Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong thi công xây dựng nhà cao tầng

Thành lập lưới khống chế trong thi công phần thân nhà cao tầng trên cơ sở ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại 51 Chương 3: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI ĐỂ CHUYỂN TRỤC CÔNG TR

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả trong nội dung của luận văn này là trung thực, chưa được công bố trong các công trình khác

Hà Nội, ngày tháng năm 2013

HỌC VIÊN

BÙI KHẮC TIẾN

Chương 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA

HIỆN ĐẠI ĐỂ THÀNH LẬP CÁC MẠNG LƯỚI KHỐNG CHẾ THI

2.3 Ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại khi thành lập lưới khống

2.4 Thành lập lưới khống chế trong thi công phần thân nhà cao

tầng trên cơ sở ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại 51

Chương 3: NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI

ĐỂ CHUYỂN TRỤC CÔNG TRÌNH VÀ ĐỘ CAO LÊN CÁC SÀN XÂY DỰNG 55

3.1 Đặc điểm công tác chuyển trục công trình và độ cao lên các

sàn xây dựng trong thi công nhà cao tầng 553.2 Ưng dụng công nghệ trắc địa hiện đại để chuyển trục lên các

3.3 Chuyển độ cao lên các sàn thi công trên cơ sở ứng dụng công

3.4 Thành lập chương trình ước tính độ chính xác lưới khống chế

thi công nhà cao tầng theo thuật toán bình sai lưới tự do 69

Chương 4: THỰC NGHIỆM CHUYỂN TRỤC CÔNG TRÌNH VÀ ĐỘ

CAO TRONG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG BẰNG CÔNG NGHỆ

4.1 Đặc điểm công trình xây dựng 794.2 Thực nghiệm thành lập lưới khống chế trong thi công xây

DANH MỤC CÁC BẢNG

1 Bảng 1.1 Bảng chỉ tiêu kỹ thuật của mạng lưới cơ sở bố

3 Bảng 1.3 Bảng chỉ tiêu kỹ thuật để lập lưới khống chế độ cao 19

4 Bảng 1.4 Bảng phân loại nhà cao tầng 21

5 Bảng 1.5 Bảng thống kê một số tòa nhà cao tầng ở Việt Nam 21

6 Bảng 2.1 Bảng tham số kỹ thuật của một số máy TĐĐT 34

7 Bảng 3.1 Bảng sai số trung phương chuyển lên các mặt

11 Bảng 4.2 Bảng tọa độ GPS sau bình sai 82

12 Bảng 4.3 Bảng tọa độ trắc địa sau bình sai 82

13 Bảng 4.4 Bảng tọa độ vuông góc không gian sau bình sai 82

15 Bảng 4.6 Bảng trị đo sau bình sai 83

16 Bảng 4.7 Bảng Tọa độ các điểm khởi tính 85

17 Bảng 4.8 Bảng tọa độ và độ cao GPS sau bình sai 85

5 Hình 3.1 Sơ đồ chuyền độ cao lên nhà cao tầng 65

6 Hình 3.2 Sơ đồ chuyền độ cao bằng GPS 68

7 Hình 3.3 Sơ đồ khối chương trình ước tính hỗn hợp

lưới GPS với các trị đo mặt đất

73

8 Hình 3.4 Giao diện chính của chương trình 74

9 Hình 3.5 File lưu trữ dữ liệu và kết quả 75

10 Hình 3.6 Cửa sổ thiết lập và kết quả ước tính hỗn hợp

lưới GPS và toàn đạc điện tử

75

11 Hình 3.7 Sơ đồ ước tính lưới hỗn hợp 76

12 Hình 4.1 Sơ đồ lưới thi công công trình bằng công

nghệ GPS

81

13 Hình 4.2 Sơ đồ chuyển trục công trình tại tầng 21 của

tòa nhà bằng công nghệ GPS kết hợp máy toàn đạc điện tử

84

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay nước ta đang tiến mạnh trên con đường công nghiệp hóa và hiện đại hóa Trong xây dựng các công trình cao xuất hiện ngày càng nhiều Ở các đô thị người ta đã và đang xây dựng các công trình nhà cao tầng có chiều cao lớn và rất lớn Công tác trắc địa trong những công trình này là một dạng công tác trắc địa chính xác, đòi hỏi tính cẩn thận và trình độ cao của các cán

bộ thực hiện Để đáp ứng những yêu cầu của thực tế sản xuất, những người làm công tác trắc địa được trang bị các thiết bị đo đạc hiện đại ứng dụng các thành tựu mới của khoa học công nghệ kèm theo các phần mềm xử lý chuyên dụng Máy toàn đạc điện tử và công nghệ GPS có những ưu điểm nổi trội nhưng cũng có những đặc điểm riêng khi ứng dụng trong trắc địa công trình Việc hoàn thiện không ngừng công tác trắc địa trong xây dựng những công trình này với việc ứng dụng những công nghệ mới là một yêu cầu cấp bách

Vì vậy em chọn đề tài ‘‘Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong thi công xây dựng nhà cao tầng’’ nhằm mục đích ứng dụng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử trong thành lập các mạng lưới khống chế

và chuyển trục lên các sàn xây dựng trong thi công xây dựng nhà cao tầng

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: Là ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại trong thi công nhà cao tầng

- Phạm vi nghiên cứu: Lưới khống chế thi công nhà cao tầng và công tác chuyển trục công trình và độ cao lên các sàn xây dựng trong thi công nhà cao tầng

3 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại để thành lập các mạng lưới khống chế trong thi công nhà cao tầng;

4 Nội dung của đề tài

- Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ để thành lập các mạng lưới khống chế trong thi công nhà cao tầng trên cơ sở ứng dụng công nghệ trắc địa hiện đại;

- Thành lập modul chương trình xử lý số liệu trong xây dựng lưới khống chế thi công nhà cao tầng theo thuật toán bình sai lưới tự do: ước tính

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp thống kê: Thu thập, tổng hợp và xử lý các thông tin, các tài liệu liên quan

- Phương pháp phân tích: Tổng hợp, xử lý logic các tài liệu, giải quyết các vấn đề đặt ra

- Phương pháp so sánh: Đối chiếu, so sánh các kết quả thu được bằng công nghệ GPS với kết quả thu được bằng phương pháp đo đạc truyền thống

để đưa ra các nhận định, quy trình công nghệ phù hợp với yêu cầu thực tiễn

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Phát triển, góp phần nâng cao và hoàn thiện về công nghệ trắc địa hiện đại trong thi công xây dựng nhà cao tầng, với việc ứng dụng các thiết bị hiện

đại như máy toàn đạc điện tử, máy chiếu đứng, GPS trong điều kiện Việt Nam

7 Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm phần mở đầu, 4 chương, phần kết luận được trình bày trong 123 trang với 28 bảng và 13 hình

Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Quang Thắng

Em xin trân trọng cảm ơn thầy hướng dẫn đã tận tình chỉ bảo và giúp

đỡ em hoàn thành luận văn này Đồng thời em xin cảm ơn các thầy cô giáo trong bộ môn trắc địa công trình và Khoa Trắc địa Trường Đại học Mỏ - Địa chất cùng bạn bè, đồng nghiệp đã nhiệt tình quan tâm giúp em trong quá trình học tập, nghiên cứu hoàn thiện luận văn này

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG

1.1 NHỮNG NỘI DUNG CƠ BẢN CỦA CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG

Trong thi công xây dựng các công trình, công tác trắc địa đóng một vai trò quan trọng Các bản vẽ thiết kế kỹ thuật chi tiết của công trình cần được đưa ra thực địa đúng vị trí, kích thước đã thiết kế Yêu cầu này không chỉ nhằm đảm bảo cho công trình được thi công đúng kích thước hình học mà còn đảm bảo cho nó đúng vị trí tương hỗ với các công trình lân cận Trong quá trình thi công xây dựng công trình, người làm công tác xây dựng luôn luôn cần nhận được các thông tin về vị trí, kích thước các chi tiết, kết cấu đã lắp đặt để có thể tiến hành các công việc tiếp theo đúng thiết kế Trên công trường xây dựng, bên cạnh những người làm công việc xây dựng, các máy móc thiết bị phục vụ xây dựng là những người làm công tác trắc địa công trình kèm theo các máy móc thiết bị phục vụ công tác đo đạc Công việc ngoài hiện trường của người làm công tác trắc địa được thực hiện theo từng giai đoạn, tương ứng với từng giai đoạn thi công công trình

Nhà cao tầng là những công trình dân dụng hoặc công nghiệp (trong đó

đa số là nhà dân dụng) có đặc điểm chung là gồm nhiều tầng, với kích thước tiết diện ngang nhỏ hơn nhiều lần chiều cao công trình Nhà cao tầng được đặc trưng bởi số tầng của nó Quy trình xây dựng các công trình này nói chung và nói riêng đối với việc tiến hành các công tác trắc địa đều có những điểm đặc thù riêng so với công trình khác Xuất phát điểm của các đặc điểm riêng này chính là những yêu cầu chặt chẽ về mặt hình học phải tuân thủ trên suốt chiều cao của tòa nhà

Công tác trắc địa trong xây dựng các công trình nhà cao tầng được tiến hành nhằm các mục đích:

1 Cung câp các tài liệu khảo sát địa hình cho công tác khảo sát thiết kế;

2 Chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa trong các giai đoạn từ thi công móng đến hoàn thiện công trình; đo đạc nghiệm thu và đo vẽ hoàn công công trình;

3 Quan trắc chuyển dịch biến dạng

Đối chiếu với các tiêu chuẩn kỹ thuật, chúng ta thấy rằng công tác trắc địa trong xây dựng nhà cao tầng là dạng công tác đòi hỏi độ chính xác cao Để đáp ứng yêu cầu của công tác này, đối với mỗi công trình cần có sự nghiên cứu tỷ mỉ các bản vẽ và quy trình xây dựng, từ đó lập phương án trắc địa phù hợp Tùy thuộc vào chiều cao công trình (số tầng), dạng kết cấu và phương pháp thi công mà nội dung của công tác trắc địa có thay đổi, nhưng về cơ bản công tác trắc địa trong xây dựng nhà cao tầng bao gồm:

1.1.1 Thành lập xung quanh công trình một lưới khống chế, có đo nối với lưới khống chế trắc địa Nhà nước

Mạng lưới này có tác dụng định vị công trình trong hệ tọa độ sử dụng trong giai đoạn khảo sát thiết kế, nghĩa là định vị nó so với công trình lân cận Đối với nhà cao tầng, lưới khống chế bên ngoài công trình chủ yếu phục vụ cho thi công phần dưới mặt đất của ngôi nhà, là cơ sở để chuyển tọa độ vào bên trong công trình

1.1.2 Chuyển ra thực địa các trục chính của công trình từ các điểm khống chế

Các trục chính này 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

1.1.3 Bố trí chi tiết khi xây dựng phần dưới mặt đất của công trình

Tùy thuộc vào phương pháp thi công móng mà nội dung công việc có thể thay đổi Về cơ bản công tác này bao gồm:

- Bố trí và kiểm tra thi công các cọc móng

- Bố trí và kiểm tra các đài móng

- Bố trí ranh giới móng và các bộ phận trong móng

Độ chính xác của công tác này được xác định theo các tiêu chuẩn kỹ thuật, hoặc theo yêu cầu riêng nêu trong thiết kế

1.1.4 Thành lập lưới khống chế trên mặt bằng móng

Mạng lưới này có tác dụng để bố trí phần ngay trên mặt đất của công trình kể từ mặt bằng móng mặt bằng gốc trở lên đó là tầng đầu tiên của ngô nhà Mạng lưới này thường có tên gọi là lưới cơ sở và độ chính xác yêu cầu của nó cao hơn so với mạng lưới thành lập trong giai đoạn thi công móng

Lưới khống chế cơ sở có đặc điểm là lưới cạnh ngắn, có hình dạng phù hợp với hình dạng mặt bằng công trình

Để đảm bảo tính thẳng đứng của công trình các điểm của lưới cơ sở trên mặt bằng móng được chiếu theo phương thẳng đứng lên mặt bằng xây dựng, từ đó thành lập hệ thống trục bố trí đảm bảo công tác bố trí chi tiết trên từng tầng

1.1.5 Chuyển tọa độ và độ cao các điểm cơ sở lên các mặt bằng xây dựng

Để chiếu các điểm khống chế cơ sở trên mặt bằng móng lên cao có thể

sử dụng một trong các phương pháp sau đây:

- 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 đứng quang học va lade

Ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp GPS kết hợp với các trị đo mặt đất Phương pháp này sẽ được trình bày cụ thể ở phần sau

Người ta lựa chọn phương pháp chiếu trục tùy thuộc vào độ cao, độ chính xác yêu cầu và đặc điểm công trình

Để truyền độ cao từ mặt bằng móng lên các tầng xây dựng có thể sử dụng các phương pháp sau:

- Phương pháp thủy chuẩn hình học theo đường cầu thang bộ;

- Phương pháp dùng hai máy thủy chuẩn kết hợp với thước thép treo;

- Phương pháp đo trực tiếp khoảng cách đứng;

- Phương pháp dùng các máy đo dài điện tử, trong đó thuận tiện nhất là

sử dụng các máy đo dài cầm tay cỡ nhỏ (chẳng hạn máy DISTO cho phép đo khoảng cách đến 100m với độ chính xác ±1.5mm)

