Giáo trình trắc địa công trình

Ngoài các yếu tố địa hình đợc biểu diễn bằng các đờng đồng mức, tuyến đờng xác định bằng các yếu tố sau: - Điểm đầu, điểm cuối và các điểm đỉnh ngoặt; - Các góc chuyển hớng … ở chỗ đổi h

Mục lục Trang

Lời nói đầu 3

Chơng 1: khảo sát và xây dựng tuyến đờng 8

1.1 Khái niệm về tuyến đờng và định tuyến đờng ……… 8

1.1.1 Khái niệm……… 8

1.1.2 Các yếu tố tuyến đờng……… 8

1.1.3 Các thông số của việc định tuyến đờng……… 9

1.1.4 Đặc điểm định tuyến đờng ở đồng bằng và miền núi……… …… 10

1.2 Khảo sát đờng giao thông……… 13

1.2.1 Phân loại tuyến đờng……… 13

1.2.2 Quy định kỹ thuật khi thiết kế tuyến đờng……… 14

1.2.3 Quy trình công nghệ của việc khảo sát tuyến đờng……… 15

1.3 Phơng pháp định tuyến đờng ……… ……… 17

1.3.1 Định tuyến đờng trong phòng……… 17

1.3.2 Định tuyến ngoài thực địa……… 21

1.4 Đờng cong tròn ngang……… 24

1.4.1 Khái niệm……… 24

1.4.2 Bố trí đờng cong tròn ngang……… 25

1.5 Đờng cong chuyển tiếp ……… 35

1.5.1 ý nghĩa và phơng trình đờng cong chuyển tiếp……… 35

1.5.2 Tính và bố trí đờng cong tổng hợp……… 38

1.6 Đờng cong hình rắn……….………… 45

1.6.1 Các yếu tố cơ bản của đờng cong hình rắn………… ……… 45

1.6.2 Bố trí đờng cong hình rắn……… 46

1.7 Đo độ cao và vẽ mặt cắt dọc, mặt cắt ngang……… ……… 51

1.7.1 Đo độ cao và vẽ mặt cắt dọc……… ……… 51

1.7.2 Đo vẽ mặt cắt ngang……… …… 55

1.8 Bố trí chi tiết nền đờng……… 57

1.8.1 Khái niệm mặt cắt ngang thi công……… 57

1.8.2 Bố trí mặt cắt ngang chỗ đắp đất……… 57

1.8.3 Bố trí các mặt cắt ngang ở chỗ đào đất……… 61

Chơng 2: công tác trắc địa trong khảo sát và thi công cầu……… 71

2.1 Khái niệm công trình cầu……… …… 71

2.1.1 Những yếu tố cơ bản của cầu……….…… 71

2.1.2 Phân loại cầu……… … 71

2.1.3 Các tiêu chuẩn kỹ thuật khi lựa chọn địa điểm xây dựng cầu….…… 71

2.2 Đo vẽ địa hình xây dựng cầu……….…… 72

2.2.1 Bản đồ địa vật……….… 72

2.2.2 Bản đồ chi tiết tỷ lệ lớn……… …… 72

2.3 Lới khống chế trắc địa phục vụ công trình cầu……… 73

2.3.1 Thiết kế lới……… 73

2.3.2 Thi công lới……… 75

2.4 Bố trí tâm trụ và mố cầu……… 76

2.4.1 Bố trí tuyến đờng qua cầu……… 76

2.4.2 Các phơng pháp bố trí tâm trụ và mố cầu……… 76

2.5 Bố trí chi tiết trụ và mố cầu……… 79

2.5 Bố trí chi tiết tâm trụ và mố cầu……… 79

2.5.1 Khái niệm về móng trụ cầu……… 79

2.5.2 Bố trí trụ cầu trên cạn và trên đảo……… 80

2.5.3 Bố trí các móng trụ cầu trên bè (khung vây và cọc ống) ………… 80

2.6 Kiểm tra kết cấu nhịp cầu, quan trắc lún và biến dạng cầu………… 81

2.6.1 Kiểm tra kết cấu nhịp cầu……… 81

2.6.2 Quan trắc lún và biến dạng cầu……… 82

Chơng 3: công tác trắc địa trong khảo sát thiết kế công trình thủy lợi - thủy điện……… 86

3.1 Khái niệm công trình thủy lợi - thủy điện ……… 86

3.2 Đo vẽ địa hình lòng sông……… 87

3.2.1 Lới khống chế và tỷ lệ đo vẽ……… 87

3.2.2 Công tác đo sâu và xác định vị trí điểm đo sâu……… 88

3.3 Thành lập mặt cắt sông ……… 88

3.3.1 Thành lập mặt cắt dọc sông……… 88

3.3.2 Thành lập mặt cắt ngang sông……… 94

3.4 Công tác trắc địa khu vực hồ chứa nớc……… 94

3.4.1 Công tác trắc địa trong giai đoạn thiết kế hồ chứa nớc……… 94

3.4.2 Xác định biên giới hồ chứa nớc ngoài thực địa……… 94

3.5 Khảo sát xây dựng tuyến kênh mơng ……… 99

3.5.1 Các tài liệu địa hình cần để thiết kế……… 99

3.5.2 Lới khống chế trắc địa cho các tuyến kênh mơng……… 99

3.5.3 Bố trí tuyến kênh mơng……… 101

Chơng 4: công tác trắc địa trong xây dựng công trình đầu mối thủy lợi - thủy điện……… 104

4.1 Lới khống chế trắc địa 104

4.1.1 Lới khống chế mặt phẳng……… 104

4.1.2 Lới khống chế độ cao……… 106

4.2 Bố trí công trình đầu mối 108

4.2.1 Khái niệm về các trục cơ bản của công trình đầu mối……… 108

4.2.2 Công tác trắc địa khi bố trí các trục đập bê tông và đập đất…… … 108

4.3 Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình đầu mối 111

Chơng 5: công tác trắc địa trong xây dựng đờng hầm 113 5.1 Khái niệm về công trình ngầm 113

5.1.1 Định nghĩa và phân loại công trình ngầm……… 113

5.1.2 Các giai đoạn thiết kế công trình ngầm……… 113

5.1.3 Công nghệ thi công công trình ngầm……… 114

5.2 Đo vẽ bản đồ phục vụ thiết kế đờng hầm 114

5.2.1 Đối với đờng tàu điện ngầm……… 114

5.2.2 Đối với đờng hầm xuyên núi……… 115

5.3 Bố trí đờng hầm 115

5.3.1 Phơng pháp hình học……… 115

5.3.2 Phơng pháp giải tích……… 117

5.4 Cơ sở trắc địa trong xây dựng đờng hầm 118

5.4.1 Lới khống chế trắc địa mặt bằng……… 118

5.4.2 Lới khống chế độ cao……… 118

5.5 Sai số đào thông hầm 119

5.5.1 Sai số đào thông hầm……… 119

5.5.2 Các nguồn sai số đào thông hầm và phân phối chúng……… 121

5.6 Ước tính độ chính xác cần thiết của cơ sở trắc địa trong xây dựng đ-ờng hầm 124

5.6.1 ớc tính độ chính xác cần thiết của lới khống chế trắc địa………… 124

5.6.2 ớc tính độ chính xác của lới đã thiết kế……… 127

Chơng 6: phơng pháp thành lập lới khống chế trắc địa trong xây dựng đờng hầm……… 133

6.1 Khống chế trắc địa trên mặt đất 133

6.1.1 Khảo sát, thiết kế và chọn điểm……….…… 133

6.1.2 Lới tam giác……… ……… 134

6.1.3 Lới đờng chuyền……….…… 135

6.1.4 Lới GPS……….…… 137

6.1.5 Lới khống chế độ cao……… 138

6.2 Khống chế trắc địa trong hầm 138

6.2.1 Lới khống chế mặt bằng……… … 138

6.2.2 Lới khống chế độ cao trong hầm……… … 142

Chơng 7: các phơng pháp định hớng cơ sở trắc địa trong hầm……… 145

7.1 Nội dung và nhiệm vụ định hớng qua giếng đứng …… 145

7.2 Định hớng qua giếng đứng bằng phơng pháp tam giác liên hệ…… 146

7.2.1 Treo dọi chiếu điểm……… 147

7.2.2 Đo tam giác liên hệ……… 150

7.2.3 Tính lới tam giác liên hệ……… 154

7.2.4 Hình dạng có lợi nhất của tam giác liên hệ……… 155

7.3 Định hớng qua hai giếng đứng 158

7.3.1 Định hớng qua một giếng đứng và một lỗ khoan……… 159

7.3.2 Định hớng qua hai giếng đứng……… 161

7.3.3 Định hớng qua hai lỗ khoan……… 162

7.4 Chuyền độ cao xuống hầm 165

7.4.1 Các trờng hợp chuyền độ cao xuống hầm……… 165

7.4.2 Chuyền độ cao bằng thớc thép……… 166

7.4.3 Chuyền độ cao bằng dây thép……… 168

7.4.4 Chuyền độ cao bằng máy đo xa điện tử……… 170

Chơng 8: công tác trắc địa trong quá trình thi công đào hầm……… 177

8.1 Công tác trắc địa khi thi công đào hầm 177

8.1.1 Chỉ hớng đào hầm về phơng diện mặt bằng……… 177

8.1.2 Chỉ hớng đào hầm về phơng diện độ cao……… 179

8.1.3 Xác định khối lợng đất đá……… 179

8.2 Xác định và điều chỉnh sai số đào thông hầm 180

8.2.1 Phơng pháp xác định sai số đào thông hầm……… … 180

8.2.2 Điều chỉnh sai số đào thông hầm……… 181

8.3 Đo vẽ hoàn công đờng hầm 183

Tài liệu tham khảo……… ……… 186

chơng 1

khảo sát và xây dựng tuyến đờng

1.1 Khái niệm về tuyến đờng và định tuyến đờng

1.1.1 Khái niệm

Tuyến đờng là đờng nối giữa các điểm tim đờng (các điểm nằm giữa nền ờng hoặc giữa phần xe chạy).Vì phải tránh các chớng ngại vật, tuyến đờng gồmnhiều đoạn thẳng, chuyển hớng ở các đỉnh ngoặt ở các chỗ chuyển hớng, để đảmbảo xe chạy an toàn, ngời ta phải nối tiếp các đoạn thẳng với nhau bằng các đờngcong

đ-Nhìn chung, tuyến đờng là một đờng cong không gian bất kỳ và rất phức tạp.Trong mặt phẳng, nó bao gồm các đoạn thẳng có hớng khác nhau và chêm giữachúng là những đờng cong phẳng có bán kính cố định hoặc thay đổi Trong mặt cắtdọc, tuyến bao gồm các đoạn thẳng có độ dốc khác nhau và nối các đoạn thẳng đó lànhững đờng cong đứng có bán kính không đổi

1.1.2 Các yếu tố tuyến đờng

Một con đờng thờng đợc thể hiện trên ba bản vẽ cơ bản: Bình đồ dọc tuyến,mặt cắt dọc và mặt cắt ngang tuyến đờng

