Bài giảng công tác trắc địa trong xây dựng công trình

Để giải quyết các vấn đề trên Trắc địa đi từ việc xác định vị trí điểm bao gồm: Vị trí mặt bằng toạ độ x, y và vị tríđộ cao H với các công thức cơ bản: XA = XO + LOAcosα OA: YA = YO + LO

Trờng Đại học xây dựng

Bài giảng - Bồi dỡng nghiệp vụ giám sát thi công xây dựng

công trình

Công tác trắc địa trong xây dựng công trình

Giảng viên: TS Nguyễn Thạc Dũng

Hà Nội 2007

giám sát chất lợng thi công công trình

1 Tên bài : giám sát công tác Trắc địa trong xây dựng

2 Giảng viên: TS Nguyễn Thạc Dũng

Tài liệu tham khảo chính: TCXDVN 309 : 2004 Công tác trắc địa trong xâydựng công trình dân dụng và công nghiệp - Yêu cầu chung

3 Nội dung chi tiết

1 mở đầu

1.1 Những qui định chung

Công tác Trắc địa là một bộ phận không thể thiếu đợc trong toàn bộ qui trình

công nghệ trên mặt bằng xây dựng Chúng phải đợc thực hiện theo một tiến độ

thống nhất với tiến độ chung của các công tác khảo sát thiết kế xây lắp và các dạng công tác khác.

Nội dung công tác trắc địa trong xây dựng công trình bao gồm:

- Góc

- Độ dài Với độ chính xác yêu cầu Đo đạc

- Độ cao - Độ cao

+

Nhằm:

• Khảo sát: Cung cấp số liệu về địa hình (hình dáng mặt đất và các địa vật

trên đó) dới dạng bản đồ hoặc mặt cắt địa hình

• Thiết kế: Khai thác, sử dụng các số liệu địa hình đợc cung cấp và thiết kế

công tác trắc địa

• Thi công: Đảm bảo công trình và các chi tiết trên công trình đợc xây

dựng theo đúng vị trí, đúng hình dáng, đúng kích thớc nh thiết kế

• Khai thác: Quan trắc biến dạng

Bốn công đoạn trên có liên quan mật thiết với nhau và cần phải đợc thực hiệntheo một trình tự qui định

- Việc xác định nội dung và qui mô công tác khảo sát đo đạc địa hình, yêu cầu

độ chính xác thành lập lới khống chế thi công và nội dung quan trắc biến dạng côngtrình là nhiệm vụ của tổ chức thiết kế

- Việc tiến hành khảo sát đo đạc - địa hình, thành lập lới khống chế phục vụ thicông và việc tổ chức quan trắc biến dạng công trình là nhiệm vụ của chủ đầu t

- Công tác đo đạc bố trí công trình kiểm tra chất lợng thi công xây lắp công trình

và đo vẽ hoàn công là nhiệm vụ của đơn vị xây lắp

Để giải quyết các vấn đề trên Trắc địa đi từ việc xác định vị trí điểm bao gồm:

Vị trí mặt bằng (toạ độ x, y) và vị tríđộ cao (H) với các công thức cơ bản:

XA = XO + LOAcosα OA: YA = YO + LOAsinα OA

xA 0x

Tính toán

Xử lý số liệu

và mặt chiếu nhỏ hơn 32m thì có thể bỏ qua số hiệu chỉnh ∆Lh, nếu lớn hơn thì phảitính số hiệu chỉnh do độ cao.

- Hệ toạ độ Nhà nớc HN-72: Ellipsoide Krasovsky + Phép chiếu Gauss

- Hệ toạ độ Nhà nớc VN-2000: Ellipsoide WGS-84 + Phép chiếu UTM

- Hệ độ cao Nhà nớc: Geoide Hòn Dáu

- Hệ toạ độ và độ cao giả định(qui ớc)

y(E)

x (N) x (N)

y(E)

BA

B''LA''

B'

CA'

Giá trị biến dạng của một số công trình

TT Tên công trình HTĐ và kinh tuyến

trục sử dụng

K.cách từ mặtbằng đến K.TT

Giá trị biếndạng chiều dài

1 NM lọc dầu Dung Quất HN-72, 108OE 102km 128mm/km

4 Thuỷ điện A Vơng HN-72, 105OE 280km 966 mm/km

Nh vậy về tổng thể giá trị biến dạng phụ thụôc vào chiều dài và khoảng cách từ

nó đến kinh tuyến trục của múi chiếu và công thức tính là:

độ từ múi này sang múi khác là một vấn đề phức tạp.

Để hạn chế những trục trặc đáng tiếc xẩy ra trong quá trình khảo sát và xâydựng các công trình có qui mô lớn có sử dụng hệ toạ độ Nhà nớc cần nghiên cứu kỹthông t 973 TT/TCĐC của Bộ Tài nguyên và Môi trờng hớng dẫn sử dụng hệ toạ độ

VN – 2000 trong đó có chỉ dẫn cụ thể kinh tuyến trục hợp lý cho tất cả các tỉnh,thành trong cả nớc

Kinh tuyến trục khuyến cáo

TT Tỉnh, Th.phố K.tuyến trục TT Tỉnh, Th.phố K.tuyến trục

Để phục vụ xây dựng các công trình lớn, phức tạp và các nhà cao tầng đơn

vị thi công phải lập phơng án kỹ thuật bao gồm các nội dung chính sau:

- Giới thiệu chung về công trình, yêu cầu độ chính xác của công tác trắc địaphục vụ thi công xây dựng công trình, các tài liệu trắc địa địa hình đã có trong khuvực

