Luận văn thạc sĩ: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY MÓC THIẾT BỊ HIỆN ĐẠI TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG

MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Chương 1 ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG 3 1.1. Khái niệm chung về nhà cao tầng 3 1.2. Quy trình thi công xây dựng nhà cao tầng 4 1.2.1. Khảo sát chọn địa điểm xây dựng 4 1.2.2. Thiết kế, lựa chọn phương án kiến trúc 4 1.2.3. Chuẩn bị vật liệu xây dựng, các loại máy móc thiết bị 4 1.2.4. Thi công móng cọc 5 1.2.5. Đào móng và đổ bê tông hố móng 5 1.2.6. Thi công phần thân công trình 5 1.2.7. Xây và hoàn thiện 5 1.3. Công nghệ xây dựng nhà cao tầng 5 1.3.1. Phương pháp đổ bê tông tại chỗ 7 1.3.2. Phương pháp lắp ghép đơn giản 8 1.3.3. Phương pháp lắp ghép kết hợp lõi cứng 8 1.3.4. Phương pháp lắp ghép kết hợp vách cứng 9 1.4. Dung sai xây dựng và độ chính xác của công tác trắc địa phục vụ thi công nhà cao tầng 9 Chương 2 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG 14 2.1. Thành phần công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng 14 2.1.1. Thành lập xung quanh công trình xây dựng một lưới khống chế trắc địa có đo nối với lưới trắc địa thành phố 14 2.1.2. Chuyển ra thực địa các trục chính của công trình từ các điểm của lưới khống chế trắc địa 14 2.1.3. Bố trí khi xây dựng phần dưới mặt đất của công trình 14 2.1.4. Thành lập một lưới trắc địa cơ sở trên mặt bằng tầng 1 14 2.1.5. Chuyển tọa độ và độ cao từ lưới cơ sở lên các tầng, thành lập trên các tầng lưới khống chế khung 15 2.1.6. Bố trí chi tiết trên các tầng 15 2.1.7. Đo vẽ hoàn công các kết cấu xây dựng đã được lắp đặt 15 2.1.8. Quan trắc biến dạng công trình 15 2.2. Đặc điểm xây dựng lưới khống chế thi công xây dựng nhà cao tầng 16 2.2.1. Một số đặc điểm của lưới khống chế thi công nhà cao tầng 16 2.2.2. Đặc điểm độ chính xác công tác trắc địa 16 2.2.3. Các bậc lưới 17 2.3. Đặc điểm công tác đo đạc 17 2.3.1. Đặc điểm công tác đo góc 17 2.3.2. Đặc điểm công tác đo cạnh 18 2.4. Độ chính xác của công tác trắc địa phục vụ thi công nhà cao tầng 18 2.5. Một số thiết bị máy móc hiện đại phục vụ thi công nhà cao tầng 19 2.5.1. Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System GPS) 19 2.5.2. Máy toàn đạc điện tử (total station) 25 2.5.3. Máy chiếu đứng 29 Chương 3 ỨNG DỤNG MÁY MÓC THIẾT BỊ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI RONG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG 33 3.1. Ứng dụng công nghệ GPS xác định độ thẳng đứng công trình 33 3.1.1. Phương pháp xác định độ lệch trục đứng công trình bằng GPS 33 3.1.2. Độ chính xác của công nghệ GPS xác định độ thẳng đứng của công trình 34 3.2. Ứng dụng máy toàn đạc điện tử trong xây dựng lưới khống chế thi công nhà cao tầng 35 3.3. Sử dụng máy toàn đạc điện tử phục vụ thi công phần cọc 37 3.3.1. Nội dung của phương pháp 37 3.3.2. Giới thiệu về chương trình Stake out 37 3.3.3. Ưu điểm của phương pháp 41 3.4. Định vị hệ thống trục chính của tòa nhà trên thực địa bằng máy toàn đạc điện tử 41 3.4.1. Bố trí theo phương pháp truyền thống 41 3.4.2. Bố trí theo phương pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử 42 3.5. Chuyền độ cao lên sàn thi công 43 3.5.1. Sử dụng máy toàn đạc điện tử để truyền độ cao 43 3.5.2. Chuyền độ cao lên tầng bằng thuỷ chuẩn hình học kết hợp với thước thép treo thẳng đứng 44 3.6. Sử dụng kết hợp máy chiếu đứng và máy toàn đạc điện tử để bố trí lưới thi công trên sàn thi công 46 3.6.1. Phương pháp sử dụng máy chiếu đứng 46 3.6.2. Phương pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử 49 3.6.3. Sử dụng kết hợp máy chiếu đứng và máy toàn đạc điện tử để bố trí lưới trục công trình trên sàn thi công 53 3.7. Bố trí chi tiết các kết cấu xây dựng bằng máy toàn đạc điện tử 55 3.7.1. Bố trí các trục chi tiết bên trong công trình 55 3.7.2. Bố trí các cột, các kết cấu và các trục chi tiết khác 56 3.7.3. Hoàn thiện bề mặt ngoài của công trình bằng máy toàn đạc điện tử 57 3.8. Đo vẽ hoàn công bằng máy toàn đạc điện tử 58 3.8.1. Đo vẽ hoàn công vị trí cọc bằng máy toàn đạc điện tử 59 3.8.2. Đo vẽ hoàn công kết cấu xây dựng bằng máy toàn đạc điện tử 59 Chương 4 THỰC NGHIỆM 63 4.1. Giới thiệu chung về công trình thực nghiệm 63 4.1.1.Giới thiệu chung 63 4.1.2. Các tài liệu trắc địa đã có 64 4.2. Lập lưới khống chế thi công 64 4.2.1. Yêu cầu độ chính xác lưới 65 4.2.2. Số liệu đo lưới khống chế thi công 65 4.2.3. Thành quả bình sai lưới khống chế thi công 66 4.3. Thành lập lưới khống chế trên mặt bằng móng nhà 68 4.3.1. Yêu cầu độ chính xác lưới 69 4.3.2. Số liệu đo lưới khống chế trên mặt bằng móng 69 4.3.3. Thành quả bình sai lưới khống chế mặt bằng móng 70 4.4. Thực nghiệm phương pháp chuyển tọa độ lên tầng bằng máy chiếu đứng kết hợp máy toàn đạc điện tử và so sánh với kết quả đo kiểm tra bằng GPS 73 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 78

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

PHẠM LÊ VĂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY MÓC THIẾT BỊ HIỆN ĐẠI TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT

PHẠM LÊ VĂN

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÁY MÓC THIẾT BỊ HIỆN ĐẠI TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG

Ngành: Kỹ thuật trắc địa - bản đồ

Mã số: 60520503

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS LÊ ĐỨC TÌNH

HÀ NỘI - 2017

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kếtquả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ hìnhthức nào khác.

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2017

Tác giả

Phạm Lê Văn

LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG 3

1.1 Khái niệm chung về nhà cao tầng 3

1.2 Quy trình thi công xây dựng nhà cao tầng 4

1.2.1 Khảo sát chọn địa điểm xây dựng 4

1.2.2 Thiết kế, lựa chọn phương án kiến trúc 4

1.2.3 Chuẩn bị vật liệu xây dựng, các loại máy móc thiết bị 4

1.2.4 Thi công móng cọc 5

1.2.5 Đào móng và đổ bê tông hố móng 5

1.2.6 Thi công phần thân công trình 5

1.2.7 Xây và hoàn thiện 5

1.3 Công nghệ xây dựng nhà cao tầng 5

1.3.1 Phương pháp đổ bê tông tại chỗ 7

1.3.2 Phương pháp lắp ghép đơn giản 8

1.3.3 Phương pháp lắp ghép kết hợp lõi cứng 8

1.3.4 Phương pháp lắp ghép kết hợp vách cứng 9

1.4 Dung sai xây dựng và độ chính xác của công tác trắc địa phục vụ thi công nhà cao tầng 9

Chương 2 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG 14

2.1 Thành phần công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng 14

đo nối với lưới trắc địa thành phố 14

2.1.2 Chuyển ra thực địa các trục chính của công trình từ các điểm của lưới khống chế trắc địa 14

2.1.3 Bố trí khi xây dựng phần dưới mặt đất của công trình 14

2.1.4 Thành lập một lưới trắc địa cơ sở trên mặt bằng tầng 1 14

2.1.5 Chuyển tọa độ và độ cao từ lưới cơ sở lên các tầng, thành lập trên các tầng lưới khống chế khung 15

2.1.6 Bố trí chi tiết trên các tầng 15

2.1.7 Đo vẽ hoàn công các kết cấu xây dựng đã được lắp đặt 15

2.1.8 Quan trắc biến dạng công trình 15

2.2 Đặc điểm xây dựng lưới khống chế thi công xây dựng nhà cao tầng 16

2.2.1 Một số đặc điểm của lưới khống chế thi công nhà cao tầng 16

2.2.2 Đặc điểm độ chính xác công tác trắc địa 16

2.2.3 Các bậc lưới 17

2.3 Đặc điểm công tác đo đạc 17

2.3.1 Đặc điểm công tác đo góc 17

2.3.2 Đặc điểm công tác đo cạnh 18

2.4 Độ chính xác của công tác trắc địa phục vụ thi công nhà cao tầng 18

2.5 Một số thiết bị máy móc hiện đại phục vụ thi công nhà cao tầng 19

2.5.1 Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System - GPS) 19

2.5.2 Máy toàn đạc điện tử (total station) 25

2.5.3 Máy chiếu đứng 29

Chương 3 ỨNG DỤNG MÁY MÓC THIẾT BỊ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI RONG THI CÔNG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG 33

