Giáo trình Trắc địa công trình giao thông, thủy lợi (Nghề Trắc địa công trình - CĐTC)

cos Đối với đường chuyền có dạng khép kín thì theo lý thuyết ta có tổng gia số toạ độ trên n cạnh phải bằng 0: Do kết quả đo chiều dài cạnh đường chuyền Si có sai số, mặt khác góc i vẫn

Quảng Ninh, năm 2021

Bài 1 XÂY DỰNG LƯỚI KHỐNG CHẾ

1 Lưới khống chế mặt bằng

Tuyến đường là công trình có dạng tuyến vì vậy ta thường xây dựng lưới dạng đường chuyền kinh vĩ

1.1 Thiết kế lưới khống chế mặt bằng

Đường chuyền kín: Xuất phát từ một điểm rồi khép về điểm đó làm

thành đa giác kín Điểm xuất phát có thể là điểm khống chế đã biết, Ví dụ điểm

A, điểm B trong hình (7.1.a)

Số liệu biết trước là góc phương vị AB (AB) và toạ độ điểm B (XB, YB) Cần đo chiều dài các cạnh và các góc trong của đường chuyền Ngoài ra còn phải đo góc nối phương vị Ocủa đường chuyền với cạnh gốc AB

Trong trắc địa công trình, đường

chuyền kín thường dùng để thiết lập điểm

khống chế cho những vùng đất tập trung như

vùng lòng hồ, vị trí công trình v.v

Ở những khu vực chưa có điểm khống

chế bậc cao thì phải thiết lập đường chuyền

kín độc lập Tức là chọn lấy toạ độ giả định

cho một điểm của đường chuyền, đo góc

phương vị từ của cạnh qua điểm có toạ độ giả

định Từ toạ độ giả định, góc phương vị từ và

các góc, các cạnh của đường chuyền tính ra

toạ độ giả định của các điểm khác

Hình 1.1.a Đường chuyền kín

Đường chuyền hở (còn gọi là đường chuyền phù hợp) hình (7.1.b), xuất

phát từ một điểm khống chế bậc cao, phát triển trong khu đo rồi nối vào một điểm bậc cao khác đường chuyền hở dùng để thiết lập điểm khống chế cho vùng đất hẹp và kéo dài như lòng thung lũng, tuyến đường, kênh mương, đê v.v Lưới đo toàn bộ các góc kẹp trái hoặc toàn bộ các góc kẹp phải của đường tính chuyền, đo tất cả các cạnh

Hình 1.1.b Đường chuyền phù hợp

Đường chuyền nhánh(còn gọi là đường chuyền treo): được thiết lập làm

điểm khống chế bổ xung cho đường chuyền chính và không được đo quá ba điểm

Trong thực tế công tác trắc địa ngoài bố trí 3 dạng chính đường chuyền trên, còn bố trí lưới đường chuyền gồm nhiều tuyến đường chuyền tạo thành vòng khép hoặc điểm nút

Hình 1.1.c Đường chuyền nhánh Hình 1.1.d Đường chuyền phù hợp

Quy trình lập lưới khống chế theo phương pháp đường chuyền kinh vĩ thực hiện theo hai giai đoạn: giai đoạn ngoại nghiệp và giai đoạn nội nghiệp

Công tác ngoại nghiệp gồm: thiết kế đường chuyền, khảo sát chọn điểm, chôn mốc ngoài thực địa, đo cạnh và đo các góc ngang trong đường chuyền

Trước khi thiết kế đường chuyền cần nghiên cứu bản đồ cũ, nghiên cứu địa hình, địa vật khu đo, tìm kiếm các điểm khống chế cấp cao đã xây dựng từ trước và đánh giá xem chúng còn sử dụng được hay không Các điểm đường chuyền phải phân bố đều trên khu đo, đặt ở nơi quang đãng khống chế được nhiều nhất địa hình và địa vật xung quanh, thuận lợi cho đo vẽ chi tiết bản đồ Căn cứ vào đặc điểm địa hình, địa vật và các điểm khống chế cấp cao để chọn ra hình dáng chung của đường chuyền, tìm điểm xuất phát, các điểm ngoặt và điểm kết thúc rồi đánh dấu các điểm đã thiết kế lên bản đồ Có thể thiết kế nhiều phương án rồi so sánh chọn lấy phương án tốt nhất

Dựa vào tỷ lệ bản đồ cần đo vẽ và yêu cầu độ chính xác điểm đường chuyền mà người ta xác định một số tiêu chuẩn cơ bản của đường chuyền kinh

vĩ Các đường chuyền được thiết kế cần đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật quy định trong quy phạm đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn:

- Chiều dài cạnh trung bình 150  250m;

- Cạnh dài nhất không vượt quá 350m;

- Cạnh ngắn nhất không ngắn hơn 20m;

- Sai số trung phương đo góc 30”;

- Sai số khép tương đối giới hạn 1:2000 hoặc 1:1000

Tổng chiều dài cạnh của đường chuyền kinh vĩ dạng phù hợp không vượt quá quy định trong bảng 1-1

Bảng 1.1 Tổng chiều dài cạnh đường chuyền kinh vĩ theo tỷ lệ đường chuyền

Tỷ lệ bản đồ Khu vực quang đãng Khu vực rừng núi

1,0km 1,5km 3,0km 5,0km

Đối với tuyến đường chuyền nối hai điểm nút thì chiều dài đường chuyền phải giảm đi 30% so với quy định trong bảng 1.1

1.2 Chọn điểm, chôn mốc

Sau khi thiết kế trong phòng, ta đem bản thiết kế ra thực địa khảo sát lại vị trí các điểm và chọn điểm chính thức Điểm đường chuyền phải đặt trên nền đất vững chắc, đảm bảo thông hướng với các điểm bên cạnh để dễ dàng đặt máy đo góc và đo dài các cạnh

Tại các điểm đường chuyền đã chọn phải chôn mốc để đánh dấu vị trí điểm Tuỳ theo yêu cầu của công việc mà có thể sử dụng loại mốc tạm thời bằng cọc gỗ hoặc loại mốc sử dụng lâu dài bằng bê tông Cọc gỗ có đường kính 5  8cm, dài 40  60cm, trên đầu cọc có đóng đinh sắt nhỏ làm tâm mốc Mốc bê tông trên đỉnh có gắn lõi thép hoặc dấu sứ có dấu chữ thập làm tâm mốc Trên đầu cọc dùng sơn ghi tên điểm Để dễ tìm, phải làm dấu nhận biết như đào rãnh xung quanh, đóng cọc hiệu bên cạnh và vẽ phác vị trí mốc vào sổ

Sử dụng máy kinh vĩ có độ chính xác 30” đo góc với 1 hoặc 2 vòng đo, giữ các vòng đo phải thay đổi vị trí bàn độ 90o Giá trị góc giữa các vòng đo không chênh lệch nhau quá 45” Sai số khép góc đo cho phép trong đường chuyền kinh vĩ là:

n

f gh= 

Trong đó n là số góc đo của đường chuyền

Chiều dài cạnh đường chuyền được đo trực tiếp bằng thước thép thì phải

đo đi và đo về Độ chênh lệch giữa hai lần đo của một cạnh phải nhỏ hơn 1:

2000 đối với khu quang đãng và 1:1000 đối với vùng núi Nơi dốc hơn1,5o phải

đo góc nghiêng để tính chuyển cạnh về chiều dài nằm ngang

Ngày nay các máy đo dài điện quang và máy toàn đạc điện tử được sử dụng rất rộng rãi, ta có thể sử dụng các máy này để kết hợp đo đồng thời cả góc

và cạnh của đường chuyền kinh vĩ

Kết quả đo góc và đo dài phải ghi chép đầy đủ vào sổ theo mẫu quy định, không tẩy xoá và phải tính toán, kiểm tra chặt chẽ

Sau khi đã kiểm tra toàn bộ sổ đo góc, đo cạnh, tính giá trị trung bình của các trị đo thì công tác nội nghiệp mới được bắt đầu Công tác nội nghiệp gồm tính toán bình sai, đánh giá độ chính xác và viết báo cáo kỹ thuật

