Bai giang về công tác giám sát trong trắc địa xây dựng

Chuyên đề 6.1 GIÁM SÁT CÔNG TÁC GIÁM SÁT XÂY DỰNG TRONG LĨNH VỰC TRẮC ĐỊA GIÁM SÁT CÔNG TÁC GIÁM SÁT XÂY DỰNG TRONG LĨNH VỰC TRẮC ĐỊA GIÁM SÁT CÔNG TÁC GIÁM SÁT XÂY DỰNG TRONG LĨNH VỰC TRẮC ĐỊA GIÁM SÁT CÔNG TÁC GIÁM SÁT XÂY DỰNG TRONG LĨNH VỰC TRẮC ĐỊA

I Giám sát công tác xây dựng và sử dụng lới khống chế công trình

I.1 Giám sát công tác sử dụng hệ tọa độ quốc gia

I.2 Giám sát công tác xây dựng lới thi công

I.3 Nội dung hồ sơ, báo cáo lới trắc địa

II Thiết bị trắc địa phục vụ đo đạc xây dựng công trình

II.1 Độ chính xác đo đạc trong xây dựng

II.2 Thiết bị trắc địa hiện đại sử dụng trong xây dựng công trình

II.3 Hồ sơ kiểm định thiết bị trắc địa

III Giám sát công tác trắc địa trong các giai đoạn xây dựng công trình

III.1 Giám sát công tác định vị công trình

III.2 Giám sát công tác đo đạc trong thi công xây dựng công trình

III.3 Giám sát công tác đo vẽ hoàn công

III.4 Giám sát công tác đo biến dạng công trình

Mở đầu

Thực địa

Trong công tác đo đạc cần xác định hệ qui chiếu, làm cơ sở cho để xác định các

Tốc độ góc quay quanh trục  = 7 292 115,0x10-11rad/s

Hằng số trọng trờng Trái đất GM = 3 986 005 108 m3s-2

Điểm gốc tọa độ quốc gia: No0 nằm trong khuôn viên Viện nghiên cứu địa chính, đờng Hoàng Quốc Việt, Hà Nội

Lới chiếu toạ độ phẳng: Lới chiéu hình trụ ngang đồng góc UTM quốc tế.Múi 6o K0 = 0,9996 dùng cho bản đồ tỉ lệ: 1: 500 000 đến 1: 25 000

500km

X

A =O

Xích đạo Kinh tuyến trục

- hệ độ cao quốc gia hòn dấu

m = 1,10014

Kinh tuyến gốc

Kinh tuyến A



A



Độ cao so với mặt nớc biển của một điểm là khoảng cách từ điểm đó đến mặt nớc gốc, đi qua mức nớc biển trung bình ở Hòn Dấu Đồ Sơn

Độ cao so với mặt nớc biển còn gọi là độ cao thờng hay độ cao thuỷ chuẩn

Độ cao so với mặt nớc biển là độ cao sử dụng trong xây dựng công trình, là cơ sở

để xác định chiều nớc chẩy Độ cao này thờng đo theo phơng pháp đo cao hình học (đo thuỷ chuẩn) hoặc đo cao lợng giác Các phơng pháp trên đo dựa trên hớng chuẩn

là phơng của trọng lực

- Độ cao trắc địa

Độ cao trắc địa của một điểm là khoảng cách từ điểm đó đến mặt Trái đất qui

-ớc đợc chọn là mặt Ellipxoid

Độ cao trắc địa ngày nay thờng đo bằng công nghệ GPS

I.2 Giám sát công tác xây dựng lới thi công

- lới khống chế quốc gia

Hình 1.5 Hệ độ cao dùng trong Trắc địa

A

A

MĐT (A)

H

h B

A B

B

H

MĐT (B)

Biể n

MN G Mặt

gêôit

Dị thờng độ cao Mặt

elipxôit

Khoảng cách Sai số điểm Sai số đo góc

Phiếu cấp tọa độ

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

II, III, IV

II, III, IVIII, IVIVIVIV

Tam giác nhỏ, đờngchuyềnkinh vĩ

Đo cao

kỹ thuật

- Sai số trung phơng lập lới khống chế thi công

Cấp chính

\Tính chất công trình

Sai số trung phơng lập lới

Đogóc

Đo cạnh Đo cao

Trên 1km

Mốc thi công Cầu Thang trì Tìm mốc

I.3 Nội dung hồ sơ, báo cáo lới trắc địa

- Đề cơng kỹ thuật thiết kế xây dựng lới

- Bảng thống kế tọa độ và độ chính xác các điểm khống chế

-Sơ dồ vị trí mốc

II Thiết bị trắc địa phục vụ đo đạc xây dựng công trình

II.1 Độ chính xác đo đạc trong xây dựng

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

Sai trung phơng một lần đo Đây là tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác củacông tác đo đạc đã tiến hành