3.1 Ứng dụng công nghệ GPS xác định độ thẳng đứng công trình 33

3.1.1 Phương pháp xác định độ lệch trục đứng công trình bằng GPS 33

3.1.2 Độ chính xác của công nghệ GPS xác định độ thẳng đứng của công trình .34

cao tầng 35

3.3 Sử dụng máy toàn đạc điện tử phục vụ thi công phần cọc 37

3.3.1 Nội dung của phương pháp 37

3.3.2 Giới thiệu về chương trình Stake out 37

3.3.3 Ưu điểm của phương pháp 41

3.4 Định vị hệ thống trục chính của tòa nhà trên thực địa bằng máy toàn đạc điện tử 41

3.4.1 Bố trí theo phương pháp truyền thống 41

3.4.2 Bố trí theo phương pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử 42

3.5 Chuyền độ cao lên sàn thi công 43

3.5.1 Sử dụng máy toàn đạc điện tử để truyền độ cao 43

3.5.2 Chuyền độ cao lên tầng bằng thuỷ chuẩn hình học kết hợp với thước thép treo thẳng đứng 44

3.6 Sử dụng kết hợp máy chiếu đứng và máy toàn đạc điện tử để bố trí lưới thi công trên sàn thi công 46

3.6.1 Phương pháp sử dụng máy chiếu đứng 46

3.6.2 Phương pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử 49

3.6.3 Sử dụng kết hợp máy chiếu đứng và máy toàn đạc điện tử để bố trí lưới trục công trình trên sàn thi công 53

3.7 Bố trí chi tiết các kết cấu xây dựng bằng máy toàn đạc điện tử 55

3.7.1 Bố trí các trục chi tiết bên trong công trình 55

3.7.2 Bố trí các cột, các kết cấu và các trục chi tiết khác 56

3.7.3 Hoàn thiện bề mặt ngoài của công trình bằng máy toàn đạc điện tử 57

3.8 Đo vẽ hoàn công bằng máy toàn đạc điện tử 58

3.8.1 Đo vẽ hoàn công vị trí cọc bằng máy toàn đạc điện tử 59

3.8.2 Đo vẽ hoàn công kết cấu xây dựng bằng máy toàn đạc điện tử 59

Chương 4 THỰC NGHIỆM 63

4.1 Giới thiệu chung về công trình thực nghiệm 63

4.1.2 Các tài liệu trắc địa đã có 64

4.2 Lập lưới khống chế thi công 64

4.2.1 Yêu cầu độ chính xác lưới 65

4.2.2 Số liệu đo lưới khống chế thi công 65

4.2.3 Thành quả bình sai lưới khống chế thi công 66

4.3 Thành lập lưới khống chế trên mặt bằng móng nhà 68

4.3.1 Yêu cầu độ chính xác lưới 69

4.3.2 Số liệu đo lưới khống chế trên mặt bằng móng 69

4.3.3 Thành quả bình sai lưới khống chế mặt bằng móng 70

4.4 Thực nghiệm phương pháp chuyển tọa độ lên tầng bằng máy chiếu đứng kết hợp máy toàn đạc điện tử và so sánh với kết quả đo kiểm tra bằng GPS 73

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 77

PHỤ LỤC 78

Bảng 1.1 Sai số trung phương khi lập lưới khống chế thi công 11

Bảng 1.2 Sai số trung phương khi lập lưới bố trí công trình 12

Bảng 1.3 Sai số trung phương chuyển trục và độ cao lên các mặt bằng xây lắp 13

Bảng 2.1 Tính năng kỹ thuật của một số loại máy thu GPS đang được sử dụng rộng rãi ở Việt Nam 24

Bảng 2.2 Các tính năng kỹ thuật của máy chiếu đứng laser DZJ 20C1 32

Bảng 4.1 Bảng số liệu đo cạnh lưới khống chế thi công 65

Bảng 4.2 Bảng số liệu đo góc 66

Bảng 4.3 Chỉ tiêu kỹ thuật lưới khống chế mặt bằng 66

Bảng 4.4 Bảng số liệu khởi tính 66

Bảng 4.5 Bảng thành quả toạ độ bình sai 67

Bảng 4.6 Bảng tương hỗ vị trí điểm 67

Bảng 4.7 Bảng trị đo, số hiệu chỉnh và trị bình sai góc 68

Bảng 4.8 Bảng trị đo, số hiệu chỉnh và trị bình sai cạnh 68

Bảng 4.9 Bảng số liệu đo cạnh lưới khống chế trên mặt bằng móng 69

Bảng 4.10 Bảng số liệu đo góc lưới khống chế mặt bằng móng 70

Bảng 4.11 Chỉ tiêu kỹ thuật lưới khống chế mặt bằng móng 70

4.12 Số liệu tọa độ khởi tính 71

4.13 Bảng thành quả tọa độ bình sai 71

4.14 Bảng tương hỗ vị trí điểm 71

4.15 Bảng trị đo, số hiệu chỉnh và trị bình sai góc 72

4.16 Bảng trị đo, số hiệu chỉnh và trị bình sai cạnh 72

Bảng 4.17 Kết quả đo kiểm tra cạnh sau khi chiếu điểm 74

Bảng 4.17 Kết quả độ chênh lệch giữa toạ độ điểm trục đứng do đơn vị thi công xác định và toạ độ xác định bằng GPS tại 4 điểm M1, M2, M3, M4 của toà tháp 74

Hình 2.1 Tổng quan về cấu trúc của hệ thống GPS 20

Hình 2.2 Quỹ đạo Vệ tinh 21

Hình 2.3 Các trạm điều khiển 23

Hình 2.4: Hình ảnh một số loại máy thu GPS hiện đại 25

Hình 2.4 Sơ đồ khối của máy toàn đạc điện tử 25

Hình 2.5 Một số dòng máy toàn đạc điện tử thông dụng 28

Hình 2.6 Nguyên lý cấu tạo máy chiếu đứng quang học dựa vào ống thuỷ dài 29

Hình 2.7 Máy chiếu đứng PZL-100 30

Hình 2.8 Nguyên lý cấu tạo của máy chiếu đứng tự động cân bằng 30

Hình 2.9 Máy chiếu đứng laser DZJ 20C1 31

Hình 3.1 Xác định độ thẳng đứng công trình bằng công nghệ GPS 33

Hình 3.2 Lưới khống chế thi công phục vụ xây dựng nhà cao tầng 35

Hình 3.3 Mốc khống chế mặt bằng và độ cao 36

Hình 3.4 Màn hình khởi động chương trình Stake Out 37

Hình 3.5 Chạy chương trình Stake Out 38

Hình 3.6 Thao tác chạy chương trình Stake Out 38

Hình 3.7.Trường hợp nhập tọa độ điểm thiết kế vào, lưu lại trong máy 38

Hình 3.8 Thao tác trường hợp nhập tọa độ điểm thiết kế vào, lưu lại trong máy 39

Hình 3.9 Thao tác gọi điểm thiết kế đã lưu trong bộ nhớ ra 40

Hình 3.10 Thao tác tìm điểm trong bộ nhớ 40

Hình 3.11 Trường hợp chuyển điểm thiết kế ra thực địa dựa vào góc phương vị và khoảng cách đã biết 40

Hình 3.12 Chuyển điểm thiết kế ra thực địa ựa vào góc phương vị và khoảng cách đã biết 41

Hình 3.13 Nguyên lý đo cao lượng giác áp dụng cho máy toàn đạc điện tử 43

Hình 3.14 Truyền độ cao lên tầng bằng thuỷ chuẩn hình học ết hợp với thước thép treo thẳng đứng 45

Hình 3.16 Chuyển trục lên cao bằng máy chiếu đứng 48

Hình 3.17 Chuyển trục công trình bằng máy toàn đạc điện tử 50

Hình 3.18 Thiết lập trạm máy 50

Hình 3.19 Thao tác nhập, đo các điểm khống chế 51

Hình 3.20 Kết quả giao hội 51

Hình 3.21 Bố trí mặt phẳng đứng bằng máy toàn đạc điện tử 58

Hình 3.22 Bản vẽ hoàn công biểu diễn độ lệch vị trí mặt bằng của cọc 59

Hình 3.23 Đo độ nghiêng bằng máy toàn đạc điện tử ở chế độ không gương 60

Hình 3.24 Xác định độ nghiêng mặt tường 61

Hình 4.1 Lưới mặt bằng khống chế thi công 64

Hình 4.2 Sơ đồ lưới khống chế mặt bằng móng 69

Hình 4.3 Chiếu điểm bằng máy chiếu đứng trong thi công nhà cao tầng 74

xác định và toạ độ xác định bằng GPS tại 4 điểm M1, M2, M3, M4 của toà tháp 74

Hình 4.4 Sơ đồ đo kiểm tra các điểm thông tầng bằng GPS 75

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Để đưa đất nước ta ngày càng phát triển mạnh mẽ, việc xây dựng cơ sở hạtầng mang một ý nghĩa chiến lược Nhà cao tầng được xây dựng là hệ quả tất yếucủa việc tăng dân số, thiếu đất đai xây dựng và giá đất ngày càng cao tại các đô thịlớn Để đáp ứng nhu cầu về nhà ở, văn phòng làm việc, các trung tâm thương mạithì việc xây dựng các công trình nhà cao tầng càng trở nên cấp thiết