Mục đích cuối cùng của việc tính toán đường chuyền là tìm ra toạ độ chính xác của các điểm cần xác định trong đường chuyền Do các kết quả đo có tồn tại sai số đo nên trước khi tính toạ độ chính thức, cần tìm cách phát hiện sai

số đo sau đó tính toán hiệu chỉnh kết quả đo để các đại lượng đo thoả mãn các điều kiện toán học Công việc đó gọi là bình sai đường chuyền Đối với các mạng lưới trắc địa có độ chính xác cao cần sử dụng các phương pháp bình sai chặt chẽ Đường chuyền kinh vĩ là loại lưới khống chế đo vẽ có độ chính xác thấp nên chỉ dùng phương pháp bình sai gần đúng Do hạn chế của chương trình, dưới đây xin chỉ giới thiệu phương pháp bình sai gần đúng đường chuyền kinh

vĩ phù hợp khép kín và không khép kín

1.4 Bình sai lưới khống chế mặt bằng

a Tính toán bình sai đường chuyền kinh vĩ khép kín

Ta hãy xét trình tự tính toán một đường chuyền kinh vĩ khép kín như trên

sơ đồ hình (1.1.a) Xuất phát từ một điểm khống chế đã biết, Ví dụ điểm B rồi khép về điểm đó làm thành đa giác kín Số liệu biết trước là góc phương vị AB (AB) và toạ độ điểm B (XB, YB) Các cạnh và các góc trong của đường chuyền, góc nối phương vị O của đường chuyền với cạnh gốc AB được lấy từ sổ đo ngoại nghiệp

Bước 1- Kiểm tra sai số khép góc và hiệu chỉnh các góc ngang của đường chuyền

Giả sử số đỉnh của đa giác là n, đây là đa giác phẳng nên tổng các góc trong của đa giác theo lý thuyết sẽ là:

Dùng các kết quả đo ta tính được tổng các góc đo trong đa giác Do các góc đo có chứa sai số nên tổng các góc đo sẽ không bằng tổng góc lý thuyết, độ chênh của hai tổng góc gọi là sai số khép đo góc:

f = đo - lt (1.3)

Sai số khép góc đo phải nhỏ hơn giới hạn cho phép Theo lý thuyết sai số

ta lấy sai số giới hạn bằng hai lần sai số trung phương, tức là:

Sai số giới hạn của tổng n góc trong đường chuyền khép kín sẽ tính theo công thức:

n m

Kiểm tra chất lượng kết quả đo góc đường chuyền bằng cách so sánh sai

số khép đo góc với sai số khép giới hạn, điều kiện là:

gh

f

Nếu thoả mãn điều kiện (1.7) thì phân phối đều sai số khép góc với dấu

ngược lại cho n góc đo tức là tính số hiệu chỉnh góc và góc sau khi hiệu chỉnh

vhc = i+ i = i−  (7.9)

Kiểm tra tính toán bằng cách lấy tổng hc, nó phải bằng tổng góc lý

thuyết

Bước2: Tính góc phương vị cho các cạnh của đường chuyền

Góc phương vị của các cạnh trong đường chuyền được tính dựa vào các

góc đã hiệu chỉnh theo công thức sau đây:

=

− +

=

− +

=

− +

=

− +

180 180 180 180 180 180

1

0 51

5

0 45 51

4

0 34 45

3

0 23 34

2

0 12 23

0 12

Chú ý: Để kiểm tra việc tính phương vị của các cạnh đường chuyền kinh

vĩ khép kín, ta tính lại góc phương vị cạnh đầu tiên một lần nữa

Bước 3: Kiểm tra sai số khép toạ độ và tính toạ độ điểm đường chuyền

kinh vĩ

Dùng chiều dài cạnh Sivà các góc định hướng i vừa tính được để tính gia

số toạ độ trên từng cạnh đường chuyền theo công thức:

j i j i j i

S y

S x





sin

cos

Đối với đường chuyền có dạng khép kín thì theo lý thuyết ta có tổng gia

số toạ độ trên n cạnh phải bằng 0:

Do kết quả đo chiều dài cạnh đường chuyền Si có sai số, mặt khác góc i

vẫn tồn tại sai số vì vậy trong các góc định hướng i vẫn có sai số nên các gia

số toạ độ xi , yitính theo công thức (1.11) có sai số

Nếu dùng các gia số toạ độ này để tính chuyền toạ độ qua các điểm theo

vòng khép kín ta không được điểm B mà được điểm B’ không trùng với B Đoạn

BB’ được gọi là sai số khép vị trí điểm, ký hiệu là fs Chiếu fs xuống hai trục toạ

độ ta được sai số khép toạ độ fx và fy trong hình(1-3)

Tổng lý thuyết của gia số toạ độ trong vòng kín bằng 0 nên ta có ngay sai

j i x

y f

x

Sai số khép vị trí điểm sẽ tính theo công thức:

2 2

y x

1 1

f T

j i x x

S L

f v

S L

f v

x x

f v

f v

y

j i hc j i

x

j i hc

j i

v y y

v x

j i

lt hc

j i

y y

=

 +

=

hc j i i j

hc j i i j

y y y

x x

Đường chuyền kinh vĩ phù hợp không khép kín là đường chuyền xuất phát từ một điểm gốc (B) và kết thúc tại một điểm gốc khác (C) như trên sơ đồ hình (1.2)

Hình 12 Đường chuyền phù hợp

Trình tự tính toán bình sai đường chuyền kinh vĩ phù hợp không khép kín hoàn toàn tương tự như tính toán đường chuyền khép kín đã giới thiệu ở phần trên Tuy nhiên do dạng đường chuyền khác nhau nên phải dùng các công thức khác nhau để tính các sai số khép góc và sai số khép toạ độ

Xét đường chuyền phù hợp hình (1.1.b) Đã biết toạ độ điểm đầu B và điểm cuối C, biết góc định hướng cạnh đầu AB = đvà cạnh cuối là CD = c

Đo các cạnhSi và các góc i Giả thiết các yếu tố đã biết đều không có sai số

Xuất phát từ phương vị đ, sử dụng các góc i nằm bên trái đường chuyền, ta sẽ tính được góc phương vị ctheo công thức:

f= đo - (đ - c) - n.180o (1.22) Kiểm tra sai số khép góc theo công thức (1.21), (1.22) và tính giá trị góc sau bình sai Sau đó tính góc định hướng các cạnh và tính gia số toạ độ trên từng cạnh theo công thức (1.11)

Giá trị lý thuyết của tổng gia số toạ độ trong đường chuyền phù hợp chính

là hiệu số toạ độ hai điểm cấp cao đã biết, do đó ta có công thức tính sai số khép toạ độ như sau:

) (

Đ C y

Đ C x

y y y f

x x x

Tính sai số khép vị trí theo (1.14), kiểm tra sai số khép tương đối theo điều kiện (1.15), nếu đạt yêu cầu thì hiệu chỉnh gia số toạ độ và tính toạ độ điểm đường chuyền

Ví dụ:Bình sai kết quả đo và tính toạ độ các điểm đường chuyền kinh vĩ,

hình 1.1.b Số liệu gốc cho trong bảng 1.2 Kết quả đo góc và đo dài cạnh đường chuyền ghi ở cột 2 và 4 của bảng 1.3

Bảng 7.2 Bảng tọa độ và phương vị gốc đường chuyền

Trình tự tính toán như sau:

1 Tính sai số khép đường chuyền

f= đo - (CD - AB) - 6.180o = - 0’,9 =-54”

So sánh với sai số giới hạn: fgh =  60 ' '. n=  60 ' ' 6 =  145 ''

Ta có f fgh , đo góc đạt yêu cầu

2 Tính số hiệu chỉnh góc đo: ( ) 0,15'

6

' 9 ,

4 Tính gia số toạ độ theo công thức (1.11)

5 Tính sai số khép toạ độ theo công thức (7.23), xem cột 5 và 6

cm f

1 42

, 496

23 , 0 1

f T S

6 Phân phối sai số khép toạ độ theo công thức (1.18) và tính toạ độ các điểm theo công thức (1.20), xem cột 7 và 8 bảng 1.3