Bình đồ dọc tuyến là hình chiếu bằng của bề mặt địa hình dọc tuyến đờng lênmặt phẳng Ngoài các yếu tố địa hình đợc biểu diễn bằng các đờng đồng mức, tuyến

đờng xác định bằng các yếu tố sau:

- Điểm đầu, điểm cuối và các điểm đỉnh ngoặt;

- Các góc chuyển hớng … ở

chỗ đổi hớng tuyến;

- Chiều dài và góc phơng vị của các đoạn thẳng;

- Các yếu tố đờng cong gồm có góc chuyển hớng , bán kính đờng cong

R, chiều dài đoạn tiếp cự T, chiều dài đờng cong K, đoạn phân cự B, đoạn đo trọn D;

- Các cọc lý trình: Cọc Hm (100 m) và cọc Km (1000 m), các vị trí côngtrình cầu cống…

Mặt cắt dọc tuyến là mặt cắt thẳng đứng theo trục (đờng tim) tuyến đờng đãduỗi thẳng, giao tuyến giữa mặt cắt dọc tuyến và mặt đất tự nhiên biểu diễn sự thay

đổi địa hình dọc tuyến Mặt đất tự nhiên thể hiện trên mặt cắt dọc bằng màu đen nên

đợc gọi là đờng đen Trục đờng thiết kế đợc thể hiện bằng màu đỏ nên đợc gọi là ờng đỏ

đ-Đờng đỏ xác định bằng:

- Cao độ thiết kế điểm đầu và điểm cuối của đoạn dốc;

3 2

1,θ ,θθθ

- Độ dốc dọc (phần trăm hay phần nghìn) và chiều dài các đoạn dốc;

- Đờng cong đứng lồi và lõm tại các chỗ đổi dốc và các yếu tố của nó;

- Cao độ thiết kế (cao độ đỏ) của các điểm trung gian, các điểm có công

trình, các điểm thay đổi địa hình

Căn cứ vào cao độ đỏ và cao độ đen, xác định các cao độ đào và cao độ đắp.Vì độ dốc dọc của tuyến thờng không lớn, cho nên để biểu diễn độ dốc củatuyến đợc rõ ràng, thì tỷ lệ đứng của mặt cắt dọc thờng đợc chọn lớn hơn 10 lần sovới tỷ lệ ngang

Mặt cắt ngang tuyến là mặt cắt thẳng đứng vuông góc với trục đờng thiết kế,giao tuyến giữa mặt cắt ngang tuyến và mặt đất tự nhiên biểu diễn sự thay đổi địahình ngang tuyến đờng tại vị trí đo vẽ mặt cắt ngang Trên mặt cắt ngang, mặt đất tựnhiên cũng thể hiện bằng màu đen nên đơc gọi là đờng đen Trên mặt cắt ngang, tỷ

lệ đứng và tỷ lệ ngang đợc chọn bằng nhau

Các yếu tố thiết kế trên mặt cắt ngang là:

- Bề rộng phần xe chạy;

- Bề rộng nền đờng;

- Các rãnh biên (sát nền đờng) để thoát nớc dọc tuyến;

- Mái dốc (còn gọi là taluy) và độ dốc taluy;

- Lề đờng: diện tích còn lại hai bên phần xe chạy để tăng an toàn và để đỗ xetạm thời

Trên đờng cao tốc, phần xe chạy đợc chia riêng biệt theo các chiều xe để tăngcờng an toàn và phân cách nhau bằng giải phân cách

Theo vị trí tơng quan giữa đờng đỏ và đờng đen trên mặt cắt ngang, ta có thể

có các mặt cắt ngang đào, mặt cắt ngang đắp hoặc nửa đào nửa đắp

1.1.3 Các thông số của việc định tuyến đờng

Thông thờng, tuyến đờng đợc xây dựng phải thoả mãn những yêu cầu nhất

định do những điều kiện kỹ thuật của việc thiết kế tuyến đờng đề ra Khi thiết kếmột tuyến đờng nào đó, ngời ta cho trớc độ dốc dọc lớn nhất và nhỏ nhất, cho trớcbán kính tối thiểu của đờng cong phẳng và đứng…

Trong việc định tuyến ngời ta chia ra các thông số sau:

- Thông số trong mặt phẳng: bao gồm các góc chuyển hớng của tuyến đờng,các bán kính cong phẳng, chiều dài các đờng cong chuyển tiếp, các đoạn thẳngchêm

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

Tập hợp các công tác khảo sát - xây dựng theo tuyến đợc chọn, đáp ứng đợcnhững yêu cầu của các điều kiện kỹ thuật và đòi hỏi một chi phí nhỏ nhất cho việcxây dựng tuyến đợc gọi là công tác định tuyến đờng Bằng cách so sánh các chỉ tiêukinh tế kỹ thuật các phơng án tuyến, chúng ta sẽ chọn đợc phơng án tuyến tối u

Nếu tuyến đợc chọn dựa vào bình độ địa hình, các tài liệu ảnh hoặc mô hình

số mặt đất thì ngời ta gọi là định tuyến trong phòng Nếu tuyến đợc chọn trực tiếpngoài thực địa thì ta gọi là định tuyến ngoài trời

Phức tạp nhất cho việc định tuyến là những tuyến đờng đòi hỏi phải thoảmãn đồng thời các thông số mặt phẳng và thông số độ cao Còn đối với một số côngtrình khác nh tuyến dẫn điện, thì độ dốc thực địa ít ảnh hởng đến việc thiết kế tuyến

và ngời ta cố gắng chọn tuyến sao cho ngắn nhất và qua những nơi có điều kiệnthuận lợi Tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà các tuyến đờng nên bố trí đi qua những

vùng đất ít có giá trị canh tác.

1.1.4 Đặc điểm định tuyến đờng ở đồng bằng và miền núi

1.1.4.1 Định tuyến đờng ở đồng bằng

Do đặc điểm địa hình ở đồng bằng, vị trí tuyến đờng đợc xác định chủ yếudựa vào địa vật Độ dốc trung bình của mặt đất ở vùng đồng bằng thờng nhỏ hơn độdốc thiết kế cho phép, nên khi xác định tuyến thiết kế ta dựa vào các điểm đặc trngcủa mặt đất dọc theo hớng đã chọn, ta có “tuyến tự do” về độ cao Khi định tuyếntheo hớng đã chọn, ngời ta cố gắng cho tuyến tơng đối thẳng Tuy nhiên trong khi

định tuyến, chúng ta gặp phải các địa vật (các điểm dân c, hồ nớc…) buộc tuyến ờng AB phải chuyển hớng (hình 1-1)

đ-Mỗi một góc ngoặt sẽ dẫn đến một độ dài thêm của tuyến đờng Độdài thêm tơng đối của tuyến đờng là đợc xác định nh sau:

đ Đỉnh các góc ngoặt chọn đối diện với khoảng giữa của địa vật để cho tuyến

đờng vòng qua địa vật đó

- Các góc chuyển hớng của tuyến cố gắng không lớn hơn 200 - 300 Tuy nhiên, trên những khu vực có địa vật phức tạp thì vị trí các đỉnh gócngoặt đợc xác định bởi các điều kiện giao nhau có lợi nhất của các tuyến đờng hoặcvòng tránh qua các địa vật

1.1.4.2 Định tuyến đờng ở vùng núi

Vị trí tuyến đờng ở vùng núi đợc chọn chủ yếu dựa vào địa hình Vì độ dốc ởvùng núi thờng lớn hơn đáng kể so với độ dốc thiết kế của tuyến Độ dốc có ảnh h-ởng rất nhiều đến giá thành xây dựng, chủ yếu là qua khối lợng đào đắp Độ dốc dọcthiết kế càng lớn thì chiều dài tuyến đờng trên vùng đồi và vùng núi càng ngắn, khối

lΔlcosθ

cosθ1

l

Δl = −

θ

θlΔl

lợng đào đắp càng nhỏ dẫn tới giá thành đầu t xây dựng càng thấp Ngợc lại, khi độdốc dọc thiết kế càng lớn thì xe chạy càng lâu, tốc độ xe chạy càng thấp, hao mònxăm lốp càng nhiều, tức là giá thành vận tải càng cao…Nh vậy có thể kết luận là trênmột địa hình nhất định, sẽ tồn tại một độ dốc dọc có lợi nhất, độ dốc này tuỳ thuộc

địa hình và tuỳ thuộc rất nhiều vào yêu cầu chạy xe Vì những lý do trên, việc địnhtuyến ở đây đợc tiến hành theo độ dốc giới hạn của từng đoạn tuyến Các phơng án

để đảm bảo đợc độ dốc đó có thể là: đào, đắp hoặc kéo dài tuyến đờng bằng cáchlàm lệch tuyến đờng đi những góc khá lớn so với đờng thẳng Trong đó phơng án đ-

ợc chọn là làm lệch tuyến đờng đi những góc khá lớn so với đờng thẳng Hay nóicách khác là phải làm tăng chiều dài thiết kế của tuyến Bởi vậy, trong điều kiệnvùng núi, tuyến đờng trong mặt phẳng nói chung có hình dạng rất phức tạp

Độ dài thêm cần thiết của tuyến đợc tính nh sau:

(1-2)

Trong đó:

im - độ dốc thực địa;

io - độ dốc cho phép của tuyến;

l - khoảng cách giữa các điểm trên thực địa

Hoặc tính theo tỷ số tơng đối:

(1-3)

Ví dụ: Khi im = 0,015, i0 = 0,012 thì độ dài thêm tơng đối l: l =1: 4, nghĩa

là khoảng 25% chiều dài tuyến

Tuỳ theo điều kiện cụ thể của địa hình mà chúng ta có thể sử dụng các phơng

án khác nhau để gia tăng độ dài của tuyến đờng

Nếu độ dài thêm của tuyến cho phép nhỏ thì ta có thể thay thế chiều dài đoạnthẳng bằng chiều dài đờng cong hình chữ S (hình 1-2)

Nếu độ dài thêm của tuyến cho phép tơng đối lớn thì ta có thể áp dụng những

đờng cong phức tạp hơn dới dạng một đờng vòng quanh có điểm kết thúc ở phía đốidiện (hình 1-3) hoặc dới dạng một đờng xoắn ốc khi tuyến này nâng dần độ cao vàcắt nhau ở một độ cao khác (hình 1-4) Trên các tuyến đờng ô tô, để kéo dài thêmtuyến đờng ngời ta sử dụng các loại đờng cong hình rắn

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

o

o m

i

)il(i

o

o m

i

iil

Hình 1-4: Tuyến đ ờng xoắn ốc

45,0 35.0 35.0 35.0

50,0 35.0 35.0 35.0

55,0 35.0 35.0 35.0

60,0 35.0 35.0 35.0

Hình 1-2: Đ ờng cong hình chữ S

35,0

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

2- Các yếu tố của tuyến và độ cao mặt đất đợc chọn có lu ý đến mặt cắt thiết

kế đã lập trớc đây và những yêu cầu khi chêm các đoạn thẳng và các đờng cong

3- Phải căn cứ vào độ dốc định tuyến và độ kéo dài cho phép của tuyến đờng

mà quyết định vị trí các đỉnh góc ngoặt và độ lớn của chúng Cần phải loại bỏ những

đờng cong có bán kính nhỏ vì ở những nơi đó buộc phải làm giảm một cách đáng kể

độ dốc cho phép

1.2 Khảo sát đờng giao thông

1.2.1 Phân loại tuyến đờng

Một mạng lới đờng tốt là mạng lới có hình dạng phù hợp với các hớng vậnchuyển hành khách và hàng hoá chủ yếu Sau đó trình độ trang bị của từng tuyếnphải đáp ứng nhu cầu vận chuyển đặt ra cho nó

1.2.1.1 Đờng ô tô

Mức độ phát triển mạng lới đờng ô tô đợc đánh giá bằng các chỉ tiêu sau:

- Mật độ đờng trên 1000 kmdiện tích lãnh thổ ở các nớc phát triển, chỉ tiêunày là 250 - 1000 km, ở các đang phát triển là 100 - 250 km, ở các nớc chậm pháttriển là dới 10 km trên 1000 km

- Chiều dài đờng trên 1000 dân Đợc xem ở mức trung bình khi đạt 3 - 5 km

đờng có lớp mặt cấp cao trên 1000 dân

- Chiều dài đờng trên một phơng tiện giao thông Lới đờng xem nh đủ nếu

đạt trên 50 m đờng cho một ô tô; trong phạm vi 20 - 50 m coi nh cần bổ xung và dới

20 m coi nh còn quá thiếu

Đờng có thể phân loại theo ý nghĩa hành chính, mật độ chuyển động của cácphơng tiện giao thông, theo nguồn ngân sách đầu t, duy tu bảo dỡng v.v…

- Hệ thống đờng quốc lộ nối các trung tâm kinh tế chính trị giao thông có ýnghĩa toàn quốc Trong mạng lới đờng quốc lộ nớc ta, đờng xuyên Việt mang tênquốc lộ 1 là rất quan trọng nối từ Lạng Sơn đến Nam bộ Sau đó là quốc lộ 5 nối HàNội đến Hải Phòng Hai quốc lộ đang đợc cải tạo, nâng cấp cho thích hợp trong nhucầu vận tải trong giai đoạn mới

- Hệ thống đờng địa phơng (tỉnh lộ, huyện lộ,…nối liền các trung tâm kinh tế

có tính chất địa phơng nh tỉnh, huyện, xã v.v…)

Bảng 1-2 Bảng phân cấp kỹ thuật đờng ô tô

22

Theo tiêu chuẩn Việt nam, đờng ô tô đợc phân ra 2 loại:

- Đờng cao tốc: Đờng chuyên cho ô tô chạy, có 2 phần xe chạy riêng biệt(mỗi chiều ít nhất có 2 làn xe) trong đó lại chia ra:

- Đờng cao tốc loại A: tất cả các nút giao thông trên đờng đều là khác mức;

- Đờng cao tốc loại B: cho phép một số nút giao thôngtrên tuyến đợc phépgiao bằng;

- Đờng ô tô: dùng chung cho tất cả các loại phơng tiện giao thông, trừ xexích

Đờng ô tô và đờng cao tốc đợc phân ra các cấp tùy theo chức năng của con ờng, theo địa hình nh chỉ dẫn (bảng 1-2)

đ-Đờng còn đợc phân chia theo cấp hạng quản lý, để quản lý vốn đầu t, lập kếhoạch xây dựng và kế hoạch quản lý khai thác (bảng 1-3)

Bảng 1-3 Các cấp quản lý của đờng ô tô

Cấp

quản

lý Cấp kỹ thuật

Tốc độ tính toán V tt

IV Cấp 60 và 40 60 và 40 2 Đờng nối các trung tâm kinh tế, chính trị, vănhóa của địa phơng với nhau và với đờng trục

ô tô hay đờng cao tốc

V Cấp 40 và 20 40 và 20 2 hoặc 1 Đờng nối các điểm lập hàng, các khu dân c

1.2.1.2 Đối với đờng sắt

Đợc chia thành 3 cấp:

- Đờng cấp I: là những tuyến đờng sắt bảo đảm sự giao thông liên lạc trongphạm vi lãnh thổ của một quốc gia và tuyến đờng sắt liên vận quốc tế có khối lợngvận chuyển hàng hoá lớn (hơn 5 triệu tấn/km/năm) và với mật độ vận chuyển hànhkhách lớn (hơn 10 cặp đầu máy chạy đờng dài trong 1 ngày đêm với vận tốc lớn 150km/h)

- Đờng cấp II: là những tuyến vận tải hàng hoá và hành khách giữa các vùnglãnh thổ trong nớc có cờng độ vận chuyển lớn và với tốc độ 100 - 120 km/h

- Đờng cấp III: là những tuyến hoặc những nhánh đờng sắt liên tỉnh có khối ợng vận tải không lớn lắm (vận chuyển hàng hoá 2 - 3 triệu tấn/km/năm và vậnchuyển hành khách dới 3 cặp đầu máy/ngày đêm)

l-1.2.2 Quy định kỹ thuật khi thiết kế tuyến đờng

Yêu cầu chủ yếu đề ra đối với các tuyến đờng giao thông là độ bằng phẳng

và an toàn cho các chuyển động với tốc độ cho trớc Muốn thế, trên các tuyến đờng

ô tô và đờng sắt cần phải tuân thủ chặt chẽ độ dốc cho phép cực đại và bán kínhcong tối thiểu (Bảng 1-4)

Trên những đờng cong có bán kính không lớn, ngời ta làm giảm độ dốc chophép giới hạn xuống Đối với các tuyến đờng sắt, độ giảm dốc này xác định bởicông thức:

()Trong đó:

- góc chuyển hớng của tuyến, tính bằng độ;

K - chiều dài đờng cong, tính bằng mét

Vì (R là bán kính cong

tính bằng mét),

Do vậy:

(1-4)

Ví dụ: Khi độ dốc cho

phép icp = 20‰ thì trên đờng cong có bán kính R=700m, độ dốc lớn nhất cho phépchỉ là:

1.2.3.1 Khảo sát điều tra trớc khi thiết kế để thành lập báo cáo kinh tế - kỹ thuật

1 Khảo sát kinh tế giao thông

- Tìm hiểu lực lợng lao động trên khu vực khảo sát, chỉ rõ những khu vựctrọng tâm của tuyến

- Xác định trên bản đồ tỷ lệ nhỏ phơng án tuyến kinh tế nhất, dự kiến cờng độchuyển động trên tuyến

- Dự tính các đặc trng kỹ thuật của tuyến (cấp đờng, số làn xe chạy, tốc độchuyển động thiết kế…)

- Định tuyến trong phòng các phơng án tuyến trên bản đồ địa hình tỷ lệ trungbình (1: 50000 ữ 1: 25000)

- Thành lập sơ đồ và bình đồ ảnh trên những khu vực phức tạp dựa vào các tài

Κ

12,2.θΔi

0

= 0000

θ

o

o rad

ρ

θRRθ

K=ρo =57,3= o

R

700R

12,2.ρΔi

o

=

=

00 0

00 0

liệu đo vẽ ảnh hàng không hiện có

- Nghiên cứu các tài liệu thăm dò và đo vẽ địa chất của những năm trớc đây

- Đo vẽ ảnh hàng không (khái quát) những chỗ vợt lớn và những khu vựcphức tạp ở tỷ lệ 1: 40000 ữ 1: 30000

- Khảo sát ngoài thực địa những khu vực phức tạp

- Đo vẽ điều tra địa chất công trình

- So sánh các phơng án Dự tính khối lợng công tác và giá thành Chọn hớngtuyến

- Thành lập báo cáo kỹ thuật cho thiết kế tuyến đờng

1.2.3.2 Khảo sát thiết kế chi tiết để thành lập bản thiết kế kỹ thuật tuyến ờng và các công trình dọc tuyến

- Đo vẽ và điều vẽ địa chất công trình

- Thành lập bình đồ của tuyến ở tỷ lệ 1: 10000 ữ 1: 5000 với khoảng cao đều

2 Khảo sát và chính xác hoá vị trí tuyến đờng ngoài thực địa

- Chuyển phơng án tuyến đã chọn ra thực địa dựa vào các địa vật Khảo sátthực địa vị trí tuyến đờng

- Đo vẽ địa hình và địa vật tỷ lệ lớn ở những chỗ vợt, nhà ga, chỗ giao nhauvới các đờng giao thông, những khu vực phức tạp

- Đo vẽ địa chất công trình tỷ lệ lớn dọc tuyến Đo đạc thuỷ văn khu vực xâydựng cầu

- Thống nhất phơng án tuyến với các địa phơng và các cơ quan hữu quan

1.2.3.3 Khảo sát trớc lúc xây dựng để thành lập bản vẽ thi công

1 Bố trí chi tiết tuyến đờng ngoài thực địa:

- Định tuyến ngoài trời kết hợp bố trí các điểm cọc và đo thuỷ chuẩn dọctuyến

- Đo vẽ bổ sung bình đồ tỷ lệ 1: 1000 ữ 1: 500 với khoảng cao đều 0,5 mvùng xây dựng cầu và những chỗ phức tạp

- Đánh dấu vị trí các điểm cơ bản của tuyến

2 Xây dựng cơ sở trắc địa dọc tuyến:

- Cách trục đờng 30 ữ 50 m, bố trí các mốc cơ sở mặt bằng và độ cao dọc

tuyến cách nhau 400 ữ 500 m bằng các mốc bê tông cốt sắt.

