Ứng dụng kĩ thuật thi công trong công tác trắc đạc

Khái niệm Bố trí công trình là công tác trắc địa thực hiện trên mặt đất nhằm xác định vị trí mặt bằng và độ cao của các điểm, các đường thẳng, các mặt phẳng đặc trưng của công trình

NHÓM 1

BÀI THUYẾT TRÌNH

ĐỀ BÀI:Ứng dụng kĩ thuật thi công trong công tác trắc đạc

GVHD: TS.LÊ ĐÌNH KỲ

1 Khái niệm

2 Các chuyên nghành chủ yếu

Trắc địa bản đồ: đo vẽ các loại bản đồ phục vụ cho dân dụng như: công tác địa chính, quy hoạch xây dựng, ) và quân sự

Trắc địa công trình: khảo sát thiết kế công trình, thi công và giám sát thi công xây dựng, quan trắc chuyển vị và biến dạng của các công trình và nền móng công trình trong toàn bộ tuổi đời của công trình Công cụ đo chủ yếu bằng các loại máy trắc đạc thông thường:máy kinh vĩ, máy thủy bình, máy dọi laser, máy toàn đạt điện tử,

Trắc đạc là một ngành khoa học về Trái đất cụ thể là: đo đạc và xử lý số liệu đo đạc địa hìnhvà địa vật nằm trên bề mặt Trái Đất nhằm vẽ lên mặt phẳng giấy hay còn gọi là bản đồ Trắc địa là đo đạc vị trí tọa độ (kinh độ, vĩ độ, cao độ), hình dạng, kích thước, phương hướng của địa hình mặt đất và địa vật nằm trên mặt đất

Viễn thám : đây là phân ngành trắc địa đo vẽ từ ảnh hàng không (máy bay, ) sau quá trình bay chụp, bằng tàu biển (đo vẽ thềm lục địa, đáy đại dương, ) Công cụ đo có thể bằng: máy ảnh, thiết bị siêu âm, ra đa vô tuyến điện,

Định vị vệ tinh (GPS): định vị địa vật và đo vẽ địa hình bằng vệ tinh địa tĩnh (là loại viễn thám đặc biệt)

Trắc địa cao cấp (geodesy)

Trắc địa ảnh : đây là lĩnh vực xử lý kết quả trắc địa qua ảnhhệ thống thông tin địa lý (GIS): là chuyên ngành về phần mềm

và cơ sở dữ liệu địa lý (công nghệ thông tin)

TRẮC ĐỊA CƠ BẢN TRONG BỐ TRÍ CÔNG TRÌNH

I Khái niệm chung

1 Khái niệm

Bố trí công trình là công tác trắc địa thực hiện trên mặt đất nhằm xác định vị trí mặt bằng và độ cao của các điểm, các

đường thẳng, các mặt phẳng đặc trưng của công trình xây dựng theo thiết kế

2 Cơ sở để thực hiện công tác bố trí công trình

- Trục chính (4-4) là đối xứng của công trình Ví dụ: Trục chính của nhà là trục đối xứng của nó, còn trục chính của các công trình dạng tuyến là trục dọc của công trình đó

Cơ sở hình học để thực hiện việc bố trí công trình là các trục thi công bao gồm: trục chính, trục cơ bản và các trục chi tiết của công trình

- Trục chi tiết (trục 2-2, 3-3, 4-4, 5-5, 6-6, B-B) được đo nối với trục chính và trục cơ bản Các trục này được sử dụng để bố trí tất cả các bộ phận, các chi tiết công trình và các cấu kiện (hố móng, móng, các bộ phận lắp đặt và các cấu kiện).