Công tác xây dựng công trình nhà cao tầng đòi hỏi sự kết hợp của nhiềuchuyên ngành khác nhau trong đó, trắc địa đóng một vai trò quan trọng, là một côngviệc không thể thiếu trong quá trình khảo sát, thiết kế, thi công cũng như vận hànhcông trình Công tác trắc địa trong xây dựng nhà cao tầng, siêu cao tầng… đòi hỏiphải có trang thiết bị máy móc hiện đại, mức độ cẩn thận cũng như trình độ chuyênmôn cao của người cán bộ thực hiện

Hiện nay, với sự phát triển của khoa học và công nghệ, cùng với sự ra đờicủa công nghệ GPS, máy toàn đạc điện tử, máy chiếu đứng… chúng ta có thể sửdụng những phương pháp trước đây ít dùng hoặc chưa dùng đến mang lại độ chínhxác cao Việc nghiên cứu và ứng dụng những thiết bị máy móc hiện đại này phục

vụ thi công công trình nhà cao tầng là một trong những vấn đề cấp bách Vì vậy, tôi

đã chọn đề tài: “Nghiên cứu ứng máy móc thiết bị hiện đại trong thi công xây

dựng công trình nhà cao tầng”.

2 Mục đích của đề tài

Góp phần nghiên cứu và ứng dụng các thiết bị máy móc hiện đại phục vụcông tác thi công xây dựng nhà cao tầng, đồng thời học hỏi, nâng cao trình độchuyên môn

3 Nội dung của đề tài

- Khảo sát tính năng và điều kiện ứng dụng một số máy móc thiết bị trắc địahiện đại như: GPS, máy toàn đạc điện tử ở chế độ đo không gương, máy chiếuđứng

- Khảo sát đặc điểm và phương pháp thành lập hệ thống lưới khống chế trắc

địa thi công nhà cao tầng.

- Ứng dụng một số máy móc, thiết bị hiện đại trong bố trí và kiểm tra cáchạng mục nhà cao tầng

- Thực nghiệm

4 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập các tài liệu về các máy móc thiết bị hiện đại, về đặc điểm vàphương pháp thành lập hệ thống lưới khống chế trắc địa thi công nhà cao tầng

- Thực nghiệm, đánh giá kết quả làm sáng tỏ việc ứng dụng các máy mócthiết bị trắc địa hiện đại trong thi công xây dựng công trình nhà cao tầng

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Luận văn được nghiên cứu trên cơ sở các tài liệu: giáo trình, quy trình, quyphạm, các nghiên cứu chuyên ngành

Kết quả thu được khi thực hiện luận văn với tính chặt chẽ về lý thuyết, ápdụng các tiến bộ công nghệ thông tin trong quá trình tính toán có ý nghĩa thực tế,góp phần vào công tác trắc địa thi công xây dựng

6 Bố cục của luận văn

Luận văn gồm: phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận, được trình bày trong

82 trang với 23 bảng và 37 hình vẽ

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của TS.Lê Đức Tình, Bộ mônTrắc địa công trình, Khoa Trắc địa, Trường Đại học Mỏ-Địa chất Hà Nội

Chương 1

ĐẶC ĐIỂM THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG

1.1 Khái niệm chung về nhà cao tầng

Nhà cao tầng nói chung là loại nhà phổ biến ở các thành phố hiện đại ngàynay, nhất là ở các nước phát triển và một số nước đang phát triển Loại nhà này có

số tầng là từ 7 tầng trở lên hoặc có độ cao trên 21m so với mặt đất, phương tiện đilại chủ yếu là thang máy Các tòa nhà cao tầng được dùng làm nhà ở, các trung tâmthương mại hoặc văn phòng làm việc

Tuỳ thuộc vào quan niệm của từng nước khác nhau theo số tầng và số lượngnhà mà xuất hiện nhiều tên gọi khác nhau: nhà nhiều tầng, nhà cao tầng, nhà ở caotầng, siêu cao tầng …

Về tổng quan nhà cao tầng có những đặc điểm sau đây:

- Tiết kiệm được đất xây dựng đô thị là động lực chủ yếu của việc xây dựngnhà cao tầng ở các đô thị lớn Giảm được chi phí cho trang thiết bị hạ tầng kỹ thuật

đô thị như đường ống kỹ thuật điện, nước, hệ thống cây xanh chiếu sáng đô thị

- Nhà cao tầng cho phép làm giảm không gian mặt đất, tạo cho thành phốhiện đại có mật độ xây dựng thấp, dành không gian mặt đất cho người đi bộ với tầmnhìn thoáng cũng như cho cây xanh đô thị

- Nhà cao tầng làm phong phú thêm bộ mặt đô thị, đưa đến những khônggian tự do trống thoáng ở mặt đất nhiều hơn; là nơi có thể làm sân bãi nghỉ ngơicông cộng hoặc trồng cây cối tạo nên những khung cảnh xanh tươi thoáng đẹp cho

đô thị

- Nhà cao tầng thuận lợi cho công tác sản xuất và sử dụng của con người Kiếntrúc nhà cao tầng khiến cho công tác lao động và sinh hoạt của con người được tậptrung và làm cho sự liên hệ giữa chiều ngang và chiều đứng được hiệu quả hơn; rútbớt được diện tích và không gian, tiết kiệm được thời gian đi lại, nâng cao hiệu xuấtsinh hoạt, làm lợi cho việc sử dụng và khai thác hạ tầng kỹ thuật

- Nhà cao tầng còn tạo điều kiện cho loại hình kiến trúc đa chức năng, mộthình thức phổ biến trong tương lai Các thành phố rất cần thiết cho loại hình kiến

trúc đa chức năng: ở tầng hầm bố trí gara ôtô và hệ thống kho tàng, ở tầng thấp làcác cửa hàng thương mại, ở tầng trung thì bố trí nhà ở hoặc văn phòng làm việc,giải trí…

- Nhà cao tầng đòi hỏi phải được xây dựng với kỹ thuật công nghệ cao, trênđất rắn và ổn định, chịu được gió bão và động đất vì một đơn vị diện tích xây dựngphải chịu một tải trọng đứng lớn Đồng thời tải trọng ngang cũng không nhỏ nên dễgây ra lún đất, nứt tường và bật móng dẫn tới mất ổn định và đổ nếu xây dựng trênđất xấu, thiếu tính toán kỹ lưỡng

1.2 Quy trình thi công xây dựng nhà cao tầng

Quá trình thi công nhà cao tầng được thực hiện theo trình tự sau:

1.2.1 Khảo sát chọn địa điểm xây dựng

Việc chọn địa điểm xây dựng phụ thuộc vào mục đích sử dụng của côngtrình và cần tuân theo những nguyên tắc chung sau đây:

- Vì nhà cao tầng thường là những công trình công cộng nên thường đượcxây dựng ở gần trung tâm hoặc cách trung tâm thành phố không quá xa

- Công trình nên xây dựng ở khu vực thoáng đãng, xung quanh có cây xanh,

là nơi có luồng giao thông đi lại thuận tiện, môi trường trong lành

1.2.2 Thiết kế, lựa chọn phương án kiến trúc

Thiết kế và lựa chọn phương án kiến trúc với bất kỳ công trình nào cũng cầnthoả mãn các yêu cầu sau: tạo cảnh quan đẹp và thoáng đãng, không ảnh hưởng đếncác công trình xung quanh, tạo ra tối đa công năng sử dụng của công trình, giáthành tối ưu nhất, đặc biệt không gây ô nhiễm môi trường

1.2.3 Chuẩn bị vật liệu xây dựng, các loại máy móc thiết bị

Về vật liệu xây dựng, trước khi thi công công trình chúng ta cần nghiên cứu

kỹ bản vẽ thiết kế trên cơ sở đó có thể chọn các loại vật liệu xây dựng Các loại vậtliệu dành cho xây dựng nhà cao tầng gồm: gạch, đá, cát, xi măng Cần tính cụ thểkhối lượng cũng như căn cứ vào tiến độ thi công công trình để có thể vận chuyểnđến khu vực thi công sao cho hợp lý; tránh lãng phí trong khâu vận chuyển cũngnhư làm ảnh hưởng tới tiến độ thi công công trình

Về máy móc thiết bị phục vụ trong quá trình thi công cũng nên chọn các loạimáy sao cho thi công thuận lợi nhất, tiết kiệm chi phí.