- Xây dựng các mốc cơ sở mặt bằng và độ cao dọc tuyến

3 Tiến hành các công tác điều tra thăm dò:

- Thăm dò địa chất công trình dọc tuyến, thăm dò khí tợng thuỷ văn và thổ ỡng khu vực

- Đo nối trắc địa cho các lỗ khoan thăm dò địa chất và thuỷ văn

- Thăm dò chi tiết khu vực cung cấp vật liệu xây dựng

4 Chỉnh lý trong phòng các tài liệu khảo sát Thành lập mặt cắt dọc, các mặt cắt ngang và bình đồ dọc tuyến

Thu thập toàn bộ các số liệu sau đây:

- Sổ đo chiều dài tổng quát và chiều dài chi tiết;

- Sổ bố trí đờng cong;

- Sổ đo cao tổng quát và đo cao chi tiết dọc tuyến đờng;

- Sổ ghi chép trên tuyến về địa hình, địa chất, thủy văn dọc tuyến;

- Sổ sơ họa tuyến

Sau khi thu thập đầy đủ, tiến hành kiểm tra tài liệu và so sánh với yêu cầu kỹthuật Các tài liệu sau kiểm tra đạt yêu cầu ta tiến hành vẽ mặt cắt dọc, các mặt cắtngang và bình đồ dọc tuyến đờng

1 Phơng pháp thử:

Đợc áp dụng ở vùng đồng bằng Giữa các điểm định hớng, ngời ta đánh dấutrên bản đồ tuyến đờng ngắn nhất và dựa vào đó thành lập mặt cắt dọc tuyến vàtuyến thiết kế Trên cơ sở phân tích mặt cắt dọc ta tìm ra đợc những vùng, tại đó cóthể dễ dàng chuyển tuyến đờng sang trái hoặc sang phải để độ cao của thực địa gầnvới độ cao thiết kế Sau đó định tuyến lại những khu vực này và thành lập đợc bảnthiết kế tuyến đờng tốt nhất

2 Phơng pháp đặt các đoạn có cùng độ dốc:

a Nội dung phơng pháp:

Đợc áp dụng ở vùng núi Nội dung của phơng pháp này là căn cứ vào khoảngcao đều h giữa các đờng đồng mức kế tiếp trên bản đồ và độ dốc cho phép i củatuyến đờng để tìm trên hớng tuyến đã cho các đoạn có cùng độ dốc thiết kế theocông thức:

Ví dụ: Khi h = 5 m, thì trên

bản đồ 1: 25000

Sau khi tính đợc d, dùng compa xác định các đoạn có cùng độ dốc trên bản

đồ Mở khẩu độ compa tơng ứng là d Lấy A làm tâm quay compa theo hớng tới

điểm B cắt đờng đồng mức kế tiếp tại điểm 1 (Hình 1-5), sau đó lại lấy điểm 1 làmtâm quay cùng khẩu độ compa cắt đờng đồng mức kế tiếp tại điểm 2, cứ nh thế tatiến dần đến điểm B Nh vậy ta nhận đợc đờng gãy khúc A, 1, 2, 3, 4, 5, B Đờng gãykhúc này có độ dốc đúng bằng độ dốc thiết kế

Trong trờng hợp khẩu độ compa không cắt đờng đồng mức chứng tỏ địa hình

ở đây có độ dốc nhỏ hơn độ dốc thiết kế, ta có thể tự ý cho cắt theo hớng ngắn nhất

so với điểm B Nếu chọn theo tuyến trên thì công tác đào đắp đất là ít nhất nhngchiều dài của tuyến tăng lên và phải bố trí nhiều đờng cong Vì vậy sau khi địnhtuyến xong, có thể căn cứ vào địa hình để khái quát lại tuyến đờng nhằm có đợctuyến ít gãy khúc hơn

Ví dụ: Ta có thể chọn tuyến đi qua các điểm A, I, II, B với điều kiện đào đắp

đất không lớn lắm

Sau khi đã xác định tuyến đờng trên bản đồ địa hình ta dựa vào các đờng

đồng mức để xác định độ cao đen của các điểm cọc 100 m và các điểm cọc phụ

b Ước tính độ chính xác công tác định tuyến trên bản đồ địa hình khi biết độ

hd

tk

= 0,012

itk =

mm16,725000

1.0,012

2 h 2

2 i

D

mh

mi

mi = h

5

1h

mh =

i

miim

b

H.ΔΔP

Trong đó:

H - độ cao bay chụp;

b - đờng đáy ảnh ở tỷ lệ của ảnh hàng không;

- hiệu số thị sai dọc của các điểm

Bởi vậy, công thức để xác định độ dốc trên thực địa bằng phơng pháp đo ảnh

sẽ là:

(1-10)

D - khoảng cáchgiữa các điểm cọc 100 m trên thực

địa

Nếu biểu diễn D qua d ở tỷ lệ ảnh chụp, ta có:

D =

Trong đó: fk - tiêu cự của máy chụp ảnh hàng không

Từ (1-10) và (1-11) ta dễ dàng tìm đợc hiệu số thị sai dọc tơng ứng với độ dốc

định tuyến thiết kế itk:

- Nếu khoảng cách lấy trên thực địa:

tấm ảnh hàng không trên máy lập thể đợc tiến hành dựa vào các điểm cơ sở theo

ph-ơng pháp thông thờng Ngời ta nghiên cứu địa hình, địa vật của mặt đất và các điềukiện địa chất và xác định đợc các phơng án tuyến đờng ở vùng đồng bằng, việc

định tuyến đợc tiến hành theo phơng pháp thử Bằng phơng pháp đo ảnh, ngời ta lập

đợc các mặt cắt dọc dọc theo các phơng án tuyến và trên cơ sở đó lựa chọn một

ph-ơng án tốt nhất ở vùng núi, để định tuyến trớc hết chúng ta tính trớc đại lợng dựavào độ dốc định tuyến cho trớc và khoảng cách d đã tính đợc, rồi xác định trên cácmô hình lập thể tuyến có “khối lợng công tác đào đắp bằng không” Đặt tiêu đo tại

điểm đầu của tuyến (trên mô hình) và xác định số đọc ban đầu trên núm thị sai củamáy đo vẽ lập thể Thêm vào số đọc này giá trị tính toán (có dấu + hay - tuỳ thuộcvào độ dốc) Di chuyển giá đỡ đi một khoảng d, ta sẽ tìm trên hớng tuyến một điểm

mà tại đó tiêu đo tiếp xúc với bề mặt của mô hình Điểm này nằm trên đoạn thẳng

có độ dốc thiết kế Tiếp tục thêm vào số đọc ở núm thị sai đại lợng , di chuyển giá

đỡ đi một khoảng d, và lại tìm đợc một điểm nữa mà tại đó tiêu đo tiếp xúc với môhình Sau khi định tuyến xong trên một mô hình lại chuyển sang định tuyến trên cácmô hình tiếp theo

Nhợc điểm chủ yếu của phơng pháp định tuyến trên các mô hình đơn là khichuyển sang các mô hình tiếp theo cũng nh khi phân tích mặt cắt dọc, chúng ta phải

sử dụng lại các mô hình trớc đó, nghĩa là phải định tuyến lặp trên các tấm ảnh hàngkhông làm mất khá nhiều chi phí về thời gian Để khắc phục ngời ta sử dụng máy đo

vẽ lập thể Với phơng diện này, có thể thành lập mô hình bề mặt thực địa trên một sốlợng lớn các cặp ảnh lập thể

1.3.2 Định tuyến ngoài thực địa

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

d.b

P

f k ∆

tk

.iH

D.b

ΔP=

tk k

.ifd.b

ΔP=ΔP

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

- Đo góc ngoặt trên tuyến;

- Đo chiều dài các cạnh kết hợp bố trí các điểm cọc lộ trình Lập sơ đồ đánhdấu cọc;

- Bố trí các đờng cong (tròn và chuyển tiếp);

- Bố trí các mốc thuỷ chuẩn dọc tuyến, đo thuỷ chuẩn tuyến đờng;

- Đánh dấu tuyến đờng;

- Đo nối tuyến với các cơ sở trắc địa;

- Đo vẽ mặt bằng, chỗ tiếp giáp và giao nhau của các tuyến đờng;

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

1.3.2.1 Chuyển bản thiết kế tuyến đờng ra thực địa

Công tác bố trí tuyến đờng ra thực địa là xác định vị trí các đỉnh góc ngoặt,cánh tuyến, thậm chí cả các cọc chi tiết

Để bố trí đợc các đỉnh ngoặt ra thực địa phải xây dựng lới bố trí, theo quytrình khảo sát đờng ô tô hiện hành, đối với tuyến đờng thiết kế cấp 4 trở lên phải lậplới đờng chuyền cấp 2 dọc tuyến trong giai đoạn lập dự án khả thi Vì vậy chúng tathờng dùng đờng chuyền cấp 2 để bố trí các đỉnh ngoặt của tuyến

1 Phơng pháp cạnh vuông góc

Phơng pháp này chỉ thực hiện đợc khi cả trên bản đồ địa hình và ngoài thực

địa có các điểm của lới khống chế mặt bằng (điểm đờng chuyền cấp 2 trở lên)

Ngoài thực địa, đặt máy kinh vĩ (hoặc máy toàn đạc điện tử) tại I ngắm về

II, trên hớng đó bố trí đoạn bằng a.M đợc điểm Đ Chuyển máy về Đ ngắm I bố trímột góc vuông, trên hớng vuông góc đó bố trí một đoạn bằng b.M đánh dấu đợc

đỉnh Đo cần bố trí

Trong đó: M - mẫu số tỷ lệ bản đồ thiết kế

Bằng cách tơng tự bố trí các đỉnh khác

Nếu biết toạ độ các điểm đỉnh góc ngoặt Đo, Đ1, Đ2,… của tuyến cùng trong

hệ toạ độ với các điểm khống chế I, II, III.…ngoài thực địa thì chúng ta có thể dùngphơng pháp toạ độ cực để bố trí (hình1-7)

' o

' o

Từ toạ độ của các điểm trong lới bố trí và toạ độ các điểm đỉnh góc ngoặtcủa tuyến ta tính ra các số liệu bố trí là góc cực () và khoảng cách cực (S) Dùngmáy kinh vĩ hoặc máy toàn đạc điện tử bố trí các đỉnh bằng phơng pháp toạ độ cực

1.3.2.2 Đo các góc ngoặt của tuyến

Nếu đo góc bên phải tuyến:

khi góc thì tuyến rẽ phải còn khi

góc thì tuyến rẽ trái

Nếu đo góc bên trái tuyến: thì ngợc lại

1.3.2.3 Đo chiều dài trên tuyến đờng

Công tác đo chiều dài trên tuyến đờng bao gồm:

1 Đo chiều dài tổng quát: là đo khoảng cách giữa các đỉnh ngoặt của tuyến

đ-ờng Chiều dài tổng quát đợc đo bằng thớc thép hoặc máy toàn đạc điện tử đo theo 2chiều đo đi và đo về Đối với nơi địa hình phức tạp mà không có máy toàn đạc điện

tử thì có thể dùng phơng pháp tam giác, mia ba la để đo

Độ chính xác đo chiều dài tổng quát tuỳ theo cấp đờng, yêu cầu kỹ thuật và

điều kiện địa hình

ΔS =

1000

1S

Trong đó:

Sđi - Svề - hiệu số khoảng cách giữa đo đi và đo về;

S - giá trị trung bình cộng giữa hai lần đo đi và đo về

2 Đo chiều dài chi tiết: Để thuận tiện cho thiết kế, thi công cho quản lý và

bảo dỡng tuyến đờng ngời ta chia tuyến đờng thành những đoạn dài 100 m và đánhdấu bằng những điểm cọc gọi là cọc 100 m và đợc ký hiệu theo thứ tự từ đầu tuyến

đến cuối tuyến là KMO, H1, H2,…, H9, KM1, H1, H2,…,H9, KM2, H1, H2 …

Khi bố trí các cọc H trên phần đờng thẳng,theo chiều hớng tuyến cứ 100 m ta

bố trí một cọc Với các cọc H đầu tiên ngay sau đỉnh ngoặt cần phải đo thêm đoạn

đo trọn D (Độ rút ngắn của tuyến đờng khi bố trí đờng cong)

Khi đo đạc, khảo sát ngoài những cọc 100 m (cọc H) ngời ta còn bố trí cáccọc chi tiết hay cọc địa hình Đây là các cọc mà ở đó địa hình thay đổi hoặc những

vị trí giao nhau của tuyến với các công trình nhân tạo khác

Đo chiều dài chi tiết là đo khoảng cách giữa các cọc trên tuyến trên phần ờng thẳng Chiều dài chi tiết đợc đo một lần bằng thớc thép Kiểm tra kết quả đochiều dài chi tiết với đo chiều dài tổng quát theo công thức sau:

(1-14)

Trong đó:

- tổng khoảng cách của các cánh tuyến khi đo dài tổng quát;

- khoảng cách các cánh tuyến trên phần đờng thẳng;

- đoạn đo trọn tại đỉnh ngoặt thứ i

Lý trình (hay số hiệu 100 m) của một điểm chính là khoảng cách theo trụctuyến đờng từ điểm đó đến điểm đầu tuyến đờng Hay nói cách khác, lý trình củamột điểm trên tuyến đờng chính là lý trình của điểm cọc H trớc nó cộng với khoảngcách từ điểm đó đến cọc H ấy

Ví dụ: Cầu I có lý trình là KM5+155,55 m.