B ảng 7.3 Bình sai và tính toạ độ đường chuyền

82,41 27,34+3 77,74-3 2331240,70

2331268,07

502461,27

502538,98

Hình 1.9 Đường chuyền thủy chuẩn phù hợp

Hình 1.10 Đường chuyền thủy chuẩn khép kín

Hình 1.11 Đường chuyền thủy chuẩn có điểm nút

Hình 1.9 là tuyến đơn dạng phù hợp, điểm đầu và điểm cuối là điểm hạng cao A và B Tuyến đo cao đi qua các điểm khống chế đo vẽ R1, R2, R3

Hình 1.10 là dạng tuyến đo cao khép kín, điểm gốc R đã biết độ cao, đo n tuyến chênh cao đi qua các điểm A,I,B,C,D, khép về chính điểm R

Hình 1.11 là dạng lưới độ cao dựa trên 4 điểm cấp cao A, B, C,D Các điểm cần xác định độ cao là R1, R1 và R1, R1 chính là các điểm nút

2.2 Ch ọn điểm, chôn mốc

Sau khi thiết kế trong phòng, ta đem bản thiết kế ra thực địa khảo sát lại vị trí các điểm và chọn điểm chính thức Điểm đường chuyền phải đặt trên nền đất vững chắc, ổn định đảm bảo tồn tại lâu dài

Tại các điểm đường chuyền đã chọn phải chôn mốc để đánh dấu vị trí điểm Tuỳ theo yêu cầu của công việc mà có thể sử dụng loại mốc tạm thời bằng cọc gỗ hoặc loại mốc sử dụng lâu dài bằng bê tông Cọc gỗ có đường kính 5  8cm, dài 40  60cm, trên đầu cọc có đóng đinh sắt nhỏ làm tâm mốc Mốc bê tông trên đỉnh có gắn lõi thép hoặc dấu sứ có dấu chữ thập làm tâm mốc Trên đầu cọc dùng sơn ghi tên điểm Để dễ tìm, phải làm dấu nhận biết như đào rãnh

xung quanh, đóng cọc hiệu bên cạnh và vẽ phác vị trí mốc vào sổ

2.3 Đo thủy chuẩn lưới

Máy thuỷ bình dùng trong đo đạc lưới độ cao kỹ thuật là các máy có độ phóng đại ống kính lớn hơn 20 lần và độ nhạy ống thuỷ dài nhỏ hơn 45”/2mm Mia dùng để đo lưới độ cao kỹ thuật là mia gỗ dài 3m có vạch chia nhỏ nhất là 1cm Trước khi đo phải kiểm nghiệm và hiệu chỉnh máy và mia

Sử dụng phương pháp đo cao từ giữa để đo chênh cao khoảng cách từ máy tới hai mia gần bằng nhau, trung bình là 120m, nếu điều kiện đo thuận lợi

có thể kéo dài tia ngắm tới 200m Các mia phải dựng trên đế mia

Tại mỗi trạm đo chênh cao cần đọc số theo quy định:

- Nếu dùng mia một mặt thì đọc số mia sau, đọc số mia trước, thay đổi chiều cao máy 10cm và đọc số mia trước, quay lại đọc số mia sau

- Nếu dùng mia hai mặt thì đọc số S - T mặt đen, quay mia đọc số T - S mặt đỏ

Chênh lệch giữa hai giá trị chênh cao tại một trạm máy tính theo hai độ cao máy hoặc hai mặt mia không được lớn hơn 5mm

Kết quả đo ghi ngay vào sổ theo mẫu quy định, không chữa, không tẩy xoá Sau mỗi trang sổ sẽ tính chênh cao theo kết quả trung bình của mỗi trạm máy Cuối cùng tính tổng độ chênh cao giữa hai mốc kề nhau

Kiểm tra kết quả đo bằng các sai số khép đo chênh cao:

- Một tuyến có đo đi và đo về: fh = hđi - hvề (1.24)

- Một vòng khép kín: fh = hđo (1.25)

- Một tuyến phù hợp: fh = hđo - (Hc - Hđ) (1.26)

Các sai số khép phải đảm bảo điều kiện: fh  fhgh =  50 L (1.27)

Trong đó fhtính bằng milimét, L là chiều dài tuyến tính theo km

2.4 Bình sai lưới khống chế độ cao

Sau khi kiểm tra sổ đo, kiểm tra các bước tính trong sổ thấy không còn sai sót thì lập bảng tổng hợp kết quả đo và vẽ sơ đồ mạng lưới độ cao Trên sơ đồ phải ghi rõ các mốc cấp cao đã biết, các điểm độ cao cần xác định, các tuyến đo

có vẽ các mũi tên chỉ hướng đo

Lưới độ cao kỹ thuật được tính toán bình sai theo phương pháp gần đúng Trong phần này chỉ giới thiệu phương pháp đơn giản để bình sai tuyến đo cao khép kín hoặc có dạng phù hợp nối hai điểm hạng cao Trình tự tính toán như sau:

- Tính và kiểm tra sai số khép đo cao theo công thức (1.26) và (1.27), nếu đạt yêu cầu thì tính tiếp

- Đổi dấu sai số khép fhvà phân phối cho các đoạn đo tỷ lệ thuận với chiều dài đoạn đo chênh cao:

- Tính chênh cao các đoạn sau bình sai:

hi i

Ví dụ: Bình sai tính toán tuyến độ cao phù hợp nối hai điểm hạng cao A, B

có độ cao là HA = 211.453m, HB = 225.116m, hình 7.9 Đo 4 đoạn độ chênh cao theo chiều mũi tên, đi qua 3 điểm mốc cần xác định R1, R2, R3 Kết quả đo

chênh cao các đoạn đo ghi ở cột 2 Chiều dài đoạn đo ghi ở cột 3 của bảng 7.9

Từ kết quả đo ta có:fh = hđo - (HB - HA) = -55mm

fhgh =  50 L=  50 4 , 55=  105mm

Kết quả đo đạt yêu cầu độ chính xác, các bước tính toán thực hiện ngay

+10 +21 +15 +9

+3,758 -2,344 +11,445 +0,804

211,453

215,211 212,867 224,312

Bài 2 KHẢO SÁT, ĐỊNH TUYẾN

1 Định tuyến

1.1 Các yếu tố của tuyến

Trục thiết kế của một công trình dạng thẳng được đánh dấu ngoài thực địa, chuyển lên bản đồ hoặc bình đồ ảnh hoặc được cho trước bởi những tọa độ của các điểm cơ bản trên mô hình số của bề mặt thực địa được gọi là tuyến đường

Các yếu tố cơ bản của tuyến đường bao gồm: Bình đồ tức là hình chiếu của nó lên mặt phẳng và mặt cắt dọc, tức là lát cắt đứng của nó dọc theo tuyến đường thiết kế

Nhìn chung, tuyến đường là một đường cong không gian bất kỳ và rất phức tạp Trong mặt phẳng, nó bao gồm các đoạn thẳng có hướng khác nhau và chêm giữa chúng là những đường cong phẳng có bán kính cong cố định hoặc biến đổi Tuỳ thuộc và điều kiện cụ thể mà đường cong phẳng có bán kính cong

có thể khá lớn: 500- 1000m và lớn hơn Trong mặt cắt dọc, tuyến bao gồm các đoạn thẳng có độ dốc khác nhau và nối giữa các đoạn thẳng đó là những đường cong đứng có bán kính không đổi Trong một số tuyến (ví dụ như tuyến dẫn điện hoặc tuyến kênh dẫn) người ta không thiết kế các đường cong đứng và đường cong phẳng và lúc đó tuyến là một đường không gian bất kì

Vì độ dốc của tuyến thường là không lớn, cho nên để cho việc biểu diễn

độ dốc của tuyến được rõ ràng, thì tỷ lệ đứng của mặt cắt dọc thường được chọn lớn hơn 10 lần so với tỷ lệ ngang (ví dụ tỷ lệ ngang là 1:10000 thì tỷ lệ đứng là 1:1000)