- Thiết kế lới khống chế mặt bằng và độ cao (đa ra một số phơng án và chọn

ph-ơng án tối u)

- Tổ chức thực hiện đo đạc

- Phơng án xử lý số liệu đo đạc

- Phơng án xử lý các vấn đề phức tạp nh căn chỉnh độ phẳng, độ thẳng đứngcủa các thiết bị, đo kiểm tra các khu vực quan trọng v.v

- Sơ đồ bố trí các lọai dấu mốc

Trớc khi tiến hành các công tác trắc địa trên mặt bằng xây dựng cần nghiên cứutổng bình đồ công trình, kiểm tra các bản vẽ chi tiết sẽ sử dụng cho việc bố trí cáccông trình nh : khoảng cách giữa các trục, khoảng cách tổng thể, toạ độ và độ caocủa các điểm và đợc sự phê duyệt của bộ phận giám sát kỹ thuật của chủ đầu t

Đối với các công trình lớn có dây chuyền công nghệ phức tạp và công trình caotầng cần phải sử dụng các máy móc thiết bị hiện đại có độ chính xác cao nh máytoàn đạc điện tử, thuỷ chuẩn tự động cân bằng có bộ đo cực nhỏ và mia invar, máychiếu đứng, Để thành lập lới khống chế có thể sử dụng công nghệ GPS kết hợp vớimáy toàn đạc điện tử Tất cả các thiết bị sử dụng đều phải đợc kiểm tra, kiểm nghiệm

và hiệu chỉnh theo đúng các yêu cầu trong tiêu chuẩn hoặc qui phạm chuyên ngànhtrớc khi đa vào sử dụng

1.2 Một số khái niệm về đánh giá độ chính xác đo đạc

- Sai số trung phơng một lần đo Đây là tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xáccủa công tác đo đạc đã tiến hành

Công thức của Gauss σ = e e n e n

2 2

2 2

Công thức Bessel σ =

1

2 2

2 2 1

−

+ + +

n

v v

Trong đó: ei = xi - X vi = xi -x

xi - các giá trị đo; X - giá thực của đại lợng đo; x- giá trị đo trung bình

- Sai số giới hạn Egh = (2 - 3) σ .Đây chính là sai số cho phép đợc đa ratrong các qui phạm TCXDVN 309-2004 lấy bằng 2σ

- Sai số của giá trị trung bình σx =

n

σ

nó đặc trng độ chính xác củakết quả đo

- Sai số của hàm các đại lợng đo trực tiếp y = f(t1,t2, ,t… n)

trong đó ti là các đại lợng đo trực tiếp có các sai số trung phơng tơng ứng là σi sẽlà:

2 2

2 2

2

2 1 2

f t

f

σ σ

∂ + +

Ví dụ3: Khi tính khối lợng các công trình dạng tuyến: v = s x L

Một số nguyên tắc chính kiểm tra công tác đo đạc và hạn chế các sai số:

- Luôn luôn đo có kiểm tra bằng cách đo nhiều lần hoặc đo một đại lợng bằngcác phơng pháp khác nhau sẽ tránh đợc nhầm lẫn

- Với các sai số hệ thống có thể loại trừ bằng cách tính toán rồi điều chỉnh vàokết quả đo hoặc là dùng phơng pháp đo thích hợp

- Muốn giảm các sai số ngẫu nhiên phải tăng số lần đo

- Luôn luôn tạo lợng đo d để kiểm tra và nâng cao độ chính xác kết quả đo

- Nguyên tắc bình sai chặt chẽ và bình sai gần đúng

Thí dụ: Trong tam giác ABC ngời ta đo cả 3 góc và đợc các giá trị đo là:

βA , βB ,βC ; Khi đó sẽ có phơng trình điều kiện:

βA + βB +βC – 180O = fβ Và nếu fβ nhỏ hơn sai số cho phép thì tiếnhành bình sai, có nghĩa là tím các số hiệu chỉnh δ sao thoả mãn:

1.3 Phân loại máy trắc địa thờng dùng trong xây dựng

Máy kinh vĩ có 3 loại: Kim loại, quang học, điện tử

Theo độ chính xác chúng đợc chia ra:

Chính xác cao: sai số trung phơng đo góc nhỏ hơn hoặc bằng ±1"

Chính xác : sai số trung phơng đo góc từ ± 5" đến ±10"

Kỹ thuật : sai số trung phơng đo góc từ ± 15" đến ±30"

Máy thuỷ bình có 2 loại: quang học và điện tử

Theo độ chính xác chúng đợc chia ra:

Chính xác cao: Sai số giới hạn đo chênh cao 3mm/ kmChính xác : Sai số giới hạn đo chênh cao 13mm/ km

Kỹ thuật: Sai số giới hạn đo chênh cao 24mm/ km

Dụng cụ đo độ dài

Các loại thớc: Vải 1: 1 000; Thép 1 : 2 000; Invar 1 : 1 000 000; Các loạimáy đo độ dài bằng sóng radio và sóng ánh sáng có độ chính xác từ 3ppm đến8ppm

Toàn đạc điện tử: Đo kết hợp cả góc bằng góc nghiêng, độ dài và tính ra tọa độ

x, y và độ cao H Máy có thể phân loại nh sau (Bảng 1):