Nghĩa là:

- Tim cầu I cách điểm đầu tuyến đờng 5155,55 m;

- Tim cầu I cách điểm cọc H trớc nó (cọc H1 có số hiệu KM5+100) là 55,55m

1.3.2.4 Bố trí các điểm cơ bản của đờng cong (Trình bày ở 1-4)

1.3.2.5 Đánh dấu tuyến đờng trên thực địa

Tuyến đờng sau khi đợc đa ra thực địa phải đợc cố định bằng cách đóng cọc

đánh dấu tuyến để bảo quản trong một thời gian và khi cần thiết dễ dàng khôi phục

đợc

Tuỳ vào yêu cầu độ chính xác của cấp đờng, tuỳ thuộc vào thời gian sửdụng và điều kiện địa hình…mà chúng ta lựa chọn cọc bê tông cốt thép (có kích thớc

101050 cm), đinh thép, cọc gỗ, cọc tre để đánh dấu

Các điểm cần đánh dấu là: Điểm đầu, cuối tuyến, các đỉnh ngặt, nơi tuyến

v-ợt sông (đánh dấu hai bên bờ) hoặc các vị trí giao nhau với tuyến đờng khác

Để bảo quản lâu dài và khi mất có thể khôi phục lại thì phải đo nối chúng vớicác đia vật cố định (cây độc lập, cột điện, góc nhà…) nếu điều kiện không cho phépthì ta phải chôn các cọc sắt hay bê tông cốt sắt và đo các yếu tố cần thiết để sau nàykhi các đỉnh ngọăt của tuyến bị mất ta có thể dễ dàng dùng phơng pháp giao hội h-ớng hoặc phơng pháp giao hội cạnh để xác định lại

1.4 Đờng cong tròn ngang

=

ΔS

1000

1S

ΔST

)D(S

S

ΔS= TQ − CT +∑ i

TQSCT

S

iD

ìì

1.4.1 Khái niệm

Để nối hai cánh tuyến với nhau ngời ta dùng đờng cong ngang Đờng congngang thờng đợc sử dụng khi thiết kế tuyến đờng đó là đờng cong tròn, đờng congtổng hợp, đờng cong quay đầu…

- Các điểm cơ bản của đờng cong ngang:

+ Đối với đờng cong tròn đó là các điểm Tđ, G, Tc

+ Đối với đờng cong tổng hợp đó là các điểm Nđ, Tđ, G, Tc, Nc

- Các yếu tố chính của đờng cong tròn ngang bao gồm (Hình 1-9):

+ Góc ngoặt (góc chuyển h- ớng) đợc tính thông qua đo góc (Góchợp bởi hai cánh tuyến)

+ Bán kính đờng cong R đợc chọn tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình và cấp ờng

đ-+ Chiều dài tiếp cự T:

+ Chiều dài đờng cong tròn ngang:

K=R (1-16) + Chiều dài đoạn phân cự:

B = R = R(1-17)

+ Độ rút ngắn của tuyến

đ-ờng khi bố trí đđ-ờng cong tròn

ngang:

D = 2T - K (1-18)+ Chiều dài dây cung :

b = 2Rsin (1-19)

1.4.2 Bố trí đờng cong tròn ngang

1.4.2.1 Bố trí các điểm cơ bản của đờng cong tròn ngang

1 Trờng hợp thông thờng (đỉnh ngoặt đặt đợc máy)

θ

β

2θ

o

o

180π.θ

θcos1

2θ

Hình 1-9: Các điểm chính của đ ờng cong tròn ngang

Đặt máy kinh vĩ tại điểm đỉnh

ngoặt Đ1, quay máy ngắm đỉnh phía

sau Đo và cố định bộ phận ngắm,

trên hớng đó dùng thớc thép đo một đoạn có chiều dài bằng T, đánh dấu ta đợc vị trí

điểm tiếp đầu Tđ Quay máy ngắm đỉnh phía trớc cũng bố trí một đoạn có chiều dàibằng T ta đợc điểm tiếp cuối Tc Máy đang ngắm về Tc, ta quay máy một góc nếu tại

đỉnh chuyển hớng phải hoặc nếu tại đỉnh chuyển hớng trái ta sẽ đợc hớng đờngphân giác góc đỉnh , trên hớng đó đo một đoạn bằng B ta sẽ xác định đợc vị trí điểmgiữa G của đờng cong

Trờng hợp sử dụng máy toàn đạc điện tử ta có thể bố trí các điểm trên theophơng pháp bố trí bằng tọa độ phẳng vuông góc hoặc phơng pháp tọa độ cực

2 Trờng hợp đặc biệt (đỉnh ngoặt không đặt đợc máy)

Trong thực tế không phải lúc nào đỉnh ngoặt của tuyến đờng cũng có thể đặtmáy đợc (đỉnh ngoặt nằm ở ao hồ, sông suối, khe sâu…)

Giả sử có hai cánh tuyến giao nhau tại điểm Đ ở giữa hồ (không đặt

đ-ợc máy) Nh vậy không đo đđ-ợc góc đỉnh hợp bởi hai cánh tuyến và không tính đđ-ợcgóc chuyển hớng (Hình 1-10)

Để xác định góc chuyển hớng ta làm nh sau:

Trên hai cánh tuyến ta chọn hai điểm E và F đặt đợc máy và đo đợckhoảng cách giữa E và F Đặt máy kinh vĩ tại E và F đo đợc các góc và Từ đótính đợc:

o o

EFSinδ

FSinδ

E

o 1

1 2

ĐEF

θ)Sin(180

ta xét các trờng hợp sau:

- Nếu T > Đ1E suy ra điểm Tđ nằm ngoài đoạn Đ1E, đặt máy tại điểm E ngắm

đỉnh phía sau, theo hớng đó ta đo một đoạn bằng T-Đ1E kể từ E ta sẽ đợc vị trí điểmTđ

- Nếu T < Đ1E suy ra điểm Tđ nằm trong Đ1E, đặt máy tại điểm E ngắm đỉnhphía sau, quay máy 1800 theo hớng đó ta đo một đoạn bằng Đ1E-T kể từ E ta sẽ đợc

Từ đó suy ra cách xác định vị trí điểm G nh sau:

Đặt máy tại điểm Tđ ngắm về đỉnh phía sau, quay máy 1800, theo hớng đó ta

bố trí một đoạn bằng (t) kể từ Tđ đánh dấu đợc điểm M Tơng tự ta bố trí điểm N.Chuyển máy về M ngắm N, bố trí một đoạn bằng (t) kể từ M ta đợc vị trí điểm G

Hoặc có thể bố trí điểm G nh sau:

Bố trí điểm M nh trên

Chuyển máy đến điểm M, ngắm

đỉnh phía sau quay máy một góc nếu

tuyến chuyển hớng trái hoặc góc nếu tuyến chuyển hớng phải Theo hớng đó ta đặtmột đoạn bằng (t) kể từ M ta đợc vị trí điểm G

3 Đờng cong trùng tiếp tuyến

Hai đờng cong có bán kính khác nhau R1 và R1 nối với nhau gọi là đờng congtrùng tiếp tuyến Đờng cong trùng tiếp tuyến có hai loại cùng chiều và ngợc chiều

Đờng cong trùng tiếp tuyến ngợc chiều chỉ thấy bố trí đối với đờng sắt, còn trong ờng bộ hầu nh là không bố trí ở đây chúng ta chỉ xét loại đờng cong trùng tiếptuyến cùng chiều (hình 1-11)

đ-Sau khi xác định các góc chuyển hớng và đo khoảng cách Sgiữa hai đỉnh Đ1 và Đ2 Phải lựa chọn R1 và R2 sao cho:

2

θ180

o

o −

2

θ180

o

o +

2

1 ,θθ

2

θ.tgR

2

2 =1

TS2

θtg

TR

2

1 2

2 2

- Phù hợp với yêu cầu kỹ thuật

- Bán kính hai đờng cong không đợc lớn hơn nhau quá 1,3 lần Nếu không

đảm bảo phải lựa chọn lại Thực tế khảo sát khi gặp trờng hợp trên có thể coi nh đây

là trờng hợp đỉnh ngoặt không đặt đợc máy và Đ1Đ2 là tiếp tuyến

Nên:

Coi , từ đó :

Biết và S ta sẽ tính đợc

R

Trong trờng hợp này phải kiểm tra xem bán kính R có phù hợp với yêu cầu

kỹ thuật và điều kiện địa hình không Nếu không bảo đảm thì phải bố trí thành hai(hoặc nhiều) đờng cong trùng tiếp tuyến nh phần trên

1.4.2.2 Bố trí chi tiết đờng cong tròn ngang

Trong quá trình đo đạc khảo sát thiết kế cũng nh để thuận tiện cho thi côngsau này, trên đờng cong ta phải xác định các điểm cách nhau một khoảng cách cungnhất định k Các điểm này đợc gọi là các điểm chi tiết của đờng cong Khoảng cáchcung giữa các điểm chi tiết trên đờng cong thờng đợc chọn bằng nhau phụ thuộc vàobán kính R của đờng cong đợc chọn, theo địa hình và cấp đờng

- Nếu R<100 m thì k = 5 m;

- Nếu 100 m ≤ R ≤ 500 m thì k = 10 m;

- Nếu R ≥ 500 m thì k = 20 m

1 Trờng hợp thông thờng (T đ và T c đặt đợc máy)

Có nhiều phơng pháp để bố trí các điểm chi tiết trên đờng cong tròn ngang,trong giáo trình này chỉ xét 3 phơng pháp sau: phơng pháp toạ độ vuông góc, phơngpháp toạ độ cực và phơng pháp dây cung kéo dài Nguyên tắc chung của 3 phơngpháp này là các điểm chi tiết đợc bố trí từ 2 điểm đầu đờng cong (Tđ) và (Tc) vào

điểm giữa đờng cong (G)

a Phơng pháp toạ độ vuông góc

Chọn trục X hớng về đỉnh ngoặt, trục Y hớng về tâm đờng cong Gốc toạ độ

là giao điểm của trục X vuông góc với trục Y tại điểm Tđ (hoặcTc)

Vì khoảng cách cung giữa các điểm chi tiết đợc chọn bằng nhau nên góc ở tâm () bị chắn bởi các cung giữa các điểm chi tiết cũng bằng nhau.