Để đặc trưng cho bề mặt thực địa và cho công trình dạng tuyến đã thiết kế thì trong các hướng vuông góc với tuyến, người ta thành lập các mặt cắt ngang

có cùng tỷ lệ ngang và đứng

1.2 Các thông số của việc định tuyến đường

Tuyến đường cần phải thoả mãn những yêu cầu nhất định do những điều kiện kỹ thuật của việc thiết kế đường đề ra Thông thường khi thiết kế một tuyến đường nào đó, người ta cho trước độ dốc dọc lớn nhất và nhỏ nhất, cho trước bán kính cho phép tối thiểu của các đường cong đứng và phẳng…

Tập hợp tất cả các công tác khảo sát, xây dựng theo tuyến được chọn, đáp ứng được những yêu cầu của các điều kiện kỹ thuật và đòi hỏi một chi phí nhỏ nhất cho việc xây dựng tuyến được gọi là công tác định tuyến đường Bằng cách

so sánh kinh tế kỹ thuật các phương án tuyến, chúng ta chọn được phương án tuyến tối ưu

Nếu tuyến được chọn dựa vào bình đồ địa hình, các tài liệu ảnh hoặc bằng

mô hình số mặt đất thì người ta gọi là định tuyến trong phòng Nếu tuyến được chọn trực tiếp ngoài thực địa thì gọi là định tuyến ngoài trời

Trong việc định tuyến, người ta chia ra các thông số sau đây:

- Thông số trong mặt phẳng ngang bao gồm: Các góc ngoặt, các bán kính cong phẳng, chiều dài các đường cong chuyển tiếp, các đoạn thẳng chêm

- Thông số độ cao (trong mặt cắt) bao gồm các độ dốc dọc, chiều dài các đoạn trong mặt cắt, các bán kính cong đứng

Đối với một số công trình như kênh đào hay kênh dẫn tự chảy, người ta quan tâm nhất đến thông số độ cao Còn với một số công trình khác như tuyến dẫn điện chẳng hạn, thì độ dốc thực địa ít ảnh hưởng đến việc thiết kế tuyến và người ta cố gắng chọn tuyến sao cho ngắn nhất và qua những nơi có điều kiện thuận lợi

Phức tạp nhất cho việc định tuyến là những tuyến đường đòi hỏi phải thoả mãn đồng thời các thông số mặt phẳng ngang và thông số độ cao Không vì đặc trưng của các công trình tuyến và những thông số của việc định tuyến mà các tuyến đường làm xấu đi cảnh quan thực địa và phá vỡ vẻ đẹp thiên nhiên Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà các tuyến đường nên bố trí đi qua những vùng đất

ít có giá trị canh tác

1.3 Định tuyến đường ở đồng bằng

Vị trí tuyến đường ở đồng bằng được xác định chủ yếu dựa vào các địa vật Vì độ dốc trung bình của mặt đất vùng đồng bằng thường nhỏ hơn độ dốc thiết kế cho phép, cho nên khi xác định tuyến thiết kế dựa vào các điểm đặc trưng của mặt cắt dọc theo hướng đã chọn, người ta

có một “tuyến tự do” về độ cao Khi tiến hành định

tuyến theo hướng đã chọn, người ta cố gắng sao cho

tuyến tương đối thẳng Tuy nhiên trong khi định

tuyến, các địa vật mà chúng ta gặp phải (như điểm

dân cư, hồ nước…) đã buộc hướng tuyến AB phải

lệch về một phía nào đó (hình 1.1)

Mỗi một góc ngoặt sẽ gây ra một độ dài thêm

nào đó của tuyến đường Độ dài thêm tương đối của

cos

1 (1.1) Tuỳ thuộc vào độ lớn của góc ngoặt  mà độ dài thêm tương đối của tuyến được thể hiện trong bảng (3.1)

Bảng 1.1 Mối quan hệ giữa góc ngoặt tuyến đường và độ dài thêm tuyến

Hình 1.1 Góc ngoặt tuyến đường



C

- Đỉnh các góc ngoặt chọn đối diện với khoảng giữa địa vật để cho phép tuyến đường vòng qua các địa vật đó

- Các góc chuyển hướng của tuyến cố gắng không lớn hơn 20o- 30o

Tuy nhiên, trên những khu vực có địa vật phức tạp thì vị trí các đỉnh góc ngoặt được xác định bởi những điều kiện giao nhau có lợi nhất của các tuyến đường hoặc vòng tránh qua các địa vật

Ví dụ như trong hình (3.2), đỉnh ngoặt ĐN1 là giao điểm của trục đường phố kéo dài với trục cầu đã chọn để tuyến đường đi qua một khu phố đã được xây dựng

1.4 Định tuyến ở vùng núi

Vị trí tuyến đường ở vùng núi được chọn chủ yếu dựa vào địa hình Vì độ dốc ở vùng núi thường lớn hơn đáng kể so với độ dốc thiết kế của tuyến, nên việc định tuyến ở đây được tiến hành theo độ dốc giới hạn của từng đoạn tuyến

Để đảm bảo được độ dốc đó, người ta buộc phải kéo dài tuyến bằng cách làm lệch tuyến đường đi những góc khá lớn so với đường thẳng hay nói cách khác là phải làm tăng chiều dài thiết kế của tuyến Bởi vậy, trong điều kiện vùng núi, tuyến đường trong mặt phẳng nói chung có hình dạng rất phức tạp

Độ dài thêm cần thiết của tuyến được tính như sau:

0

0 m

i

) i i ( l

 (1.2) Trong đó:

imlà độ dốc thực địa

iolà độ dốc cho phép của tuyến

l là khoảng cách giữa các điểm trên thực địa hoặc theo tỉ số tương đối:

Hình 1.2 Thiết kế vị trí các đỉnh góc ngoặt tuyến đường

0 m

i

i i l

đường cong phức tạp hơn

dưới dạng một đường vòng quanh có điểm kết thúc ở phía đối diện (hình 1.4) hoặc dưới dạng một đường xoắn ốc khi tuyến này nâng dần độ cao và cắt nhau ở một độ cao khác (hình 1.5)

Trên các tuyến đường ô tô, để kéo dài tuyến, người ta sử dụng các loại đường cong hình rắn

Hình 1.5 Tuyến đường dạng vòng nâng dần độ cao

Như vậy, khi định tuyến đường ở vùng núi cần tuân thủ các nguyên tắc sau đây:

- Định tuyến theo một độ dốc giới hạn có khối lượng công tác bằng không Chỉ giảm độ dốc (hoặc cho độ dốc bằng không) ở những vùng riêng biệt, những khu vực đòi hỏi phải tuân thủ theo những điều kiện kỹ thuật nào đó

- Các yếu tố của tuyến và độ cao mặt đất được chọn có lưu ý đến mặt cắt thiết kế đã lập trước đây và những yêu cầu khi chêm các đoạn thẳng và các đường cong

- Phải căn cứ vào độ dốc định tuyến và độ kéo dài cho phép của tuyến đường mà quyết định vị trí các đỉnh góc ngoặt và độ lớn của chúng Cần phải loại bỏ những đường cong có bán kính nhỏ vì ở nơi đó buộc phải làm giảm một cách đáng kể độ dốc cho phép

1.5 Phân loại và điều kiện kỹ thuật khi thiết kế tuyến đường

1.5.1 Phân loại tuyến đường

a Đối với đường ô tô: Được chia làm 5 cấp:

- Đường cấp I- II là những tuyến đường có ý nghĩa Quốc gia, nối các vùng kinh tế quan trọng nhất và các trung tâm lớn của đất nước với nhau Đường cấp I có mật độ chuyển động ngày đêm khoảng hơn 6000 chiếc với tốc

độ thiết kế 150km/h và có tối thiểu 4 làn xe chạy

- Đường cấp II có mật độ chuyển động ngày đêm từ 3000- 6000 chiếc với tốc độ tính toán khoảng 120km/h và 2 làn xe chạy

- Đường cấp III là những tuyến đường liên tỉnh có mật độ chuyển động ngày đêm từ 1000- 3000 chiếc với tốc độ tính toán khoảng 100km/h

- Đường cấp IV- V là những tuyến đường liên tỉnh hoặc liên huyện có mật

độ chuyển động ngày đêm không lớn lắm và có tốc độ thiết kế là 60- 80km/h

b Đối với đường sắt: Được chia thành 3 cấp:

- Đường cấp I là những tuyến đường sắt bảo đảm sự giao thông liên lạc trong phạm vi lãnh thổ của một Quốc gia và tuyến đường sắt liên vận quốc tế có khối lượng vận chuyển hàng hoá lớn (hơn 5triệu tấn/km/năm) và với mật độ vận chuyển hành khách lớn (hơn 10 cặp đầu máy chạy đường dài trong một ngày đêm với vận tốc lớn hơn 150km/h)

- Đường cấp II là những tuyến vận tải hàng hoá và hành khách giữa các vùng lãnh thổ trong nước có cường độ vận chuyển lớn và với tốc độ 120- 100km/h

- Đường sắt cấp III là những tuyến hoặc các nhánh đường sắt liên tỉnh có khối lượng vận tải không lớn lắm (vận tải hàng hoá 2- 3triệu tấn/km/năm và vận chuyển hành khách dưới 3 cặp đầu máy/ngày đêm)

1.5.2 Những điều kiện kỹ thuật khi thiết kế tuyến đường

Yêu cầu chủ yếu đề ra đối với các tuyến đường giao thông là độ bằng phẳng và an toàn cho các chuyển động với tốc độ cho trước Muốn thế, trên các tuyến đường ô tô và đường sắt phải tuân thủ một cách chặt chẽ độ dốc cho phép cực đại và bán kính cong tối thiểu (bảng 1.2)

Bảng 1.2 Điều kiện kỹ thuật khi thiết kế tuyến đường

Trên những đường cong có bán kính lớn, người ta làm giảm độ dốc cho phép giới hạn xuống Đối với tuyến đường sắt, độ giảm độ dốc này xác định bởi công thức:

K

2 , 12 i

olà góc ngoặt của tuyến (độ)

K là chiều dài đường cong (m)

K = rad R = R o/o (o = 57,3o) do vậy:

R

700 R

2 , 12 i

Lồi 25000 15000 10000 5000 2500 Lõm 8000 5000 3000 2000 1500

- Đánh dấu tuyến và trục các công trình nhân tạo, đồng thời chuyển ra khỏi vùng đào đắp các dấu mốc đã bố trí

Khi xác định tuyến đường, cần lấy tuyến đã chọn lần cuối cùng và đánh

dấu ngoài thực địa trong quá trình khảo sát trước lúc thi công làm cơ sở Khi đó phải sử dụng các tài liệu của bản thiết kế thi công như bình đồ, mặt cắt tuyến, bản thuyết minh các đoạn đường thẳng và đường cong cùng với sơ đồ đánh dấu tuyến đường Việc xác định tuyến đường bắt đầu từ việc tìm kiếm vị trí đỉnh các góc ngoặt ở ngoài thực địa Một số đỉnh riêng biệt không có điểm đánh dấu có thể được xác định bằng cách đo đạc từ các địa vật cố định rõ nét trên bản đồ và ngoài thực địa theo các số liệu đo nối, hoặc giao hội thuận từ hai điểm đỉnh lân cận trên tuyến đường Nếu như tại một đỉnh góc ngoặt nào đó không có các điểm cọc đánh dấu cũng như không có khả năng khôi phục từ các địa vật trên thực địa thì người ta vẫn giữ lại các góc ngoặt và khoảng cách lấy trên bản thiết kế để định hướng lại đoạn này Đồng thời với việc xác định vị trí đỉnh góc ngoặt của tuyến đường, người ta đo các góc ngoặt này và so sánh chúng với giá trị lấy từ thiết kế

Khi phát hiện thấy hướng tuyến có sự sai lệch lớn thì người ta không thay đổi lại hướng ngoài thực địa nữa, mà chỉ hiệu chỉnh lại giá trị góc ngoặt thiết kế đồng thời tính lại tất cả các yếu tố của đường cong theo góc hiệu chỉnh Sau đó,

đo kiểm tra cạnh kết hợp với bố trí các điểm cọc của tuyến Các điểm cọc và các điểm giao nhau của tuyến đường với các dòng chảy được đưa vào hướng tuyến nhờ máy kinh vĩ Vì phải tính lại các yếu tố của đường cong theo góc ngoặt đã hiệu chỉnh, do vậy vị trí các điểm cọc trên tuyến cũng sẽ thay đổi theo Lúc đó, người ta sẽ không làm dịch chuyển liên tiếp các điểm cọc cũ nữa Khi phát hiện thấy có sự sai lầm đáng kể trong đo cạnh thì người ta sẽ bố trí các “ điểm cọc sai”, nghĩa là các điểm cọc không phải là 100m

Tại những chỗ lượn của tuyến, người ta bố trí các đường cong chuyển tiếp

và đường cong tròn Đối với đường cong có bán kính 500m và lớn hơn ta bố trí chi tiết với các cọc cách nhau 20m một, với đường cong có bán kính dưới 500m

ta bố trí các cọc cách nhau 10m một

Sau khi xác định được các điểm cọc 100m và bố trí chi tiết đường cong, người ta tiến hành đánh dấu tuyến Các điểm cọc đánh dấu vị trí tuyến được đặt ngoài vùng đào đắp có thể giữ được lâu dài trong quá trình xây dựng

Thông thường khi định tuyến, các đỉnh góc ngoặt được đánh dấu khá cẩn thận Nếu các điểm đánh dấu bị hư hỏng, người ta sẽ khôi phục lại nó Trong trường hợp các đỉnh góc ngoặt rơi vào vùng đào đắp thì nó sẽ được đánh dấu bằng hai điểm ở hướng kéo dài của các cạnh Vị trí trục cầu, ống dẫn, chỗ giao nhau của tuyến với địa vật trên tuyến cũng như các điểm cọc 100m được đánh dấu bằng các mặt phẳng hướng vuông góc với trục tuyến đường

Các điểm của tuyến được đánh số và mã hiệu Khi đó cần chỉ rõ tên điểm đánh dấu, điểm nằm ở phía nào của tuyến, khoảng cách từ nó đến trục đường và ghi vào sổ đánh dấu tuyến

Đồng thời với việc đánh dấu tuyến, để thuận lợi cho công tác thi công, cần chêm dày mạng lưới độ cao thi công để sao cho cứ 4- 5 điểm cọc trên tuyến lại

có một mốc độ cao Có thể sử dụng các điểm địa vật kiên cố gần tuyến để làm các mốc độ cao này Các điểm cọc 100m và toàn bộ dấu mốc độ cao cố định và tạm thời được đo kiểm tra lại độ cao Để nâng cao độ chính xác tính toán khối lượng đào đắp thì những nơi có độ nghiêng ngang vượt quá 0.1 (khoảng 6o) cần

đo thêm các mặt cắt ngang bổ sung

Tất cả những thay đổi nảy sinh trong quá trình định tuyến phải chuyển ngay cho cơ quan thiết kế để thông qua

2 Định tuyến đường trong phòng

Việc định tuyến trong phòng các công trình dạng tuyến được thực hiện khi khảo sát kinh tế, kỹ thuật để chọn hướng cơ bản của tuyến và phương án tuyến đường Tuy nhiên, trên những khu vực có địa hình phức tạp thì trong quá trình định tuyến ngoài thực địa người ta cũng kết hợp định tuyến trên các bản đồ địa hình tỷ lệ lớn Tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình mà có thể tiến hành theo hai phương pháp: Phương pháp thử và phương pháp đặt các đoạn có cùng độ dốc

2.1 Phương pháp thử

Được áp dụng ở vùng đồng bằng Giữa các điểm định hướng, người ta đánh dấu trên bản đồ tuyến đường ngắn nhất và dựa vào đó thành lập mặt cắt dọc tuyến và tuyến thiết kế Trên cơ sở phân tích mặt cắt dọc ta tìm được những vùng, tại đó có thể dễ dàng chuyển tuyến đường sang trái hoặc sang phải để độ cao của thực địa gần với độ cao thiết kế Sau đó định tuyến lại những khu vực này và thành lập được bản thiết kế tuyến đường tốt nhất