Bảng 1: Phân loại toàn đạc điện tử

(TC- 303 Leica) 3"/3" ±2mm + 2ppm Để đo lới khốngchế mặt bằngChính xác cao

(TCA-2003

Để đo lới khốngchế mặt bằng,quan trắc biếndạng

Các máy móc và dụng cụ đo trong trắc địa trớc khi sử dụng cần phải đợc kiểmtra, kiểm nghiệm và điều chỉnh để đạt đợc độ chính xác cho phép

2 Trắc địa phục vụ khảo sát, thiết kế

Tài liệu khảo sát địa hình là bản đồ địa hình và mặt cắt địa hình đối với cáccông trình dạng tuyến Để sử dụng tốt bản đồ sao cho vừa đáp ứng đợc yêu cầucông tác, vừa tránh đợc lãng phí trong việc đo vẽ hay biên vẽ bản đồ chúng ta cầnphải phân tích và đánh giá chất lợng bản đồ Cơ sở để đánh giá là các qui phạm đo

vẽ bản đồ nói chung của Nhà nớc hay của từng ngành, các văn bản qui định cụ thểbiên tập bản đồ, sửa chữa bổ sung các địa vật và dáng đất

2.1 Đặc điểm và yêu cầu chung về bản đồ tỷ lệ lớn

Trên khu vực xây dựng hoặc qui hoạch xây dựng thờng đo vẽ bản đồ tỷ lệ từ 1: 200; 1: 500 đến 1: 5 000

Dựa vào ý nghĩa và mục đích sử dụng bản đồ tỷ lệ lớn có thể phân thành 2 loại:

- Bản đồ địa hình tỷ lệ lớn cơ bản: thành lập theo các qui định chung của cơquan quản lý Nhà nớc để giải quyết những nhiệm vụ địa hình cơ bản Nội dung thểhiện theo qui đinh của qui phạm hiện hành

- Bản đồ địa hình chuyên ngành: chủ yếu là loại bản đồ địa hình công trình.Loại bản đồ này đợc thành lập dới dạng bản đồ và mặt cắt có độ chi tiết cao, dùnglàm tài liệu cơ sở về địa hình, địa vật phục vụ cho khảo sát, thiết kế, xây dựng và sửdụng công trình

Các phơng pháp chủ yếu đợc sử dụng để thành lập bản đồ địa hình:

Việc lựa chọn tỷ lệ bản đồ cần đo vẽ cho khu vực xây dựng đợc qui định tuỳ

thuộc vào các yếu tố nh : Nhiệm vụ thiết kế phải giải quyết trên bản đồ; giai đoạnthiết kế; mức độ phức tạp của địa vật địa hình; mật độ các đờng cống ngầm, dâydẫn Trong đó có tính đến yêu cầu về độ chính xác, độ chi tiết và độ đầy đủ của bản

đồ, các phơng pháp thiết kế và bố trí công trình

Độ chính xác của tỷ lệ: L (m) = 0,1mm x M

Ví dụ: Bản đồ tỷ lệ : 1: 10 000 sẽ là 1m

+ 1: 2 000, h = 0,5 - 1m để thiết kế kỹ thuật công trình công nghiệp, dândụng, thuỷ lợi, hệ thống ống dẫn, bản vẽ thi công các công trình thuỷ lợi;

- Giai đoạn thiết kế kỹ thuật thi công cần các loại bản đồ sau:

+ Bản đồ tỷ lệ 1: 1000, h = 0,5m đợc dùng để thiết kế thi công công trình ở khuvực cha xây dựng, tổng bình đồ khu vực xây dựng thành phố, thiết kế chi tiết côngtrình ngầm, thiết kế qui hoạch đứng;

+ Bản đồ tỷ lệ 1: 500, h = 0,5m đợc dùng để thiết kế thi công công trình ởthành phố, khu công nghiệp, đo vẽ hoàn công các công trình

+ Bản đồ tỷ lệ 1: 200, h = 0,2 - 0,5m đợc dùng để thiết kế thi công công trình

có diện tích nhỏ nhng đòi hỏi độ chính xác cao, đo vẽ hoàn công công trình

2.2 Các bớc đo vẽ bản đồ địa hình

1 Xây dựng lới khống chế đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn

Cơ sở trắc địa để đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn là lới trắc địa Nhà nớc các cấp hạng vàlới khống chế đo vẽ về mặt bằng và độ cao

Lới khống chế trắc địa là tập hợp các điểm đợc cố định kiên cố trên mặt

đất có toạ độ x, y (khống chế mặt bằng) và độ cao H (khống chế độ cao) đợc xác định trong một hệ thống nhất nhờ các phép đo (góc , độ dài, độ cao) đợc tiến hành trên mặt đất.

- Các phơng pháp chính xây dựng lới mặt bằng là: Đờng chuyền, tam giác

đo góc, tam giác đo cạnh, GPS, giao hội góc, giao hội cạnh, giao hội ngợc

N

B

C

A 5

2 1

A

4

3 1

3 S

2 1 1 1 1 1

S (x , y , z ,t )

P P(x ,y ,z )P P

Bảng2: Phân cấp lới khống chế toạ độ (mặt bằng)

Tăng mật độ điểm

đợc xác định toạ

độ để trực tiếp đo

vẽ bản đồCác phơng

để làm ví dụ cho các hạng lới nhà nớc và lới khu vực

Bảng 3: Các chỉ tiêu kỹ thuật của lới TĐNN phơng pháp tam giác đo góc

1 Chiều dài cạnh,km

2 Độ chính xác đo cạnh đáy

3 Sai số trung phơng đo góc

4 Góc nhỏ nhất trong tam giác

20 - 301:400 0000",7

40o

07 - 201:300 0001",0

30o

5 - 101:200 0001",8

30o

2 - 61:200 0002",5

30o

Bảng4: Các chỉ tiêu kỹ thuật của lới khu vực (tăng dày) phơng pháp tam giác đo góc