Sau khi chiếu các điểm khống chế cơ sở lên các tầng xây dựng, người

ta lập lưới khống chế khung (có các trị đo tương ứng với lưới khống chế cơ sở) để kiểm tra độ chính xác chiếu điểm

1.1.6 Bố trí chi tiết trên mặt bằng xây dựng

Đầu tiên cần bố trí các trục chi tiết, sau đó dùng các trục này để bố trí các kết cấu và thiết bị

Về độ cao cần đảm bảo độ cao thiết kế và độ phẳng, độ nằm ngang của

đế các kết cấu và thiết bị

Trong công tác này cần đặc biệt lưu ý việc kiểm tra đo vẽ hoàn công, tránh những sai lầm của công tác bố trí Việc kiểm tra và đo vẽ hoàn công được tiến hành theo giai đoạn và khi công trình kết thúc xây dựng

1.1.7 Quan trắc biến dạng công trình

Bao gồm các công tác sau đây:

- Quan trắc độ lún của đáy hố móng và dịch chuyển ngang của bờ cừ;

- Quan trắc độ lún móng và các bộ phận của công trình;

- Quan trắc chuyển dịch ngang của công trình, thường chỉ tiến hành khi công trình xây dựng trên khu vực có khả năng xảy ra hiện tượng trượt;

- Quan trắc độ nghiêng của công trình

1.2.1 Khái niệm về hạn sai cho phép trong xây dựng

Trong quá trình thi công xây dựng, do tác động của nhiều yếu tố khác nhau thiết kế, bố trí, thi công xây dựng nên dẫn đến có sự sai lệch vị trí thực

tế của các kết cấu xây dựng so với vị trí thiết kế tương ứng của chúng Việc lắp đặt các kết cấu xây dựng vào vị trí thiết kế cần phải đảm bảo các thông số hình học trong các kết cấu chung của tòa nhà, trong đó các yếu tố về chiều dài như kích thước tiết diện của các kết cấu, khoảng cách giữa các trục của các kết cấu… mà được cho trong bản thiết kế xây dựng được gọi chung là “các kích thước thiết kế” và tương ứng với nó trong kết quả của công tác bố trí sẽ cho ta kích thước thực tế Độ lệch giữa kích thước thực tế và kích thước thiết

kế được gọi là độ lệch bố trí xây dựng Nếu độ lệch này vượt quá giới hạn cho phép nào đó thì độ gắn kết các kết cấu xây dựng bị phá vỡ và gây nên sự không đảm bảo độ bền vững công trình

Do ảnh hưởng liên tục của quá trình sản xuất mà độ lệch của các kích thước thực tế và thiết kế sẽ có những giá trị khác nhau

Độ lệch giới hạn lớn nhất so với giá trị thiết kế của kích thước ký hiệu δmax gọi là độ lệch giới hạn trên, còn độ lệch giới hạn nhỏ nhất so với giá trị thiết kế của kích thước ký hiệu δmin gọi là độ lệch giới hạn dưới Các độ lệch cho phép nhất định gọi là hạn sai cho phép trong xây dựng và ký hiệu là Δ Như vậy ta có thể nhận thấy Δ = ± 2δ

Qua phân tích các tiêu chuẩn về độ chính xác ta thấy rằng các hạn sai trong xây dựng có thể phân chia ra các dạng sau:

- Các hạn sai đặc trưng vị trí mặt bằng của các kết cấu xây dựng (sự xê dịch trục của các móng cột, dầm … so với vị trí thiết kế)

- Các hạn sai đặc trưng vị trí độ cao của các kết cấu xây dựng (độ lệch

về độ cao mặt tựa của các kết cấu xây dựng so với độ cao thiết kế)

- Các hạn sai đặc trưng về vị trí thẳng đứng của các kết cấu xây dựng (độ lệch của trục đứng kết cấu so với đường thẳng đứng)

- Các hạn sai đặc trưng về vị trí tương hỗ giữa các kết cấu xây dựng (độ lệch về độ dài thiết kế và độ dài thực tế)

1.2.2 Mối quan hệ giữa các hạn sai lắp ráp xây dựng và độ chính xác của các công tác trắc địa

Quá trình lắp ráp xây dựng tất cả các kết cấu của tòa nhà luôn phải đi kèm với các công tác đo đạc kiểm tra Công tác kiểm tra trắc địa bao gồm việc xác định vị trí mặt bằng, độ cao và độ thẳng đứng của các kết cấu so với các trục và độ cao thiết kế trong quá trình xây dựng chúng

Cơ sở trắc địa cho công việc kiểm tra này chính là các trục bố trí hoặc các đường thẳng song song với chúng, các vạch lắp đặt đã được đánh dấu trên các mặt bên của các kết cấu, các mốc độ cao thi công đã được chuyển lên các mặt sàn tầng…

Độ chính xác về vị trí của các kết cấu riêng biệt so với trục bố trí (về mặt bằng) và so với các mức độ cao thiết kế (về độ cao) được khái quát từ bốn nguồn sai số chủ yếu sau đây:

- Sai số về kích thước so với thiết kế do quá trình chế tạo các kết cấu gây nên (mct)

- Sai số của việc lắp đặt các kết cấu vào vị trí thiết kế khi lắp đặt chúng (md)

- Sai số của công tác kiểm tra trắc địa trong quá trình lắp đặt các kết cấu (mtd)

- Sai số do tác động của điều kiện ngoại cảnh sự lún của công trình ảnh hưởng của nhiệt độ (mngc)

Khi đó sai số tổng hợp vị trí mặt bằng của kết cấu ký hiệu m o so với vị trí thiết kế được biểu thị bằng công thức:

2 2 2 2

0 m ct m d m td m ngc

Giả thiết rằng các sai số thành phần là mang đặc tính ngẫu nhiên và độc lập với nhau, áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng giũa các nguồn sai số thì từ công thức trên ta có:

td

td m m

Nếu giả định rằng các hạn sai trong qui phạm được cho dưới dạng sai

số giới hạn và có giá trị bằng 3 lần sai số trung phương tức là Δ0 ≈3m0 thì mối tương quan giữa hạn sai Δ0 và sai số trung phương của việc đo đạc kiểm tra

Ngoài ra độ chính xác của các công tác trắc địa trong bố trí lắp đặt còn phụ thuộc vào:

Kích thước và chiều cao của công trình, vật liệu xây dựng công trình, trình tự và phương pháp thi công công trình…Trong trường hợp thi công theo thiết kế đặc biệt, các sai số cho phép chưa có trong các qui phạm xây lắp hiện hành thì độ chính xác của các công tác trắc địa phải căn cứ vào điều kiện kỹ thuật khi xây dựng công trình để xác định cụ thể