Công thức của Gauss  =

n

e e

2 2

2 2

1   

Công thức Bessel  =

1

2 2

2 2 1

Trong đó: ei = li - X vi = li -x

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

Sai số giới hạn Egh = (2 - 3)  .Đây chính là sai số cho phép đợc đa ra trongcác qui phạm

Sai số của giá trị trung bình  =

2 2

2

2 1 2

f t

- Độ chính xác trắc địa cần thiết trong xây dựng công trình

Dung sai trong xây dựng gồm các thành phần sau:

Dung sai xây dựng phụ thuộc vật liệu xây dựng, kết cấu và phơng pháp thi

công của công trình, dung sai đó đợc xác định trong qui phạm

Dung sai trắc địa đợc xác định theo nguyên tắc đồng ảnh hởng hoặc tối u hoá

kinh tế

Trong qui phạm Việt Nam và một số nớc xác định dung sai trắc địa dựa vào ba yếu

tố:

1 Dung sai bố trí trục mặt bằng MB

2 Dung sai chuyển trục lên tầng theo phơng thẳng đứng TĐ

3 Dung sai xác định độ cao H

Các dung sai đợc tính nh sau:

Để đảm bảo dung sai trắc địa, cần phải bố trí các điểm chính xác gấp 3 lần dung sai

trắc địa cho phép, để ảnh hởng của chúng là không đáng kể (<11%)

Ví dụ:

Độ chính xác giữa hai điểm trên công trình

mm S K

03 ,

II.2 Thiết bị trắc địa hiện đại sử dụng trong xây dựng công trình

- Máy đo khoảng cách cầm tay

Thớc thép

Mini meter MM30-MM30R SOKKIA

Distance measurement by laser beam Khoảng cách đo 30m / 100m Sai số đo m S = ± 3mm

Máy đo khoảng cách cầm tay khoảng cách tới 200m sao sô 3mm /100m

- máy toàn đạc điện tử

Nội dung công tác trắc địa trong giai đoạn xây dựng công trình là xác định cácđiểm, các đường trục nằm ngang, đường trục thẳng đứng, đường trục song song, xácđịnh các mặt phẳng nằm ngang, mặt phẳng thẳng đứng, mặt phẳng nghiêng… Cácyếu tố này được xác định bằng các dụng cụ truyền thống như thước thép, máy kinh

vĩ, máy thuỷ bình … Ngày nay với sự tiến bộ nhanh chóng của khoa học kỹ thuật,nhiều thiết bị mới, ứng dụng các công nghệ hiện đại cho chúng ta khả năng tự độnghoá công tác trắc địa trong các giai đoạn công trình với độ chính xác cao nh to nànđạc điện tử; ứng dụng của thiÕt bÞ laze; công nghệ đo GPS và bản đồ số dùng trongtrắc địa xây dựng

ỨNG DỤNG MÁY TOÀN ĐẠC ĐIỆN TỬ

Máy toàn đạc điện tử là dụng cụ trắc địa hiện đại, giúp chúng ta đo được các yếu

tố cơ bản là góc, cạnh, độ cao, toạ độ mặt bằng Sự kết hợp của máy kinh vĩ, máy đokhoảng cách đã hình thành loại máy toàn đạc điện tử có khả năng tự động hoá caokhi máy có bộ phận nhớ và bộ phận tự ghi số liệu đo Máy toàn đạc điện tử hiện đã

có đến bốn thế hệ:

Thế hệ thứ nhất: máy do người điều khiển, người đo bắt mục tiêu và bấm phím

ghi vào bộ nhớ của máy các số liệu đo

Thế hệ thứ hai: máy có tính tự động cao hơn, người đo chỉ cần hướng ống kính

tới mục tiêu là máy tự động bắt mục tiêu và tự động ghi số liệu đo vào bộ nhớ

Thế hệ thứ ba: máy toàn đạc điện tử có khả năng tự động hoá rất cao Khi đo chỉ

cần mang gương tới đặt tại các điểm đo, máy sẽ tự động bắt mục tiêu, tự động ghi

số liệu vào bộ nhớ Thế hệ này, máy điện tử làm việc theo kiểu người máy

Thế hệ thứ tư: máy toàn đạc điện tử không gương, khả năng làm việc hoàn toàn tự động.