2

θ.tgR2

θ.tgR

θtg2

θR(tg

2

1 ,θθ

Hình 1-12: Bố trí các điểm chi tiết của đ ờng cong tròn ngang

theo ph ơng pháp toạ độ vuông góc

Theo (hình 1-12), toạ độ các điểm chi tiết đợc tính nh sau:

Sau khi bố trí đợc các điểm chi tiết từ điểm Tđ đến điểm giữa G, ta tiếp tục bốtrí các điểm chi tiết từ điểm Tc đến điểm giữa G của đờng cong Do hai nửa đờngcong đối xứng nhau nên không phải tính lại toạ độ cho các điểm chi tiết

* Nhận xét:

Bố trí điểm chi tiết bằng phơng pháp toạ độ vuông góc cho độ chính xác caonhất Các điểm đợc bố trí độc lập nhau, không chịu sai số của điểm trớc nó Nhng cóhạn chế là thời gian bố trí lâu Phơng pháp này áp dụng tốt ở địa hình bằng phẳng

* Chú ý: Khi các điểm cọc 100 m (cọc H) nằm trên tiếp cự ta phải chuyển chúng vào đờng cong tơng tự nh trên.

Theo chiều hớng cánh tuyến từ đầu tuyến đờng cứ 100 m ta bố trí một cọc H.Nếu cọc Hi nằm trên tiếp cự ta phải chuyển nó vào đờng cong Việc bố trí cọc Hi từtiếp cự vào đờng cong cũng giống nh bố trí các điểm chi tiết của đờng cong theo ph-

đ-ợc chiều dài cung k từ điểm Tđ

hoặc Tc đến điểm cọc Hi và tính đợc góc ϕ ở tâm bị chắn bởi cung k

Chiều dài cung k tính đợc thông qua số hiệu của cọc Tđ hoặc Tc và số hiệucủa điểm cọc Hi:

Nếu cọc Hi nằm trong khoảng Tđ ữ G thì k = Hi - HTđ

Nếu cọc Hi nằm trong khoảng Tc ữ G thì k = HTc- Hi (1-26)Trong đó:

- Số hiệu cọc của điểm Tđ: HTđ = HĐ - T

- Số hiệu cọc của điểm Tc: HTc = HTđ + K

- Số hiệu cọc của điểm G: HG = HTđ + Cách kiểm tra:

= )cos-R(1

= R.cos -R

=y

R.sin

=x

2 1

1

ϕϕ

ϕϕ

=y

)R.sin(2

=x

2 2

2

ϕϕ

=y

)R.sin(3

=x

2 3

3

ϕϕ

2Rsin

=y

) i

R.sin(

=x

2 i

i

ϕϕR

k.ρπ.R

Rsinx

2 ϕ

ϕR

k.ρπ.R

(1-27) Đối với đờng

cong tổng hợp ta cũng làm nh

trên đó là xem cọc Hi nằm ở

đâu trên phần đờng cong

chuyển tiếp hay đờng cong tròn

để từ đó ta xác định toạ độ của nó

b Phơng pháp toạ độ cực

* Cơ sở lý thuyết của phơng pháp nh sau:

Chọn điểm Tđ và điểm Tc làm cực Góc cực là góc tạo bởi tiếp tuyến của

đờng cong và các hớng đi từ điểm Tđ (hoặc Tc) qua các điểm chi tiết Khoảng cáchgiữa các điểm chi tiết liền nhau là S

Ta thấy: Hớng Tđ-1 tạo với hớng Tđ-Đ một góc và điểm 1 cách điểm Tđmột đoạn bằng S

Hớng Tđ-2 tạo với hớng Tđ-Đ một góc và điểm 2 cách điểm 1 một

* Nhận xét: Theo cách bố trí trên ta thấy vị trí điểm chi tiết sau đợc xác định

dựa vào điểm trớc nó Vì vậy sai số bố trí của điểm trớc ảnh hởng tới sai số bố trí

điểm sau Hay nói cách khác điểm sau tích luỹ sai số của các điểm trớc nó Đây lànhợc điểm của phơng pháp toạ độ cực Tuy nhiên u điểm của phơng pháp này là ápdụng nhanh và thuận tiện hơn tại nơi địa hình khó khăn so với phơng pháp toạ độvuông góc

c Phơng pháp kéo dài dây cung

=

2

KH

H

DTHH

TC G

D TC

2ϕ2

2ϕ2ϕ2

ϕ2R

Sarcsin

Hình 1-13: Bố trí các điểm chi tiết của đ ờng cong

tròn ngang theo ph ơng pháp toạ độ cực

Giả sử điểm chi tiết 1 trên đờng cong đã biết vị trí (hình 1-14) Theo hớng

Tđ-1 kéo dài đặt đoạn bằng S kể từ điểm Tđ-1 ta có điểm 2’ Điểm chi tiết 2 trên đờng congcách điểm chi tiết 1 một đoạn bằng S và cách điểm 2’ một đoạn bằng d Tơng tự nhvậy, theo hớng 1-2 kéo dài kể từ điểm 2, đặt đoạn S ta có điểm 3’ Điểm chi tiết 3trên đờng cong cách điểm chi tiết 2 một đoạn bằng S và cách điểm 3’ một đoạn bằngd…Do đó nếu khoảng cách d xác định đợc thì ta có thể bố trí đợc các điểm chi tiếttheo phơng pháp giao hội cạnh

Khoảng cách d đợc tính nh sau: Từ tam giác (O12) đồng dạng tam giác(122’) ta có:

trí điểm chi tiết 1 đợc bố trí bằng

phơng pháp toạ độ vuông góc Theo hớng Tđ-1 kéo dài, từ điểm 1 đặt một đoạn bằng

S ta đợc điểm 2’ Từ điểm 1 và 2’ dùng thớc đo giao hội cạnh với bán kính S và d taxác định đợc điểm chi tiết 2 Các điểm khác làm tơng tự

pháp này không cao, chỉ áp dụng đối với tuyến đờng cấp thấp và tại hiện trờngkhông có máy kinh vĩ để bố trí thì bằng mắt thờng và thớc thép cũng có thể bố trí đ-

ợc tơng đối chính xác vị trí các điểm chi tiết để thi công

2 Bố trí điểm chi tiết khi T đ (hoặc T c ) không đặt đợc máy

Trên thực tế, trong một số trờng hợp không thể đặt đợc máy ở Tđ (hoặc Tc),

nh vậy chúng ta không thể bố trí các điểm chi tiết bằng các phơng pháp trên

Để có thể xác định các điểm chi tiết ta phải xác định một điểm trên đờngcong và tiếp tuyến tại điểm đó (ví dụ điểm Đ1 trong hình 1-15)

Cách xác định nh sau:

Giả sử taị Tđ không đặt đợc máy Trên cánh tuyến này về hai phía của Tđ

ta chọn hai điểm M và N (Hình 1-15) Dùng thớc thép đặt chiều dài đoạn ĐM Taxác định đoạn M’N’ nh sau: đặt máy tại M ngắm đỉnh Đ, quay một góc Trên hớng

đó dùng thớc đặt một đoạn bằng a (a tự chọn) Ta đợc vị trí điểm M’ Điểm N’ xác

định tơng tự

Điểm cần xác định Đ1 sẽ chính là giao điểm của hớng đờng thẳng M’N’ và

đ-R

SS

d⇒=R

2

Hình 1-14: Bố trí các điểm chi tiết của đ ờng cong tròn ngang

theo ph ơng pháp kéo dài dây cung

ϕ

ờng cong tròn.

Từ phần bố trí điểm chủ yếu,

ta đã tính đợc độ dài tiếp tuyến Nh

vậy đoạn MTđ có chiều dài là: MTđ =

T - ĐM Đặt máy tại M’ ngắm N’, dùng thớc thép đo một đoạn bằng T-ĐM ta sẽ đợc

chiều dài đoạn LĐ1= Điểm L đã biết, đặt máy tại L ngắm M’ trên hớng đó

đặt một đoạn bằng LĐ1= ta sẽ đợc vị trí điểm Đ1 Đặt máy tại Đ1, ngắm N’ quaymáy một góc bằng , ta sẽ đợc hớng tiếp tuyến tại Đ1

2

θR.tg

OLCos

1 1

Hình 1-15: Bố trí các điểm chi tiết của đ ờng cong

tròn ngang khi Tđ không đặt đ ợc máy

Nh vậy, thực chất ta đã chia đờng cong lớn thành hai đờng cong nhỏ có cùng

bán kính Khi xác định vị trí điểm chi tiết ta sẽ xác định từ Đ1 đến Tđ và phần còn lại

từ Đ1 và Tc đến G

*Chú ý: Các phơng pháp bố trí các điểm chi tiết của đờng cong nh trình bày ở

trên, đợc sử dụng khi dụng cụ đo là máy kinh vĩ quang cơ và thớc thép Nếu sử dụng

máy toàn đạc điện tử có thể bố trí theo tọa độ phẳng vuông góc hoặc tọa độ cực sẽ

nhanh và tiện lợi hơn

3 Bố trí điểm chi tiết trên đờng cong tròn lớn

Đờng cong tròn lớn là đờng cong có chiều dài cung K lớn.Thông thờng khi

bán kính R lớn và góc chuyển hớng nhỏ thì ta coi đó là đờng cong tròn lớn

Khi xác định các điểm chi tiết theo các phơng pháp trên thì do các điểm ở xa

điểm Tđ (hoặc Tc) nên khi đo khoảng cách bằng thớc thép sẽ kém chính xác Chính

vì vậy để thuận tiện cho việc xác định điểm chi tiết ta đem chia đờng cong tròn lớn

thành những đờng cong tròn nhỏ hơn

Trong nhiều cách chia thì cách chia đơn giản nhất là: Trớc hết ta chia đôi

đ-ờng cong Nếu cần ta lại tiếp tục chia đđ-ờng cong nhỏ thành hai phần nhỏ hơn (hình

1-16) và sau đó ta xác định các điểm chi tiết theo các phơng pháp trên trong từng

phần đờng cong nhỏ đó

1.5 Đờng cong chuyển tiếp

1.5.1 ý nghĩa và phơng trình đờng cong chuyển tiếp

Đối với đờng cong tròn nghiên cứu ở phần trên, khi tàu xe chuyển động từ

đ-ờng thẳng vào đđ-ờng cong thì chúng bất ngờ chịu một lực ly tâm F

Lực ly tâm F đợc tính theo công thức: F = (1-31)

Trong đó: m - khối lợng của vật chuyển động;

V - vận tốc của chuyển động;

- bán kính cong của chuyển động tại điểm đang xét

Lực ly tâm có phơng trùng với phơng bán kính ρ và có chiều ra phía ngoài

đ-ờng cong Lực ly tâm càng lớn khi vận tốc v càng lớn và bán kính cong ρ càng nhỏ

