Đồ án Khảo sát ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa công trình

Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K491 Đề tài: “Khảo sát ứng dụng công nghệ GPS trong trắc địa công trình” Chuyên đề: “ Chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS” Chương 1 Khái quát về công nghệ GPS 1.1.Cấu trúc của hệ thống định vị GPS 1.2.Nguyên lý định vị và các trị đo GPS 1.3.Các phương pháp định vị GPS 1.4.Một số ứng dụng của công nghệ GPS Chương 2 Tổng quan về công tác trắc địa trong xây dựng công trình công nghiệp và nhà cao tầng 2.1. Thành lập lưới khống chế thi công 2.2. Công tác bố trí công trình công nghiệp và nhà cao tầng 2.3. Các phương pháp chuyển trục công trình lên cao trong xây dựng công nghiệp và nhà cao tầng Chương 3 Chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS 3.1. Đặt vấn đề 3.2. Thực nghiệm 3.3. Chuyển trục công trình lên cao bằng công nghệ GPS Kết Luận Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K492 Chương 1 Khái quát về công nghệ GPS 1.1. cấu trúc của hệ thống định vị toàn cầu GPS Hệ thống định vị toàn cầu GPS (Global Positioning System) gồm 3 bộ phận: Đoạn không gian, đoạn điều khiển và đoạn sử dụng. Đoạn không gian Đoạn điều khiển Đoạn sử dụng Hình 1.1- Sơ đồ hoạt động của hệ thống định vị toàn cầu GPS 1.1.1. Đoạn không gian (Space Segment) Đoạn này gồm 24 vệ tinh phân bố đều trên 6 quỹ đạo gần tròn, trên mỗi quỹ đạo có 4 vệ tinh, mặt phẳng quỹ đạo nghiêng với mặt phẳng xích đạo một góc 550. Bán kính quỹ đạo vệ tính xấp xỉ 26560 km, tức vệ tinh có độ cao so với mặt đất cỡ 20200 km. Chu kỳ chuyển động của quỹ đạo là 718 phút (~12 giờ). Số lượng vệ tinh có thể quan sát được tuỳ thuộc vào thời gian và vị trí quan trắc trên trái đất, nhưng có thể nói rằng ở bất kỳ thời gian và vị trí nào trên mặt đất cũng có thể quan sát được tối thiểu 4 vệ tinh và tối đa là 11 vệ tinh. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K493 Hình 1.3- Vệ tinh GPS Hình 1.2- Phân bố vệ tinh trên 6 quỹ đạo Năng lượng cung cấp cho hoạt động của các thiết bị trên vệ tinh là pin mặt trời. Mỗi vệ tinh đều có đồng hồ nguyên tử với độ ổn định tần số 10-12, tạo ra tín hiệu với tần số cơ sở f0 = 10.23 MHz và từ đó tạo ra hai tần số tải: L1 = 154.f0 = 1575.42 MHz ( có bước sóng xấp xỉ 19 cm) L2 = 120.f0 = 1227.60 MHz ( có bước sóng xấp xỉ 24 cm) Các tải L1, L2 thuộc dải cực ngắn. Với tần số lớn như vậy các tín hiệu sẽ ít bị ảnh hưởng của tầng điện ly (tầng Ion) và tầng đối lưu vì mức độ chậm tín hiệu do tầng điện ly tỷ lệ nghịch với bình phương của tỷ số. Để phục vụ cho các mục đích và đối tượng khác nhau, các tín hiệu phát đi được điều biến mang theo các code riêng biệt là C/A code, P- code, và Y-code. Các sóng tải được điều biến bởi hai loại code khác nhau: Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K494 + C/A – code (Coarse/Acquition code) được dùng cho mục đích dân sự với độ chính xác không cao và chỉ điều biến sóng tải L1. Chu kỳ lặp lại của C/A – code là 1 miligiây và mỗi vệ tinh được gắn một C/A – code riêng biệt. + P – code (Presice code) được dùng cho mục đích quân sự (Mỹ) với độ chínhxác cao, điều biến cả sóng tải L1 và L2. Mỗi vệ tinh chỉ gán một đoạn code loại này, do đó P – code rất khó bị giải mã để sử dụng nếu không được phép. Ngoài ra, cả hai sóng tải L1 và L2 còn được điều biến bởi các thông tin đạo hàng: Ephemerit vệ tinh, thời gian của hệ thống, số hiệu chỉnh đồng hồ vệ tinh, quang cảnh phân bố vệ tinh trên bầu trời và tình trạng của hệ thống. + Y- code được phủ lên P – code nhằm chống bắt chước, gọi là kỹ thuật AS (Anti – Spoofing). Trong 3 nhóm vệ tinh (I, II, II-A) đã được đưa lên quỹ đạo thì chỉ có vệ tinh thuộc nhóm II (sau năm 1989) mới có khả năng này. Ngoài các tần số trên, các vệ tinh GPS còn có thể trao đổi với các trạm điều khiển mặt đất qua các tần số 1783.74MHz và 2227.5 MHz để truyền các thông tin đạo hàng và các lệnh điều khiển tới vệ tinh. Tất cả các code được khởi tạo lại sau mỗi tuần lễ GPS vào đúng nửa đêm thứ bẩy, sáng chủ nhật. Trên cơ sở C/A code, mỗi vệ tinh còn phát đi một “code tựa ngẫu nhiên” riêng của vệ tinh đó gọi là PRN – code (Pseudo Random Noise code) code này dài 37 tuần lễ. Code ngẫu nhiên là cơ sở để định vị tuyệt đối khoảng cách giả và dựa vào đó nhận biết được số liệu của vệ tinh. Nếu không có can thiệp chủ động nào khác vào các tín hiệu của vệ tinh, tức cỡ 13 m. Chính vì thế trước đây Bộ Quốc Phòng – Mỹ đã đưa vào dữ liệu thời gian của vệ tinh GPS một loại nhiễu SA (Selecke Availability) để giảm độ chính xác định vị tuyệt đối xuống cỡ 50 100 m. Nhưng ngày 2/5/2000, chính phủ Mỹ đã tuyên bố bỏ SA. Điều đó có nghĩa là độ chính xác định vị tuyệt đối thời gian sau khi bỏ SA đã được cải thiện. 1.1.2. Đoạn điều khiển (Control Segment) Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K495 Hình 1.5- Máy thu GPS Hình 1.4- Trạm điều khiển của hệ thống GPS Đoạn điều khiển gồm 4 trạm quan sát trên mặt đất tại Hawaii (Thái Bình Dương), Assension Island (Đại Tây Dương), Diego Garcia (ấn Độ Dương), Kwajalein (tây Thái Bình Dương) và một trạm điều khiển trung tâm đặt tại căn cứ không quân Mỹ gần Colorado Spring. Đoạn điều khiển có nhiệm vụ điều khiển toàn bộ hoạt động của các vệ tinh trên cơ sở theo dõi quỹ đạo chuyển động của vệ tinh và hoạt động của đồng hồ vệ tinh. Tất cả các trạm điều khiển có máy thu GPS theo dõi liên tục các vệ tinh, đồng thời đo các số liệu khí tượng. Trạm trung tâm xử lý các số liệu được truyền về từ các trạm cùng với số liệu đo được của chính nó. Kết quả xử lý cho ra ephemerit chính xác hoá của các vệ tinh và số hiệu chỉnh cho các đồng hồ vệ tinh. Các số liệu này được truyền từ trạm điều khiển trung tâm tới các trạm quan sát, từ đó truyền tiếp lên các vệ tinh cùng với các lệnh điều khiển khác. Việc chính xác hoá thông tin được tiến hành 3 lần trong một ngày. Ngoài ra, trạm trung tâm còn điều khiển hiệu chỉnh quỹ đạo, khởi động vệ tinh dự phòng khi cần thiết thay thế vệ tinh đã ngừng hoạt động. 1.1.3. Đoạn sử dụng (User Segment) Đoạn này gồm tất cả các máy móc, thiết bị thu nhận thông tin từ vệ tinh để khai thác sử dụng cho các mục đích và yêu cầu khác nhau. Đó có thể là một máy thu riêng biệt, hoạt động độc lập (trường hợp định vị tuyệt đối) hay mộtnhóm từ hai máy thu trở lên hoạt động Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K496 đồng thời theo một lịch trình nhất định (trường hợp định vị tương đối) hoặc hoạt động theo chế độ một máy thu đóng vai trò máy chủ phát tín hiệu vô tuyến hiệu chỉnh cho các máy thu khác (định vị vi phân). 1.2. Nguyên lý định vị và các trị đo GPS 1.2.1. Nguyên lý định vị GPS Nguyên lý định vị GPS là sử dụng các vệ tinh GPS như các điểm chuẩn di động có toạ độ đã biết để xác định vị trí của các điểm trên mặt đất, mặt biển hoặc trên không trung bằng phương pháp giao hội cạnh không gian. Giả sử đo được chính xác khoảng cách từ điểm đặt máy thu đến 3 vệ tinh thì vị trí điểm cần xác định (điểm đặt máy) là một trong 2 giao điểm của mặt cần có bán kính là khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ 3 và vòng tròn giao tuyến của hai mặt cầu có bán kính là khoảng cách từ máy thu đến vệ tinh thứ nhất và thứ hai. Thông thường, một trong hai giao điểm đó sẽ cho một đáp số vô lý (hoặc quá xa hoặc phải dịch chuyển với tốc độ không tưởng) và phải loại bỏ. Trong công nghệ GPS đã đặt ra yêu cầu phải thu tín hiệu từ 4 vệ tinh điều này liên quan đến việc tính số hiệu chỉnh đồng hồ. Để xác định chính xác khoảng thời gian truyền sóng và phải biết được vị trí chính xác của vệ tinh. Hai vấn đề cơ bản này của định vị GPS được giải quyết bởi “đoạn điều khiển”, cấu tạo của máy thu và cấu tạo của vệ tinh GPS. 1.2.2. Các trị đo GPS Trị đo GPS là những số liệu máy thu GPS nhận được từ tín hiệu của vệ tinh truyền tới. Mỗi vệ tinh GPS phát 4 thông số cơ bản cho việc đo đạc và chỉ chia thành hai nhóm: - Nhóm trị đo code: C/A – code, P – code. - Nhóm trị đo pha: L1, L2 và tổ hợp L1/L2 Các trị đo này có thể sử dụng riêng biệt hoặc kết hợp để xác định khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K497 1.2.2.1. Trị đo code Trong trường hợp này, máy thu nhận được code phát đi từ vệ tinh, so sánh với code tự do máy thu tạo ra nhằm xác định thời gian truyền tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu và từ đó khoảng cách từ máy thu tới vệ tinh được xác định theo công thức: D = c.t + c.t +  (1.1) Trong đó: c : là vận tốc truyền sóng (ánh sáng) = 299792458 m/s t : là thời gian truyền tín hiệu (sóng) t : là số hiệu chỉnh do sự không đồng bộ đồng hồ máy thu và vệ tinh  : là số hiệu chỉnh do môi trường. Hiện nay, độ chính xác định vị với trị đo code có thể đát tới 30m. Với độ chính xác đó trị đo code được sử dụng trong định vị đạo hàng và trong đo đạc độ chính xác thấp. 1.2.2.2. Trị đo pha sóng tải Sóng tải được phát đi từ vệ tinh có chiều dài bước sóng không đổi. Nếu gọi  là chiều dài bước sóng thì khoảng cách giữa vệ tinh và máy thu GPS là: D = N. +  (1.2) Trong đó: N : là số nguyên lần bước sóng  : là phần lẻ bước sóng Trị đo pha chính là phần lẻ bước sóng thể hiện qua độ di pha giữa sóng tải thu được từ vệ tinh và sóng tải do máy thu tạo ra. Phần lẻ này có thể đo được với độ chính xác cỡ 1% bước sóng, tức khoảng vài mm. Biểu thức xác định độ di pha:  = R + c(t - T) - .N + atm +  (1.3) Trong đó: R = 222 )()()( rsrsrs ZZYYXX  (1.4) R : là khoảng cách đúng từ vệ tinh đến máy thu Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K498 Xs, Ys, Zs : là toạ độ không gian ba chiều của vệ tinh Xr, Yr, Zr : là toạ độ không gian ba chiều của vị trí anten máy thu c : là tốc độ truyền sóng (ánh sáng) t : là độ lệch đồng hồ máy thu T : là độ lệch đồng hồ vệ tinh  : là bước sóng của sóng tải N : là số nguyên lần bước sóng từ vệ tinh đến anten máy thu atm : là sai số do khí quyển  : là tổng hợp các sai số khác. Định vị với trị đo pha sóng tải có độ chính xác cao hơn địn vị với trị đo code. Vấn đề chính trong trường hợp này là xác định số nguyên lần bước sóng (số nguyên đa trị N) giữa anten máy thu và vệ tinh. 1.3. Các phương pháp định vị GPS 1.3.1. Định vị tuyệt đối Hình 1.6- Định vị tuyệt đối Định vị tuyệt đối còn gọi là định vị điểm đơn, tức là dựa vào trị đo khoảng cách từ vệ tinh đến máy thu GPS để xác định trực tiếp vị trí tuyệt đối của anten máy thu trong hệ toạ độ WGS – 84 (hệ toạ độ có điểm gốc là tâm khối lượng trái đất). Định vị tuyệt đối còn được chia thành định vị tuyệt đối tĩnh và định vị tuyệt đối động. “Tĩnh” hay “động” là nói trạng thái của (anten) máy thu trong quá trình định vị. v1 v2 v3 v4 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K499 Độ chính xác của định vị tuyệt đối tĩnh ước tính đạt tới cỡ mét, còn độ chính xác định vị tuyệt đối động khoảng 10 – 40 m. Trong định vị tuyệt đối tĩnh có thể quan trắc liên tục các vệ tinh khác nhau ở các thời điểm khác nhau để đo khoảng cách từ vệ tinh đến điểm trạm đo và có nhiều trị đo thừa, qua xử lý số liệu sẽ được toạ độ tuyệt đối của điểm trạm đo. Trong trường hợp định vị tuyệt đối theo phương pháp đo khoảng cách giả thì ở một thời điểm ti, từ một trạm đo, quan trắc đồng bộ 4 vệ tinh, j = 1, 2, 3, 4 ta có một hệ phương trình được viết dưới dạng ma trận Ai.X + Li = 0 (1.5) Khi quan trắc đồng bộ với số lượng vệ tinh nhiều hơn 4 thì cần nghiệm theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất. Lúc đó (1.5) được viết dưới dạng hệ phương trình sai số: Vi = Ai.X + Li (1.6) Nếu số lượng thời điểm quan trắc là n và bỏ qua sự thay đổi của đồng hồ máy thu theo thời gian thì từ (1.6) ta có hệ phương trình sai số tương ứng là: V = A.X +L (1.7) Trong đó: V = ( V1 V2 . . . Vn)T A = (A1 A2 . . . An)T L = (L1 L2 . . . Ln)T X = (X Y Z T)T Theo phương pháp số bình phương nhỏ nhất, ta có: X = -(AT.A)-1.