1.2.4 Thi công móng cọc

Nhà cao tầng là các công trình có tải trọng lớn, nền đất tự nhiên sẽ khôngchịu nổi Vì vậy khi xây dựng nhà cao tầng, người ta phải sử dụng các giải phápnhân tạo để tăng cường độ chịu nén của nền móng Giải pháp hiện nay thường haydùng nhất là giải pháp móng cọc Để thi công móng cọc trong xây dựng nhà caotầng có thể sử dụng các phương pháp như: khoan cọc nhồi, ép cọc, đóng cọc

1.2.5 Đào móng và đổ bê tông hố móng

Sau khi hoàn thành việc thi công móng cọc, người ta tiến hành cắt, đập, xử lýđầu cọc theo đúng cao độ thiết kế Đồng thời tiến hành việc bốc dọn một khối lượngđất cơ bản trên phạm vi hố móng công trình để bắt đầu thi công các đài cọc, móng

và tầng hầm của ngôi nhà Nội dung này gồm các công tác chủ yếu sau đây: Côngtác chuẩn bị, công tác cốt thép đài giằng móng, công tác ván khuôn đài móng, thicông đổ bê tông đài giằng móng

1.2.6 Thi công phần thân công trình

Trong thi công phần thân công trình cần thực hiện những việc sau: làm cốtthép cột và lồng thang máy, ghép ván khuôn cột dầm sàn và lồng thang máy, đặt cốtthép dầm sàn, đổ bê tông cột dầm sàn, tháo ván khuôn

1.2.7 Xây và hoàn thiện

Sau khi hoàn thành xong các hạng mục liên quan đến kết cấu công trìnhngười ta tiến hành xây và hoàn thiện Thông thường phần xây được tiến hành ngaysau khi tháo ván khuôn của khung và dầm sàn Việc lắp đặt đường điện nước cũngđược thực hiện kết hợp với việc xây tường Công tác hoàn thiện được tiến hành saukhi xây dựng phần thô gồm các công việc cụ thể như sau: trát vữa, bã, sơn, ốptường, làm trần, lát nền …

1.3 Công nghệ xây dựng nhà cao tầng

Do có sự khác nhau về điều kiện tự nhiên, điều kiện thi công, điều kiện côngtrường của công trình, tập quán của địa phương, trình độ trang thiết bị của đơn vị thi

công Trên thế giới, dựa vào công năng sử dụng, chiều cao và điều kiện cụ thể,người ta có nhiều phương án phân loại kết cấu nhà cao tầng khác nhau Nhưng theoquan điểm chung của nhiều nước, có 3 phương án chính phân kết cấu nhà cao tầngnhư sau:

- Phương án phân loại theo vật liệu kết cấu:

Bao gồm các loại kết cấu:

- Phương án phân loại theo kiểu kết cấu:

Phương án này gồm các dạng kết cấu:

+ Kết cấu khung

+ Kết cấu tường chịu lực cắt

+ Kết cấu khung - tường chịu lực cắt

+ Kết cấu thể ống (Kết cấu lõi cứng) gồm: kết cấu ống trong, kết cấu ốngngoài

+ Kết cấu theo hướng đứng khác: kết cấu treo hẫng, kết cấu cực lớn và kếtcấu quần thể ống khung

+ Kết cấu sàn nhà gồm: sàn có dầm, sàn không có dầm, sàn dày sườn

- Phương án phân loại kết cấu theo phương pháp thi công:

Phương án này gồm các dạng kết cấu:

+ Phương pháp thi công kết cấu khung gồm: khung đổ tại chỗ, khung đúc sẵn

và lắp ghép, khung lắp ghép chỉnh thể, khung có cột đổ tại chỗ còn dầm đúc sẵn,phương pháp nâng sàn

+ Phương pháp thi công theo kết cấu tường chịu lực cắt bao gồm: phươngpháp đổ tại chỗ, phương pháp đúc sẵn

+ Phương pháp thi công lõi cứng

Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật và đặc tính riêng của từng loại kết cấu mà cónhững loại công nghệ xây dựng nhà cao tầng riêng Ở Việt Nam, công nghệ xâydựng nhà cao tầng theo các phương pháp sau:

1.3.1 Phương pháp đổ bê tông tại chỗ

Toàn bộ bê tông của dầm, sàn, cột đều đổ tại chỗ ở hiện trường Đó làphương pháp được ứng dụng rộng rãi nhất Nhà xây dựng theo phương pháp này cótính chỉnh thể tốt, tính thích ứng cao Nhưng khối lượng thi công ở hiện trường lớn,cần nhiều cốt pha và giải quyết tốt các công việc liên quan đến việc chế tạo bê tôngcốt thép, trộn bê tông, vận chuyển, công nghệ đổ bê tông, bảo dưỡng bê tông tạichỗ Trong xây dựng nhà cao tầng số tầng càng cao thì công việc vận chuyển bêtông trộn và vật liệu càng khó khăn, độ an toàn không cao Từ thập kỷ 50 đến nay,đặc biệt là 10 năm trở lại đây việc cơ giới hoá đổ bê tông tại chỗ có những bướcphát triển rất lớn như:

- Cải cách hệ thống công cụ bao gồm các hệ thống nâng đẩy, hệ thống cẩu,cần trục được hiện đại hoá, hệ thống dàn giáo và chống đỡ hiện đại bằng thép có thểlắp ghép lên tầng cao tuỳ ý và tháo dỡ dễ dàng, chắc chắn độ an toàn cao

- Định hình hoá cốt pha: bao gồm

+ Cốt pha lắp ghép định hình loại vừa và nhỏ: Đây là loại cốt pha có kíchthước 150 30cm, có trọng lượng từ 15 đến 30kg bề mặt phẳng có nhiều dạng, tiệncho việc lắp ghép và chống đỡ

+ Cốt pha trượt: Đây là loại cốt pha có tính chỉnh thể tốt, tốc độ thi công kếtcấu rất nhanh đạt được tốc độ 2 đến 3 ngày hoàn thành một tầng ở cao tầng dạngtháp; đối với nhà rất cao thân tường hình cong lại càng thích hợp

+ Cốt pha lớn: Đây là loại cốt pha sử dụng cho công nghệ xây dựng nhà caotầng có tính toàn khối tốt, bề mặt tường bằng phẳng, dễ nắm bắt kỹ thuật, có thể đổtường trong chịu lực, tường ngoài, sàn nhà

+ Cốt pha tuynen: Đây là loại cốt pha áp dụng tốt nhất để thi công tường chịulực và sàn nhà, đồng thời tiến hành đổ bê tông toàn bộ, ghép cốt pha đến đâu đổ bêtông đến đó, tính kết cấu, tính chỉnh thể tốt, thân tường mặt sàn phẳng có thể xâydựng được những nhà cao tới 70 tầng

- Cải cách về công nghệ gia công hàn nối cốt thép.

- Thương mại hoá bê tông và kỹ thuật bơm đẩy bê tông, các trạm trộn đầy đủtrang thiết bị hiện, đại bảo đảm độ sạch của đá, độ đồng đều của bê tông, các máybơm bê tông tươi có khả năng bơm đẩy lên cao

- Cải cách hệ thống rung đầm đảm bảo được độ nén yêu cầu …

Những cải cách trên thuận lợi cho việc cải thiện điều kiện cải thiện công táchiện trường, nâng cao chất lượng công trình đổ tại chỗ Tuy vậy phương pháp này

có tốc độ thi công chậm do còn thời gian dưỡng hộ bê tông, khối lượng hiện trườnglớn, khối lượng vận chuyển rời lên cao hoàn toàn dẫn tới mất nhiều thời gian và độ

an toàn không cao khi làm việc

1.3.2 Phương pháp lắp ghép đơn giản

Vào cuối thập kỷ 50 các nhà xưởng công nghiệp loại lớn đã bắt đầu dùngphương pháp đúc sẵn và cẩu lắp ghép toàn bộ Trong xây dựng dân dụng đã bắt đầuđẩy mạnh sàn nhà đúc sẵn, dưới dạng các tấm panen, tường, cột, dầm đều đúc sẵndưới dạng tấm hoặc khối bê tông Sau đó dùng cẩu hoặc kích đẩy để lắp ghép Dùngphương pháp hàn để liên kết thành thể thống nhất, tiến độ thi công đạt 3 ngày mộttầng Lượng công tác ngoài hiện trường ít đi, trình độ công nghiệp hoá nhà cao tầngđúc sẵn và lắp ghép toàn bộ rất cao, tốc độ thi công nhanh Nhưng không đảm bảođầy đủ yêu cầu cần chống động đất của nhà cao tầng, khả năng chịu tác động ngangkém Sau một thời gian sử dụng tình trạng nhà lắp ghép đơn giản bị xuống cấpnhanh, hệ thống kỹ thuật bị hỏng hóc nhiều Hơn nữa các chủng loại cấu kiện đúcsẵn phải có hình dạng và số hiệu quy cách kích thước phải chuẩn phức tạp, cần cómột xưởng cấu kiện có một quy mô nhất định có trình độ sản xuất cao, khối lượnghàn lớn dẫn đến giá thành cao