1.2.3 Một số tiêu chuẩn độ chính xác của công tác trắc địa trong thi công xây dựng công trình

Mỗi tòa nhà gồm một số hữu hạn các bộ phận kết cấu chính có liên quan chặt chẽ với nhau như móng, tường, các trụ riêng biệt các trụ hoặc các

cột, các dầm xà, các mái, trần, cửa sổ, cửa ra vào… Tạo nên một bộ khung chịu lực hoàn chỉnh của tòa nhà Tùy thuộc mỗi công trình cụ thể mà người ta đặt ra yêu cầu về độ chính xác của công tác bố trí xây dựng

1.2.3.1 Chỉ tiêu của mạng lưới cơ sở bố trí công trình

Để phục vụ cho công tác phục vụ bố trí trục công trình và chỉ đạo thi công người ta thường thành lập mạng lưới bố trí cơ sở theo nguyên tắc độc lập Phương vị của một trong những cạnh xuất phát từ điểm gốc lấy bằng 00

00 00 hoặc 90 00 00

Bảng 1.1: Bảng chỉ tiêu kỹ thuật của mạng lưới cơ sở bố trí công trình

Sai số trung phương của lưới cơ sở bố trí Cấp chính

xác Đặc điểm của đối tượng xây dựng Đo góc

Xí nghiệp hoặc cụm nhà, công trình

công nghiệp khu vực có diện tích

>100 ha Khu nhà hoặc công trình

độc lập trên mặt bằng có diện tích

>100

3” 1:25000

2- Cơ sở

Xí nghiệp hoặc cụm nhà, công trình

công nghiệp khu vực có diện tích <

100 ha Khu nhà hoặc công trình

độc lập trên mặt bằng có diện tích

từ 10 ÷ 100 ha

5” 1:10000

3- Cơ sở

Nhà và công trình diện tích < 10 ha,

đường trên mặt đất hoặc các hệ

thống ngầm trong khu vực xây

dựng

10” 1:5000

1.2.3.2 Độ chính xác của công tác bố trí công trình

Độ chính xác của công tác bố trí công trình phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Kích thước, chiều cao của đối tượng xây

- Vật liệu xây dựng công trình

- Hình thức kết cấu của toàn thể công trình

- Quy trình công nghệ và phương pháp thi công công trình

Bảng 1.2: Bảng độ chính xác của công tác bố trí công trình

Sai số trung phương trung bình

Cấp

chính xác

Đặc điểm của đối tượng

xây dựng Đo cạnh Đo góc

Khi đo chênh cao trên 1 trạm mm

Khi truyền

độ cao từ điểm gốc đến mặt bằng lắp rắp mm

1 Chỉ tiêu kỹ thuật để lập lưới khống chế độ cao

Lưới khống chế độ cao phải đảm bảo yêu cầu đối với công tác đo vẽ , đặc biệt là bố trí công trình về độ cao và được nêu ở bảng 1.3:

Bảng 1.3: Bảng chỉ tiêu kỹ thuật để lập lưới khống chế độ cao

Hạng

Khoảng cách lớn nhất từ máy đến mia m

Chênh lệch khoảng cách sau trước m

Tích lũy chênh lệch khoảng cách m

Tia ngắm

đi cách chướng ngại vật mặt đất m

Sai số đo chênh cao đến mỗi trạm máy mm

Sai số khép tuyến theo số trạm máy

Ở Việt Nam số nhà cao tầng cũng đã được xây dựng ngày càng nhiều

Từ những năm 1990, chính sách đổi mới cùng với sự phát triển kinh tế đã tạo điều kiện đẩy mạnh xây dựng nhà cao tầng ở một số đô thị lớn của Việt Nam (chủ yếu là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh) Tại Hà Nội, các công trình cao tầng chủ yếu được xây dựng rải rác trong khu phố cổ Quanh khu vực Hồ Tây hay nằm dọc theo một số tuyến phố mới như Láng Hạ, Đường Giải phóng trong đó đáng chú ý là các công trình Fortuna Tower (16 tầng), Hà Nội Tower (25 tầng), Văn phòng Quang Trung (18 tầng), Khách sạn Horizon (14 tầng), Khách sạn Meritus (20 tầng), Khách sạn Nikko (15 tầng), Trung tâm thương mại DAEHA (13-18 tầng), Cao ốc Melia Hanoi (22 tầng) Trụ sở Tổng công ty VINACONEX (12 tầng), Rose Garden Tower (11 tầng),

Ở thành phố Hồ Chí Minh, việc phát triển nhà cao tầng diễn ra mạnh

mẽ hơn do có nhiều lợi thế trong việc thu hút vốn đầu tư Các dự án xây dựng nhà cao tầng được phân bố tập trung ở quận 1, quận 3 và một phần ở các khu vực khác Mật độ xây dựng cao hơn cả là khu vực tam giác tạo bởi ba tuyến phố chính : Nguyễn Huệ, Hàm Nghi và Lê Lợi Những công trình đáng chú ý

là Sài Gòn Centre (27 tầng), Diamond Plaza (21 tầng), Sai Gon Tower (17 tầng), Sai Gon Sky Garden (16 tầng), Renaissance River Side Hotel (20 tầng), Trung tâm thương mại Sài Gòn (34 tầng) Thuận kiều Plaza (33 tầng), Sun War Bank Tower (22 tầng), Me Linh Point Power (21 tầng), Khách sạn Caravelle (24 tầng), Ocean Plaza (25 tầng), Indochine Park Tower (18 tầng), Someket Chancellor Court (19 tầng) Harbour View (20 tầng ) v.v Nhìn chung thành phố Hồ Chí Minh không những là nơi có số lượng nhà cao tầng nhiều nhất mà còn là nơi có những công trình cao nhất Việt Nam

Ngoài chức năng khách sạn, văn phòng, trụ sở cơ quan thương mại v.v , ở Thành phố Hồ Chí Minh cũng chú trọng phát triển khá nhiều chung

cư cao tầng, trong đó có Tổ hợp chung cư Tân Kiều, Chợ lớn , chung cư Ngô Tất Tố cao 15 tầng Chung cư Miếu Nổi cao 18 tầng và các chung cư của khu

đô thị mới Phú Mỹ Hưngv.v (xem bảng 1.5 – Bảng thống kê một số nhà cao tầng tiêu biểu đã được xây dựng ở Việt Nam, tính đến tháng 10 năm 2006)

Tiêu chuẩn quy định về nhà cao tầng ở các nước trên thế giới không giống nhau Ở nước ta hiện nay có bảng phân loại nhà cao tầng như sau (bảng 1.4):

Bảng 1.4: Bảng phân loại nhà cao tầng ở nước ta hiện nay

1 Từ 7 đến 12 tầng Cao tầng loại 1

2 Từ 13 đến 25 tầng Cao tầng loại 2

3 Từ 26 đến 45 tầng Cao tầng loại 3

4 Từ 45 tầng trở lên Siêu cao tầng

Ngoài hai thành phố lớn là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, ở một

số tỉnh thành phố khác cũng đã bắt đầu xây dựng nhà cao tầng Ví dụ như khách sạn Tray, Khách sạn Hữu Nghị, Harbour View ở Hải Phòng, khách sạn Daewoo, khách sạn Bamboo Green ở Đà Nẵng, khách sạn Lodge ở Nha Trang Tuy nhiên những công trình này cũng chỉ mới đạt tới chiều cao trên dưới 10 tầng