(AT.L) (1.8) Sai số trung phương của ẩn số được tính theo công thức: iiX QM i 0 (1.9) Trong đó: 0 : là sai số của trị đo khoảng cách giả (SSTP trọng số đơn vị) Qii : là phần tử tương ứng trên đường chéo chính của ma trận hệ số QX Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4910 QX = (ATA)-1 Định vị tuyệt đối theo pha sóng tải có độ chính xác cao hơn so với phương pháp đo khoảng cách giả. Trong định vị tuyệt đối đo pha sóng tải cần chú ý hiệu chỉnh sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu, khôi phục pha sóng tải, xác định số nguyên lần bước sóng. Kết quả định vị tuyệt đối theo phương pháp pha sóng tải có thể được dùng làm trạm tham khảo hoặc trạm gốc ( có toạ độ tương đối chính xác) cho định vị tương đối. 1.3.2. Định vị tương đối Định vị tương đối là trường hợp dùng hai máy thu GPS đặt ở 2 điểm khác nhau(2 điểm mút của một đường đáy) quan trắc đồng bộ cùng các vệ tinh để xác định vị trí tướng đối (X, Y, Z hoặc B, L, H) giữa hai điểm mút của đường đáy hoặc vector đường đáy trong hệ toạ độ WGS – 84. Tương tự, nhiều máy thu được đặt ở các điểm mút của một số đường đáy, quan trắc đồng bộ cùng các vệ tinh GPS thì có thể xác định được một số vector đườngđáy đó. Nếu đã biết toạ độ của một điểm thì có thể dùng vecor đường đáy để tính toạ độ của điểm kia. Định vị tương đối cũng được phân chia thành định vị tương đối tĩnh và định vị tương đối động. Trong định vị tương đối trị đo thường được sử dụng là pha sóng tải. Hình 1.7- Định vị tương đối Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4911 Trong trường hợp số lượng trạm đo nhiều hơn 2, quan trắc đồng bộ cùng một số vệ tinh thì ảnh hưởng sai số của quỹ đạo vệ tinh, sai số đồng hồ máy thu, sai số do tầng điện ly, sai số do khúc xạ của tầng đối lưu đối với trị đo để tiến hành định vị tương đối thì có thể loại trừ hoặc giảm thiểu ảnh hưởng của sai số tương quan, nâng cao độ chính xác định vị tương đối. 1.3.3. Định vị sai phân Định vị GPS sai phân còn gọi là định vị GPS vi phân (Differential GPS viết tắt là DGPS). Trong phương pháp này, một số máy thu đặt tại một điểm đã biết toạ độ, gọi là trạm gốc hoặc trạm tham khảo, đồng thời có máy hu khác đặt ở điểm cần xác định toạ độ, gọi là trạm đo. Dựa vào toạ độ chính xác đã biết của trạm gốc tính số hiệu chỉnh khoảng cách từ trạm gốc đến vệ tinh và số hiệu chỉnh này được máy GPS ở trạm gốc phát đi. Máy thu ở trạm đo, trong khi đo đồng thời cũng thu được số hiệu chỉnh từ trạm gốc và tiến hành hiệu chỉnh kết quả định vị, từ đó nâng cao độ chính xác định vị. Định vị GPS sai phân có thể chia thành sai phân trạm gốc đơn, sai phân khu vực cục bộ (nhiều trạm gốc) và sai phân khu vực rộng lớn. (1) GPS sai phân trạm gốc đơn (SRDGPS) (2) GPS sai phân khu vực cục bộ (LADGPS) (3) GPS sai phân khu vực rộng lớn (WADGPS) 1.4. Các nguồn sai số trong đo GPS Định vị GPS về thực chất được xây dựng trên cơ sở giao hội không gian các khoảng cách đo được từ máy thu đến các vệ tinh có toạ độ đã biết. Khoảng cách đo được là hàm của thời gian và tốc độ lan truyền tín hiệu trong không gian giữa vệ tinh và máy thu. Vì vậy kết quả đo chịu ảnh hưởng trực tiếp của các sai số của vệ tinh, của máy thu, của môi trường lan truyền tín hiệu và các nguồn sai số khác. Các nguồn sai số đó có tính chất hệ thống và tính chất ngẫu nhiên ảnh hưởng đến kết quả đo GPS. 1.4.1. Sai số đồng hồ đo Sai số đồng hồ gồm sai số đồng hồ vệ tinh, đồng hồ máy thu và sự không đồng bộ giữa chúng. Đồng hồ vệ tinh là đồng hồ nguyên tử, độ chính xác cao nhưng không phải hoàn toàn không có sai số. Trong đó, sai số hệ thống lớn hơn sai số ngẫu nhiên rất nhiều, nhưng có thể dùng mô hình để cải Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4912 chính sai số hệ thống, do đó sai số ngẫu nhiên trở thành chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ chính xác của đồng hồ. Khi hai trạm đo tiến hành quan trắc đồng bộ đối với vệ tinh thì ảnh hưởng của sai số đồng hồ vệ tinh đối với trị đo của hai trạm là như nhau. Đồng hồ máy thu là đồng hồ thạch anh. Cùng một máy thu, khi quan trắc đồng thời nhiều vệ tinh thì sai số đồng hồ máy thu có ảnh hưởng như nhau đối với các trị đo tương ứng và các sai số đồng hồ của các máy thu có thể được coi là độc lập với nhau. Như đã biết, vận tốc truyền tín hiệu xấp xỉ 3.108 m/s, do đó nếu đồng hồ thạch anh có sai số 10-4 giây thì sai số tương ứng của khoảng cách 30.000 m; nếu đồng hồ nguyên tử có sai số 10-7 giây thì sai số tương ứng khoảng cách là 30 m. Trong định vị GPS tương đối, sử dụng các sai phân bậc 1, 2, 3, có thể loại trừ hoặc giảm thiểu ảnh hưởng sai số đồng hồ trong kết quả đo. 1.4.2. Sai số quỹ đạo vệ tinh Do sự thay đổi của trọng trường trái đất, sức hút mặt trăng, mặt trời và các thiên thể khác, áp lực bức xạ mặt trời… tác động lên vệ tinh, nên chuyển động của vệ tinh trên quỹ đạo không hoàn toàn tuân theo định luật Kepler. Đó là nguyên nhân gây nên sai số quỹ đạo vệ tinh hay còn gọi là sai số vị trí của vệ tinh. Trong định vị GPS cần phải sử dụng lịch quỹ đạo vệ tinh (Ephemerit). Các trạm điều khiển quan trắc liên tục để xác định quỹ đạo chuyển động của vệ tinh và đưa ra lịch dự báo, gọi là lịch vệ tinh quảng bá, cung cấp đại trà cho người sử dụng bằng cách thu trực tiếp nhờ máy thu GPS. Lịch vệ tinh quảng bá cho phép xác định vị trí tức thời của vệ tinh với độ chính xác cỡ 20 100 m. Ngoài lịch vệ tinh quảng bá còn có lịch vệ tinh chính xác (Precise Ephemerit). Lịch vệ tinh này được thành lập từ kết quả hậu xử lý số liệu quan trắc ở các thời điểm trong khoảng thời gian quan trắc, có độ chính xác toạ độ vệ tinh cỡ 10 50 m. Sai số vị trí điểm của vệ tinh chịu ảnh hưởng gần như trọn vẹn đến độ chính xác toạ độ điểm định vị tuyệt đối (định vị điểm đơn), nhưng lại được loại trừ về cơ bản trong kết quả định vị tương đối. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4913 1.4.3. Sai số do tầng điện ly và tầng đối lưu Tầng đối lưu được tính từ mặt đất tới độ cao 50km và tầng điện ly ở độ cao từ 50km đến 1000km. Tín hiệu từ vệ tinh qua tầng điện ly, tầng đối lưu đến máy thu bị khúc xạ và thay đổi tốc độ lan truyền. Đối với tầng điện ly, giá trị sai số tăng tỷ lệ thuận với mật độ điện tử tự do và tỷ lệ nghịch với bình phương của tần số tín hiệu. Đối với tín hiệu GPS, số hiệu chỉnh khoảng cách theo hướng thiên đỉnh có thể đạt giá trị tối đa là 50m, theo hướng có góc cao 200, có thể đạt đến 150m. Để giảm thiểu sai số do tầng điện ly thường dùng máy thu 2 tần số, dùng mô hình hiệu chỉnh hoặc dùng hiệu các trị đo đồng bộ. Đối với tầng đối lưu, sự khúc xạ của đường chuyền tín hiệu càng phức tạp hơn, phụ thuộc vào sự biến đổi của khí hậu mặt đất, áp lực không khí, nhiệt độ và độ ẩm. ảnh hưởng của khúc xạ trong tầng đối lưu phụ thuộc vào góc cao của đường chuyền tín hiệu. Giá trị ảnh hưởng sai số theo hướng thiên đỉnh có thể đạt đến 2 3 m, theo hướng có góc cao 100 có thể đạt đến 20 m. Để giảm thiểu sai số do tầng đối lưu có thể dùng mô hình tín hiệu chỉnh đưa thêm tham số phụ ước tính ảnh hưởng của tầng đối lưu vào quá trình xử lý số liệu để tính hoặc dùng hiệu các trị đo đồng bộ. 1.4.4. Sai số do nhiễu tín hiệu Tín hiệu từ vệ tinh đến máy thu GPS có thể bị nhiễu do một số nguyên nhân như: tín hiệu phản xạ từ các vật khác (kim loại, bê tông, mặt nước…) ở gần máy thu GPS; tín hiệu bị nhiễu do ảnh hưởng của các sóng điện từ khác (khi đặt máy thu ở gần các trạm phát sóng, gần đường dây điện cao áp); tín hiệu bị gián đoạn do bị che chắn bởi các vật cản (nhà cửa, cây cối…). Các tín hiệu bị nhiễu nói trên chập với tín hiệu truyền trực tiếp từ vệ tinh đến máy thu gây ra sai số đối với trị đo. Để khắc phục sai số do nhiễu tín hiệu, cần phải đặt máy thu cách xa các vật dễ phản xạ tín hiệu hoặc các đối tượng gây nhiễu tín hiệu; không thu tín hiệu khi trời đầy mây, mưa, không đặt máy ở dưới các rặng cây. 1.4.5. Sai số khác Ngoài các nguồn sai số chủ yếu trên đây còn có các nguồn sai số khác như sai số do ảnh hưởng xoay của trái đất, do triều tịch của trái đất, do hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4914 ứng của thuyết tương đối, sai số vị trí của máy thu, sai số vị trí tâm pha của anten. Trong định vị chính xác cao cần phải xem xét và tìm biện pháp giảm ảnh hưởng của các nguồn sai số. 1.5. Các ứng dụng của công nghệ GPS 1.5.1. Các ứng dụng của GPS trong trắc địa 1.5.1.1. Xây dựng lưới khống chế mặt bằng Có thể nói, những ứng dụng đầu tiên của công nghệ GPS trong trắc địa là đo đạc các mạng lưới mặt bằng. Chúng ta biết rằng đo tương đối tĩnh cho độ chính xác cao nhất, vì thế phương pháp này được sử dụng để thành lập các mạng lưới trắc địa. Bằng kỹ thuật đo tương đối tĩnh người ta có thể xây dựng được các mạng lưới có cạnh dài hàng ngàn km mà không cần đến điều kiện thông hướng. 1.5.1.2. GPS phục vụ cho trắc địa công trình a) Đo lập các mạng lưới cơ sở trắc địa công trình và lưới thi công công trình. b) Đo các mạng lưới quan trắc biến dạng và chuyển dịch công trình. c) Đo vẽ thành lập các mặt cắt và đo tính khối lượng. d) Đo cắm chi tiết công trình. 1.5.2. Các ứng dụng của công nghệ GPS trong cuộc sống Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4915 Chương 2 Tổng quan về công tác trắc địa trong xây dựng công trình công nghiệp và nhà cao tầng 2.1. Thành lập lưới khống chế thi công 2.1.1. Mục đích, đặc điểm và độ chính xác của lưới khống chế thi công 2.1.1.1. Mục đích Lưới khống chế thi công công trình được thành lập với hai mục đích chủ yếu: chuyển bản thiết kế ra thực địa và đo vẽ hoàn công công trình. Những mục đích này là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác, mật độ điểm, số bậc, đồ hình và phương pháp xây dựng lưới. Thành lập lưới khống chế thi công là một trong những nội dung cơ bản, quan trọng của công tác trặc địa trong xây dựng công trình. 2.1.1.2. Đặc điểm của lưới khống chế thi công Lưới khống chế thi công là một hệ thống các điểm khống chế mặt bằng và độ cao được lưu giữ trên khu vực xây dựng bằng những dấu mốc trắc địa trong suốt quá trình thi công công trình. Lưới khống chế thi công có những đặc điểm cơ bản sau: - Lưới được thành lập trong hệ toạ độ quy ước, nhưng được đo nối với hệ tọa độ nhà nước. - Sơ đồ lưới được xác định tuỳ thuộc vào hình dạng khu vực, vào sự phân bố các hạng mục công trình xây dựng. - Lưới có số lượng hình hoặc vòng khép kín không lớn - Chiều dài cạnh của lưới thường ngắn - Các điểm của lưới có yêu cầu độ ổn định vị trí điểm cao trong điều kiện phức tạp khi xây dựng công trình. - Điều kiện đo đạc lưới thường là khó khăn Cần thấy rằng đặc điểm của lưới khống chế thi công liên quan khá chặt chẽ với mục đích và ý nghĩa của lưới. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4916 Việc chọn lựa phương pháp thành lập lưới phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng công trình, hình dạng và diện tích của khu vực xây dựng, ý nghĩa của mạng lưới, điều kiện địa hình của khu đo, độ chính xác yêu cầu, tình trạng trang thiết bị hiện có và năng lực của người thực hiện. Trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp và nhà cao tầng có thể áp dụng các phương pháp thành lập lưới sau: lưới tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc – cạnh), lưới đa giác, lưới GPS, lưới ô vuông xây dựng. Tuỳ thuộc vào diện tích khu vực và công nghệ xây dựng mà lưới khống chế thi công có thể gồm một số cấp lưới. Lưới khống chế thi công được thành lập dựa vào mạng lưới đã có ở giai đoạn khảo sát, thiết kế. 2.1.1.3. Độ chính xác của lưới khống chế thi công Theo mục đích và ý nghĩa của lưới, lưới khống chế thi công cần đảm bảo những yêu cầu sau: a)Yêu cầu độ chính xác bố trí công trình Để đáp ứng yêu cầu công tác bố trí cần đảm bảo độ chính xác vị trí tương hỗ giữa hai điểm lân cận nhau, hoặc vị trí tương hỗ giữa ba điểm của lưới trên một khoảng cách nào đó. Lưới khống chế thi công trong xây dựng các công trình công nghiệp chủ yếu sử dụng để lắp đặt các kết cấu xây dựng, các thiết bị công nghệ cần sử dụng mạng lưới lắp ráp với yêu cầu rất cao về độ chính xác tương hỗ. Để bố trí trục chính của khu công nghiệp lớn có mối liên hệ chặt chẽ về dây chuyền công nghệ, thông thường cần đảm bảo yêu cầu sai số vị trí tương hỗ giữa các điểm lân cận trong mạng lưới không vượt quá 1:10000 chiều dài cạnh. Khi cạnh lưới là 200m thì sai số này là 2cm. Nếu mạng lưới khống chế thi công được phát triển theo hai bậc thì ta có công thức tính sai số tương hỗ tổng hợp từ các bậc lưới: mth2 = m12 + m22 (2.1) Nếu lấy hệ số suy giảm độ chính xác k = 2, tức là m2 = 2mm Ta có: mth2 = m12 + 4.m22 = 5m12 Từ đó: m1 = 5 thm Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4917 Với mth = 20mm ta tính được m1 = 9mm; m2 = 18mm Khi có giá trị sai số trung phương tương hỗ của từng bậc lưới có thể tính được sai số trung phương các đại lượng đo theo công thức đã biết. 2 2 22 . isth S m mm i ii       (2.2) Đối với lưới đường chuyền lấy ii mm   b) Yêu cầu độ chính xác đo vẽ hoàn công công trình Tỷ lệ lớn nhất khi đo vẽ hoàn công công trình thường chọn là 1:500. Theo quy phạm, SSTP vị trí điểm khống chế cấp cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở không vượt quá MP = 0.2 mm. M = 10cm. Nếu thành lập lưới chêm dầy gồm hai bậc ta có: MP2 = M12 + M22 (2.3) Nếu lấy k = 2 ta tính được M1 = 4.5cm; M2 = 8.9cm Nghĩa là SSTP vị trí điểm yếu nhất của các cấp lưới không được vượt quá những giá trị tương ứng nêu trên. Độ chính xác của lưới khống chế thi công cần đảm bảo đồng thời cả hai yêu cầu bố trí và đo vẽ hoàn công công trình. 2.1.2. Các phương pháp thành lập lưới khống chế thi công Chúng ta đã biết rằng lưới khống chế thi công có thể thành lập theo các phương pháp: tam giác đo góc, tam giác đo cạnh, tam giác đo góc – cạnh, lưới GPS, lưới đường chuyền, lưới ô vuông xây dựng…. 2.1.2.1. Phương pháp tam giác đo góc Khi thành lập lưới khống chế mặt bằng trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp – thành phố, nhà cao tầng theo phương pháp tam giác đo góc, thường sử dụng một số đồ hình lưới sau: Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4918 Đối với lưới tam giác đo góc cần cố gắng thiết kể các tam giác gần với tam giác đều. Trong những trường hợp đặc biệt mới thiết kế các tam giác có góc nhọn đến 200, còn góc tù đến 1400. Để kiểm tra, mỗi lưới tự do (lưới có đủ số liệu gốc) cần ít nhất 2 cạnh đáy đo trực tiếp. Khi thiết kế lưới, việc tính toán độ chính xác thường được thực hiện trên máy tính điện tử theo chương trình lập sẵn. Để tính toán sơ bộ độ chính xác có thể sử dụng các công thức gần đúng. Dịch vị dọc của chuỗi gồm các tam giác gần đều, sau khi bình sai lưới theo các điều kiện hình được tính theo công thức: L b L n nnm b m m 9 534 . 222          (2.4) Trong đó: n : là Số lượng cạnh trung gian trên đường nối điểm đầu và điểm cuối của chuỗi b mb : là Sai số trung phương tương đối của cạnh đáy m : là Sai số trung phương góc đo (dấu “+” trước 3n được lấy khi số lượng tam giác là chẵn: còn dấu “-” được lấy khi số lượng tam giác là lẻ) Dịch vị ngang của chuỗi tam giác trong điều kiện như trên được tính theo công thức: c d a b Hình.2.1- Một số đồ hình lưới tam giác đo góc Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4919 - Khi số lượng tam giác là chẵn n nn mm L mq 3 .. 15 2 222   (2.5) - Khi số lượng tam giác trong chuỗi là lẻ n nnm m L mq 552 . 15 22 2   (2.6) m : là SSTP góc định hướng của cạnh gốc Đối với chuỗi tam giác có dạng bất kỳ với các góc liên hệ A và B ta có:            k i iiii b k S gBgABgAg m b m S m 1 22 22 cotcotcotcot.. 