- Trục cơ bản là các trục xác định hình dạng và kích thước của công trình (trục 1-1, 7-7, A-A, C-C)

3 Các giai đoạn bố trí công trình

Công tác bố trí công trình chia thành nhiều giai đoạn theo nguyên tắc “từ tổng thể đến cục bộ” nhưng độ chính xác của giai

đoạn sau cao hơn giai đoạn trước

Bố trí cơ bản

Căn cứ vào điểm khống chế trắc địa, theo các số liệu đo nối giải tích, người ta bố trí trên thực địa vị trí các trục chính

hoặc các trục cơ bản Bố trí cơ bản nhằm xác định vị trí công trình tương ứng với các địa vật xung quanh Giai đoạn này

được tiến hành với độ chính xác 3 – 5cm

Bố trí chi tiết

Căn cứ vào trục chính, tùy theo các giai đoạn thi công mà bố trí các trục dọc, trục ngang của các khối, các chi tiết, các bộ phận chôn lấp Xác định vị trí mặt bằng và độ cao của tất cả các điểm đặc trưng, các mặt cắt ngang, các cấu kiện Bố trí trong giai đọan này nhằm xác định vị trí tương hỗ giữa các yếu tố của công trình và tiến hành chính xác hơn công tác bố trí trục chính Giai đoạn này được tiến hành với độ chính xác 2 – 3mm

Bố trí trục công nghệ của cấu kiện và thiết bị

Khi xây dựng các móng, người ta tiến hành bố trí và chọn mốc các trục láp ráp và đặt các thiết bị công nghệ vào vị trí thiết kế Giai đọan này công tác trắc địa đòi hỏi độ chính xác cao nhất: 0.1 – 1.0mm

4 Độ chính xác công tác bố trí công trình

Độ chính xác bố trí công trình phụ thuộc vào tính chất phức tạp của công trình, quy mô công trình, vật liệu xây dựng công trình và phương pháp thi công được qui định trong TCVN 3972-84 (Tiêu chuẩn Việt Nam: Công tác trắc địa trong xây dựng)

II Trắc địa trong công trình xây dựng

1 Định vị công trình

Công tác định vị móng nhà thực chất là bố trí trên thực địa các hệ trục của nhà; trong đó trục chính, trục phụ, trục cơ bản, trục ngang

và trục dọc là cơ sở để tiến hành bố trí chi tiết công trình Đầu tiên dựa vào điểm khống chế trắc địa hoặc các địa vật rõ nét tiến hành bố trí trục chính, trục phụ và trục cơ bản của nhà; sau đó từ các trục này bố trí các trục dọc, trục ngang để định vị các điểm chi tiết công trình Phương pháp bố trí chi tiết đơn giản nhất là đặt khoảng cách thiết kế theo hướng chuẩn của trục cơ bản Các trục đều phải được đánh dấu ra ngoài khu vực đào móng bằng các điểm dóng

Để đánh dấu trục và sử dụng thuận lợi trong quá trình thi công, cần chuyển các điểm dóng trục lên khung định vị làm bằng gỗ gắn nằm ngang trên các cọc gỗ bao quanh công trình Các cọc đóng cách mặt đất khoảng 40 đến 60cm Đánh dấu các điểm dóng trục

bằng các đinh nhỏ có ghi ký hiệu bằng sơn trên khung định vị (H.13.13)

2 Công tác trắc địa khi dựng cột

Kiểm tra móng cột: dùng máy kinh vĩ kiểm tra các dấu trục ở mép trong móng, có thể dùng thước đo khoảng cách giữa các trục móng hoặc dùng dây chăng giữa các điểm dóng hai đầu trục tương ứng trên khung định vị Dùng máy thuỷ chuẩn kiểm tra độ cao đáy móng

Dựng cột thẳng đứng và đúng cao độ thiết kế: muốn đảm bảo cho cột thẳng đứng phải dùng hai máy kinh vĩ đặt ở hai hướng vuông góc với nhau để kiểm tra ở hai mặt cột Khi kiểm tra độ thẳng đứng của dẫy cột ở một phía nào đó, người ta đặt máy kinh vĩ cách dẫy cột một đoạn bằng d, đọc số trên mia ngang ngắn vào cột ta sẽ phát hiện ra cột bị nghiêng (H.13.14) Dùng máy thuỷ bình để kiểm tra độ cao cột theo phương pháp bố trí độ cao

3 Chuyển trục

Giả sử phải chuyển điểm dấu trục A từ móng lên sàn tầng thứ T nào đó Trên hướng trục đi qua A tại điểm dóng hướng A1 đặt máy kinh vĩ; sau khi định tâm và cân máy tiến hành ngắm chuẩn điểm A, cố định vành độ ngang, ngóc ống kính ngắm sàn tầng T đánh dấu điểm A’; đảo kính thực hiện tương tự được điểm A’’ Điểm giữa của A’ và A’’ là dấu trục A đã được chuyển lên tầng T (H.13.15).