1.3.3 Phương pháp lắp ghép kết hợp lõi cứng

Dầm, cột và tường chịu lực của kết cấu lõi cứng bê tông cốt thép đều dùngcông nghệ đổ tại chỗ để đảm bảo tính chỉnh thể của kết cấu nhà cao tầng Cốt phadầm trụ đều dùng cốt pha công cụ tháo lắp hoặc cốt pha trượt Cốt pha tường của lõicứng dùng cốt pha lớn hoặc cốt pha trượt Kết cấu này có độ cứng và chịu lực ngang

rất tốt, có thể hình thành không gian sử dụng tương đối lớn Thông thường dùng chocác bộ phận mặt bằng trung tâm của nhà cao tầng như lồng cầu thang, gian cầuthang thường, gian các đường ống Kết cấu lõi cứng chịu trọng tải ngang là chủ yếu

và một phần tải trọng đứng, phần khung ngoài được lắp ghép bằng những khối đúcsẵn bao gồm các trục cột, dầm, sàn được nối với lõi cứng bằng mối hàn bê tông cốtthép đổ tại chỗ, sẽ tham gia chịu thêm một phần tải trọng thẳng đứng và rất ít tảitrọng ngang Bằng công nghệ thi công hiện nay kết hợp kết cấu lõi cứng và lắp ghéptiến độ thi công khá nhanh từ 3 ngày đến một tuần có thể xây xong một tầng Hiệnnay kết cấu này được sử dụng khá nhiều trong xây dựng nhà cao tầng tại Hà Nội

1.3.4 Phương pháp lắp ghép kết hợp vách cứng

Toàn bộ tường ngoài chịu lực có để các lỗ sổ hoặc bố trí lỗ khung được đổ bêtông trực tiếp theo phương pháp cốt pha trượt hoặc cốt pha lớn tạo nên dạng kết cấuống ngoài Toàn bộ phần vách cứng ngoài chịu tải trọng ngang là chủ yếu và mộtphần tải trọng thẳng đứng Phần lắp ghép bên trong bằng các khối bê tông đúc sẵnbao gồm cột, dầm, sàn được nối bằng mối nối bê tông cốt thép đổ tại chỗ có độcứng nhỏ chịu một phần tải trọng đứng và tải trọng ngang Kết cấu này thoả mãnyêu cầu chống động đất cao, lại nâng cao được tính toàn khối của kết cấu, có thểdùng cho nhà cao tầng ở vùng có động đất Tốc độ thi công khá nhanh từ một đếnhai tuần

1.4 Dung sai xây dựng và độ chính xác của công tác trắc địa phục vụ thi công nhà cao tầng

Khi chế tạo các kết cấu xây dựng và lắp đặt chúng vào các vị trí thiết kế cũngnhư khi thực hiện công trắc địa trong quá trình xây dựng nhà và các công trình córất nhiều các yếu tố gây ra sai số làm sai lệch kích thước, hình dạng tương hỗ vị trícác nút của công trình

Chúng ta biết rằng, kích thước của các kết cấu hay các yếu tố của một toànhà được lựa chọn trên cơ sở các tính toán kết cấu tuỳ theo chức năng, kích thước,

số tầng và khẩu độ Các kích thước này được gọi là các kích thước thiết kế hay cáckích thước định danh (Lo) Còn kích thước của các kết cấu có được trong quá trình

chế tạo hoặc triển khai chúng ra mặt bằng gọi là kích thước thực tế Kích thước thực

tế thường sai khác kích thước thiết kế, nó có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn Do ảnhhưởng có tính chất ngẫu nhiên của các nguồn sai số đó, trong quá trình chế tạo cũngnhư trong quá trình thi công xây dựng nên sai lệch giữa kích thước thực tế và kíchthước định danh cũng mang tính chất ngẫu nhiên, mà theo tính chất của sai số này,giá trị của nó không vượt quá một giá trị cho trước Nghĩa là do sai số chế tạo hoặctriển khai khai các hạng mục, các kết cấu ra hiện trường kích thước của chúng cóthể lớn hơn hoặc nhỏ hơn kích thước thiết kế nhưng không bao giờ vượt quá mộtgiới hạn cho trước Vùng biến động giữa kích thước tối đa và tối thiểu xung quanhkích thước thiết kế của một cấu kiện được gọi là dung sai (±∆ ) Như vậy, dung sai

sẽ xác định độ chính xác yêu cầu đối với từng loại công việc, nó cho thấy mức độtiệm cận của kích thước thực tế so với kích thước thiết kế

Yêu cầu độ chính xác chế tạo các kết cấu xây dựng và lắp đặt chúng vào vịtrí thiết kế cũng như độ chính xác của một số dạng công trình trắc địa trong xâydựng nhà và các công trình công nghiệp được giới thiệu trong tiêu chuẩn xây dựng

Tuỳ theo tính chất của từng loại nhà và từng loại công trình công nghiệp,người ta phân cấp độ chính xác của công tác trắc địa Hiện nay trên thế giới, người ta

sử dụng rộng rãi hệ thống tiêu chuẩn ISO đối với các công trình dân dụng và công

hệ thống ISO, hạn sai được xác định theo công thức sau:

L là kích thước của kết cấu tính bằng milimet.

Đối với các kết cấu có kích thước lớn hơn 10m thì sử dụng công thức:

i = 0.45 3 L + 0 1L (1.3)Trong công thức (1.2) và (1.3) thành phần đầu tiên bằng sai số chế tạo cònthành phần thứ 2 là ảnh hưởng của kích thước cấu kiện tới sai số đo đạc.

Qua việc phân tích các hạn sai trong tiêu chuẩn xây dựng có thể phân chúngthành các loại sau đây:

- Các hạn sai đặc trưng cho vị trí mặt bằng của các kết cấu xây dựng (sai lệch

về vị trí của các trục nền móng, các cột khung dầm và các yếu tố khác so với cáctrục bố trí)

- Các hạn sai đặc trưng cho độ cao của các cấu kiện

- Các hạn sai đặc trưng cho độ nghiêng của công trình

- Các hạn sai đặc trưng cho sự tương hỗ giữa các cấu kiện

* Sau đây là đặc trưng về độ chính xác các loại lưới (trích từ “ TCXDVN9398:2012- Công tác trắc địa trong xây dựng công trình - Yêu cầu chung”

Bảng 1.1 Sai số trung phương khi lập lưới khống chế thi công

Cấp

chính

xác

Đặc điểm của đối tượng xây lắp

Sai số trung phương khi lập lướiĐo

góc(’’)

Đocạnh (tỷ lệ)

Đo chênhcao 1km(mm)

1

Xí nghiệp, các cụm nhà và công trình xây dựng

trên phạm vi lớn hơn 100 ha, từng ngôi nhà và

công trình riêng biệt trên diện tích lớn hơn 100

ha

2

Xí nghiệp, các cụm nhà và công trình xây dựng

trên phạm vi nhỏ hơn 100 ha, từng ngôi nhà và

công trình riêng biệt trên diện tích từ 1 ha đến

10 ha

3

Nhà và công trình xây dựng trên diện tích nhỏ

hơn 1 ha Đường trên mặt đất và các đường ống

Đocạnh (tỷ lệ)

Xác địnhchênh cao tại trạm máy(mm)

1

Các kết cấu kim loại có phay các bề mặt

tiếp xúc; các kết cấu bê tông cốt thép

các công trình có chiều cao từ 15m đến

60m hoặc có khẩu độ dưới 18m

4

Các tòa nhà cao dưới 5 tầng; các công

trình có chiều cao nhỏ hơn 15m hoặc có

Bảng 1.3 Sai số trung phương chuyển trục và độ cao lên các mặt bằng xây lắp

Các sai số

Chiều cao của mặt bằng thi công xây dựng

(m)

Sai số trung phương chuyển các

điểm, các trục theo phương thẳng

đứng (mm)

Sai số trung phương xác định độ

cao trên mặt bằng thi công xây

dựng so với mặt bằng gốc (mm)

Chương 2

ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG

CÔNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG 2.1 Thành phần công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng

Nội dung của công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng bao gồm:

2.1.1 Thành lập xung quanh công trình xây dựng một lưới khống chế trắc địa có

đo nối với lưới trắc địa thành phố

Mạng lưới này có tác dụng định vị công trình theo hệ tọa độ sử dụng tronggiai đoạn khảo sát thiết kế, nghĩa là định vị nó so với công trình lân cận Lướikhống chế này được sử dụng trong giai đoạn bố trí móng công trình

2.1.2 Chuyển ra thực địa các trục chính của công trình từ các điểm của lưới khống chế trắc địa

Các trục chính công trình được dùng cho thi công phần móng công trình,chúng được đánh dấu trên khung định vị hoặc bằng các mốc chôn sát mặt đất