3 2   (2.7) Nếu cạnh trung gian trong chuỗi được tính từ hai cạnh gốc thì trị trung bình trọng số của các yếu tố (chiều dài, phương vị) được tính theo công thức: 2 2 2 1 21. mm mm mTB   (2.8) 2.1.2.2. Phương pháp tam giác đo cạnh Phương pháp tam giác đo cạnh được áp dụng phổ biến trong trắc địa công trình công nghiệp – thành phố để thành lập các mạng lưới hạng IV cũng như các lưới chêm dầy cấp 1, 2, các chỉ tiêu cơ bản của những lưới này được nêu trong bảng sau: Bảng 2.1 Các chỉ tiêu cơ bản Hạng IV Cấp 1 Cấp 2 Chiều dài cạnh (km) 1 5 0.5  6 0.253 SSTP tương đối xác định chiều dài cạnh 1:50000 1:20000 1:10000 Góc nhỏ nhất 20 20 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4920 trong tam giác (0) Góc nhỏ nhất trong tứ giác (0) 25 25 25 Số tam giác giữa các cạnh gốc 6 8 10 Đối với khu vực có dạng kéo dài, có thể xây dựng lưới tam giác đo cạnh dưới dạng chuỗi tam giác. Một trong những nhược điểm cơ bản của chuỗi tam giác đo cạnh là dịch vị ngang mu lớn hơn đáng kể so với dịch vị dọc mt. Lưới tam giác đo cạnh chỉ gồm có các tam giác còn có một nhược điểm nữa là không có điều kiện kiểm tra ngoại nghiệp chất lượng các trị đo, vì tổng các góc tính trong tam giác luôn bằng 1800 với sai số đo cạnh bất kỳ, thậm chí cả khi tồn tại sai số thô. Để khắc phục nhược điểm này trong thực tế thường áp dụng lưới gồm các tứ giác trắc địa. Vì trong mỗi tứ giác trắc địa đo 6 cạnh, một trong 6 trị đo đó là trị đo thừa, có thể tính từ các trị đo khác. Đây là điều kiện để kiểm tra ngoại nghiệp chất lượng đo chiều dài cạnh. 2.1.2.3. Phương pháp đo góc – cạnh kết hợp Hiện nay trong trắc địa công trình sử dụng rộng rãi các máy TĐĐT, do vậy lưới tam giác đo góc – cạnh được áp dụng phổ biến. Trong lưới đo góc – cạnh có thể đo tất cả các góc, cạnh hoặc chỉ đo một phần các góc và các cạnh của lưới. So với các lưới đo góc và đo cạnh đơn thuần thì lưới tam giác đo góc – cạnh ít phụ thuộc hơn vào kết cấu hình học của lưới, giảm đáng kể sự phụ thuộc giữa dịch vị dọc và dịch vị ngang, đảm bảo kiểm tra chặt chẽ các trị đo góc và cạnh. Lưới tam giác đo góc – cạnh cho phép tính toạ độ các điểm chính xác hơn (khoảng 1.5 lần) so với lưới tam giác đo góc hoặc tam giác đo cạnh. Một trong những dạng lưới đo góc – cạnh được áp dụng trong TĐCT là lưới tứ giác không đường chéo. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4921 Trong lưới này đo hai cạnh kề nhau (a và b) và tất cả các góc. Khi đó các cạnh c và d được tính theo công thức: D DAaCbd D DCbAa c sin )sin(.sin. sin )sin(.sin.   Trong lưới tứ giác cần đo hai cạnh trong tứ giác đầu tiên. Đối với các tứ giác tiếp theo chỉ cần đo một cạnh, vì cạnh còn lại có thể nhận được từ kết quả giải cạnh ở hình tứ giác trước đó. 2.1.1..4. Phương pháp sử dụng công nghệ GPS Hiện nay công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi trong trắc địa, trong đó có trắc địa công trình, bởi vì công nghệ này có nhiều ưu điểm nổi bật và đạt hiệu quả công tác cao. Những nội dung cơ bản khi thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS: a) Thiết kế lưới Trong lưới GPS không yêu cầu nhìn thông giữa các điểm, nhưng xét đến việc tăng dày lưới và ứng dụng các điểm GPS cho mục đích thi công, nên thiết kế để mỗi điểm của lưới phải nhìn thông hướng đến ít nhất một điểm khác. Để tính toạ độ các điểm GPS trong hệ toạ độ mặt đất đã sử dụng trong giai đoạn khảo sát thiết kế, cần tiến hành đo nối lưới với một số điểm khống chế đã có. Đối với khu vực lớn số điểm đo nối không ít hơn 3, đối với khu vực nhỏ thì số điểm đo nối từ 23. Hình.2.2- Tứ giác không đường chéo AB C D b a (2.9) d (2.10) Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4922 Sau khi đã lựa chọn được vị trí điểm GPS đáp ứng yêu cầu, tiến hành chọn mốc, đánh dấu điểm. Các mốc GPS có cấu tạo theo quy phạm trắc địa hiện hành của nhà nước. b) Đo đạc mạng lưới Lựa chọn máy thu GPS theo các quy định hiện hành, trong đó các máy thu có thể là máy 1 hoặc máy 2 tần số, nhưng nên chọn máy thu 1 tần số do lưới khống chế thi công có chiều dài cạnh ngắn. Trước khi đem máy đi đo cần kiểm nghiệm theo quy định trong đó cần đặc biệt lưu ý kiểm nghiệm lệch tâm pha ănten và lệch tâm bộ phận định tâm quang học để đảm bảo độ chính xác đo lưới khống chế thi công công trình với các cạnh ngắn. 2.1.3. Lưới ô vuông xây dựng 2.1.3.1. Đặc điểm thành lập lưới ô vuông xây dựng Để chuyển bản thiết kế công trình công nghiệp (XN công nghịêp, khu liên hợp công nghiệp, một thành phố hay một ngôi nhà cao tầng) ra thực địa, chúng ta cần xây dựng cơ sở khống chế toạ độ và độ cao ở dạng đặc biệt bao gồm một hệ thống các điểm trắc địa phân bố một cạnh tương đối đồng đều trên toàn khu vực. Các điểm này tạo thành một mạng lưới các hình vuông hay hình chữ nhật có chiều dài cạnh từ 50, 100400. Sở dĩ lưới xây dựng có dạng đặc biệt như vậy là vì các khu công nghiệp các thành phố đều có các hạng mục công trình được bố trí thành các lô, các mảng có trục song song hoặc vuông góc với nhau. Mạng lưới ô vuông xây dựng có các cạnh song song với trục chính của chuỗi xây dựng này. Chính vì vậy sau khi thiết kế các hạng mục công trình trên bình đồ, người ta thiết kế một mạng lưới ô vuông với sự phân bố các điểm một cách hợp lý và từ đó chuyển chúng ra thực địa. Lưới ô vuông xây dựng có những đặc điểm sau: - Hướng các trục toạ độ vuông góc giả định (hệ toạ độ sử dụng để thành lập lưới ô vuông xây dựng) phải song song với trục chính của các công trình và trục các đường giao thông chính trong khu vực. Trên toàn bộ diện tích rộng lớn của khu xây dựng hướng các trục toạ độ của các mạng lưới ô vuông xây dựng ở các khu vực khác nhau có thể khác nhau. Để liên kết các mạng lưới nói trên với hệ thống toạ độ của nhà nước thì Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4923 cần tính chuyển toạ độ các điểm của những mạng lưới này về hệ thống toạ độ nhà nước. - Gốc toạ độ giả định: Thường được chọn sao cho toàn bộ khu vực xây dựng sẽ nằm lọt vào góc vào góc phần tư thứ nhất của hệ toạ độ giả định. Khi đó tất cả các điểm của công trình cần bố trí đều có toạ độ dương nhằm tránh nhầm lẫn trong tính toán, do vậy đối với mặt bằng xây dựng nhỏ thì gốc toạ độ nên chọn ở góc tây nam của khu vực. Còn đối với khu vực lớn, để tránh lan truyền sai số số liệu gốc thì