Bảng 1.5: Bảng thống kê một số toà nhà cao tầng

ở Việt Nam, tính đến 10/ 2006

Số

TT công trình Tên Địa chỉ Tầng Số

1 Hanoi Daewoo Số 360 Kim Mã, Ba Đình, Hà Nội 18

2 Hotel Fortuna Số 9 Láng Hạ, Ba Đình , Hà Nội 16

3 Hotel Hanoi Nhà D8 Trần Huy Liệu,Ba Đình Hà

nông thôn Việt Nam Nhà C3, Phương Liệt, Thanh Xuân, Hà Nội 15

12 Hotel Melia Hà Nội Số 44, Lý Thường Kiệt, Quận Hoàn

15 Khu Đô thị Mỹ Đìnhb II Khu Đô thị Mỹ Đìnhb II, Hà Nội 15

16 Toà nhà tháp đôi Sông Đà Khu Mễ trì hạ, Từ Liêm , Hà Nội 27

17 Khu đô thị nam Trung

Yên Nam Trung Yên, Cầu Giấy, Hà Nội 17

18 Toà nhà Vimeco Đường Phạm Hùng , Hà Nội 25

19 Toà nhà tổ hợp văn phòng

thương mại Vigracera Ngã tư Khuất Duy Tiến, Hoà Lạc, Hà Nội 17

20 Khu đô thị Trung Hoà Khu đô thị Trung Hoà - Nhân chính -

Vọng Cầu Giấy – Hà Nội

Dịch Vọng, Cầu Giấy , Hà Nội 15, 17

24 Khu đô thị Định công-

Đại Kim- Hà Nội Khu Định công, Đống Đa, Hà Nội 15

25 Toà nhà cao tầng 93 phố

Lò Đúc Hà Nội Số 93, phố Lò Đúc, Hà Nội 30

26 Toà nhà số 30 phố Tạ

Quang Bửu - Hà Nội

Số 30, phố Tạ Quang Bửu, quận Hai

Bà Trưng, Hà Nội

16

27 Khu nhà cao tầng thuộc

khu độ thị Nam Thăng

Long – Hà Nội

Khu Nam Thăng Long, Nhật Tân, Tây

28 Toà nhà M3, M4 Thành

Công- Đống Đa- Hà Nội

Thành Công, Đống Đa, Hà Nội 14, 17,

31 Toà nhà 27 tầng phố Láng

Hạ Hà Nội Số 27, Láng Hạ, quận Đống Đa, Hà Nội 27

32 Toà nhà Vincom city Số 191, phố Bà Triệu, quận Hai Bà

34 Toà nhà 96 Định công Số 96, Định công, Hà Nội 21

35 Khu đô thị Pháp Vân , Tứ

Hiệp

Khu Pháp Vân, Thanh Trì, Hà Nội 9

36 Khu đô thị Mẽ Trì Hạ Xã Mễ trì, Từ Liêm, Hà Nội 9

37 Toà nhà Sofitel Plaza Đường Thanh Niên, Tây Hồ, Hà Nội 16, 21

38 Khách sạn Hoà Bình Số nhà 106, Hoàng Quốc Việt, Hà

39 Toà nhà Thuận Kiều

Plaza

Đường Hồng bàng, Thành phố Hồ Chí Minh

33

40 Trung tâm thương mai Sài

Gòn Quận I, thành phố Hồ Chí Minh 35

41 Công ty Dầu khí Việt

Nam Số 1-5, đường Lê Duẩn thành phố Hồ Chí Minh 18

42 Khu đô thị An Cư, An

Khánh

Quận II, thành phố Hồ Chí Minh 16

43 Toà Nhà Coteccons Khu Văn Thánh, thành phố Hồ Chí

44 Khu chung cư cao cấp

Phú Mỹ Hưng Khu độ thị Phú Mỹ Hưng, Thành phố Hồ Chí Minh 23

Chương 2

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI

ĐỂ THÀNH LẬP CÁC MẠNG LƯỚI KHỐNG CHẾ

TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG

2.1 ĐẶC ĐIỂM THÀNH LẬP CÁC MẠNG LƯỚI KHỐNG CHẾ TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG

2.1.1 Đặc điểm thành lập lưới khống chế mặt bằng thi công nhà cao tầng

Tùy thuộc vào tính chất quan trọng của công trình, điều kiện địa hình, điều kiện thi công mà xây dựng lưới khống chế thi công một cách linh hoạt, nhằm đáp ứng được những yêu cầu trong quá trình thi công công trình Vì vậy công tác thành lập lưới khống chế thi công nhà cao tầng có những đặc điểm nổi bật sau đây:

Do đặc điểm của công trình nên chiều dài các cạnh đo thường chỉ hàng chục đến hàng trăm mét, tia ngắm ngắn và góc nghiêng ống kính lớn do đó trong khi tiến hành đo góc và chiều dài phải lưu ý đến sai số định tâm máy và sai số trục đứng của máy kinh vĩ hoặc máy toàn đạc điện tử

Điều kiện thi công tại công trường không thuận lợi cho việc đo đạc, nguyên nhân là do không thông hướng, do chiết quang, do độ rung của máy móc thi công ảnh hưởng đến thiết bị đo đạc

Không gian làm việc không chỉ ở trên mặt đất mà còn ở trên cao hoặc xuống hầm Các phương pháp đo đạc cũng rất đa dạng, đòi hỏi có các loại thiết bị trắc địa có độ chính xác cao

Yêu cầu độ chính xác cũng phụ thuộc tính chất, kết cấu công trình (cao hay thấp, trọng tải lớn hay nhỏ) Các dấu mốc trắc địa nằm trong khu vực thi công dễ bị phá hủy hoặc dịch chuyển do đó cần thường xuyên kiểm tra tính

ổn định và sự tồn tại của các mốc

Tùy thuộc vào điều kiện mặt bằng, mật độ xây dựng các hạng mục của công trình để chọn mật độ các điểm của lưới khống chế Đối với các công

trình xây dựng công nghiệp mật độ các điểm nên chọn là 1 điểm/2 ha ÷ 3 ha nhưng không ít hơn 4 điểm Như vậy đối với nhà cao tầng đều phải xây dựng một lưới khống chế mặt bằng số lượng điểm khống chế nhiều hay ít phụ thuộc vào diện tích xây dựng và tính phức tạp của công trình nhưng không được ít hơn 4 điểm Cạnh trung bình của đường chuyền hoặc tam giác từ 200m đến 300m Đối với lưới khống chế mặt bằng phục vụ xây dựng nhà cao tầng, mật