Dùng máy chiếu thẳng đứng đặt tại điểm trục A trên móng nhà tầng một Trục ngắm thẳng đứng của máy sẽ chiếu tâm mốc A lên trên sàn nhà tầng T Độ chính xác ∆h = 0.001875h +

Trong đó: h - chiều cao một tầng, n - số tầng Để thực hiện phương pháp này cần để những lỗ thông qua các sàn, lỗ này lên bố trí ở các góc nhà

Để tránh sai số tích luỹ, trục dưới các đáy hố móng hoặc trên các tầng được chuyển từ dấu trục ở tầng 1 Tùy theo điều kiện thiết bị, cấu trúc công trình, số tầng mà chọn phương pháp cho thích hợp

n

4 Chuyển độ cao lên tầng

Dùng hai máy thuỷ chuẩn, mia và thước thép để truyền độ cao lên tầng Sơ đồ bố trí như hình (H.13.16)

QUAN TRẮC BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH

- Điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn, mực nước ngầm, tính chất lý hóa của mực nước ngầm …

- Điều kiện địa lý trong vùng xây dựng: hệ thống đường sắt, đường ô tô, sông suối, …, sự tác động của con người trong xây dựng và sản xuất

- Tải trọng bản thân, kết cấu chịu lực, phương pháp thi công…

Vậy, quan trắc biến dạng là xác định chuyển vị thực tế của công trình Biến dạng công trình có thể phân ra làm các loại: lún, dịch chuyển ngang, nghiêng, cong, võng …

2 Quan trắc lún

2.1 Hệ thống mốc quan trắc

Hệ thống mốc gốc (ít nhất 3 mốc) được bố trí gần công trình nhưng phải nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng của lún công trình Mốc gốc có thể chôn sâu dưới đất hay gắn trên tường các công trình kiên cố đã ổn định lún Có thể đo nối hệ thống mốc gốc với lưới độ cao khu vực hoạc dùng độ cao giả định

Hệ thống đo lún: được bố trí vòng quanh đỉnh móng công trình dưới tác dụng cấu kiện chịu lực (cột, tường chịu lực), hai bên khe lún, nơi có tải trọng động … Mốc lún được làm bằng kim loại sao cho tiện lợi trong đo đạc, đơn giản trong thi

công và bền chắc trong suốt quá trình đo Cần phải ghi số hiệu cho các mốc lún

Trong giai đoạn sử dụng công trình, chu kỳ đo có thể là tháng, quý, nửa năm … việc quan trắc lún cho đến khi độ lún trong 3 chu kỳ liên tiếp không thay đổi, khi đó mới kết thúc đo.

Khi công trình bị nứt, chu kỳ quan trắc lún là 10 đến 20 ngày

Phương pháp được áp dụng phổ biến nhất trong đo lún là đo cao hình học tia ngắm ngắn (S<25m) Dụng cụ đo là máy thủy bình có bộ đo cực nhỏ và mia Inva, đo theo qui phạm đo cao cấp II hoặc cấp III nhà nước với sai số trung phương là mm Trong trường hợp đặc biệt có thể dùng phương pháp đo cao thủy tĩnh, đo cao lượng giác với khoảng cách ngắm (S<100m)

2.2 Chu kỳ quan trắc lún

Chu kỳ quan trắc đầu tiên bắt đầu khi xây lắp xong móng công trình

Trong giai đoạn xây dựng, các lần đo được tiến hành khi công trình có bước nhảy về tải trọng, đăc biệt khi công trình đạt được

25%, 50%, 75%, 100% tải trọng thiết kế Đối với công trình có chiều cao lớn, địa chất phức tạp có thể tăng thêm chu kỳ đo

2.3 Phương ph áp đo

Sau khi kết thúc một chu kỳ đo, kiểm tra sơ bộ số liệu đo, nếu thấy đảm bảo thì tiến hành bình sao để tính độ cao cho các mốc lún, việc tính toán bình sai được trình bày dưới dạng bảng biểu.