2.1.3 Bố trí khi xây dựng phần dưới mặt đất của công trình

Tuỳ theo phương pháp thi công móng mà nội dung công việc có thể thay đổi,nhưng về cơ bản công tác này bao gồm: bố trí và kiểm tra thi công móng cọc, bố trí

và kiểm tra các đài móng, bố trí ranh giới móng và các bộ phận trong móng Độchính xác của công tác này được xác định theo các chỉ tiêu kỹ thuật, hoặc theo yêucầu riêng nêu trong thiết kế cho từng công trình

2.1.4 Thành lập một lưới trắc địa cơ sở trên mặt bằng tầng 1

Mạng lưới này có tác dụng để bố trí chi tiết ngay tại tầng đầu tiên của côngtrình Mạng lưới này có độ chính xác cao hơn mạng lưới thành lập trong giai đoạnthi công móng công trình

Lưới khống chế cơ sở có đặc điểm là lưới cạnh ngắn, có hình dạng phù hợpvới hình dạng mặt bằng công trình Để đảm bảo tính thẳng đứng của công trìnhngười ta chiếu thẳng đứng các điểm khống chế cơ sở lên các mặt bằng xây dựng và

sử dụng chúng để bố trí các trục và bố trí chi tiết công trình

2.1.5 Chuyển tọa độ và độ cao từ lưới cơ sở lên các tầng, thành lập trên các tầng lưới khống chế khung

Để chuyển các trục lên tầng có thể sử dụng một trong các phương pháp:phương pháp dây dọi, phương pháp dựa vào mặt phẳng ngắm của máy kinh vĩ,phương pháp truyền tọa độ bằng máy toàn đạc điện tử, phương pháp chiếu đứngquang học Ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp GPS kết hợp với trị đo mặt đất

Người ta có thể chọn một trong các phương pháp trên tuỳ thuộc vào độ cao,

độ chính xác yêu cầu và đặc điểm công trình

Để chuyền độ cao từ mặt bằng móng lên các tầng xây dựng có thể sử dụngcác phương pháp: dùng hai máy và mia thuỷ chuẩn kết hợp với thước thép treo, đotrực tiếp khoảng cách đứng, dùng các máy đo dài điện tử

Sau khi chiếu các điểm khống chế cơ sở lên các tầng xây dựng, người ta lậplưới khống chế khung để kiểm tra độ chính xác chiếu điểm

2.1.6 Bố trí chi tiết trên các tầng

Đầu tiên cần bố trí các trục chi tiết, sau đó dùng các trục này để bố trí các kếtcấu và thiết bị Về độ cao cần bảo đảm độ cao thiết kế và độ phẳng, độ nằm ngangcủa để các kết cấu, thiết bị

2.1.7 Đo vẽ hoàn công các kết cấu xây dựng đã được lắp đặt

Sau khi xây dựng hoặc lắp đặt xong các kết cấu xây dựng trên từng tầng cầnphải tiến hành đo vẽ hoàn công vị trí của chúng về mặt bằng và độ cao Giá trị độlệch nhận được so với thiết kế được đưa vào kết quả tính khi bố trí trục và độ cao ởcác tầng tiếp theo, để đảm bảo công trình xây dựng theo đúng trục và độ cao thiết kế

2.1.8 Quan trắc biến dạng công trình

Bao gồm các công tác:

- Quan trắc hiện tượng trồi lún của hố móng và dịch chuyển ngang của bờ cừ

- Quan trắc lún và độ nghiêng nhà cao tầng trong quá trình thi công

- Quan trắc lún và độ nghiêng nhà cao tầng trong quá trình khai thác sử dụng

- Quan trắc biến dạng của các công trình lân cận

2.2 Đặc điểm xây dựng lưới khống chế thi công xây dựng nhà cao tầng

2.2.1 Một số đặc điểm của lưới khống chế thi công nhà cao tầng

Lưới khống chế thi công xây dựng nhà cao tầng có một số đặc điểm sau:

- Các cạnh trong lưới thường có chiều dài ngắn Do thi công trong điều kiệnnói chung là chật hẹp nên các cạnh của lưới thường ngắn từ 20 đến 80m

- Độ cao của các điểm lưới gần bằng nhau Do điều kiện chật hẹp lưới khốngchế thi công nhà cao tầng thường được thành lập ngay trên mặt sàn tầng 1 làm cơ sở

để phát triển lưới lên các tầng cao Bề mặt của các sàn thường là bằng phẳng nên cácđiểm lưới thi công sẽ nằm gần như trên một độ cao, điều này sẽ thuận lợi cho côngtác đo đạc tính toán lưới, làm giảm được sai số do trục ngắm nghiêng của ống kính

- Hình thức lưới khống chế ở các tầng là giống nhau Sau khi đã có mặt sàntầng một, trên đó tiến hành thiết kế một lưới thi công, hình thức của lưới thường làhình vuông hoặc hình chữ nhật Do yêu cầu độ chính xác rất cao của công tác bố trícông trình nên sau khi đo đạc và bình sai lưới chúng ta cần phải tiến hành hoànnguyên các điểm lưới trục về đúng vị trí thiết kế của nó

Để chuyển lưới thi công từ mặt sàn tầng một lên các tầng cao hơn cần phải

sử dụng các phương pháp chiếu trục Như vậy các mạng lưới trục công trình ở cáctầng được thành lập giống nhau và giống lưới trục ở mặt sàn tầng một

2.2.2 Đặc điểm độ chính xác công tác trắc địa

Độ chính xác cần thiết của lưới khống chế trắc địa chúng ta thường xuất phát

từ yêu cầu độ chính xác của công tác xây dựng được lấy trong các Quy phạm, Tiêuchuẩn hoặc yêu cầu riêng của công trình được nêu trong thiết kế

Trong xây dựng người ta thường quy định hạn sai cho phép lắp đặt kíchthước một bộ phận nào đó là ∆, khi đó độ lệch giới hạn so với trục công trình là:

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác xây dựng công trình bao gồm: sai số

số trung phương tổng hợp sẽ được tính theo công thức:

1 Lưới khống chế cơ sở trên mặt bằng xây dựng

Lưới khống chế trong giai đoạn này đảm bảo việc thi công các cọc móng vàchuyển các trục móng công trình ra thực địa

2.3 Đặc điểm công tác đo đạc

Đặc điểm của công tác trắc địa trong thi công là trên khu vực đang tiến hànhcông tác xây dựng chịu tác động nhất định của các yếu tố môi trường

2.3.1 Đặc điểm công tác đo góc

- Các góc có chiều dài cạnh thường ngắn và không đều nhau Điều này làmtăng ảnh hưởng của sai số định tâm và sai số do điều quang của máy đo

- Tia ngắm đi qua môi trường không đồng nhất gây nên chiết quang tia ngắm lớn

- Các điểm của lưới bị rung động do ảnh hưởng của các phương tiện giaothông và xây dựng.

Để đáp ứng yêu cầu độ chính xác cao và hạn chế ảnh hưởng của các nguồnsai số khi đo góc, cần lưu ý các vấn đề sau:

- Chọn loại máy đo có độ chính xác cao và ổn định trước sự tác động củangoại cảnh

- Cần có các biện pháp đặc biệt để làm giảm ảnh hưởng của sai số định tâmmáy và sai số định tâm tiêu ngắm như: kiểm nghiệm và hiệu chỉnh thật tốt bộ phậnđịnh tâm quang học, ngắm trực tiếp lên tâm mốc nếu có thể …

- Chọn điểm để tia ngắm không đi quá gần chướng ngại vật, các vật phátnhiệt và phản xạ nhiệt lớn

- Chọn thời gian đo ngắm phù hợp để giảm ảnh hưởng của chiết quang tiangắm

2.3.2 Đặc điểm công tác đo cạnh

- Do mặt bằng đo đạc bằng phẳng nên có thể sử dụng thước thép chính xáchoặc các máy đo dài điện tử để đo chiều dài các cạnh của lưới

- Khi sử dụng các máy điện tử để đo cạnh thì cũng giống như việc đo góc,công tác đo đạc chịu ảnh hưởng nhiều của các yếu tố môi trường Do vậy cần lưu ýlựa chọn thời gian đo ngắm phù hợp

2.4 Độ chính xác của công tác trắc địa phục vụ thi công nhà cao tầng

Như chúng ta đã biết, theo Tiêu chuẩn xây dựng cho phép độ nghiêng của

3517,5

- Ảnh hưởng của sai số Trắc địa mtd

2

1

o td

m m

- Sai số chiếu điểm để chuyền tọa độ từ mặt bằng cơ sở lên tầng cao

- Sai số bố trí chi tiết các trục và các cấu kiện

tiết; K - hệ số giảm độ chính xác (chọn K trong khoảng 2÷3)

Vì các sai số trên độc lập với nhau nên ta có thể viết:

m m

K



2.5 Một số thiết bị máy móc hiện đại phục vụ thi công nhà cao tầng

2.5.1 Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System - GPS)