Các chi tiêu kỹ thuật Cấp 1 Cấp 2

1.Số lợng tam giác giữa các cạnh đáy

2 Chiều dài cạnh tam giác, km

3 Góc giữa các hớng cùng cấp không nhỏ hơn

4 Sai số trung phơng đo góc

5 Sai số đo cạnh đáy

6 Sai số cạnh yếu nhất

Lới độ cao đợc xây dựng dới dạng các đờng chuyền: nối, khép kín, treo và

Tầm ngắm lớn nhất (m)

Chênh lệch tầm ngắm (m)

Sai số khép (mm)

và III không đợc vợt quá 5 km Chiều dài tuyến giữa các điểm nút không đợc vợt quá

2 - 3 km Các điểm hạng IV cách nhau 400 - 500 m ở khu vực xây dựng và 1 km ởkhu vực cha xây dựng

Độ cao của các điểm thuộc lới khống chế đo vẽ thờng đợc xác định bằng phơngpháp đo cao kỹ thuật dới dạng đo cao hình học hoặc đo cao lợng giác Sai số độ caocủa các điểm khống chế đo vẽ so với điểm độ cao cơ sở gần nhất không đợc vợt quá1/10 khoảng cao đều ở vùng đồng bằng và 1/ 6 khoảng cao đều ở vùng núi

Các bớc xây dựng lới khống chế trắc địa mặt bằng và độ cao:

+ Thiết kế và khảo sát chọn điểm Tuỳ theo địa hình khu vực đo vẽ, diện tích

đo vẽ, tỷ lệ bản đồ đo vẽ mà ngời ta quyết định cấp hạng lới, phơng pháp xây dựng

l-ới và tiến hành khảo sát để chọn vị trí đặt các điểm mốc sao cho đáp ứng các yêucầu kỹ thuật và ở những vị trí ổn định lâu dài

Trên khu vực thành phố và khu công nghiệp lới trắc địa đợc thiết kế phải đảm

bảo các chỉ tiêu sau:

Độ chính xác của mạng lới khống chế ở cấp trên phải đảm bảo cho việctăng dày cho cấp dới nhằm thoả mãn yêu cầu đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn nhất và các yêucầu của công tác bố trí công trình.

Mật độ điểm khống chế phải thoả mãn các yêu cầu của tỷ lệ đo vẽ

Số cấp hạng của lới tuỳ thuộc vào diện tích khu vực đo vẽ và đợc qui định

nh trong bảng 6 hoặc đảm bảo độ chính xác tơng đơng

1,21,21,21,21,22-

II, III, IV

II, III, IVIII, IVIVIVIV

Tam giác nhỏ, đ-ờngchuyềnkinh vĩ

Đo cao

kỹ thuật

+ Chôn mốc Các mốc trắc địa cũng đợc thiết kế tuỳ thuộc vào nền đất, cấphạng lới, thời gian sử dụng Chúng cần đợc kiểm tra trớc khi đo

+ Đo đạc Đo góc, đo độ dài, đo độ chênh cao tuỳ theo yêu cầu về độ chínhxác của cấp lới đợc nêu trong các qui trình qui phạm

+ Bình sai và tính toán Đối với các lới thuộc cấp Nhà nớc và cấp khu vựccần bình sai chặt chẽ theo phơng pháp bình phơng nhỏ nhất, với các lới cấp đo vẽ thìchỉ cần bình sai theo các phơng pháp gần đúng

2) Đo vẽ chi tiết địa vật và dáng đất

Nội dung cần đo vẽ

• Trên bình đồ địa hình tỷ lệ 1: 5000 đến 1: 500 phải biểu thị các nội dung sau:

- Các điểm của lới khống chế trắc địa và khống chế đo vẽ; tất cả các công trìnhxây dựng dân dụng và công nghiệp; các điểm lộ thiên của công trình ngầm

- Đờng thông tin liên lạc và phơng tiện điều khiển kỹ thuật, đèn biển, cột điện

- Đờng sắt và các công trình liên quan nh đờng ngầm sân ga, đèn hiệu, chỗgiao nhau

- Đờng ô tô, đờng đất, cầu phà

- Hệ thống thuỷ văn: sông suối, hồ, bể chứa nớc, diện tích ngập nớc, bờ biển,

bờ sông, kênh đào, hệ thống tới tiêu Các cơ sở cung cấp nớc: giếng, tháp nớc, bểlọc, bể chứa

• Trên bình đồ tỷ lệ 1: 5000 - 1: 500 đối với khu vực đã xây dựng không biểu thịcác công trình tạm thời nh lều quán, thùng đựng rác, hàng rào và công trình tạm thờitrên mặt đất

• Diện tích nhỏ nhất của địa vật cần biểu thị trên bình đồ địa hình tỷ lệ 1: 5000 1: 500 là:

20 mm2 đối với khu trồng trọt có giá trị kinh tế hoặc các khu không có giá trịkinh tế nằm giữa chúng.