độ các điểm dày hơn, cạnh trung bình của lưới đường chuyền hoặc tam giác ngắn hơn

Thông thường, hình dạng của lưới khống chế mặt bằng phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng của tòa nhà tương lai Nếu tòa nhà có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật thì lưới khống chế cũng có dạng hình vuông hoặc hình chữ nhật nếu tòa nhà tương lai có dạng hình tròn thì lưới khống chế sẽ được thành lập dưới dạng đa giác trung tâm

Trước đây các máy toàn đạc điện tử còn chưa được thông dụng thì người ta phải xây dựng lưới khống chế sao cho cạnh của nó song song (hoặc vuông góc) với trục chính của công trình, điều này làm cho việc bố trí các trục

của công trình được thuận tiện và chính xác nhưng cũng gây rất nhiều phiền phức trong việc bố trí chọn điểm và nhất là vấn đề bảo vệ mốc các khống chế trong quá trình thi công xây dựng Ngày nay, với sự xuất hiện của các máy toàn đạc điện tử trên các công trình xây dựng nhà cao tầng, việc chọn điểm sao cho các cạnh của lưới khống chế song song với trục chính của công trình không còn là yêu cầu bắt buộc Vì vậy chúng ta luôn có thể chọn các điểm khống chế ở vị trí an toàn, không bị phá hủy trong suốt quá trình xây dựng

Các phương pháp thành lập lưới khống chế mặt bằng công trình nhà cao tầng bao gồm:

- Lưới tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc – cạnh)

- Lưới đa giác

- Lưới GPS

- Lưới ô vuông xây dựng

Lưới khống chế thành lập trong giai đoạn khảo sát thiết kế được tính toán trong hệ tọa độ Nhà nước hoặc hệ tọa độ thành phố là cơ sở để thành lập các mạng lưới khống chế đảm bảo thi công các công trình nhà cao tầng

Khi xây dựng nhà cao tầng cần thành lập hai mạng lưới khống chế:

- Lưới khống chế bên ngoài công trình: gồm các điểm mốc trắc địa bên ngoài công trình dùng để định vị các trục của tòa nhà và phục vụ giai đoạn thi công phần ngầm của công trình (cọc, móng, tầng hầm, công trình ngầm )

- Lưới khống chế trên mặt bằng móng: gồm các điểm mốc trắc địa đặt

ở bên trong công trình dùng để bố trí các trục chính và trục chi tiết của tòa nhà tại tất cả các sàn đang thi công, phục vụ cho giai đoạn thi công xây lắp thân nhà Các điểm của lưới được chuyển lên các sàn nhà theo phương thẳng đứng bằng phương pháp chiếu đứng quang học, hoặc bằng phương pháp tọa

độ nhờ các máy toàn đạc điện tử hoặc GPS

Tùy thuộc vào diện tích xây dựng và số lượng nhà cao tầng để lập phương án thiết kế lưới khống chế bên ngoài công trình Sau khi đã cắm sơ bộ

vị trí công trình trong chỉ giới xây dựng, căn cứ vào tổng bình đồ khu xây dựng để thiết kế vị trí các điểm của mạng lưới Dựa vào các trục chính của công trình để xây dựng hệ tọa độ phẳng có các trục OX, OY song song với các trục chính của công trình

Lưới khống chế bên ngoài là lưới độc lập, có thể thiết lập ở dạng lưới ô vuông, lưới đường chuyền Trường hợp có thể, nên tăng cường thêm các trị

đo chiều dài đường chéo để vững đồ hình Chiều dài cạnh phụ thuộc vào kích thước móng các công trình, trung bình là 100m Trong trường hợp xây dựng chen, chiều dài cạnh trung bình có thể nhỏ hơn

Vị trí các mốc của lưới khống chế bên ngoài cần bố trí ở những nơi ổn định, không bị phá hủy trong quá trình xây dựng công trình Kích thước và quy cách chôn các mốc của lưới khống chế bên ngoài tuân thủ quy định đối với mốc hạng IV, độ sâu chôn mốc ít nhất là 50cm Có thể tận dụng sân thượng tòa nhà lân cận để bố trí mốc kiểu mốc gắn sàn, với điều kiện chắc chắn rằng ngôi nhà gắn mốc đó không bị lún hoặc dịch chuyển vị trí trong thời gian thi công công trình

Chiều dài các cạnh của lưới khống chế bên ngoài cần được đo bằng các máy toàn đạc điện tử có các tham số độ chính xác thỏa mãn: a ≤ 3mm, b ≤ 3ppm Góc ngang trong lưới khống chế bên ngoài cần được đo với sai số trung phương không lớn hơn ± 5”

Trong điều kiện tại các điểm đo quang đãng, có thể đo lưới khống chế bên ngoài bằng kỹ thuật đo GPS tương đối tĩnh với các máy thu có độ chính xác a ≤ 5mm, b ≤ 2ppm hoặc kết hợp cả máy thu GPS và toàn đạc điện tử để

đo lưới

Mạng lưới khống chế bên ngoài công trình phải được bình sai và đánh giá độ chính xác theo phương pháp chặt chẽ trong hệ tọa độ công trình Sai số trung phương điểm yếu nhất sau bình sai không lớn hơn ± 5mm

- Lựa chọn thiết bị và máy đo

- Kiểm nghiệm hiệu chỉnh các thiết bị và máy đo

- Quy trình đo và xử lý số liệu

2.1.1.1 Nguyên tắc xác định độ chính xác cần thiết thành lập lưới

Khi thành lập các mạng lưới khống chế trắc địa công trình có một đặc điểm chung là: độ chính xác của mạng lưới ở giai đoạn sau cao hơn so với lưới ở giai đoạn trước

Để xác định độ chính xác cần thiết của lưới khống chế trắc địa chúng thường xuất phát từ yêu cầu độ chính xác của công tác xây dựng được lấy trong quy phạm, tiêu chuẩn hoặc yêu cầu riêng của công trình được nêu trong thiết kế

Trong xây dựng thường quy định hạn sai cho phép lắp đặt kích thước một bộ phận nào đó là Δ Khi đó độ lệch giới hạn so với trục công trình là:

δ = 2

Từ đó suy ra sai số trung phương (với xác suất P = 0.9973)

6 3

bd xl

td m m m

b Nguyên tắc ảnh hưởng không bằng nhau:

Để coi sai số của công tác trắc địa là nhỏ nhất có thể bỏ qua, cần đảm bảo điều kiện:

k

m

td = (2.5) với k = 2 ÷ 3

Trong trắc địa công trình, sai số của một đối tượng được bố trí bao gồm sai số lưới khống chế (mkc) và sai số của công tác bố trí (mbt) Do vậy ta có thể viết:

2 2 2

bt kc

m m

m

Việc lựa chọn nguyên tắc tính tùy thuộc vào độ chính xác xuất phát và điều kiện trang thiết bị sử dụng để đo đạc lưới khống chế và bố trí công trình

2.1.2 Đặc điểm thành lập lưới khống chế độ cao thi công công trình nhà cao tầng

Lưới độ cao thi công trên khu vực xây dựng công trình nhà cao tầng là

cơ sở độ cao cho công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình Thông thường điểm khống chế độ cao thi công được đặt trùng với điểm khống chế mặt bằng, điều đó tạo yêu cầu cao hơn đối với độ ổn định của các mốc khống chế Ngoài

ra mốc độ cao thi công còn có thể gắn trên các cột, bệ móng máy hoặc móng của công trình đã xây dựng và ổn định

Lưới độ cao trên khu vực xây dựng công trình là lưới độ cao tự do, trong đó độ cao khởi tính là một độ cao gốc giả định (độ cao trung bình của khu vực lấy với trị số chẵn) Để thống nhất về độ cao trong các giai đoạn xây dựng, lưới độ cao cần được đo nối với hệ thống độ cao trong giai đoạn khảo sát thiết kế

Về độ chính xác, lưới khống chế độ cao thi công cần đảm bảo yêu cầu của công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình Trong công tác bố trí, mỗi

độ cao thiết kế được chuyển ra thực địa từ hai điểm gần nhất của lưới thi công với độ chính xác từ 3 ÷ 4mm Để đảm bảo độ chính xác đó thì sai số độ chênh cao các điểm của lưới phải nhỏ hơn 1,5 lần, tức là sai số trung phương độ chênh cao giữa hai điểm kề nhau của lưới khống chế thi công không được vượt quá 2 ÷ 3mm Độ chính xác này có thể đạt được bằng thủy chuẩn hạng

IV với khoảng ngắm từ máy đến mia đã được rút ngắn lại

Theo các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành, khi đo vẽ hoàn công các đối tượng xây lắp trong giai đoạn thi công, độ chính xác đo vẽ không được thấp hơn độ chính xác công tác bố trí tương ứng Còn đáp ứng yêu cầu vị trí đo vẽ

vị trí độ cao tổng thể các hạng mục thì độ chính xác của cơ sở độ cao được tính toán xuất phát từ công thức:

h

m H 5 1

Trong đó: mH – sai số trung phương tổng hợp các bậc lưới khống chế độ cao;

h – khoảng cao đều giữa các đường đồng mức

2.2 CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA HIỆN ĐẠI ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG

2.2.1 Máy toàn đạc điện tử

2.2.1.1 Giới thiệu chung

Máy toàn đạc điện tử ra đời dựa trên các tiến bộ khoa học – kỹ thuật về lĩnh vực tin học và điện tử Về nguyên lý cấu tạo, máy toàn đạc điện tử bao gồm

3 phần chính như sau:

- Khối đo khoảng cách điện tử EDM (Electronic Dítance Meter):

Khối này có chức năng tự động đo khoảng cách nghiêng (D) từ tâm máy đến tâm gương phản xạ (hoặc đến điểm ngắm trên bề mặt phản xạ đối với máy không dùng gương phản xạ)

- Khối kinh vĩ số DT (Digital Theodolite): với chức năng tự động đo hướng ngang (hoặc góc ngang β), góc đứng V (hoặc khoảng thiên đỉnh Z)

- Khối xử lý CPU (Central Processing Unit – microprocessor): Trong khối cài đặt này cài đặt các chương trình tiện ích để giải các bài toán trắc địa Dựa vào các dữ liệu đo của khối EDM và DT và cùng với các dữ liệu khác như tọa độ của các điểm gốc (X0, Y0), độ cao của điểm đặt máy (hi) và điểm đặt gương (hr), chiều cao của máy, chiều cao gương cũng như các yếu tố khí tượng CPU sẽ tự động giải các bài toán như: xác định tọa độ và cao độ của điểm đo, xác định diện tích thửa, khối lượng san lấp Ngoài ra nó còn thực hiện chức năng quản lý dữ liệu, giao tiếp với máy tính và nhờ sự trợ giúp của các phần mềm chuyên dụng để giải các bài toán như bình sai lưới khống chế trắc địa, thành lập bản đồ số, mặt cắt số địa hình và các bài toán thuộc lĩnh vực trắc địa công trình

Ngoài 3 khối trên, máy có gương phản xạ có chức năng nhận và phản

xạ tín hiệu (sóng hoặc xung điện từ) về CPU của máy toàn đạc điện tử

Ngoài ra máy còn có các bộ phận quang – cơ giống như các máy trắc địa thông dụng khác như đế máy, ống kính, ống thủy, ống dọi tâm

2.2.1.2 Các nguồn sai số trong đo dài điện tử

Khi đo dài bằng máy TĐĐT, khoảng cách đo được sẽ chịu một số nguồn sai số như sau:

- Sai số do tốc độ tín hiệu;

- Sai số của tần số điều biến;

- Sai số hệ số khúc xạ;

- Sai số xác định hiệu pha

Mô hình sai số của khoảng cách đo được biểu thị bởi công thức sau:

m2D =a2 +b2.D2 (2.11)

Trong đó: 2 2 2

0

Z U

a = σ + σ

2 2

C

Với: σC - là sai số của vận tốc ánh sáng trong chân không

σf - là sai số của tần số điều biến

σn - là sai số của chỉ số khúc xạ n

σU - là sai số hiệu số pha U xác định

σ 0 - là sai số hiệu chỉnh “0” của máy

Đối với các máy đo dài, tham số a thường biểu thị ở đơn vị mm, còn tham số b được biểu thị ở phần triệu mm, thể hiện sai số đo các yếu tố khí tượng t, p và e gây nên, vì vậy có thể coi sai số đó là ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến độ chính xác đo khoảng cách bằng các máy TĐĐT Do đó

lưới khống chế đo cạnh cạnh càng ngắn thì càng ít chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh, có nghĩa là cạnh đo càng ngắn thì độ chính xác càng cao

2.2.1.3 Tham số kỹ thuật của một số máy toàn đạc điện tử

Hiện nay có rất nhiều chủng loại máy TĐĐT được nhập vào nước ta, chủ yếu là các máy của Thụy Sĩ, Nhật Bản, Thụy Điển, Mỹ Các loại máy này

có độ chính xác đo chiều dài với sai số từ ±1 mm ÷ ±5 mm, sai số đo góc cỡ

±1” ÷ ±5” và có tầm hoạt động đến vài km Các máy đo dài điện tử cũng như TĐĐT đã được sử dụng có hiệu quả trong công tác lập các mạng lưới khống chế TĐĐT, phục vụ xây dựng công trình, đo vẽ bản đồ địa hình, bản đồ địa chính tỷ lệ lớn