Khi tàu, xe chuyển động từ đờng thẳng vào đờng cong thì lực ly tâm đột ngột xuất

hiện, nếu lực ly tâm lớn sẽ gây nguy hiểm cho tàu xe Do đó để lực ly tâm không tác

dụng đột ngột lên tàu, xe ngời ta bố trí vào giữa đờng thẳng và đờng cong tròn một

đờng cong có bán kính thay đổi chuyển tiếp từ đờng thẳng đến đờng cong tròn đợc

gọi là đờng cong chuyển tiếp

Từ công thức tính lực ly tâm ta thấy để lực ly tâm F tăng lên từ từ không

đột ngột thì đờng cong chuyển tiếp phải có bán kính thay đổi từ ( điểm tiếp xúc cới

đờng thẳng) đến R( điểm tiếp xúc với đờng cong tròn)

Mặt khác nếu ta gọi Q là hợp lực của trọng lợng P và lực ly tâm F, thì lực Q

không tác dụng vuông góc xuống mặt nền đờng Do đó tàu, xe khi chuyển động sẽ

không ổn định Cho nên đồng thời với việc sử dụng đờng cong chuyển tiếp để lực ly

tâm không tác dụng đột ngột lên tàu, xe thì ngời ta bố trí ray phía ngoài (với đờng

sắt) hay mặt nền đờng phía ngoài cao hơn phía trong để hợp lực Q luôn có hớng

vuông góc với mặt nền đờng Độ chênh cao đó gọi là siêu cao mặt đờng (h)

θ

ρm.v2

Ta có siêu cao tại một điểm bất kỳ là:

Theo hình (1-17): hi = ki.tgv = ki.i (1-32)

Trong đó: i - độ dốc dọc của lề đờng phía ngoài;

ki - khoảng cách từ điểm đầu đờng cong chuyển tiếp đến điểm

Đặt gọi là thông số của đờng

cong chuyển tiếp Giá trị này sẽ là

kính cong của đờng cong chuyển tiếp thay đổi tỷ lệ

nghịch với chiều dài đờng cong Khi k = 0 (điểm đầu

đờng cong) thì ρ = ∞ ở điểm tiếp xúc với đờng

cong tròn ki = L (L là chiều dài đờng cong chuyển

tiếp) thì ρ = R

Nh vậy từ công thức (1-34) ta có:

c = ρi.ki = R.L (1-37) Chiều dài đờng cong chuyển tiếp nằm trong

khoảng 20 m ữ 300 m Chiều dài này đợc chọn phụ

ββP

Ftgβ⇒=i

a.v

i 2

i.g

a.vc

2

=

i i

thuộc vào cấp đờng, bán kính đờng cong

Ta tìm một đờng cong thoả mãn phơng trình đờng cong chuyển tiếp trên,trong toán học (hình 1-18), bán kính cong tại mỗi điểm của đờng cong đợc tính theocông thức:

(1-38)Trong đó:-góc giữa trục hoành

và tiếp tuyến của đờng cong tại điểm

chiều dài đờng cong

chuyển tiếp thì toạ độ

điểm cuối (điểm tiếp

xúc với đờng cong tròn)

Và toạ độ điểm cuối

đ-ờng cong chuyển tiếp là:

(1-43)

1.5.2 Tính và bố trí đờng

cong tổng hợp

Khi bố trí đờng cong

chuyển tiếp vào giữa đờng thẳng

và đờng cong tròn ta sẽ đợc một đờng cong tròn và đờng cong chuyển tiếp Ta gọichung là đờng cong tổng hợp

1.5.2.1 Tính các yếu tố và bố trí các điểm chủ yếu trên đờng cong tổng hợp

Trong thực tế có nhiều phơng pháp để bố trí đờng cong chuyển tiếp Sau đâyxin giới thiệu một vài phơng pháp hay dùng

1 Trờng hợp tâm cố định và bán kính thay đổi

i

i i

dβ

dk

ρ =i

β

i i

i

k

cdβ

k.dkdβ

2

kβ

2 i

−

=

−+

k6.c

ky

3456.c

k40.c

kkx

5

11 i 3

7 i

3 i i

4

9 i 2

5 i i i

Ly

40.R

LLx

3

4 2

o

2

3 o

.L40.R

kk

x

3 i i

2 2

5 i i

40.R

LLx

2 o

2 3 o

Trờng hợp này đờng cong tròn dịch vào tâm một đoạn là p và bán kính đờngcong tròn còn lại là (R-p) Góc chuyển hớng θ giảm đi một giá trị là 2β (hình 1-19).

Điều kiện để bố trí đợc đờng cong chuyển tiếp là 2β ≤ θ.

trọn : D = 2T - K

Trong đó:

t - khoảng cách từ điểm đầu đờng cong chuyển tiếp Nđ (hoặc Nc) đến

điểm tiếp xúc của đờng thẳng và đờng cong tròn bán kính R;

p - độ dịch chuyển của đờng cong tròn;

L - chiều dài của đờng cong chuyển tiếp

Để xác định đợc bốn yếu tố trên ta phải tính thêm các yếu tố: , p, t

+ Tính : Ta có mặt khác C = R.L

Thay vào trên và lu ý khi k = L

Ta có (tính theo Radian) hay

p)(R2

θcos

R

2L180

2ββp).(θπ.(R

−

β

β2C

kβ

90β

hay R – y0 = (R- p).cos p = R - (1-46) + Tính t: ta có t = NđC - AC, thay NđC = x0 và AC = NTđ = (R-p).sin

điểm chủ yếu ngoài thực địa

Ph-ơng pháp giống nh đối với đờng

cong tròn

2 Trờng hợp dịch tâm vào trong và bán kính không đổi

Trờng hợp này bán kính đờng cong tròn đợc giữ nguyên Vì vậy để bố trí ờng cong chuyển tiếp ta phải dịch tâm đờng cong tròn vào trong (hình 1-20)

đ-Các yếu tố cơ bản của đờng cong tổng hợp đợc xác định theo công thức:

40.R

LLx

2 o

2

3 o

=

+

=

K2TD

2L2ββ.R(θ180

πK

Rp).(R2

θcos

1Β

t2

θR.tg

o

=2θ

1.5.2.2 Tính và bố trí các điểm chi tiết trên đờng cong tổng hợp

Việc bố trí các điểm chi tiết trên đờng cong tổng hợp đợc tính cho hai phần

riêng biệt là đờng cong tròn và đờng cong chuyển tiếp

1 Phơng pháp tọa độ vuông góc

Cũng nh khi bố trí điểm chi tiết trên đờng cong tròn ta chọn hệ tọa độ nh sau:

- Gốc hệ trục tọa độ: điểm Nđ hoặc Nc;

- Trục X: tiếp tuyến tại Nđ hoặc Nc hớng về đỉnh ngoặt;

- Trục Y: vuông góc với trục X và hớng vào tâm đờng cong

Lúc này tọa độ của các điểm chi tiết trên đờng cong chuyển tiếp đợc tính theo

tính đợc tọa độ của các điểm

trên đờng cong chuyển tiếp

Tọa độ của các điểm chi tiết trên đờng cong tròn đợc tính nh sau:

a Trờng hợp tâm cố định, bán kính thay đổi

Từ (hình 1-21), tọa độ các điểm chi tiết đợc xác định theo công thức:

(1-52) Trong đó:

Thay ki = 10 m, 20 m…vào công thức trên tính đợc và thay vào (1-52) ta

sẽ tính đợc tọa độ của các điểm chi tiết tọa độ của các điểm chi tiết cần tìm

b Trờng hợp tâm thay đổi, bán kính không đổi

L40R

kk

x

3 i i

2 2

5 i i

i

j j

j j

p).cos(R

Ry

tp).sin(R

Tđx

A t

Hình 1-21: Bố trí các điểm chi tiết của đ ờng cong

a Trên phần đờng cong chuyển tiếp

Giả sử có điểm M nằm trên đờng cong chuyển tiếp cách điểm đầu Nđ mộtkhoảng cách là kM, góc tạo bởi tiếp tuyến qua Nđ và dây cung Nđ- M là(Hình 1-23)

tR.sinx

j j

j j

k

ySinδ

6.R.L

ky

3 M

M =

6.R.L

kδ

2 M

M =

6.R

L6.R.L

Lδ

1

δ0 =

2 M

2 M

k

2 M 0 M

L

k.δ

Hình 1- 23: Bố trí các điểm chi tiết trên đ ờng cong

chuyển tiếp theo ph ơng pháp toạ độ cực

Thông thờng khi bố trí các điểm chi tiết trên đờng cong chuyển tiếp

ngời ta chia đờng cong thành n phần bằng nhau, mỗi phần bằng

cách giữa các cọc chi tiết ()

ta bố trí các điểm này ngoài

thực địa giống nh đối với

đặt máy tại Tđ ngắm tiêu dựng tại

Nđ, bố trí một góc đối với đờng cong ngoặt trái hoặc đối với đờng cong ngoặt phải ta

sẽ đợc tiếp tuyến tại điểm Tđ Tại điểm Tc xác định tơng tự

2

0 n

0

2 2

2

0 2

0 2 2

2

0 1

δL

n

Ln

.δδ

2L

n

L2

.δδ

δn

1L

n

L.δ

nL

0δ

β−

π.R

.L90β

0

=

0

0 o

x

yarctg

δ =

0 0 0

0

x

yarctgπR

.R90δ

0

0,yx

'

o δ )(β

1800 + − 0

.cotgβy

Đặt máy tại Nđ ngắm đỉnh

ngoặt, theo hớng trục ngắm của

ống kính đặt một đoạn bằng đợc điểm E Đặt máy tại điểm Tđ ngắm điểm E và quay

bộ phận ngắm ta đợc hớng tiếp tuyến cần xác định

Sau khi xác định hớng tiếp tuyến ta tiến hành bố trí các điểm chi tiết trênphần đờng cong tròn

1.6 Đờng cong hình rắn (đờng cong quay đầu)

1.6.1 Các yếu tố cơ bản của đờng cong hình rắn

Khi tuyến đi theo sờn dốc dựng đứng, các cánh tuyến hợp với nhau thành gócnhọn Nếu bố trí đờng cong tròn hoặc chuyển tiếp thì không tránh đợc khe, vựcsâu…Hoặc trong trờng hợp do độ chênh cao giữa điểm đầu và điểm cuối đờng conglớn mà chiều dài đờng cong tròn lại ngắn nên độ dốc dọc sẽ vợt quá giới hạn chophép Trong những trờng hợp nh vậy, ngời ta bố trí các đoạn thẳng nối với nhau bằngnhững đờng vòng bên ngoài phức tạp gọi là đờng cong hình rắn (còn gọi là đờngcong quay đầu)

Các yếu tố cơ bản của đờng cong hình rắn là:

- Đờng cong tròn chính EDF, bán kính R= 15 ữ 30 m;

- Hai đờng cong tròn phụ AP và BQ, bán kính rvà r khoảng 75 ữ 150 m;

- Hai đoạn thẳng chêm hoặc là đ- ờng cong chuyển tiếp PE = mvà QF =mcó chiều dài 20 ữ 30 m

- Góc : Đợc đo trực tiếp ngoài thực địa (hay trên bản đồ)

- Các thành phần R, r, m: Đợc chọn phụ thuộc vào cấp đờng và điều kiện địahình

.cotgβy

x0 −1800 0

12 12

P m r

ϕ

d

r

Ta ký hiệu góc OME = β Góc β đóng vai trò nh góc chuyển hớng của đờngcong tròn phụ Giá trị của góc β tính đợc dựa vào tam giác vuông OME (hoặc ONF):

2 Bố trí ngoài thực địa

a Điều kiện để bố trí

Khi tính toán để bố trí đờng cong hình rắn cần xét xem ở chỗ hẹp nhất có thể

bố trí đợc các nền đờng có kích thớc thiết kế nh hình (1-26) hay không?