2.2 Phương pháp đặt các đoạn có cùng độ dốc

Phương pháp dặt các đoạn có cùng độ dốc được áp dụng ở vùng núi Nội dung của phương pháp là căn cứ

vào khoảng cao đều h giữa các

đường đồng mức kế tiếp trên bản

đồ và độ dốc cho phép i của tuyến

đường để tìm trên hướng tuyến đã

cho các đoạn cùng độ dốc theo

công thức:

tk i

h tgv

h

l

tk

1

= (1.6)

Trong hình (1.6), khi có được

l, bắt đầu từ điểm đầu tiên của

tuyến đường, dùng compa xác định Hình 1.6 Phương pháp đặt các đoạn có cùng độ dốc

các đoạn có cùng độ dốc trên bản đồ Đầu mút của khoảng cách l cắt đường đồng mức lân cận tại B Tiếp tục đặt compa ở B, mở khoảng cách l để đầu mút cắt đường đồng mức tại C…(những đường thẳng không chạy theo hướng tuyến thì loại) Cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm cuối của tuyến Cần lưu ý tuyến nhận được theo phương pháp này có thể căn cứ vào địa hình để khái quát lại tuyến đường nhằm có được tuyến ít gãy khúc hơn

3 Định tuyến ngoài thực địa

Việc định tuyến ngoài thực địa bao gồm các dạng công việc sau đây:

- Chuyển bản thiết kế ra thực địa Định các cạnh của tuyến

- Đo góc ngoặt trên tuyến

- Đo chiều dài các cạnh kết hợp bố trí các điển cọc lộ trình Lập sơ đồ đánh dấu cọc

- Bố trí các đường cong (đường cong tròn, đường cong chuyển tiếp, đường cong hình rắn…)

- Thuỷ chuẩn tuyến đường, bố trí các mốc thuỷ chuẩn dọc tuyến

- Đánh dấu tuyến đường

- Đo nối tuyến đường với các mốc cơ sở trắc địa

- Đo vẽ mặt bằng, chỗ gián tiếp và giao nhau của các tuyến đường

- Hiệu chỉnh các tài liệu ngoại nghiệp, thành lập bình đồ và mặt cắt dọc tuyến

Bản thiết kế tuyến đã thống nhất trong phòng trước đây được chuyển ra thực địa theo các số liệu đo nối góc ngoặt với các điểm trắc địa hoặc với các điểm địa vật rõ nét gần nhất

Sau khi đã xác định được ngoài thực địa vị trí các đỉnh góc ngoặt và bố trí một loạt sào tiêu trên tuyến, người ta kiểm tra lại hướng tuyến vừa bố trí, đặc biệt là những chỗ cắt qua các dòng chảy, chỗ giao nhau của các tuyến đường và những chỗ phức tạp khác Khi cần thiết phải thay đổi một vài chỗ trên tuyến hoặc dịch chuyển các đỉnh góc ngoặt đi một ít để thuận lợi cho việc bố trí tuyến đường và bảo đảm cho khối lượng công tác đào đắp là nhỏ nhất Vị trí các đỉnh góc ngoặt chọn cuối cùng được đánh dấu ngoài thực địa

Nếu giữa các đỉnh góc ngoặt kề nhau không có tầm ngắm thông thì hướng tuyến có thể được xác định bằng một trong các phương pháp sau:

- Nếu như gần đấy có điểm khống chế trắc địa biết trước tọa độ thì người

ta định tuyến theo hướng từ đỉnh góc ngoặt đến điểm đó Góc định hướng của các hướng tính được nhờ tọa độ các đỉnh góc ngoặt của tuyến

- Tại đỉnh ngoặt, người ta xác định góc phương vị thiên văn hoặc phương

vị con quay của hướng đến điểm rõ nét trên mặt đất Từ hướng này đặt tuyến theo góc định hướng của nó

- Tại một trong các đỉnh góc ngoặt người ta đặt một máy laze có chùm tia sáng chiếu đứng Sử dụng nó và một máy kinh vĩ đặt tại đỉnh lân cận, ta xác định được hướng của cạnh tuyến đường

- Có thể đặt một đường chuyền duỗi thẳng giữa các đỉnh góc ngoặt kề nhau Từ cạnh nối của đường chuyền này có thể xác định được hướng tuyến đường

3.1 Đánh dấu tuyến đường trên thực địa

Tuyến đường đã chọn trên thực địa phải được đánh dấu cẩn thận để khi cần đến dễ tìm, hoặc khôi phục lại nếu một số

điểm của tuyến bị mất

Người ta có thể đánh dấu bằng cột bê

tông, cột sắt hoặc cột gỗ Cột bê tông hay cột

gỗ đóng ngay sát mặt đất có đường kính

10cm, dài 50cm dùng để đánh dấu các yếu tố

sau đây của tuyến đường:

- Điểm đầu và điểm cuối của tuyến

đường (hình 1.7)

- Tất cả các đỉnh góc chuyển hướng

đánh dấu như hình (1.8) Nếu có điều kiện thì

các đỉnh góc chuyển nối với các vật cố định

- Riêng ở chỗ vượt sông dùng 2 cọc:

Một cọc ngay trên bờ sông, một cọc ở ngoài

vùng ngập nước (hình 1.9)

- Ở chỗ vượt sông, ở chỗ giao nhau với đường ô tô, xe lửa khác (hình

3.10)

Ngoài ra người ta đánh dấu bằng cọc gỗ hay cọc tre để đánh dấu các yếu

tố sau đây của tuyến đường:

- Tất cả các điểm cọc 100 m

- Các điểm chính của đường cong

Hình 1.7 Đánh dấu điểm đầu và cuối tuyến đường

Việc đánh dấu điểm được thể hiện như trên hình (3.11)

3.2 Đo nối tuyến đường với các mốc trắc địa cơ sở

Việc đo nối tuyến đường với mốc trắc địa cơ sở nhằm tăng cường độ chính xác, xác định tọa độ và chiều cao các điểm cọc, kiểm tra và đánh giá độ chính xác các kết quả đo đạc trên tuyến, thành lập bình đồ, mặt cắt của tuyến trong hệ thống tọa độ và độ cao chung của Nhà nước Tuyến đường được đo nối

Ngoài việc đo nối với các mốc trắc địa cơ sở ở gần, từ điểm đo nối nhất thiết phải đo ngắm đến các điểm tam giác để tính tọa độ của chúng bằng phương pháp giao hội nghịch

Với các điểm độ cao trên tuyến đường, thông thường cứ cách 16km trở lại phải đo nối với mốc độ cao Nhà nước

3.3 Đo các góc ngoặt của tuyến

Tại các điểm chuyển hướng N của tuyến người ta đặt máy kinh vĩ đo góc bên phải () theo hướng tuyến bằng phương pháp đo đơn giản Độ chính xác giống như yêu cầu độ chính xác đo góc đỉnh đường chuyền kinh vĩ

Để thuận tiện cho việc tính toán các yếu tố của đường cong sau này, ta cần biết góc chuyển hướng (góc ngoặt) tại từng đỉnh

Góc ngoặt tại mỗi đỉnh là góc hợp bởi cánh tuyến phía trước và cánh tuyến phía sau kéo dài (theo chiều đi của tuyến) Góc ngoặt thường kí hiệu là  Nếu tuyến đường ngoặt sang phải là góc ngoặt phải (hình 3.12), nếu tuyến đường ngoặt sang trái là góc ngoặt trái (hình 3.13)

Theo hình (1.12) và (1.13), ta có mối quan hệ giữa  và :

 = 1800 - 

 =  - 1800

3.3.2 Kiểm tra đo góc

Giả sử cho góc định hướng ocủa cạnh đầu A- N1 (hình 3.14) Những góc chuyển hướng 1, 2… n đều được đo bằng máy kinh vĩ Ta sẽ tìm được góc định hướng 1, 2, …., ncủa các cạnh còn lại của tuyến đường:

Biến đổi công thức (3.7) ta được:

n = o +  - ’

Hay:

n - o =  - ’ (1.8) Công thức (3.8) dùng để kiểm tra việc tính toán góc định hướng của các cạnh dựa vào góc định hướng khởi đầu o