Trên cơ sở các kết quả đã tính toán được, vẽ đồ thị theo thời gian của từng mốc, mặt mốc, mặt cắt độ lún dọc trục bình đồ đẳng lún … (H.14.1)

Tính toán, vẽ biểu đồ

3 Quan trắc dịch chuyển ngang

.

.

Dưới tác động của thành phần lực ngang (áp lực nước tác dụng lên đập, áp lực lên tường chắn…) công trình sẽ bị biến dạng theo phương ngang Thực chất của quan trắc dịch chuyển ngang là xác định tọa độ mặt bằng của một số điểm đặc trưng công trình vào những thời điểm khác nhau và so sánh với những điểm gốc ngoài phạm vi dịch chuyển

kỳ quan trắc dịch chuyển ngang trong giai đoạn xây dựng phụ thuộc vào đặc điểm của nền móng, quy mô công trình, phương pháp

và tiến độ thi công …Trong giai đoạn sử dụng, mỗi năm đo vài lần vào những thời điểm có sự thay đổi áp lực ngang, thường là trước

và sau mùa mưa Nếu giá trị biến dạng ngang không quá 2mm/năm thì có thể dừng quan trắc

Có nhiều phương pháp để quan trắc biến dạng ngang, sử dụng phương pháp nào là tùy thuộc vào điểu kiện địa hình, hình dáng công trình…

- Đối với công trình có các mốc dịch chuyển gắn ở các độ cao khác nhau (đập

thủy điện, nhà lệch tầng …), thường áp dụng phương pháp tam giác hoặc phương pháp giao hội góc Sau khi đo các yếu tố cần thiết, người ta

sẽ tính được giá trị và hướng dịch chuyển giữa các chu kỳ quan trắc

- Đối với công trình có các mốc dịch chuyển gắn ở các độ cao khác nhau (đập thủy điện, nhà lệch tầng …), thường áp dụng phương pháp tam giác hoặc phương pháp giao hội góc Sau khi đo các yếu tố cần thiết, người ta sẽ tính được giá trị và hướng dịch chuyển giữa các chu kỳ quan trắc

- Phương pháp dóng hướng sẽ rất thuận lợi đối với những công trình có gắn mốc dịch chuyển gần như cùng độ cao

- Phương pháp đường chuyền áp dụng cho công trình có dạng vòng cung, tuy nhiên việc đo góc đòi hỏi phải đạt độ chính xác rất lớn

4 Quan trắc độ nghiêng công trình

Dưới tác động của áp lực gió, lún lệch … các công trình cao sẽ bị nghiêng

Như trên hình 14.2 , điểm đỉnh M kkhi công trình bị nghiêng sẽ dịch chuyền đến điểm M1, khi đó độ nghiêng của công trình sẽ đươc đặc trưng bởi góc nghiêng hay đoạn nghiêng l Các đại lượng này quan hệ với chiều cao H của công trình theo biểu thức:

Tùy thuộc vào độ cao, hình dáng, kích thước của công trình, độ nghiêng có thể được xác định bằng nhiều phương pháp.

ϕ

H

4.1 Phương ph áp chiếu thẳng đứng

Với những công trình có chiều cao nhỏ hơn 15m, dùng dây dọi để chiếu điểm, đoạn l đo được bằng thước thép

Với những công trình cao, dùng máy chiếu quang học hoặc lazer Những dụng cụ này xác định độ lệch không quá 1mm trên 100m chiều cao

4.2 Phương pháp đo góc bằng

Chọn các mốc gốc A, B, C, D (H.14.3) định kỳ đo góc bằng giữa các hướng gốc AB, CD và hướng tới điểm quan trắc (điểm N)

Và giá trị góc nghiêng được tính theo công thức:

Độ chính xác của phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác đo góc bằng, để đảm bảo yêu cầu đo góc bằng phải đảm bảo sai số trung phương 1’’

H