 từ đỉnh cọc đo xuống thấp một đọan h được điểm thiết kế. 8.6 ĐO VẼ HỒN CƠNG Khái niệm đo vẽ hồn cơng: Đo đạc xác định vị trí, kích thước, hình dạng của từng phần hay tồn phần cơng trình sau khi xây dựng xong ở ngồi thực địa và biểu diễn lên bản vẽ làm như vậy gọi là đo vẽ hồn cơng. Mục đích của đo vẽ hồn cơng là: Xác định tọa độ, độ cao, kích thước thực của cơng trình vừa xây dựng xong. - Đối với bản vẽ hồn cơng từng phần: Nĩ là cơ sở để giải quyết mọi vấn đề trong quá trình xây dựng như tổ chức biện pháp khắc phục những hiện tượng sai hỏng, bố trí những cơng trình mới khơng vi phạm cơng trình cũ đã cĩ, nhất là khi xây dựng các cơng trình ngầm. - Đối với bản vẽ hồn cơng tồn phần: Nĩ là cơ sở để giải quyết những nhiệm vụ kỹ thuật khác nhau trong quá trình khai thác, sửa chữa, mở rộng cơng trình Thời gian đo vẽ hồn cơng : - Trong quá trình xây dựng, sau khi kết thúc từng giai đọan cơng việc cần phải đo vẽ hồn cơng từng phần (mĩng, từng tầng nhà). - Khi xây dựng xong cơng trình cần đo đạc lập bản vẽ hồn cơng tồn phần. Cơ sở đo vẽ hồn cơng : Khi đo hồn cơng phải dựa vào các điểm khống chế trắc địa (mặt bằng, độ cao). Nếu cơng trình riêng biệt cĩ thể dựa vào các trục mĩng và hệ thống độ cao mốc thi cơng. Nguyên tắc đo vẽ hồn cơng : Về nguyên tắc tất cả các số liệu ghi trên bản vẽ thiết kế đều được xác định lại trên thực tế và phản ảnh vào bản vẽ để trong dấu ngoặc đơn. Trong đĩ cần chú ý các trường hợp sau: a. Đối với cơng trình ngầm Đo vẽ trước khi lấp đất, ngồi xác định các điểm đặc trưng cịn phải xác định độ cao đáy mĩng cơng trình (hình 8-24). (hình 8-24) 84
  39. b. Hệ thống đường dây dẫn Đo khoảng cách giữa các trục cột, độ cao các dầm, xà ngang, khoảng cách đến các cơng trình gần đĩ (hình 8-25). l 1 l 2 D=? (hình 8-25) c. Cơng trình dạng trịn Phải xác định tọa độ tâm và bán kính (hình 8-26). (hình 8-26) d. Đo vẽ đường D Xác định các yếu tố của đường cong, đo θ nối tất cả các đỉnh gĩc ngoặt đến lưới khống chế trắc địa, vị trí giao nhau của hệ thống G đường (hình 8-27). T đ Tc (hình 8-27) e. Đo vẽ quy hoạch mặt đứng (hình 8-28) Đo cao bề mặt và các điểm đặc trưng, độ cao vỉa hè, chỗ giao nhau, nơi thay đổi độ dốc mặt đường, đáy rãnh thốt nước, nắp giếng (hình 8-28). Trên cơ sở đo vẽ lập bình đồ hồn cơng, trên đĩ biểu diễn các điểm khống chế trắc địa. các cơng trình dân dụng và cơng nghiệp, hệ thống đường sá; cơng trình ngầm, đường điện trên khơng và dưới đất và các địa vật khác thể hiện trên bản vẽ như đối với vẽ bản đồ địa hình. 85
  40. Chương 9 QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CƠNG TRÌNH 1. Khái niệm Biến dạng thực chất là chuyển vị khơng gian của các điểm trên cơng trình qua một chu kỳ thời gian. Vì ta khơng thể quan trắc hết được tất cả các điểm của cơng trình nên cần thiết phải chọn một số điểm cĩ khả năng bị chuyển vị rất nhiều (các điểm trên cột đối với nhà khung chịu lực). Những điểm này được gọi là điểm quan trắc. Để xác định vị trí các điểm quan trắc người ta phải đo nối chúng với một hệ thống điểm được cố định kiên cố gọi là các “mốc chuẩn”, các mốc chuẩn này được định kỳ đo kiểm tra. Từ hệ thống mốc này và các kết quả đo tính được tọa độ các điểm quan trắc. Cơng tác quan trắc biến dạng được tiến hành với độ chính xác đo đạc rất cao. Do vậy chỉ những người cĩ chuyên mơn cao về trắc địa mới tiến hành được cơng việc này. Để đơn giản người ta chia chuyển vị của các điểm quan trắc thành 2 thành phần: - Chuyển vị thẳng đứng: gọi là lún, được xác định bằng đo cao hình học (tương đương với đo cao hình học hạng II nhà nước). - Chuyển vị mặt bằng: gọi tắt là chuyển vị, được xác định bằng các tọa độ X, Y và xác định bằng đo gĩc và đo dài. 2. Quan trắc lún a. Mốc gốc (mốc chuẩn) Ít nhất phải cĩ 3 mốc được bố trí gần cơng 300m trình nhưng phải nằm ngồi phạm vi ảnh hưởng lún của cơng trình. Mốc gốc cĩ thể chơn ở dưới đất, gắn trên tường các cơng trình kiên cố khác đã được xây dựng từ lâu. Mốc chuẩn b. Mốc lún: được đặt vịng quanh đỉnh mĩng cơng trình, dưới chân cột hay tường chịu lực, ở những điểm thay đổi kết cấu. c. Chu kỳ quan trắc: - Chu kỳ quan trắc đầu tiên bắt đầu sau khi xây lắp xong mĩng cơng trình (gọi là chu kỳ 0) - Trong giai đọan xây dựng các lần đo được tiến hành khi cơng trình cĩ bước nhảy về tải trọng, đặc biệt khi cơng trình đạt được 25%, 50%, 75%, 100%. 0 thời gian 0 1 2 3 4 5 thời gian -10 -10 -20 -20 -30 -30 Độ lún Độ lún S(mm) S(mm) Độ lún theo thời gian Mặt cắt lún theo trục(1,2,3,4,5) tại thời điểm t 81
  41. - Trong giai đọan sử dụng cơng trình chu kỳ đo cĩ thể là tháng, quý, nửa năm việc quan trắc lún phát triển cho đến khi độ lún trong 3 chu kỳ liên tiếp khơng thay đổi khi đĩ mới kết thúc. 3. Quan trắc chuyển vị - Dưới tác dụng của các thành phần ngoại lực tác động vào cơng trình, cơng trình cĩ thể bị dịch chuyển đi theo phương nằm ngang (hình 9-1). - Muốn quan trắc độ dịch chuyển của cơng trình ta đo xác định tọa độ (mặt bằng) của một số điểm đặc Hướng chuyển vị chuyển Hướng 1 trưng trên cơng trình vào các thời điểm khác nhau theo 2 3 q các phương pháp: hướng chuẩn, đo gĩc, Δ, đường S S chuyền ở đây ta xét phương pháp giao hội gĩc. 1' I III - Đặt các mốc gốc I, II, III, IV ngồi phạm vi ảnh β β 12hưởng của cơng trình tạo thành một số hướng gốc. hình 9-1 - Đặt các mốc dịch chuyển 1, 2, 3 ở trên cơng trình. - Đo gĩc bằng β hợp với các hướng gốc và hướng IV i II ngắm đến các mốc đo dịch chuyển theo từng chu kỳ. Đoạn dịch chuyển q được tính theo cơng thức. Δ// ⋅ S Δ// : là hiệu số gĩc đo giữa chu kỳ đang xét với chu kỳ 0. q = β β ς // S: khỏang cách từ máy đến điểm đo dịch chuyển. Để kiểm tra cĩ thể đo cả gĩc β2 ở phía bờ bên kia. Phương pháp này ưu điểm là áp dụng được với cơng trình cĩ dạng bất kỳ, việc tính tốn đơn giản. 4. Quan trắc nghiêng Những cơng trình cao như ống khĩi, tháp MM1 nước, tháp vơ tuyến truyền hình khi lún khơng đều thì chúng bị nghiêng. Độ nghiêng của cơng trình cĩ thể được đặc trưng bởi gĩc nghiêng ϕ hay độ lệch tâm l (hình 9-2) ϕ l Sin ϕ = H M0 M'1 l H : chiều cao cơng trình. / hình 9-2 l = Mo Μ1 là đoạn dịch chuyển Tùy thuộc vào độ cao, hình dáng, kích thước của cơng trình, độ nghiêng cĩ thể được xác định bằng nhiều phương pháp. a. Phương pháp chiếu thẳng đứng Với những cơng trình cĩ chiều cao H ≤ 15m ta dùng dây dọi để chiếu điểm. Đọan l được đo trực tiếp bằng thước thép. Với những cơng trình cao dùng máy chiếu quang học hoặc Lazer. 82