Máy điện tử có độ chính xác rất cao Góc có thể đo đạt độ chính xác 0,5”- 7”,

1 Xác định khoảng cách các điểm chi

tiết đến đường thẳng cho trước (hình 1)

Khi đo, đặt máy toàn đạc tại điểm A,

ngắm về hai điểm đã biết toạ độ là B và

C Sau đó lần lượt đo tới các điểm chi tiết i.Máy tự động xác định khoảng cách Si của

các điểm chi tiết tới đường thẳng BC cho

trước

Hình 1: Xác định khoảng cách tới đường thẳng cho trước

2 Xác định gia số toạ độ hai điểm Đặt

máy tại điểm A đã biết toạ độ, ngắm về điểm B

cũng đã biết toạ độ Sau đó đo tới điểm chi tiết i

Máy tự động xác định các gia số toạ độ giữa

điểm i và điểm B (hình 2).

Hình 2: Xác định gia số toạ độ hai điểm

3.Xác định khoảng cách và độ cao các điểm (hình 3) Đặt máy tại điểm A đã biết

toạ độ, định hướng về điểm C Đặt gương tại

điểm B Sau khi đã xác định toạ độ điểm b, tại

công trình, đo các góc bằng, góc nghiêng tới

các điểm chi tiết trên công trình Máy sẽ tự

động tính khoảng cách nghiêng, khoảng cách

ngang và độ cao các điểm chi tiết trên công

trình

Hình 3: Xác định gia số toạ độ

4.Tự động xác định toạ độ điểm trên

đường chuyền (hình 4) Khi đo đường

chuyền qua các điểm 1, 2, 3, 4 … máy sẽ tự

động xác định toạ độ các điểm trên đường chuyền Ví dụ khi đo tại điểm 3, địnhhướng về điểm 2 Sau khi đo đến điểm 4, máy sẽ tự động xác định toạ độ điểm 4 vàtính tổng gia số toạ độ từ điểm 1 tới điểm 4.

Hình 4: Xác định toạ độđiểm cuối đường chuyền

5.Giao hội sau (hình 5) Đặt máy tại điểm cần xác định toạ độ, sau đó đo tới ba

đến năm điểm đã biết toạ độ Máy tự giải bài

toán giao hội sau và cho toạ độ điểm cần xác

định

Hình 5: Giao hội sau

6 Xác định khoảng cách tới địa vật Khi cần xác định khoảng cách từ tâm địa vật

tới điểm cho trước (hình 6), đặt máy tại điểm bất kỳ, ngắm tới gương tại điểm đãbiết Đo góc và khoảng cách Sau đó đo góc

phải tới tâm của địa vật Máy sẽ tự động tính

khoảng cách từ điểm đã biết đến tâm địa vật

Hình 6: Xác định khoảng cách đến tâm

địa vật

7 Bố trí điểm chi tiết (hình 7) Khi cần bố trí điểm chi tiết, ví dụ các điểm của

đường cong bằng, đặt máy tại điểm P đã

biết toạ độ, ngắm về điểm Q cũng đã biết

toạ độ Sau đó nhập toạ độ các điểm chi

tiết cần bố trí trên đường cong Máy sẽ tự

động tính và hiện trên màn hình các tham

số bố trí các điểm chi tiết của đường

cong Trong quá trình bố trí cần đo kiểm

tra lại một số điểm đã biết toạ độ khác

Ví dụ điểm đầu và điểm cuối đường

cong

Hình 7: Bố trí điểm chi tiết đường cong

.