Hình 2.2: Máy toàn đạc điện tử

Các máy TĐĐT thế hệ mới có nhiều khả năng ứng dụng có hiệu quả trong công tác trắc địa, các tính năng đó là:

Thực hiện các phép tính toán trắc địa thông dụng nhờ phần mềm cài đặt trong máy;

- Đo và tính diện tích, chu vi thửa đất;

- Đo giao hội ngược để xác định tọa độ, độ cao trạm máy;

- Chuyển thiết kế ra thực địa;

- Đo góc và chiều dài gián tiếp;

- Chuyển trục công trình lên cao và xuống tầng hầm;

- Đo chuyển dịch và biến dạng công trình

Bảng 2.1: Bảng tham số kỹ thuật của một số máy TĐĐT

Loại máy Hãng SX

nước chế tạo

K/cách hoạt động (1)

Sai số đo dài (3)

Sai số đo góc

Trọng lượng (kg)

1.6 km

80 m (2)

2mm+ 2ppm 4mm + 2ppm

5’’ 7.1

SET-1030R3

Sokkia- Nhật Bản

3 km

80 m(2)

TC(R)-705

Leica- Thụy Sĩ

3 2mm+2ppm 1’’ 5.9

GTS-602/AF

Topcon- Nhật Bản

và ngược lại Hầu hết các máy TĐĐT đều có quy định khoảng cách ngắn nhất thường là 1.5m đến 2m, nếu đo ở khoảng cách ngắn hơn có thể làm hỏng máy

do tín hiệu phản xạ quá mạnh

(2) - Đo ở chế độ không gương

(3) - Độ chính xác này đạt được trong điều kiện đo bình thường, hầu hết các máy làm việc trong giải nhiệt độ môi trường từ -100C đến 400C Khi nhiệt

độ thấp hơn hoặc cao hơn giải trên, sai số đo chiều dài có thể tăng lên chút ít

và tỷ lệ với chiều dài đo (tăng thêm khoảng 1ppm)

2.2.1.4 Ứng dụng máy toàn đạc điện tử để thành lập lưới khống chế thi công công trình nhà cao tầng

Máy toàn đạc điện tử tham gia rất nhiều vào các dạng công tác của trắc địa trong xây dựng, đặc biệt là trong công tác thành lập lưới khống chế mặt bằng công công trình xây dựng Thi công lưới khống chế trắc địa mặt bằng và

độ cao có độ chính xác từ hạng IV trở xuống Nhờ sự trợ giúp của các chương trình cài đặt trong CPU mà có thể giải các bài toán kỹ thuật thuộc lĩnh vực trắc địa công trình

Trong thành lập lưới khống chế thi công trình bao gồm lưới khống chế

cơ sở và lưới bố trí công trình máy toàn đạc điện tử được sử dụng đo các yếu

tố của lưới khống chế thi công bao gồm đo góc và cạnh

1 Công tác đo góc

Các mạng lưới khống chế thi công và cở sở được thành lập trên khu vực đang tiến hành công tác xây dựng nên chịu tác động nhất định của các yếu tố môi trường

Các góc có chiều dài cạnh thường ngắn và không đều nhau Điều này làm tăng 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 giao thông và xây dựng

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

3

.

ρ

β S m k

Trình tự đo cạnh ngoài thực địa như sau:

- Định tâm cân bằng máy chính xác

- Tiến hành đo đi đo về theo 2 chiều thuận nghịch Mỗi lần đo cần phải đọc số 3 lần để lấy kết quả trung bình

- Xác định nhiệt độ môi trường và áp suất khí quyển ở 2 đầu cạnh để tính số cải chính ảnh hưởng của môi trường

2.2.1.5 Một số ứng dụng của máy toàn đạc điện tử trong xây dựng công trình nhà cao tầng

- Thành lập các mạng lưới khống chế

- Bố trí chi tiết trên mặt bằng cơ sở

- Chuyển trục công trình lên cao

- Đo vẽ hoàn công các hạng mục của công trình

- Sử dụng TĐĐT với chế độ không gương để kiểm tra độ nghiêng các kết cấu xây dựng và độ phẳng tường nhà cao tầng

2.2.2 Công nghệ GPS

2.2.2.1 Nguyên lý định vị GPS

Định vị là việc xác định vị trí điểm cần đo Tùy thuộc vào đặc điểm cụ thể của điểm cần xác định tọa độ người ta chia thành hai loại hình định vị cơ bản: định vị tuyệt đối và định vị tương đối Ngoài ra còn phương pháp định vị

vi phân

Hình 2.3: Máy thu GPS

- Định vị tuyệt đối: là trường hợp sử dụng máy thu GPS để xác định ngay tọa độ của điểm quan sát trong hệ thống tọa độ WGS-84, đây là hệ thống tọa độ cơ sở của GPS Đó có thể là các thành phần tọa độ vuông góc không gian (X, Y, Z) hoặc các thành phần tọa độ trắc địa mặt cầu (B, L, H) Các vệ tinh cũng được xác định tọa độ trong các hệ tọa độ này

- Định vị tương đối: là sử dụng hai máy thu GPS đặt tại hai điểm quan sát khác nhau để xác định hiệu tọa độ vuông góc không gian ( ΔX, ΔY, ΔZ ) hoặc hiệu tọa độ trắc địa mặt cầu (ΔB, ΔL, ΔH) giữa chúng trong hệ tọa độ WGS-84

- Định vị vi phân:

Từ hai nguyên tắc định vị tuyệt đối và định vị tương đối, người ta đưa

ra giải pháp định vị vi phân để nâng cao độ chính xác của định vị tuyệt đối Giải pháp này đã khắc phục được nhiều nguồn sai số, do đó độ chính xác được nâng cao đáng kể so với định vị tuyệt đối, đặc biệt là khắc phục được nhiễu cố ý S/A

Nội dung của phương pháp này là người ta sử dụng một máy thu GPS đặt tại một điểm đã biết tọa độ (trạm cố định), tại trạm này có thiết bị phát sóng vô tuyến để truyền đi số cải chính tọa độ tính được nhờ tọa độ đã biết và tọa độ xác định bằng máy thu GPS Các trạm đo tuyệt đối khác sẽ nhận (thu)

số cải chính này và hiệu chỉnh ngay cho tọa độ xác định được Số hiệu chỉnh này gọi là số hiệu chỉnh sai phân

2.2.2.2 Các nguồn sai số trong đo GPS

2 Sai số quỹ đạo vệ tinh

Chúng ta đã biết vệ tinh chuyển động trên quỹ đạo xung quanh trái đất chịu nhiều tác động như ảnh hưởng của sự thay đổi trọng trường trái đất, ảnh hưởng của sức hút mặt trăng, mặt trời … Các ảnh hưởng trên sẽ tác động tới quỹ đạo vệ tinh sẽ không chuyển động hoàn toàn theo đúng ba định luật Kepler Sai