  42. b. Phương pháp đo gĩc bằng (phương pháp giao hội gĩc) Phương pháp này thường được áp dụng để xác định độ nghiêng của các cơng trình cao cĩ dạng tháp. Điểm 1 nằm ở đỉnh cơng trình. Bố trí các điểm gốc A, B, M. N ở gần cơng trình, trong đĩ cố gắng đặt A và B sao cho hướng A-1 và B-1 cĩ dạng trực giao từ đĩ ta tính được đọan nghiêng l thành phần thứ nhất ở một chu kỳ nào đĩ là: S × Δ " l = a β a ς " Trong đĩ: Sa : là khoảng cách nằm ngang của đọan thẳng từ A đến chân điểm 1 " Δ β : là hiệu số gĩc bằng giữa gĩc đo được ở chu kỳ bất kỳ với gĩc đo ở lần đầu . 1' L Δβ 1 l b b B l a Sb M Sa Δ' βa A N (hình 8-29) Tương tự như vậy khi đặt máy kinh vĩ tại điểm B ta xác định được đọan nghiêng l thành phần thứ 2 là: S ⋅ Δ" l = b β b ς " Đọan nghiêng tồn phần L xác định ở một chu kỳ nào đĩ là 2 2 L = la+ l b và giá trị gĩc nghiêng ϕ được tính theo biểu thức l " ϕ// = ×ς H Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác đo gĩc bằng và đo khoảng cách S. 83
  43. NGUYÊN TẮC BẢO QUẢN MÁY VÀ DỤNG CỤ ĐO 1. Nguyên tắc chung Máy đo đạc (máy kinh vĩ, thủy chuẩn) là một loại dụng cụ đo chính xác và phức tạp, nĩ địi hỏi phải được bảo quản và giữ gìn cẩn thận, trước khi đem một chiếc máy mới ra sử dụng phải nghiên cứu thật kỹ bản thuyết minh, kỹ thuật, để nắm vững cấu tạo máy, đặc điểm sử dụng, các phương pháp kiểm tra và hiệu chỉnh cũng như các quy tắc bảo quản và bảo dưỡng chủ yếu. 2. Nguyên tắc bảo quản máy trong quá trình sử dụng Trong khi đo, khơng nên để ánh nắng chiếu vào làm nĩng máy nhất là khi đo cần độ chính xác cao. Phải giữ cho máy khơng bị mưa làm ướt vì nước mưa khi ngấm vào các chi tiết bên trong cĩ thể làm cho chúng bị rỉ, làm cho các chi tiết quang học bị bẩn và bị đổ mồ hơi, dẫn đến máy bị hỏng trong một thời gian dài. Trong trường hợp máy bị mưa làm ướt thì phải đưa ngay máy vào trong nhà để hong khơ, rồi lau bằng vải mềm. Khơng được để máy gần các nguồn nhiệt để sấy, vì sự hong nĩng một chiều và đột ngột cĩ thể gây nên những biến dạng lớn của các chi tiết, làm cho các cụm quang học bong ra, các chi tiết bị xê lệch đi với nhau. Khi di chuyển máy từ một nơi lạnh đến một nơi ấm hơn, các bề mặt quang học của máy cĩ hiện tượng bị đổ mồ hơi, cịn khi đã khơ thì để lại những vạch lốm đốm. Ngồi ra sự thay đổi của nhiệt độ mơi trường xung quanh cũng cĩ thể làm cho các chi tiết bị biến dạng. Chính vì thế mà phải đặt máy vào trong hịm trước khi di chuyển máy đến những nơi cĩ điều kiện nhiệt độ khác. Cịn khi vừa chuyển đến những nơi mới thì chưa được mở hịm máy ra vội mà phải sau 30 phút đến 40 phút mới được mở lấy máy ra (để như vậy cho máy thích nghi dần với nhiệt độ). Chỉ cho phép di chuyển máy ở vị trí làm việc (đế máy ở phía dưới). Trước khi đem máy đi phải kiểm tra thật cẩn thận xem máy đã được cài chắc trong hịm chưa. Về mùa đơng, bề mặt bên ngồi của các kính mắt hay bị phủ hơi nước xuất phát từ hơi thở của người quan sát. Trong trường hợp này, chỉ cho phép dùng khăn vải khơ và sạch để lau (tuyệt đối khơng được dùng các ngĩn tay để lau). Cịn về mùa hè thì trong khơng khí cĩ nhiều bụi. Để làm sạch bụi bám trên bề mặt bên ngồi của các chi tiết quang học, trước tiên nên dùng một luồng khơng khí để thổi hoặc dùng chổi lơng nhỏ và mềm được làm bằng lơng sĩc để chải. Chỉ sau khi đã làm sạch hết bụi và các hạt cát nhỏ mới được dùng vải để lau. Phải hết sức thận trọng đối với các mặt kính đã được khử phản xạ trong máy kinh vĩ, vì màng khử phản xạ trên mặt kính cĩ độ bền cơ học khơng lớn lắm, nĩ dễ bị hỏng trong khi lau rửa. Đo xong phải lau chùi máy kinh vĩ thật cẩn thận rồi cất vào hịm máy phải bảo quản máy nơi khơ ráo cĩ nhiệt độ từ +5 đến 300C. Trong đĩ cĩ kê các giá để máy và giá 3 chân. Các giá này khơng được kê dọc theo các tường ngồi và gần dãy lị nĩng. Khi cất vào trong hịm và đặt lên giá phải để máy ở vị trí làm việc. Khơng được để chất kiềm và axit ở nơi bảo quản máy. 84