Nếu khi bố trí tuyến đường các góc định hướng o, n của hai cạnh đầu và cuối đã được xác định thì công thức (3.8) cho phép ta xác định được sai số khép của tuyến đường như sau:

f =  - ’- n - o (1.9) Với (f)cp≤ ± 1,5t n

Trong đó:

t là độ chính xác của máy

n là số lượng góc đo

Song song với việc đo góc chuyển hướng, cần tiến hành công tác chuẩn bị

đo chiều dài Công tác này bao gồm việc bố trí các cọc phóng tuyến cách nhau 100- 200m bằng máy kinh vĩ

3.4 Đo dài

3.4.1 Đo chiều dài tổng quát

Đo chiều dài cạnh tuyến giữa các đỉnh góc chuyển hướng gọi là đo dài tổng quát Công việc được tiến hành đồng thời với việc đo góc chuyển hướng của tuyến đường

Chiều dài tổng quát có thể đo bằng thước thép tiến hành đo đi đo về trên cùng một cạnh Nếu chiều dài cạnh cần đo đi qua địa hình khó khăn có thể đo dài

theo phương pháp gián tiếp (phương pháp tam giác), có thể đo chiều dài bằng máy toàn đạc điện tử

Độ chính xác đo tổng quát chiều dài cạnh tuyến tuỳ theo cấp đường, yêu cầu kỹ thuật và điều kiện địa hình

Đối với vùng đồng bằng, sai số cho phép là:

S là hiệu số giữa đo đi và đo về

S là giá trị trung bình cộng giữa 2 lần đo đi và đo về

3.4.2 Đo chiều dài chi tiết

Để thuận tiện trong thiết kế và thi công tuyến đường, người ta chia tuyến đường thành những đoạn có chiều dài ngang bằng 100m và đánh dấu bằng những điểm cọc gọi là những điểm cọc 100m Các điểm cọc 100m đều có số hiệu theo thứ tự từ đầu tuyến đến cuối tuyến là: Ho, H1 , H2,…, Hn

Như vậy, nếu trên tuyến cho một điểm bất kì với số hiệu cọc 100m là H25+ 64,23 thì hiểu rằng điểm đo nằm cách điểm đầu của tuyến là 2564,23m

Ngoài những điểm cọc cách nhau 100m, người ta còn đóng những điểm cọc phụ ở những nơi đặc trưng của địa hình, địa vật như những điểm gẫy của địa hình, những điểm giao nhau của tuyến với các công trình nhân tạo khác

Mỗi điểm cọc phụ cũng có số hiệu của nó Số hiệu của điểm cọc phụ là số hiệu của điểm cọc 100m ngay trước nó cộng với khoảng cách đi từ điểm cọc phụ đến điểm cọc 100m trước đó

Ví dụ: Điểm cọc phụ trên khoảng cách 64,23m sau điểm cọc 100m H25sẽ

có số hiệu : H25+ 64,23

Như vậy, việc đo chiều dài để xác định các điểm cọc 100m và cọc phụ trên tuyến được gọi là đo chiều dài chi tiết Chiều dài chi tiết được đo bằng thước thép chỉ đo một lần hoặc bằng máy toàn đạc điện tử

Chú ý, chỉ đo chiều dài ở những đoạn thẳng, nghĩa là từ điểm khởi đầu tuyến đường đến điểm tiếp đầu của đường cong (Đ) cộng thêm chiều dài đường cong K thì ta có chiều dài từ đầu tuyến đến điểm tiếp cuối (C) của đường cong Sau đó lại tiếp tục đo từ điểm tiếp cuối của đường cong đến điểm tiếp đầu của đường cong sau

Kết quả đo chiều dài chi tiết phải so sánh với chiều dài tổng quát của cạnh tuyến Phương pháp so sánh như sau:

Tính khoảng cách giữa hai góc chuyển (hình 1.15):

S n n+ = H n+ −H n +D

1

1 (1.10) Trong đó:

1

+

n

n

S là khoảng cách giữa 2 góc chuyển Nn và Nn+1

Hn+1 là số hiệu cọc 100m của góc chuyển Nn+1

Hnlà số hiệu cọc 100m của góc chuyển Nn

D là độ rút ngắn của đường cong tại góc chuyển Nn

Lấy khoảng cách n+ 1

n

S so sánh với kết quả đo chiều dài tổng quát trước đây, độ sai lệch không quá 1/1000

3.5 Đo cao trên tuyến đường

Hình 1.15 Chiều dài tuyến đường

n+1 n+1

n

3.5.1 Đo cao tổng quát

a Lập mốc đo cao trên tuyến đường

Để đảm bảo cho công tác thi công sau này được thuận lợi, thường trên dọc tuyến đường người ta lập mốc độ cao Mốc độ cao trên tuyến cứ 1- 2km đặt một mốc, nếu ở những nơi tuyến qua cầu, đường sắt, đường ô tô hoặc địa hình phức tạp ta phải đặt thêm mốc

Mốc độ cao phải đặt ở nơi đất rắn, tránh người và xe va chạm Mốc phải đặt cách xa tim tuyến để khi thi công mốc không bị phá huỷ

Mốc làm bằng bê tông, trong có lõi thép, kích thước 10 x 10 x 50cm

Người ta có thể gắn mốc vào các công trình vĩnh cửu như ở nhà cao tầng cột điện hoặc vách đá

Song song với việc đặt mốc, người ta phải đánh số thứ tự từ 1- n, có sơ đồ mốc để khi sử dụng không bị nhầm lẫn

b Phương pháp đo cao

Khi đo cao tổng quát dọc tuyến đường, người ta áp dụng phương pháp đo cao từ giữa Có nhiều phương pháp đo như: Dùng hai máy cùng đo, dùng một máy đo đi đo về, dùng một máy thay đổi chiều cao máy, dùng một máy kết hợp với mia hai mặt

c Phương pháp kiểm tra tính toán

Khi đo xong, ta tiến hành kiểm tra lại sổ đo cao, nếu sổ ghi hoàn toàn chính xác ta tiến hành tính toán và bình sai đo cao tổng quát

3.5.2 Đo cao chi tiết

Đo cao tuyến đường là xác định độ cao tất cả các cọc trên tuyến như cọc 100m, cọc phụ, cọc tiếp đầu (Đ), tiếp cuối (C), điểm giữa (G)

a Phương pháp đo (hình 1.16)

Đặt máy thuỷ bình tại trạm máy J1 sau khi cân bằng máy, đưa máy ngắm mia đặt tại Hovà đọc số đọc được trị số trên mia là 1230 gọi là số đọc sau, quay máy ngắm mia ở điểm 1 bằng 1450 gọi là số đọc toả, cuối cùng quay máy ngắm

mia tại H1 và đọc được trị số trên mia bằng 2311 gọi là số đọc trước Những số

Hình 1.16 Phương pháp đo cao chi tiết

1652 2640

1825 1357

2310

20.004 m

liệu đó ghi ngay vào sổ Sau đó máy chuyển đến trạm J2và làm thao tác tương tự như trạm máy tại J1

Chú ý: Trong quá trình đo cao chi tiết dọc tuyến đường cần phải đo nối với độ cao của mốc trên tuyến để kiểm tra

Những điểm chuyển H1, H2, H4 khi đọc số phải lưu ý chính xác

b Phương pháp tính sổ đo chi tiết

Trước khi tính độ cao của sổ đo cao chi tiết, ta phải kiểm tra sổ đo cao chi tiết như sau:

hđo=  −n =

i n

a

1 1

5227-5441= -0.214mTrong đó:

ai là số đọc mia sau

bi là số đọc mia trước

hlí thuyết = HH4- HHo = 20.004m- 20.234m= -0.230m Sau đó ta tính sai số khép đường đo cao giữa 2 mốc:

fhđo = -0.214- (-0.230)= + 16mm Giả sử tuyến đo từ Hođến H4là 400m Vậy sai số khép cho phép là:

fhcp =  50 L Km =  50 0 4 =  25mm

Nếu fhđo > fhcp ta phải đo lại

Nếu fhđo < fhcp ta tiến hành tính độ cao cho các cọc trên tuyến

Tính độ cao các cọc trên tuyến:

Tính độ cao đường ngắm tại trạm máy J1:

HJ1= 20.234 + 1.230= 21.464 m Tính độ cao cọc 1 và H1:

Cọc 1 = 21.464- 1.450 = 20.014m

H1 = 21.464- 2.311 = 19.153 m

Độ cao các cọc ở trạm máy J2 và J3tính tương tự như trạm máy J1

3.6.3 Phương pháp đo cao qua hố sâu, sông ngòi

a Đo cao qua hố sâu

Khi đo cao qua hố sâu, hẹp máy phải đặt nhiều lần dẫn đến sai số lớn Ta thực hiện như sau (hình 1.17):

Giả sử độ cao điểm 1 đã biết, cần biết độ cao điểm 2, 3, 4, 5, 6 và 7 Muốn vậy ta đặt máy tại J1 quay máy ngắm mia tại điểm 1, 2 và 6 nhờ đó ta có thể tính được độ cao điểm 2 và 6

Sau đó chuyển máy sang J2 đọc mia ở điểm 6, 5, 3 nhờ đó tính được độ cao điểm 5 và 3 Sau đó chuyển máy sang J3 và J4cách làm tương tự ta xác định được độ cao điểm 4 và 7

Hình 1.18 Chuyền độ cao qua hố sâu không đi xuống hố

Hình 1.17 Chuyền độ cao qua hố sâu

b Đo cao qua sông

Phương pháp đo cao qua sông sẽ được trình bày cụ thể trong chương 4 Khi ở đầm lầy, xảy ra tình trạng máy và mia bị lún dẫn đến độ chính xác không đảm bảo Để khắc phục điều này, người ta phải đóng cọc để đặt mia và máy (hình 3.20) Thường đứng ở máy 2 người, người đọc mia trước, người đọc mia sau Tránh người đọc di chuyển nhiều, máy bị lún

Hình 1.19 Đóng cọc đặt máy

Bài 3 ĐO VẼ TRĂC DỌC, TRẮC NGANG

1 Trắc dọc

1.1 Vẽ mặt cắt dọc

Căn cứ vào kết quả tính toán từ sổ đo chiều dài chi tiết, sổ đo cao chi tiết,

sổ bố trí đường cong, ta tiến hành vẽ mặt cắt dọc của toàn bộ tuyến đường trên giấy kẻ li

Mặt cắt gồm 2 phần: Phần trên biểu diễn mặt cắt dọc theo tuyến đường, phần dưới ghi chú các đại lượng và thông số thể hiện trên mặt cắt

Phần biểu diễn mặt cắt dọc theo tuyến đường gồm 2 trục: Trục nằm ngang biểu thị khoảng cách tính từ trái qua phải, trục đứng biểu thị độ cao các điểm được tính từ dưới lên trên

Tỷ lệ của trục ngang và trục đứng có thể bằng nhau hoặc khác nhau Thông thường, nếu khác nhau, người ta quy định tỷ lệ trục đứng lớn hơn 10 lần

tỷ lệ ngang Ví du: Tỷ lệ ngang là 1:2000 thì tỷ lệ đứng là 1:200 Vì sự biến đổi

về độ cao giữa các điểm thường nhỏ hơn rất nhiều so với khoảng cách giữa các điểm

Hình 2.1 Mặt cắt dọc tuyến đường

Trên hình cắt, biểu diễn cả hình cắt thực tế của mặt cắt dọc tuyến đường

và hình cắt dọc thiết kế của tuyến đường Dựa theo 2 đường biểu diễn này mà người ta xác định được lượng đào đắp khi xây dựng tuyến đường theo thiết kế

Chú ý: Ở đoạn cong ta kí hiệu bằng cung tròn hướng về phía trên hoặc phía dưới Cung tròn hướng về phái trên có nghĩa là tuyến đường chuyển qua phải, còn hướng về phía dưới tuyến thì đường chuyển qua trái Đầu và cuối mỗi đường cong nối với đường thẳng đi qua giữa hàng ta gọi là tim đường Trên đường cong ta ghi các yếu tố của đường cong

Trên hình (2.1) thể hiện một mặt cắt dọc tuyến đường

Hiệu số độ cao giữa đường đỏ

và đường đen (đường thực tế) gọi là độ

cao thi công (a, b)

Giao điểm giữa đường đen và

đường đỏ (điểm M) gọi là điểm không

đào không đắp Muốn tính độ cao điểm

M, ta phải tính được khoảng cách nằm

ngang x hay S-x Khoảng cách nằm

ngang từ điểm M đến điểm 2 là:

+

= (2.1)

2 Trắc ngang

2.1 Định hướng mặt cắt ngang

Muốn biết địa hình theo chiều ngang của

tuyến đường thì người ta phải đo vẽ mặt cắt ngang

Mặt cắt ngang được lập theo từng đoạn tại tất cả các

cọc có trên tuyến, nơi có địa hình thay đổi (độ dốc >

0,1)

Mặt cắt ngang được bố trí vuông góc với mặt

cắt dọc Tuỳ theo công trình mà chiều dài từ 25-

50m

Trên mặt cắt ngang bố trí các điểm cọc tại các

vị trí địa hình thay đổi khoảng cách các điểm được

tính từ tim đường, ở vị trí mặt cắt dọc ra hai bên phải

và trái Cọc được đóng sát với mặt đất để dựng mia

khi đo

Hình 2.3 Định hướng mặt cắt ngang trên đường cong

M

K

S

S-x3

a1

2

hb4

x

Trên mặt cắt ngang bố trí các điểm cọc tại các vị trí địa hình thay đổi khoảng cách các điểm được tính từ tim đường, ở vị trí mặt cắt dọc ra hai bên phải và trái Cọc được đóng sát với mặt đất để dựng mia khi đo

Nếu trên đường thẳng hoặc ở tiếp đầu, tiếp cuối đường cong việc định hướng đơn giản, có thể dùng máy kinh vĩ

Trên đường cong, hướng của mặt cắt ngang là hướng về tâm của đường cong Trong thực tế tâm O của đường cong tròn chúng ta không tìm thấy được

Do đó tại các cọc chi tiết trên đường cong phải tìm một đường thẳng hướng về tâm

Ví dụ trên hình (2.3), đường cong có độ dài cung k giữa hai điểm 1 và 2

ta có thể biết được Căn cứ vào các bán kính cong R ta tính được góc ở tâm () Muốn xác định đường thẳng QO, máy kinh vĩ đặt tại điểm 2, đưa ống kính ngắm

về điểm 1, mở một góc bằng 900 -

2

 Ta được hướng mặt cắt ngang QO

2.2 Phương pháp đo mặt cắt ngang

Việc đo cao trong mặt cắt ngang được tiến hành đồng thời với mặt cắt dọc (hình 2.4)

Tại điểm đặt máy thủy chuẩn ta tiến hành đọc số trên mia tại cọc trắc dọc C6, sau đó mia lần lượt đặt tại các điểm trên mặt cắt ngang (chỗ nào thay đổi địa hình trên mặt cắt ngang) bên trái tuyến và bên phải tuyến đường Độ cao các điểm trên mặt cắt ngang được tính như độ cao các điểm phụ trên mặt cắt dọc Vậy khi đo chỉ đọc số theo một mặt mia Sau đó ta lại quay máy làm tương tự tại mặt cắt ngang tại C7 Chú ý rằng tại một điểm đặt máy chúng ta có thể đo đươc nhiều mặt cắt ngang Khoảng cách giữa các điểm được đo bằng thước thép Ngoài ra chúng ta có thể đo mặt cắt ngang bằng máy kinh vĩ hoặc máy toàn đạc điện tử

Sổ đo của mặt cắt ngang có thể ghi chung với sổ đo của mặt cắt dọc hoặc ghi riêng nếu có nhiều mặt cắt ngang trên tuyến đường

Căn cứ vào số liệu đo đạc tính độ cao điểm cọc trên mặt cắt ngang và vẽ trên giấy kẻ li

Hình 2.4 Phương pháp đo mặt cắt ngang

6 C

21.43 15.71 20.71 145.97 147.30 146.14 147.13 147.46 146.30 146.87 147.30 146.98 146.57 146.30

Tỷ lệ : Ngang 1/1000 Đứng 1/500

MẶT CẮT NGANG TẠI C6

13.58