- 50 mm2 đối với khu vực trồng trọt không có giá trị kinh tế

• Khi đo vẽ các bình đồ tỷ lệ 1: 5000 - 1: 500 phải biểu thị cột cây số Trên bình

đồ tỷ lệ 1: 2000 - 1: 500 phải biểu thị tất cả các cột điện cao thế, hạ thế, các đờngdây thông tin, còn trên bình đồ tỷ lệ 1: 5000 chỉ biểu thị các cột lớn và các cột ở chỗngoặt

• Đo vẽ sông suối, kênh đào và các dòng nớc chảy độ rộng hơn 3 mm trên bình

đồ tiến hành theo hai bên bờ, khi độ rộng của chúng dới 3 mm thì chỉ đo theo mộtbên Trên bình đồ cứ cách 15 cm phải ghi chú độ cao mực nớc của dòng chảy vàkèm theo thời gian xác định

• Khi đo vẽ rừng phải xác định: loại cây, độ cao trung bình của cây, đờng kínhcây tầm ngang ngực, khoảng cách trung bình giữa các cây ở những nơi riêng lẻ, ranhgiới rừng bị đốn, rừng cháy, bãi cỏ ven rừng và các khu đất nông nghiệp nằm trongrừng Những cây độc lập phải đo vẽ và biểu thị lên bình đồ ở tất cả các tỷ lệ Nhữngcây có đờng kính trên 5 cm ở các chỗ qua lại, quảng trờng, giữa các khu nhà, sânnhà, các hàng cây, vờn cây phải đo vẽ từng cây và biểu thị trên bình đồ tỷ lệ 1: 1000 -1: 500, cây ăn quả trong phạm vi vờn biểu thị bằng ký hiệu Việc đo vẽ cây ăn quảtrong vờn chỉ tiến hành khi có yêu cầu đặc biệt Đo vẽ từng cây trong tỷ lệ 1: 5000

- 1: 2000 ở công viên và các khu rừng tiến hành theo nhiệm vụ đặc biệt, cây có đờngkính dới 5 cm nằm từng khóm một biểu thị trên bình đồ bằng những đờng viền, nếuchúng thẳng hàng thì chỉ biểu thị những cây ngoài cùng và ghi chú là cây mới trồng

• Phải xác định và biểu thị trên bình đồ khả năng qua lại trên đầm lầy, độ sâu

• Phải xác định độ cao của đỉnh núi, đờng phân thuỷ, đờng tụ thuỷ, chỗ thay đổi

độ dốc, yên ngựa, đáy thung lũng Xác định độ cao các điểm mực nớc bên bờ sông,suối, hồ, ao

Nguyên tắc chung và phơng pháp đo vẽ chi tiết địa vật là đo gắn các điểm

chi tiết địa vật (các điểm dùng để xác định vị trí, hình dáng, kích thớc hình học củacác địa vật) với các điểm khống chế trắc địa mặt bằng Khi đo cần chọn phơng pháp

đơn giản nhất, nhanh nhất, ít yếu tố đo nhất Các phơng pháp chính là: toạ độ cực,toạ độ vuông góc, giao hội góc, giao hội cạnh

Để biểu diễn đợc hình dáng mặt đất bằng các đờng đồng mức cần xác định

đ-ợc toạ độ và độ cao cuả các điểm chi tiết bao gồm:

Các điểm tại đó độ dốc mặt đất thay đổi (đỉnh, đáy, đỉnh yên ngựa, điểm thay

đổi độ dốc )

Các điểm dùng để xác định các đờng đăc trng (đờng tụ thuỷ, phân thuỷ )

Các điểm bổ sung cho đủ mật độ tuỳ thuộc vào tỷ lệ đo vẽ

100150200250

6060100100

80100150150

3) Tính toán và thể hiện bản đồ

Từ các số liệu đo đạc tiến hành tính toán toạ độ của các điểm chi tiết địa vật,toạ độ và độ cao của các điểm chi tiết dáng đất Các địa vật sau khi đợc chấm lênbản vẽ dựa vào toạ độ các điểm chi tiết, ngời ta dùng các dấu hiệu qui ớc để thể hiệnchúng, còn hình dáng của mặt đất thì đợc thể hiện bằng các đờng đồng mức Bản đồ

địa hình còn đợc thể hiện dới dạng mô hình kỹ thuật số (bản đồ số) đợc lu giữ trongmáy tính

Hệ thống phần mềm dùng để thành lập bản đồ số bao gồm:

- Phần mềm xử lý số liệu lới khống chế khu vực đo vẽ

- Phần mềm biên vẽ các ký hiệu và ghi chú trên bản đồ địa hình

- Phần mềm vẽ đờng đồng mức

- Phần mềm số hóa bản đồ địa hình

4) Kiểm tra độ chính xác của bản đồ địa hình

- Đối chiếu sự trung thc, sự đầy đủ của bản đồ

- Độ chính xác vị trí điểm và đoạn thẳng trên bản đồ địa hình

Độ chính xác vị trí điểm trên bản đồ địa hình phụ thuộc vào quá trình đo vẽ, nó

là tổng hợp các nguồn sai số:

Xây dựng lới khống chế

Đo chi tiết

Vẽ điểm khống chế

Vẽ điểm chi tiết

Can , In, Giấy co dãn

Nếu các sai số trên nhỏ hơn hoặc bằng sai số đồ hoạ (0,1mm) thì sai số vị trí

điểm trên bản đồ sẽ là

σđ = 0,1 7 = 0,26 mmSai số đoạn thẳng trên bản đồ sẽ là

1

h Trong đó a- trị số biểu thị độ chính xác khi xác định độ cao trên mặt đất, gồm:

- Sai số khống chế độ cao; - Sai số đo cao chi tiết; - Sai số do khái quát hoádáng đất

b - trị số tính đến sự dịch chuyển của đờng đồng mức trên bản đồ so với vị trí

đúng của nó, gồm các sai số: Vị trí các mốc trên giấy; Nội suy đờng đồng mức

-Vẽ đờng đồng mức

Hệ số a và b theo qui phạm đợc xác định cho bản đồ tỷ lệ 1: 2 000 là a = 0,1m;

b = 0,5m

Bảng 8 Sai số điểm và đoạn thẳng

Tỷ lệ bản đồ Sai số trung phơng, mĐiểm Đoạn thẳng ĐiểmSai số cho phép, mĐoạn thẳng1: 200

0,070,200,360,731,82

0,100,260,521,042,60

0,140,400,721,463,64

0,250,51,02,0

0,20,3-0,40,7-1,01,7-2,0

Để kiểm tra ngời ta có thể đo độ dài giữa 2 điểm rõ nét trên bản đồ rồi đo lạichúng trên mặt đất để so sánh:

- Đo trên bản đồ: l(mm) x M = Lbđ (m) hoặc tính AB = ( ) (2 )2

A B A

- Đo trên thực địa: Ltđ (m)

Cũng làm nh vậy với độ cao của một điểm trên bản đồ đợc xác định bằng đờng

đồng mức (Hbđ) và đo lại trực tiếp trên mặt đất (Htđ) để so sánh

Cũng có thể từ các sai số yêu cầu để đa ra tỷ lệ bản đồ cần phải có

3 công tác Trắc địa phục vụ thi công

3.1 Bố trí công trình

Bố trí công trình hay chuyển đồ án thiết kế ra thực địa là các công tác trắc

địa đợc tiến hành trên mặt đất nhằm xác định vị trí mặt bằng và độ cao của các

điểm, các đờng, các mặt của công trình xây dựng theo bản vẽ thiết kế.

Về nội dung, công tác bố trí là ngợc với đo vẽ bản đồ Nếu nh khi đo vẽ trên

cơ sở đo đạc trên thực địa ngời ta thành lập bản đồ, mặt cắt địa hình và độ chính xáccủa công tác trắc địa phụ thuộc vào tỷ lệ đo vẽ thì trong bố trí ngợc lại theo các bình

đồ và mặt cắt đã đợc thiết kế ngời ta phải xác định trên thực địa vị trí các trục, các

điểm của công trình để xây dựng chúng với độ chính xác đã đợc quy định trong cácvăn bản quy phạm Vì vậy công tác bố trí có phần khác công tác đo vẽ và độ chính xác của công tác bố trí thờng cao hơn.

Trong bố trí công trình thờng trên thực địa chỉ có một hớng hoặc một điểm cònmột hớng khác hoặc một điểm khác là phải tìm bằng cách dựng một góc hoặc độ dàitheo thiết kế Vì vậy khi bố trí khó có thể áp dụng kỹ thuật đo nhiều lần

Cơ sở hình học của các đồ án thiết kế là các hệ trục bao gồm các trục chính

và trục cơ bản xác định hình dáng, kích thớc tổng thể của toàn công trình và các trụcchi tiết dùng để xác định vị trí của các câú kiện hoặc các phần riêng biệt của côngtrình

Chiều cao của các mặt hoặc các điểm trên công trình đợc tính từ một mặt quy

ớc Ví dụ đối với nhà, sàn của tầng một đợc chọn là mặt 0 quy ớc

Trình tự bố trí công trình đợc tiến hành theo các nội dung sau:

Lập lới bố trí trục công trình

Định vị công trìnhChuyển trục công trình ra thực địa và giác móng công trình

Bố trí các trục phụ của công trình dựa trên các trục chính đã đợc bố trí

Bố trí chi tiết các trục dọc và trục ngang của các hạng mục công trình,Chuyển trục và độ cao xuống đáy móng và lên các tầng xây lắp

Bố trí các điểm chi tiết của công trình dựa vào bản vẽ thiết kế

Tổ chức thiết kế cần giao cho nhà thầu các bản vẽ cần thiết nh:

Bản vẽ tổng mặt bằng công trìnhBản vẽ bố trí các trục chính của công trình (có ghi đủ kích thớc, toạ độgiao điểm giữa các trục),

Bản vẽ móng của công trình (các trục móng, kích thớc móng và độ sâu)Bản vẽ mặt cắt công trình (có các kích thớc và độ cao thiết kế)

Trớc khi tiến hành bố trí công trình phải kiểm tra cẩn thận các số liệu thiết kếgiữa các bản vẽ chi tiết so với mặt bằng tổng thể, kích thớc từng phần và kích thớctoàn thể.Mọi sai lệch cần phải đợc báo cáo cho cơ quan thiết kế để xem xét và chỉnhsửa

1 Lới khống chế thi công

Lới khống chế thi công là một mạng lới gồm các điểm có toạ độ đợc xác địnhchính xác và đợc đánh dấu bằng các mốc kiên cố trên mặt bằng xây dựng và đợc sửdụng làm cơ sở bố trí các hạng mục công trình từ bản vẽ thiết kế ra thực địa L ớikhống chế thi công đợc xây dựng sau khi đã giải phóng và san lấp mặt bằng

Trớc khi thiết kế lói khống chế thi công cần nghiên cứu kỹ bản thuyết minh vềnhiệm vụ của công tác trắc địa, yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với việc bố trí côngtrình, phải nghiên cứu kỹ tổng mặt bằng công trình để chọn các vị trí đặt các mốckhống chế sao cho chúng thuận tiện tối đa trong quá trình sử dụng và ổn định lâu dàitrong suốt quá trình thi công công trình.