Hệ thống định vị toàn cầu GPS có tên đầy đủ là Navigation Satellite AndRanging Global Positioning System (NAVSTAR GPS) được bắt đầu triển khai từnhững năm 1970 do quân đội Mỹ chủ trì Vào năm 1978 vệ tinh đầu tiên đượcphóng lên quỹ đạo và đến 8/12/1993 trên 6 quỹ đạo đã có đủ 24 vệ tinh Ban đầunhiệm vụ chủ yếu của hệ thống là xác định tọa độ không gian và tốc độ chuyểnđộng của tàu vũ trụ, máy bay, tàu thủy và các chuyển động trên đất liền, phục vụcho bộ quốc phòng Mỹ và các cơ quan dân sự của Mỹ Vào đầu thập kỷ 80, hệthống GPS đã chính thức cho phép sử dụng rộng rãi trên thế giới Từ đó các nhàkhoa học của nhiều nước đã nghiên cứu phát triển công nghệ GPS để đạt được

những thành quả cao nhất trong việc phát huy nguồn tiềm năng to lớn này Hướngnghiên cứu chủ yếu đi vào các lĩnh vực:

- Chế tạo máy thu tín hiệu

- Xây dựng phần mềm xử lý tín hiệu đáp ứng cho nhiều mục đích

- Thiết lập và phát triển công nghệ ứng dụng trong các chuyên ngành

Song song với hệ thống GPS của Mỹ, Liên Xô (cũ) cũng đã xây dựng một hệthống định vị toàn cầu tương tự, mang tên GLONASS (Global Navigation SatelliteSystem), được đưa vào sử dụng từ năm 1982 Nhưng do nhiều điều kiện khách quannên ít được phổ biến hơn Hiện nay, liên minh Châu Âu cùng một số nước phát triểncũng đã cho ra đời hệ thống định vị toàn cầu mang tên Galileo (GNSS) với mụcđích sử dụng cho dân sự

Ở Việt Nam, công nghệ GPS đã có mặt từ đầu những năm 90 của thế kỷtrước, chủ yếu được nghiên cứu ứng dụng để thành lập lưới tọa độ quốc gia và lướiđịa chính cơ sở Trong những năm gần đây, công nghệ GPS bắt đầu được nghiêncứu ứng dụng trong một số lĩnh vực của trắc địa công trình

Hệ thống định vị toàn cầu GPS gồm 3 bộ phận: Đoạn không gian (SpaceSegment), đoạn điều khiển (Control Segment) và đoạn sử dụng (Use Segment)

Phần số đông

(User Segment)

Phần điều khiển

(Control Segment)

Các trạm giám sát

(Monitor Stations)

Phần không gian

(Space Segment)

Hình 2.1 Tổng quan về cấu trúc của hệ thống GPS

Khái quát về các bộ phận cấu thành của hệ thống GPS và chức năng của

chúng có thể được tóm tắt nh sau:

1 Đoạn không gian (Space Segment)

Mô tả cấu trúc của các quỹ đạo vệ tinh, số lượng vệ tinh trên một mặt phẳngquỹ đạo, các loại tín hiệu được phát đi từ vệ tinh

Gồm 24 vệ tinh quay trên 6 mặt phẳng quỹ

với mặt phẳng xích đạo của trái đất Quỹ đạo

của vệ tinh hầu như là tròn và ở độ cao

khoảng 20.200 km Chu kỳ quay của vệ tinh

là 518 phút, như vậy vệ tinh sẽ bay qua đúng

điểm cho trước trên mặt đất một ngày một lần

Việc bố trí này nhằm mục đích để sao cho tại

mỗi thời điểm và mỗi vị trí trên trái đất máy

thu đều có thể quan sát được ít nhất 4 vệ tinh

Hình 2.2 Quỹ đạo Vệ tinh

Mỗi vệ tinh được trang bị máy phát tần số chuẩn nguyên tử có độ chính xác

dụng tần số tải để làm giảm ảnh hưởng của tầng điện ly

Các sóng tải được điều biến bởi 2 loại code là: C/A - code và P - code:

- C/A - code (Coarse/Acquisition code): là code thô, được sử dụng cho mục

số 0 và 1 được sắp xếp theo quy luật tựa ngẫu nhiên với tần số 1,023 MHZ tức làbằng 1/10 tần số cơ sở và được lặp lại sau mỗi một miligiây Mỗi vệ tinh được gáncho một C/A - code riêng biệt

- P - code (precice code): là code chính xác, được sử dụng cho các mục đích

này được tạo bởi nhiều chuỗi các chữ số 0 và 1 sắp xếp theo quy lưuật tựa ngẫunhiên với tần số 10,23 MHZ; độ dài toàn phần của code là 267 ngày, nghĩa là chỉ

sau 267 ngày P- code mới lặp lại Tuy vậy, người ta chia code này thành các đoạn

có độ dài 5 ngày và gán cho mỗi vệ tinh một trong các đoạn code như thế, cứ saumột tuần lại thay đổi Bằng cách này P - code rất khó bị giải mã để sử dụng nếukhông được phép

gồm: tọa độ theo thời gian của vệ tinh (ephermeris), thời gian của hệ thống, số hiệuchỉnh cho đồng hồ của vệ tinh, đồ hình phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạngcủa hệ thống

(khách hàng), các vệ tinh còn dùng hai sóng tần số 1783,74 MHZ và 2227,5 MHZ

để trao đổi thông tin với các trạm điều khiển trên mặt đất

2 Đoạn điều khiển (Control Segment)

Mô tả mạng lưới trắc địa vũ trụ bao gồm các trạm quan sát vệ tinh với mụcđích xác định chính xác quỹ đạo chuyển động của các vệ tinh, truyền các thông tinđiều khiển và các dữ liệu cần thiết lên vệ tinh Gồm các trạm quan sát trên mặt đất,trong đó có một trạm điều khiển trung tâm đặt tại Colorado Springs (Căn cứ khôngquân Mỹ); 4 trạm theo dõi đặt tại Hawaii (Thái Bình Dương), Ascension Island (ĐạiTây Dương), Diego Garcia (Ấn Độ Dương) và Kwajalein (Tây Thái Bình Dương)tạo thành một vành đai bao quanh trái đất

Các trạm này điều khiển toàn bộ hoạt động và chức năng của các vệ tinh trên

cơ sở theo dõi chuyển động quỹ đạo của vệ tinh và hoạt động của đồng hồ trên đó.Tất cả các trạm đều có máy thu GPS để tiến hành đo khoảng cách và sự thay đổikhoảng cách tới tất cả các vệ tinh có thể quan sát được, đồng thời đo các số liệu khítượng Các số liệu đo nhận được ở các trạm điều khiển tự động được truyền về trạmtrung tâm Tại trạm trung tâm, các số liệu thu nhận từ các trạm được xử lý kết hợpvới số liệu đo của chính nó, kết quả cho ra các ephemerit chính xác hóa của vệ tinh

và số hiệu chỉnh cho các đồng hồ trên vệ tinh Các số liệu đã xử lý này được tựđộng truyền từ trạm trung tâm trở lại các trạm quan sát, từ đó truyền tiếp lên các vệtinh

Như vậy các thông tin đạo hàng và thông tin thời gian trên vệ tinh thườngxuyên được chính xác hóa và được cung cấp cho người sử dụng thông qua các sóngtải L1 và L2 Việc chính xác hóa thông tin được tiến hành 3 lần trong một ngày.

Hình 1.3: Nguyên lý điều khiển của hệ thống GPS

Hình 2.3 Các trạm điều khiển

Mạng lưới các trạm kiểm soát và điều khiển nêu trên là mạng lưới chính thức

để xác định lịch vệ tinh, phát tín hiệu và các số cải chính đồng hồ vệ tinh, hệ thốngnày do Bộ quốc phòng Mỹ quản lý Lưới trắc địa đặt trên 4 trạm điều khiển đượcxác định bằng phương pháp giao thoa đường đáy dài (VLBI) Trạm trung tâm làmnhiệm vụ tính toán lại tọa độ của các vệ tinh theo số liệu của 4 trạm theo dõi thuđược từ vệ tinh Các số liệu sau tính toán được gửi từ trạm trung tâm tới 3 trạmhiệu chỉnh số liệu, từ đó gửi tiếp lên vệ tinh

3 Đoạn sử dụng (User segment)

Đoạn khai thác sử dụng bao gồm các loại máy thu tín hiệu vệ tinh được đặttrên máy bay, tàu thủy hoặc trên mặt đất, các phần mềm xử lý tín hiệu vệ tinh Đoạn

sử dụng bao gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin từ vệ tinh để khaithác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau của khách hàng, kể cả trêntrời, trên biển và trên đất liền Có thể là một máy thu riêng biệt, hoạt động độc lậphay một nhóm gồm từ 2 máy thu trở lên hoạt động đồng thời theo một lịch trình thờigian nhất định hoặc hoạt động theo chế độ một máy thu đóng vai trò máy chủ pháttín hiệu vô tuyến để hiệu chỉnh cho các máy thu khác

Các thiết bị thu phục vụ cho công tác trắc địa gồm 2 nhóm máy:

- Các máy thu một tần số (L1);

- Các máy thu hai tần số (L1, L2)

Các máy thu một tần số phù hợp cho đo các cạnh có chiều dài nhỏ hơn 10

km và chỉ thu được tín hiệu trên sóng tải tần số L1 Các tính năng định vị của máyđược thực hiện trên cơ sở các đại lượng đo là C/A-code và pha của sóng tải L1