- ỨNG DỤNG LAZE TRONG XÂY DỰNG

Tia laze được ứng dụng trong máy toàn đạc điện tử với vai trò là sóng mang để

đo khoảng cách Ánh sáng laze là chùm sáng đơn sắc, có độ chuẩn cao, vì vậy nócòn được dùng để xác định hướng chuẩn, mặt phẳng chuẩn phục vụ cho công tác tựđộng hoá đo đạc trong xây dựng công trình

Có thể kể đến những ứng dụng của chùm tia laze trong máy toàn đạc điện tử nhưsau:

- Chùm tia laze hẹp, mạnh và song song giúp xác định đường chuẩn, thay chodây căng phục vụ công tác bố trí các trục công trình Mặt phẳng xác định nhờ chùmtia laze được thay thế mặt phẳng tia ngắm trong đo cao thuỷ chuẩn Có thể xác địnhmặt phẳng nằm ngang hoặc mặt phẳng nghiêng nhờ chùm tia laze Chùm tia laze lắpđặt vào máy chiếu thiên đỉnh để thay thế tia ngắm quang học.

- Chùm tia laze được sử dụng như đường trục để phục vụ công tác xây lắp, nóthay thế đường trục được căng bằng dây trong công tác thi công truyền thống

- Chùm tia laze được sử dụng thay mặt thuỷ chuẩn trong đo cao hình học Khi

đo, trên mia được gắn cửa sổ có bộ phận cảm biến, nếu cửa sổ trên mia nằm trongmặt phẳng xác định bởi chùm tia laze, trong bộ phận cảm biến sẽ phát tiếng kêu bíp– bíp, đèn báo mầu đỏ chuyển sang màu xanh Đọc số tương ứng với vị trí bộ cảmbiến trên mia, xác định được khoảng cách từ mặt phẳng tia ngắm laze tới đế mia.Chùm tia laze hẹp được xác định trên mia với khoảng cách tới 150m vào banngày và tới 400m vào ban đêm, 300m trong hầm lò mà không cần gương phản chiếu

Độ chính xác đo bằng chùm tia laze là 0,6mm trên khoảng cách 5m và 6-10mm trênkhoảng cách 200m trong khoảng thời gian đo 6 đến 10 giây Độ chính xác dễ dàngđạt được khi đo bằng laze trong đêm tối hoặc xác định ở tâm của chùm tia laze

Định đường thẳng và mặt phẳng bằng thiết bị laze

Sử dụng thiết bị phát ra chùm ra tia laze xoay đặt cố định tại một điểm trên côngtrường, trên các máy xây dựng gắn bộ cảm biến Nhờ vào mặt phẳng xác định bằngchùm tia laze xoay và bộ cảm biến gắn trên các máy xây dựng giúp người điều khiển

phương tiện đào đắp, san ủi đến cao độ thiết kế (hình 8).

Giả sử tại công trường đặt máy phát nguồn tia laze xoay ở độ cao Hmáy Cần phảiđào, đắp, san ủi đến cao độ Hthi công Sau khi xác định cao độ công tác

h = Hmáy – Hthi công

Các thiết bị thi công như máy đào,

máy ủi, máy xúc (hình 8) sẽ tự động đào

đắp đến độ cao thi công đã định

Trong xây dựng, độ chính xác đào

đắp, san ủi là khoảng 3cm, độ chính xác

xác định điểm máy xây lắp trên công

Hỡnh 9: Tia laze dựng trong khi đào đường hầm

Với cỏc thiết bị phỏt ra chựm tia laze hẹp, mạnh được dựng như đường trục đểthi cụng và kiểm tra khi xõy dựng cụng trỡnh

Dựng toàn đạc điện tử laze để bố trớ, kiểm tra thi cụng mặt đường, lề đường, lềđường, bố trớ đường cong … xỏc định gương lũ trong khi thi cụng đường hầm

Dựng thiết bị laze để kiểm tra, tự động hoỏ cụng tỏc đào đường hầm (hỡnh 9).

Trờn mỏy đào hầm (1) được tự động điều khiển nhờ mỏy kinh vĩ laze (2), phỏt rachựm tia laze (3), chiếu vào tiờu ngắm (4) và chiếu sang tia ngắm (5) gắn trờn mỏyđào hầm, giỳp mỏy xỏc định đỳng tuyến cần đào