Trên hình vẽ là mặt cắt ngang của đờng cong hình rắn ở chỗ hẹp nhất

Nếu ký hiệu M1N1 = S1 (hình 1-26a) và khoảng cách giữa hai tim đờng ở chỗhẹp nhất là S2 (hình 1-26b) thì ta thấy điều kiện để bố trí đợc đờng cong hình rắn sẽlà: S1 ≥ S2

Từ hình vẽ (1-26a) ta có:

βTm

OE

+

2

βr.tgm

R

+⇒βββ2

2

βtg12

β2tgtgβ

2

β2.m.tg

2

βtg1

2

β2.r.tgR

2 2

β2β

2β

R2r

R).R(2.r

mm2

βtg

2

+

+++

0 0

cosβ

TmSinβ

Rd

β9oγ

ϕ

ϕϕ

O1v

ϕ

(1-62) Trong đó B là đoạn phân

cự của hai đờng cong tròn phụ

Đặt máy kinh vĩ tại đỉnh góc ngoặt O ngắm về hai hớng của cánh tuyến, trên

mỗi hớng đo một đoạn bằng d kể từ O ta đợc các điểm M và N (là đỉnh của các đờngcong tròn phụ) Đo tiếp khoảng cách T trên các hớng này ta tìm đợc các điểm A và

B, là điểm đầu và điểm cuối của đờng cong hình rắn Từ cạnh OA và OB, mở cácgóc cực γ và đo khoảng cách cực R tìm đợc các điểm E và F, là điểm đầu và điểmcuối của đờng cong tròn chính

Các điểm chi tiết trên đờng cong tròn chính đợc bố trí cách nhau 3 ữ 5 m.Chọn ki = 3 ữ5 m, ta tính đợc góc ϕ ở tâm tơng ứng Máy vẫn đặt tại O ngắm E hoặc

F bố trí các góc ϕ theo hớng trục ngắm đo một đoạn bằng R kể từ O, ta đợc vị trí các

điểm chi tiết của đờng cong tròn chính

Tiếp tục chuyển máy kinh vĩ về hai đỉnh M, N của đờng cong tròn phụ đokiểm tra góc β đã dựng ở thực địa mà góc này phải đúng bằng giá trị tính

Độ chính xác dựng góc ở thực địa về cơ bản phụ thuộc vào độ chính xác đocác khoảng cách R và d Bởi vì:

Cho nên, theo lý thuyết sai số:

MNB

B

S1 = 1+ 2 +

⇒

22dSin2B

lDa2

alD2

a

i

htgv

h

S2 = =

l).iD(a.iS

n

1tgββ='

h.ntgβ

h

l= ' =

h.n).iD

(a

n.i1

D).i(a

Da2

β2d.Sin2B

−

+

≥+

dRsinβ=

Theo hớng ME, kể từ đỉnh M đo một đoạn bằng tiếp cự T ta xác định đợc

điểm cuối P của đờng cong tròn phụ thứ nhất Các điểm chi tiết của đờng cong trònphụ đợc bố trí từ các điểm A và P Đờng cong tròn phụ thứ hai đợc bố trí tơng tự

Độ dài thêm của đờng cong hình rắn đối xứng là:

S = 2(k + m) + K - 2(T + D) (1-71)

1.6.2.2 Đờng cong hình rắn không đối xứng

1 Tính các số liệu bố trí

Trong thực tế nhiều khi điều kiện địa hình không cho phép, không thể bố trí

đợc đờng cong hình rắn đối xứng mà phải bố trí đờng cong hình rắn không đốixứng Có hai trờng hợp xảy ra đó là:

- Tâm đờng cong tròn chính vẫn giữ nguyên tại điểm O

- Tâm đờng cong tròn chính dịch chuyển đi một đoạn để thuận lợi hơn choviệc bố trí đờng cong Trờng hợp trên chỉ là trờng hợp đặc biệt của trờng hợp này Vìvậy chúng ta chỉ quan tâm đến trờng hợp tổng quát

Trong trờng hợp này điểm O là đỉnh ngoặt của tuyến, điểm O’ là tâm đã chọn

2

2 d 2

2 R 2

2 β

d

mR

mβtg

mR

mR = d = s

S

2.mtgβ

=

2.S

m.tgβtρ

ms =

2

1tgβ=

,522.1000

1.2

13438

ϕ

γ

R M

của đờng cong tròn chính Tại điểm O, ngoài việc đo góc ϕ hợp bởi hai cánh tuyến

ta còn đo thêm góc BOO’ = θ và chiều dài OO’ = S Tơng tự nh đờng cong hình rắn

đối xứng, ta chọn các giá trị R, r, m để từ đó tính ra các yếu tố β, T, B, K, d, γ và φ0.Ngoài ra còn phải tính thêm trị số góc τ1, τ2 và η

Từ tam giác MOO’ và NOO’ (hình 1-27) ta có:

sin sin

h-từ điểm O ta đợc đỉnh N của đờng cong tròn phụ thứ hai Máy vẫn đặt tại điểm Ongắm về điểm M và điểm N lần lợt bố trí sang hai bên các góc bằng γ, trên các hớng

đó đặt một đoạn bằng R ta đợc các điểm đầu E và điểm cuối F của đờng cong trònchính

Bố trí các điểm chi tiết trên đờng cong tròn chính giống nh đờng cong hìnhrắn đối xứng

Sau đó chuyển máy về hai đỉnh của hai đờng cong tròn phụ bố trí các điểm cơbản và các điểm chi tiết giống nh đối với các đờng cong tròn thông thờng

Độ chính xác của việc bố trí đ- ờng cong hình rắn không đối xứnggiống nh đờng cong hình rắn đối xứng, nghĩa là chênh lệch giữa trị số góc đo

đợc với giá trị tính không quá

1.7 Đo độ cao và vẽ mặt cắt dọc, mặt cắt ngang

1.7.1 Đo độ cao và vẽ mặt cắt dọc

1.7.1.1 Đo độ cao

Đo cao tuyến đờng là xác định độ cao của các cọc trên tuyến Để công tác đocao tuyến đờng đợc tiến hành đúng yêu cầu kỹ thuật thuận tiện cho công tác thicông sau này, công tác đo cao tuyến đợc chia thành hai phần: Đo cao tổng quát và

đo cao chi tiết dọc tuyến

1 Đo cao tổng quát

θ).sin(

d

S

.sinθd

S

τ2 =1

τ2

τ'

ϕ

2 1 ' =ϕ +τ −τϕ





+

=

−

=

2 2

1 1

τββ

τββ

)τθ(180

η= o − ϕ+ + 1

1

2

βtg

T

1 2

2

βtg

T

2

β2β

2

1 ,β

β 7'

5ữ

Đợc tiến hành bằng phơng pháp đo thủy chuẩn hình học từ giữa để xác định

độ cao các mốc xây dựng dọc tuyến cách nhau 1-2km và tại các vị trí xây dựngcầu,nơi giao nhau với các tuyến khác Phải đo đi và đo về, sai số giữa đo đi và đo vềphải thỏa mãn điều kiện:

L- chiều dài tuyến đo tính theo đơn vị km

2 Đo cao chi tiết dọc tuyến

Nhằm xác định độ cao của các cọc trên tuyến Dựa vào các mốc đã đợc xác

định độ cao từ đo cao tổng quát, ta tiến hành đo cao chi tiết dọc tuyến theo nguyêntắc: xuất phát từ một điểm đã biết độ cao và kết thúc tại một điểm đã biết độ cao đểkiểm tra kết quả đo

Sai số khép cho phép trong tuyến đo tính theo công thức:

(mm)

L - chiều dài tuyến đo tính theo đơn vị km

a Phơng pháp đo

Khi đo chi tiết dọc tuyến có thể dùng phơng pháp ngắm tỏa tia để đo và tính

độ cao các cọc trên tuyến Với phơng pháp này thì chỉ ở những điểm chuyển độ caothì mới dựng mia để đo từ hai trạm máy, còn những điểm khác chỉ đọc mia 1 lần từ 1trạm máy, giá trị này đợc gọi là giá trị mia tỏa

Để tăng độ chính xác phải lu ý khi chọn vị trí đặt máy cũng nh vị trí điểmchuyển sao cho khoảng cách từ máy đến mia sau và mia trớc gần bằng nhau

b Kiểm tra tính toán sổ đo cao chi tiết dọc tuyến

Giả sử ta đo một tuyến từ A đến B giữa hai mốc thủy chuẩn M1 và M2 (hình 28) đợc kết quả nh bảng 1-5

Để tính sổ đo này ta thực hiện các bớc sau:

* Kiểm tra sổ đo

- Chênh cao đo: hđo = Σtrị số đọc mia sau - Σtrị số đọc mia trớc = 7648 -7572

= 76 (mm)

- Chênh cao tính: htính = HM2 - HM1 = 12,427 - 12,365 = 62 (mm)

L20

fhcf =±

L30

fhcf =±

L50

mtr3

mtr4

CH3 A

- Sai số khép đờng đo: ƒh = hđo - htính = 76 - 62 = 14 (mm)

Giả sử đọa đờng đo từ A đến B dài L = 300 m Sai số khép cho phép sẽ là:

ƒhcp

=

So sánh ta thấy: ƒh < ƒhcp Với kết quả đo đạt yêu cầu.

Bảng 1-5 Sổ đo cao chi tiết dọc tuyến

- Độ cao đờng ngắm của trạm máy 1

Hđn1 = HM1 + số đọc trên mia sau dựng tại mốc độ cao M1

Hđn1 = 12,365 + 1,527 = 13,892 (m)

- Độ cao các cọc trong trạm (mia tỏa)

Htỏa = Hđn - số đoc trên mia tỏa

HA = 13,892 -1,642 = 12,250 (m)

H1 = 13,892 - 1,756 = 12,136 (m)

- Độ cao điểm chuyển

HCH = Hđn - số đọc trên mia trớc dựng tại điểm chuyển

HCH1 = 13,892 - 1,835 = 12,057 (m)

- Tính độ cao đờng ngắm cho trạm máy mới và tơng tự nh trên ta tính độ caocho các điểm còn lại trên đờng đo

1.7.1.2 Vẽ mặt cắt dọc tuyến đờng

Để vẽ mặt cắt dọc tuyến đờng chúng ta phải thu thập các số liệu sau đây:

- Sổ đo chiều dài tổng quát và chiều dài chi tiết;

(mm)270,350

L

±