Các máy thu hai tần số phù hợp với khoảng cách dài, thu được tín hiệu trên

cả hai sóng tải với các tần số L1 và L2 Các tính năng định vị được thực hiện theo

cả C/A-code và P-code, cũng nh theo pha của cả hai sóng tải Máy thu hai tần loạitrừ được đáng kể ảnh hưởng của tầng điện ly nên được sử dụng chủ yếu để đáp ứngyêu cầu định vị chính xác cao ở khoảng cách lớn

Bảng 2.1 Tính năng kỹ thuật của một số loại máy thu GPS đang được sử dụng

rộng rãi ở Việt Nam

Loại

máy

Hãng sản xuất

Sai số

khoảng cách

Tầm hoạt động (Km)

Sai số

phương vị

Loại máy thu

M¸y thu Trimble 4600LS

Máy thu Trimble R7 vµ anten

Hình 2.4: Hình ảnh một số loại máy thu GPS hiện đại

2.5.2 Máy toàn đạc điện tử (total station)

Hiện nay, máy toàn đạc điện tử đang được sử dụng rộng rãi trên thế giới và

ở nước ta Một máy toàn đạc điện tử bao gồm 3 khối chính và sơ đồ khối được trìnhbày trên hình (2.4):

Hình 2.4 Sơ đồ khối của máy toàn đạc điện tử

Nhiệm vụ của từng khối cụ thể như sau:

1 Khối 1:

Máy đo xa điện quang

(EDM)

Máy kinh vĩ số (DT)

Các chương trình và các phần mềm tiện ích

Máy Trimble 4600LS

Máy Trimble 4800

Máy đo xa điện quang (EDM) làm nhiệm vụ đo khoảng cách từ máy tớigương phản xạ Các máy toàn đạc điện tử hiện nay thường được trang bị một máyEDM có tầm hoạt động xa nhất từ 2 đến 4km Độ chính xác đo khoảng cách tuỳthuộc vào từng loại máy nhưng thông dụng hiện nay thường cho phép đo khoảng

thực hiện tự động, kết quả đo được hiển thị trên màn hình tinh thể lỏng LCD

2 Khối 2:

Máy kinh vĩ số (DT) có cấu tạo tương tự như máy kinh vĩ điện tử, chỉ khácmột điều là khi đo góc không phải thực hiện các thao tác thông thường như chậpvạch hoặc đọc số trên thang đọc số mà số đọc sẽ tự động hiện lên màn hình tinh thểlỏng LCD của máy

Để thực hiện tự động hoá quá trình đo góc người ta có thể sử dụng 2 phươngán: Phương án mã số bàn độ và phương án xung Các máy kinh vĩ sử dụng phương

án mã hoá bàn độ được gọi là các máy kinh vĩ mã hoá, còn các máy sử dụngphương án xung được gọi là các máy loại xung

Trong các máy kinh vĩ mã hoá bàn độ đứng và bàn độ ngang không đượcchia vạch như các máy thông thường Phần ngoài của bàn độ được chia thành cácvòng tròn đồng tâm trên đó vẽ các hình vuông trong suốt và không trong suốt theomột mã nhất định Hình vuông trong suốt khi chiếu ánh sáng đi qua sẽ cho chúng tatín hiệu còn hình vuông không trong suốt sẽ không cho ánh sáng đi qua Như vậymỗi ô vuông sẽ là một đơn vị thông tin Trong các máy kinh vĩ mã hoá người tathường sử dụng máy truy hồi tuần hoàn

Đối với một bàn độ như thế này thì mỗi vị trí của bàn độ sẽ tương ứng vớimột mã số nhất định và để có thể đọc số trong trường hợp này người ta thay du xíchthông thường bằng một cửa sổ có chiều rộng 8bit Hình ảnh của bàn độ sẽ dẫn tới

bộ giải mã và số đọc sẽ được hiện trên màn hình của máy

Ưu điểm của phương pháp mã hoá bàn độ là có thể dễ dàng nâng cao độphân giải của bàn độ để nâng cao độ chính xác đọc số Việc này có thể thực hiệnbằng cách tăng số vòng tròn trên bàn độ Ví dụ: Nếu dùng 4 vòng tròn thì với một

mã có chiều dài 8bit độ phân giải của màn hình sẽ là 10’ Nếu tăng số vòng tròn từ 4lên 5 thì độ phân giải của bàn độ đạt đến cấp giây.

Nhược điểm của phương pháp mã hoá bàn độ là bàn độ phải được gia công với

độ chính xác rất cao nên rất khó chế tạo vì vậy phương pháp này rất ít được sử dụng

Trong phương pháp xung, vùng khắc vạch của bàn độ được chia thành cácvạch trong suốt và không trong suốt xen kẽ nhau Để chiếu một tia sáng hẹp quavùng này chúng ta sẽ nhận được các xung sáng Các xung này sau khi đi qua mộtphotodiode sẽ được biến thành các xung điện Nếu đánh số một trong các xung củabàn độ ngang như một xung khởi đầu thì mỗi một vị trí bàn độ sẽ tương ứng với một

số xung nhất định tính từ xung khởi đầu Điều đó có nghĩa là nếu ta dùng một máyđếm xung để đếm số xung từ vạch khởi đầu đến vị trí hiện thời của bàn độ chúng ta

sẽ xác định được góc phù hợp với vạch khởi đầu và vị trí hiện thời của bàn độ

Bàn độ của máy kinh vĩ loại xung đơn giản và dễ chế tạo hơn nhiều so vớibàn độ mã hoá vì vậy phương pháp xung hiện nay đang được sử dụng rộng rãi

3 Khối 3: Các chương trình tiện ích và phần mềm xử lý

Trong khối này người ta cài đặt các chương trình tiện ích để xử lý các bàitoán trắc địa đơn giản như cải chính khoảng cách nghiêng về khoảng cách bằng,tính lượng hiệu chỉnh khoảng cách do các yếu tố khí tượng, hiệu chỉnh do chiếtquang và do ảnh hưởng của độ cong quả đất, tính chênh cao giữa hai điểm theocông thức của thuỷ chuẩn lượng giác, chương trình tính tọa độ của một điểm theophương vị và chiều dài cạnh, chương trình tính diện tích của một hình khép kín,chương trình giao hội nghịch … Ngoài ra để máy có thể trao đổi với máy vi tínhnhư trút số liệu từ bộ nhớ của máy vào máy vi tính để tiếp tục quá trình vẽ bản đồhoặc nhận một file số liệu nào đó từ máy tính vào bộ nhớ của máy người ta còn càiđặt cho máy những phần mềm thông dụng (như MS DOS) Để tăng dung lượng bộnhớ một số máy TOTAL STATION được trang bị thêm Field book.

Như vậy kết hợp 3 khối trên đây lại với nhau chúng ta được máy đa chứcnăng rất linh hoạt có thể đo đạc các đại lượng cần thiết và giải được hầu hết các bàitoán trắc địa thông dụng

Hiện nay trên thế giới nhiều nước có thể chế tạo được máy toàn đạc điện tử.Tuy nhiên, hai cường quốc lớn nhất trong lĩnh vực này là Nhật Bản và Thuỵ Sỹ Đa

số các máy đang được sử dụng ở nước ta hiện nay là của các hãng SOKKIA,TOPCON, NIKON của Nhật Bản hoặc của hãng LEICA của Thuỵ Sỹ

Leica TCR405 Leica TPS800

Nikon DTM 332 Sokkia Set 5E/5F

Hình 2.5 Một số dòng máy toàn đạc điện tử thông dụng

2.5.3 Máy chiếu đứng

Khi xây dựng các công trình nhà cao tầng để chuyển tọa độ mặt bằng từ tầngthấp lên tầng cao người ta sử dụng các dụng cụ chiếu thẳng đứng gọi là các dụng cụthiên đỉnh hay gọi là máy chiếu đứng Hiện nay có hai loại máy chiếu đứng đang được

sử dụng trong các công tác Trắc địa công trình: Đó là loại máy tạo ra đường thẳngđứng bằng tia laze và loại máy tạo ra đường thẳng đứng bằng tia ngắm quang học

1 Tuỳ theo cách cấu tạo đường thẳng đứng quang học mà các dụng cụ này

được chia làm 2 loại:

* Loại tạo đường thẳng đứng quang học dựa vào ống thuỷ chính xác

Hình 2.6 Nguyên lý cấu tạo máy chiếu đứng quang học dựa vào ống thuỷ dài

Gồm các bộ phận cụ thể như sau:

- Ống ngắm gẫy khúc (1) có đường ngắm hướng ngược lên phía trên

- Hai ống thuỷ chính xác (2) và (2’) có giá trị chia khoảng ’= 3÷5’’ đượcđặt vuông góc với nhau

Một trong những dụng cụ điển hình thuộc loại này là dụng cụ chiếu thiênđỉnh PZL-100 do hãng “Zai-xơ” (CHDC Đức) chế tạo Dụng cụ này được chế tạodựa trên nguyên tắc cấu tạo của máy thuỷ bình tự động KONi007