Hệ toạ độ của lới khống chế thi công phải thống nhất với hệ toạ độ đã dùng

trong các giai đoạn khảo sát và thiết kế công trình Tốt nhất đối với các công trình cóqui mô nhỏ hơn 100 ha nên sử dụng hệ toạ độ giả định, đối công trình có qui mô lớnphải sử dụng hệ toạ độ Nhà nớc phải chọn kinh tuyến trục hợp lý để độ biến dạngchiều dài không vợt quá 1/ 200 000 (tức là < 5 mm/1 km), nếu vợt quá thì phải tínhchuyển

Khi điểm khống chế đã có của lới trên khu vực xây dựng không đáp ứng đợc yêucầu thì có thể chọn toạ độ một điểm và góc định hớng một cạnh của lới đã có làm sốliệu khởi tính cho khống chế mặt bằng thi công công trình

Tuỳ thuộc vào mật độ xây dựng các hạng mục công trình và điều kiện trang thiết

bị trắc địa của các đơn vị thi công, lới phục vụ thi công có thể có các dạng chính nhsau:

Lới ô vuông xây dựng: là hệ thống các điểm tạo nên các hình vuông hoặc chữnhật mà cạnh của chúng song song với các trục toạ độ và song song với các trụcchính của công trình Chiều dài các cạnh có thể thay đổi từ 50 đến 400 m

Lới đờng chuyền

Lới tam giác đo góc cạnh kết hợp

Số bậc phát triển lới khống chế mặt bằng tối đa là 4 bậc

Căn cứ vào yêu cầu độ chính xác bố trí công trình để chọn mật độ của điểm lới

khống chế Đối với các công trình xây dựng công nghiệp mật độ các điểm nên chọn

là 1 điểm / 1,5 - 2 ha Cạnh trung bình của đờng chuyền hoặc tam giác từ 200 đến

300 m Đối với lới khống chế mặt bằng phục vụ xây dựng nhà cao tầng, mật độ các

điểm phải dày hơn Số điểm khống chế mặt bằng tối thiểu là 4 điểm

Lới khống chế độ cao phục vụ thi công các công trình lớn có diện tích trên

100ha đợc thành lập bằng phơng pháp đo cao hình học với độ chính xác tơng đơngvới thuỷ chuẩn hạng III Nhà nớc Đối với các mặt bằng xây dựng có diện tích dới100ha lới khống chế độ cao đợc thành lập bằng phơng pháp đo cao hình học với độchính xác tơng đơng với thuỷ chuẩn hạng IV Nhà nớc Lới độ cao đợc thành lập dớidạng các tuyến đơn dựa vào ít nhất 2 mốc độ cao cấp cao hơn hoặc tạo thành vòngkhép kín Các tuyến độ cao phải đợc dẫn đi qua tất cả các điểm của lới khống chếmặt bằng Lới khống chế mặt bằng và độ cao cần phải đợc ớc tính độ chính xác mộtcách chặt chẽ theo nguyên lý số bình phơng nhỏ nhất Trình tự đánh giá và kết quả

đánh giá đợc nêu trong các đề cơng hoặc phơng án kỹ thuật và phải đợc phê duyệttrớc khi thi công

Độ chính xác của lới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ xây lắp công trình

đợc ghi trong bảng

Bảng 10: Sai số trung phơng cho phép khi lập lới khống chế thi công

Cấp

chính

xác

Đặc điểm của công trình xây

dựng Đo góc (") Đo cạnhSai trung phơng cho phép khi lập lớiĐo cao mm/km

1 Xí nghiệp, các cụm nhà ở và

công trình xây dựng trên phạm

vi lớn hơn 100ha, từng ngôinhà và công trình riêng biệttrên diện tích hơn 100ha

2 Xí nghiệp, các cụm nhà ở và

công trình xây dựng trên phạm

vi nhỏ hơn 100ha, từng ngôinhà và công trình riêng biệttrên diện tích từ 1 đến 10ha

3 Nhà và công trình xây dựng

trên nhỏ hơn 1ha Đờng trênmặt đất và các đờng ốngngầm trong phạm vi xây dựng

4 Đờng trên mặt đất và các

đ-ờng ống ngầm ngoài phạm vixây dựng

Các mốc phải đợc đặt ở vị trí thuận lợi cho việc đặt máy và thao tác đo đạc và

đợc bảo quản lâu dài để sử dụng trong suốt thời gian thi công xây lắp cũng nh sữachữa và mở rộng sau này Khi đặt mốc nên tránh các vị trí có điều kiện địa chấtkhông ổn định, các vị trí có các thiết bị tải trọng động lớn, các vị trí gần các nguồnnhiệt

Vị trí các mốc của lới khống chế mặt bằng phục vụ thi công phải đợc đánh dấutrên tổng bình đồ xây dựng

Việc thành lập lới khống chế mặt bằng phục vụ thi công là trách nhiệm của

chủ đầu t Việc thành lập lới phải đợc hoàn thành và bàn giao cho các nhà thầu

chậm nhất là 2 tuần trớc khi khởi công xây dựng công trình Hồ sơ bàn giao gồm:

- Sơ đồ khống chế mặt bằng và độ cao (vẽ trên nền tổng bình đồ mặt bằng củacông trình xây dựng);