Máy chiếu đứng và định tâm ZNL của leica

Máy quyét laze theo chiều ngang và theo chiều đứng RUGBY 200

Máy quyét laze theo chiều ngang và theo chiều đứng RUGBY 300SG – 400DG

- M¸y thuû b×nh laze vµ mia m· v¹ch

M¸y thuû b×nh ®iÖn tö Leica DNA03 – DNA -10

Máy thuỷ bình điện tử Leica DNA03 – DNA -10 Thông số kĩ thuật

- hệ thống định vị toàn cầu gps

Máy thu GPS

Xác định toạ độ địa tâm bằng GPS

Xác định toạ độ giữa hai điểm bằng GPS

Xác định gia số toạ độ giữa hai điểm bằng GPS

II.3 Hồ sơ kiểm định thiết bị trắc địa

Thiết bị trắc địa là dụng cụ đo đạc chính xác, khi chế tạo phải tuân theo các yêu cầu của nguyên lý cấu tạo Nhng quá trình vận chuyển, sử dụng nhiều nguyên nhân dẫn tới các điều kiện bị phá vỡ Về nguyên tắc, dụng cụ trắc địa phải kiểm nghiệm và hiệu chỉnh trớc khi sử dụng

III Giám sát công tác trắc địa trong các giai đoạn

Xác định đờng biên đào móng, độ sâu của móng với móng cọc phải xác định

vị trí cọc, chỉnh cọc thẳng đứng, đo độ cao đỉnh cọc v.v….t

Cọc định vị

Công tác trắc địa trong xây dựng công trình – Yêu cầu chung

tiêu chuẩn việt nam TCVN 3972 : 1985

Công tác trắc địa trong xây dựng

III.2 Giám sát công tác đo đạc trong thi công xây dựng công trình

Chuyển trục lên sàn tầng 1 (cốt 0) và các tầng trên trong quá trình xây dựng

Chuyển độ cao lên các tầng

Cân chỉnh các cấu kiện xây dựng vào vị trí mặt bằng và vị trí không gian của chúng

Đo vẽ hoàn công sau từng công đoạn xây dựng để xác định vị trí thực tế của các chitiết công trình đã đợc xây lắp

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

Loại công trình Sai số trung chơng đo đạc khi bốtrí

Đo góc Đo dài Đocao,mm

1 Kết cấu thép liên kết nút, kết cấu bêtông

122510Cơ quan tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã đa ra các công thức xác định sai số bố trí

nh sau:

- Đô chính xác bố trí độ dài giữa 2 điểm thuộc công trình xây dựng

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 lắpghép K=1; công trình đỗ tại chỗ K = 2

Nhà cao tầng – Kĩ thuật đo đạc phục vụ công tác thi công

III.3 Giám sát công tác đo vẽ hoàn công

Đo vẽ hoàn công

Mục đích của đo vẽ hoàn công là xác định lại vị trí mặt bằng và độ cao, kích thớc thực

tế của công trình vừa đợc xây dựng xong từng công đoạn Nó là cơ sở để giải quyết mọi vấn

đề trong quá trình xây dựng nh tổ chức những biện pháp khắc phục các hiện tợng sai hỏng,

bố trí những công trình mới không vi phạm những công trình cũ đã có, nhất là khi xây dựngcác công trình ngầm Bản vẽ hoàn công toàn phần cũng đợc hoàn thành cùng lúckhi xâydựng xong công trình Đây là cơ sở, là số liệu pháp qui để giải quyết những nhiệm vụ kỹ thuậtkhác, sữa chữa, mở rộng công trình v.v…

Vị trí tổng thể của công trình đợc xác định từ lới không chế trắc địa bằng cácphơng pháp đo vẽ bản đồ thông thờng Kích thớc giữa các trục, vị trí các cấu kiện,các chi tiết của công trình đợc xác định độc lập trong phạm vi công trình

Phơng pháp đo vẽ hoàn công về mặt bằng áp dụng các phơng pháp nh toạ độcực, toạ độ vuông góc, giao hội góc, giao hội cạnh Về độ cao áp dụng phơng pháp

đo cao hình học

Về nguyên tắc, tất cả các số liệu ghi trên bản vẽ thiết kế đề đợc xác định lạitrên thực tế đã xây dựng và đợc ghi trực tiếp lên bản vẽ và để trong dấu ngoặc đơn.Trong đó cần đặc biệt chú ý các trờng hợp sau:

- Đối với các công trình ngầm phải tiến hành đo vẽ kịp thời trớc khi lấp đất.Chú ý xác định vị trí các đỉnh góc ngoặt, tâm các giếng thăm, chỗ giao nhau với cáccông trình khác, độ cao của đáy công trình v.v….t

- Vị trí trục móng, các cấu kiện của móng cần đợc xác định ngay sau khi xâydựng xong và kịp thời có những nhận xét, kết luận về sai số cho phép