- Kết quả tính toán bình sai lới khống chế mặt bằng

- Kết quả tính toán bình sai lới khống chế độ cao

- Bảng thống kê toạ độ và độ cao của các điểm trong lới

Sơ hoạ vị trí các mốc của lới khống chế khi bàn giao phải lập biên bản và chữ kýcủa bên giao và bên nhận Mẫu biên bản lấy trong tiêu chuẩn ngành 96TCN43-90

2 Công tác bố trí công trình

Việc bố trí công trình đợc tiến hành theo ba giai đoạn:

Trớc hết từ các điểm khống chế và theo các số liệu đã tính toán bố trí các trụcchính của công trình Giai đoạn này có thể tiến hành với độ chính xác 3 - 5 cm

Tiếp theo từ các trục chính ngời ta bố trí tiếp các trục chi tiết Các trục này cần

bố trí với độ chính xác 2 - 3mm

Giai đoạn cuối cùng là xây lắp các cấu kiện hoặc chi tiết công trình theo vị trícác trục đã xác định Giai đoạn này đòi hỏi độ chính xác cao nhất từ 1 - 0,1 mm.

Nh vậy trong bố trí công trình công tác trắc địa cũng đợc tiến hành theo nguyêntắc từ tổng quát đến chi tiết nhng là với độ chính xác cao dần từ giai đoạn 1 đến giai

đoạn 3

a Độ chính xác yêu cầu của công tác bố trí

Độ chính xác yêu cầu của công tác bố trí phụ thuộc vào dạng công trình xây dựng(bảng 11)

Bảng 11

Loại công trình Sai số trung phơng đo đạc khi bố tríĐo góc Đo dài Đocao,mm

1 Kết cấu thép liên kết nút, kết cấu bêtông

1/3 0001/1 000

122

510Cơ quan tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã đa ra các công thức xác định sai số bố trí

nh sau:

- Độ chính xác bố trí độ dài giữa 2 điểm thuộc công trình xây dựng tính bằng mm

5 , 2

K

L = ±

Trong đó: L - khoảng cách giữa 2 điểm tính bằng mét

K - hệ số phụ thuộc vào phơng pháp thi công, với công trình lắp ghépK=1; công trình đỗ tại chỗ K = 2

b Lên phơng án tính toán số liệu cho công tác bố trí và các công tác trắc địa khác trong quá trình xây dựng

Dựa vào bản vẽ thiết kế và phơng pháp bố trí sẽ lựa chọn ngời ta tính các yếu tốcần thiết

c Xác định vị trí của công trình trên thực địa bằng cách bố trí các trục chính

Để định vị công trình chúng ta có thể sử dụng các phơng pháp bố trí điểm nhtoạ độ cực, toạ độ vuông góc, giao hội góc, giao hội cạnh Muốn vậy trớc hết chúng

ta phải tính toán chuẩn bị các số liệu về góc và độ dài Số liệu có thể đ ợc tính bằngcác phơng pháp: giải tích, đồ thị, đồ thị kết hợp với giải tích (đồ giải), trong đó giải tích

là phơng pháp chính xác hơn cả Trong các phơng pháp bố trí điểm vừa kể trên,

ph-ơng pháp toạ độ cực là phph-ơng pháp thờng đợc sử dụng nhất

Dới đây thông qua một thí dụ cụ thể bằng số chúng ta xem xét cách chuẩn bịcác số liệu để bố trí điểm A1 và A12 của công trình Để bố trí công trình này lên thực

địa ta dựa vào các điểm khống chế I và II Toạ độ các điểm góc công trình đợc xác

định trên bình đồ bằng phơng pháp đồ thị Tất cả số liệu ghi trong bảng 12 Từ cáctoạ độ đã có, theo bài toán ngợc ta tính đợc các góc và độ dài là yếu tố cần thiết để

yII - yI

αI II = arctg = 101o 29', 7

xII - xI

Độdài IIA12 = R2 = √ (xA12 - xII)2 + (yA12 - yII)2 = 15,37m

Nh vậy bằng phơng pháp toạ độ cực ta bố trí đợc các điểm A1 và A12, đo lại độdài đoạn A1-A12 để kiểm tra Từ hai điểm này theo các số liệu thiết kế bố trí tiếp hai

điểm E1 và E12 cũng theo phơng pháp toạ độ cực Để kiểm tra ngời ta đo lại cạnhE1-E12 và 2 đờng chéo

d Xác định đờng biên hố móng

Khung bố trí trục

Đ ờng biên hố móng

Trục móng

Khi đào hố móng ngời ta phải luôn tạo các ta luy, do vậy để đáy móng đảm bảo

đợc kích thớc công trình phải mở rộng đờng biên móng Kích thớc cần mở rộng phụthuộc vào loại móng, loại đất nền, độ sâu

e Xây dựng khung bố trí trục

Cách đờng biên hố móng một khoảng ngời ta dựng một khung bao quanh côngtrình để bố trí các trục một cách chính xác Khung thờng đợc làm bằng gỗ tạo thànhmột mặt bằng phẳng để có thể đo dài bằng cách đặt thớc trên đó và cho kết quảchính xác

Từ các trục chính, dựa vào khung dùng thớc thép bố trí các trục chi tiết và đánhdấu lên khung bằng đinh Các trục đợc dóng ra ngoài công trình và cố định chúngbằng các cọc kiên cố

3 Công tác trắc địa khi xây dựng móng

M

n1

2 n d

Độ cao của đáy móng đợc xác định từ mốc P với độ cao HP theo công thức