gốc toạ độ được chọn ở giữa khu vực. 2.1.3.2. Các phương pháp thành lập lưới ô vuông xây dựng Có hai phương pháp chủ yếu để thành lập lưới ô vuông xây dựng: phương pháp trục và phương pháp hoàn nguyên. a) Phương pháp trục Trong phương pháp này chúng ta chuyển ngay ra thực địa với độ chính xác xác định trứơc toàn bộ các điểm của mạng lưới bằng cách đặt chính xác các yếu tố thiết kế (góc, cạnh). Đầu tiên bố trí trên thực địa hai hướng khởi đầu vuông góc với nhau nằm giữa khu vực xây dựng. Do có sai số bố trí nên hai hướng này không thật vuông góc với nhau. Dùng máy kinh vĩ chính xác đo lại góc  từ 23 vòng đo. Tính trị số chênh lệch giữa  = 900 -  và điều chỉnh vị trí các điểm B, C bằng các số hiệu chỉnh SB, SC để cho AB và AC thật vuông góc với nhau. Hình.2.3- Sơ đồ bố trí lưới ô vuông xây dựng bằng phương pháp trục M N O P R EA B1 C1 SB SC B C Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4924 Các số hiệu chỉnh này được tính theo công thức:     2 . 2 . 1 1   ACS ABs C B (2.11) Các khoảng cách AB1 và AC1 được lấy trên tổng bình đồ. Cố định các điểm B, C trên thực địa và dọc theo các hướng AB, AC ta đặt các đoạn thẳng bằng chiều dài cạnh của lưới. - Ưu điểm Toàn bộ các điểm sau khi bố trí sơ bộ sẽ được thay ngay bằng các mốc bê tông chắc chắn nên trong quá trình đo đạc, tính toán, bình sai, chúng được bảo vệ một cách tin cậy. - Nhược điểm Do sự tích luỹ sai số nên toạ độ thực tế của các điểm ở xa điểm gốc sẽ khác nhiều so với toạ độ thiết kế. Do vậy phương pháp này chỉ nên áp dụng ở những khu vực nhỏ, đòi hỏi độ chính xác không cao, tức là khi sự sai khác về toạ độ nằm trong phạm vi từ 3 5 cm có thể bỏ qua được. Trường hợp yêu cầu độ chính xác cao hơn thì phải sử dụng toạ độ thực tế các điểm của lưới. b) Phương pháp hoàn nguyên. Dựa vào hướng khởi đầu đã chuyển ra thực địa, chúng ta bố trí một mạng lưới có chiều dài cạnh các ô lưới đúng như thiết kế. Việc đo đạc được tiến hành bằng máy kinh vĩ và thước thép với độ chính xác lập lưới vào khoảng 1:1000 1:2000. Tất cả các điểm đỉnh ô vuông được đóng cọc tạm thời và lưới này được gọi là “lưới gần đúng”. Sau đó chúng ta lập các bậc lưới khống chế trắc địa trên toàn bộ mạng lưới vừa thành lập để xác định toạ độ thực tế của các điểm tạm thời nói trên. So sánh các toạ độ này với toạ độ thiết kế tương ứng sẽ tìm ra các đại lượng hoàn về góc và chiều dài. Từ đó xê dịch các điểm để có vị trí đúng của chúng (công việc này gọi là hoàn nguyên điểm). Sau đó thay thế các điểm tạm thời vừa được hoàn nguyên bằng các mốc bê tông chắc chắn. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4925 Trước khi đưa mạng lưới vào phục vụ công tác bố trí chúng ta tiến hành đo kiểm tra để xác minh độ chính xác của việc hoàn nguyên sau đó công nhận toạ độ các điểm đúng bằng toạ độ thiết kế. Vì các đại lượng hoàn nguyên thường không lớn hơn 2 3 m và có thể đo ở thực địa với độ chính xác đến 3 mm, tức là phụ thuộc vào độ chính xác lập các lưới tam giác và đa giác. - Ưu điểm : Phương pháp này cho phép rút ngắn được thời gian và giá thành thi công mạng lưới. Việc hoàn nguyên có thể không phải làm ngay hết toàn bộ mạng lưới, do vậy đối với khu vực nào cần ưu tiên xây dựng trước thì tiến hành hoàn nguyên trước, còn các phần khác của mạng lưới sẽ tiếp tục hoàn thiện sau. - Nhược điểm : trong suốt quá trình đo đạc, tính toán, bình sai thì các điểm của lưới được giữ lại trên thực địa bằng các cọc gỗ tạm thời nên có khả năng dễ bị hư hại, mất mát. 2.2. Công tác bố trí trong xây dựng công trình công nghiệp và nhà cao tầng 2.2.1. Khái niệm chung về bố trí công trình Bố trí công trình là công tác trắc địa nhằm chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa. Nội dung của công tác bố trí là xác định vị trí mặt bằng, độ cao của các điểm, độ thẳng đứng của các kết cấu, các mặt phẳng đặc trưng của công trình đang được xây dựng theo đúng thiết kế. Để bố trí công trình phải thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao trên thực địa. Các số liệu chuẩn bị cho công tác bố trí đều phải được tính trong hệ toạ độ này. Các trục của công trình có thể được chia làm ba loại. - Trục chính: Nếu công trình có dạng tuyến thì trục chính lá trục dọc của công trình. Trục chính của toà nhà là trục đối xứng hoặc trục tường bao. Trục chính của công trình được đo nối với lưới trắc địa cơ sở. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4926 - Trục cơ bản là trục của các bộ phận quan trọng của công trình và thường có quan hệ chặt chẽ với nhau. Các trục cơ bản được xác định với độ chính xác cao hơn. - Trục phụ là trục để bố trí các phần chi tiết của công trình. Công tác bố trí công trình được tiến hành theo 3 giai đoạn: 2.2.1.1. Bố trí cơ bản Từ điểm khống chế trắc địa bố trí trục chính của công trình. Từ trục chính bố trí trục cơ bản. Đối với công trình lớn, để thực hiện bố trí cơ bản phải xây dựng lưới cục bộ. Trong giai đoạn này yêu cầu độ chính xác cỡ 35 cm. 2.2.1.2. Bố trí chi tiết Từ trục chính và trục cơ bản bố trí các trục dọc, ngang của các bộ phận của công trình, đồng thời bố trí các điểm và mặt phẳng theo độ cao thiết kế. Giai đoạn này nhằm xác định vị trí tương hỗ của các yếu tố của công trình nên yêu cầu độ chính xác cao hơn so với giai đoạn bố trí cơ bản, phải đạt độ chính xác 2 3 mm. 2.2.1.3. Bố trí công nghệ Công tác bố trí trong giai đoạn này nhằm đảm bảo lắp đặt và điều chỉnh các kết cấu xây dựng và thiết bị kỹ thuật. Giai đoạn này đòi hỏi độ chính xác cao nhất: 0,11,0 mm. 2.2.2.Các phương pháp bố trí trục cơ bản 2.2.2.1.Phương pháp toạ độ cực a)Phương pháp bố trí Toạ độ điêm 1,2 và phương vị đã được xác định từ lưới cơ sở. Toạ độ điêm C đã cho trong thiết kế. Điểm C được bố trí bằng cách đặt khoảng 2.2.2.2.Phương pháp toạ độ vuông góc 2.2.3.Các phương pháp bố trí trục chi tiết 2.2.3.1.Phương pháp giao hội hướng chuẩn 2.2.3.2.Phương pháp đạt khoảng cách theo hướng chuẩn Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4927 2.2.4. Độ chính xác bố trí công trình Độ chính xác bố trí công trình phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Kích thước và chiều cao của công trình - Vật liệu xây dựng công trình - Tính chất và công dụng của công trình - Công nghệ và phương pháp thi công xây dựng công trình. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chính xác xây dựng công trình: - Sai số đo đạc : mtđ - Sai số tính toán, thiết kế : mtk - Sai số thi công, xây lắp : mxl Như vậy sai số trung phương tổng hợp sẽ được tính theo công thức: m02 = mtđ2 + mtk2 + mxl2 (2.12) Độ chính xác cần thiết của mỗi công việc cần được ước tính trên cơ sở hiệu quả kinh tế và điều kiện kỹ thuật cụ thể. Có hai phương pháp ước tính độ chính xác: 2.2.4.1.Nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau Giả thiết sai số trung phương tổng hợp: m02 = m12 + m22 + m32 + … + mn2 (2.13) Coi m1 = m2 = m3 = … = mn, ta có : mi = n m0 (2.14) n: là số lượng nguồn sai số. 2.2.4.2.Nguyên tắc ảnh hưởng không bằng nhau Trong trường hợp ảnh hưởng của một nguồn sai số nào đó là không đáng kể thì có thể bỏ qua. Giả thiết: m02 = m12 + m22 (2.15) m2 rất nhỏ có thể bỏ qua, khi đó m0  m1 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4928 Trường hợp có thể biểu diễn bằng quan hệ: m2 = k m1 (2.16) k là một số nào đó để chấp nhận m0  m1 Trong thực tế có thể lấy k2. Sai số thiết kế có thể xem là nhỏ, có thể phải đạt độ chính xác cao để có thể bỏ qua. Người ta thương yêu cầu công tác trắc địa bố trí công trìnhphải đạt độ chính xác cao để có thể bỏ qua. Độ chính xác của công tác bố trí công trình thường được quy định như sau: Bảng 2.2 Cấp chính xác Đặc điểm công trình xây dựng Sai số trung phương bố trí Góc (“) Cạnh và trục thẳng đứng Một trạm độ cao (mm) 1 Kết cấu kim loại ghép nối bêtông đúc sẵn lắp ghép theo khớp nối. 5 1:15000 1 2 Nhà cao hơn 16 tầng, khẩu độ  36m, công trình cao hơn 60m. 10 1:10000 2 3 Kết cấu kim loại, bê tông cốt thép, thi công theo cốp pha trượt, nhà 5 10 tầng, khẩu độ 636m, công trình cao 1560m. 20 1:5000 2.5 4 Nhà dưới 5 tầng, khẩu độ dưới 6m, công trình cao dưới 15m, đóng cốp pha tại chỗ, nhà khung. 30 1:3000 3 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4929 2.2.5. Công tác bố trí trong xây dựng công trình công nghiệp 2.2.5.1. Lập bản vẽ bố trí công trình Trước khi chuyển ra thực địa bản thiết kế công trình xây dựng cần phải thực hiện việc tính toán, giải thích các yếu tố bố trí, từ đó lập bản vẽ bố trí công trình. Để chuyển các công trình ra thực địa, cần thành lập trên khu vực xây dựng lưới khống chế trắc địa dùng cho bố trí công trình. Sau đó phải xác định được toạ độ các điểm cơ bản (các điểm xác định kích thước hình học) của công trình trong hệ toạ độ dùng để thi công công trình bằng phương pháp đồ giải hoặc giải tích. Để thành lập bản vẽ bố trí, cần tính toán các yếu tố bố trí công trình. Trước hết cần xác định các yếu tố bố trí về góc và chiều dài đối với các điểm cơ bản của công trình. Trong quá trình tính toán các yếu tố bố trí, cần phải kiểm tra tính chính xác của các kích thước thiết kế đã được đưa lên bản vẽ bố trí công trình. Trên bản vẽ bố trí công trình cần thể hiện các yếu tố sau: - Vị trí và toạ độ các điểm của mạng lưới khống chế thi công được sử dụng cho công tác bố trí. - Các điểm đặc trưng của công trình sẽ được bố trí. - Các yếu tố bố trí, những điểm đặc trưng của công trình được xác định tuỳ thuộc vào phương pháp bố trí. - Các kích thước của công trình cũng cần được ghi chú trên bản vẽ bố trí để kiểm tra những số liệu đo nối và công tác bố trí. Khi tính toán các yếu tố , cần phải lưu ý rằng toạ độ thiết kế của các điểm cơ bản trên công trình và các điểm lưới khống chế thi công cần được xác định trong cùng một hệ toạ độ. Nếu như có sự khác biệt về hệ toạ độ thì cần phải tiến hành tính chuyển giữa hai hệ toạ độ phẳng bằng phép tính chuyển toạ độ Helmert. Khi có sự khác biệt về mặt chiếu, ví dụ sự khác biệt về mặt chiếu giữa hệ toạ độ quốc gia và hệ toạ độ thi công công trình thì phải tiến hành tính chuyển bằng các công thức thể hiện được sự khác biệt về tỷ lệ chiếu giữa các hệ toạ độ này. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4930 2.2.5.2Bố trí cơ bản trong xây dựng công trình công nghiệp Để bố trí theo phương pháp toạ độ vuông góc đầu tiên căn cứ vào toạ độ thiết kế của các điểm trục chính và toạ độ các điểm lưới ô vuông xây dựng gần nhất, tính các gia số toạ độ. - Điểm I (A/1) so với điểm 012N : mYYY mXXX NII NII 00.7200.40000.472 00.5400.20000.254 0 12 0 12   - Điểm II (K/1) so với điểm 020N : XII = 400.00 – 344.00 = 56.00 m YII = 472.00 – 400.00 = 72.00 m - Điểm III (K/44) so với điểm 022N XIII = 400.00 – 344.00 = 56.00 m YIII = 800.00 – 730.00 = 70.00 m - Điểm IV (K/44) so với điểm 014N XIV = 254.00 – 200.00 = 54.00 m YIV = 800.00 – 730.00 = 70. 00 m Trình tự bố trí các điểm như sau: 200N 120N 210N 220N 140N130N 344,00 472,00 254,00 730,00 258,00 72,00 70,00 200,00 254,00 344,00 400,00 72,00 200,00 254,00 344,00 400,00 344,00 400,00 90 ,00 M M” N N” I II III IVA K A K 1 1 44 730,00 254,00 472,00 344,00 C B SC SB C1 B1 A E R P O N M Hình.2 .3- Sơ đồ bố trí lưới ô vuông xây dựng bằng 56 ,00 25 4,0 0 54 ,00 Hình.2.4- Bản vẽ bố trí các trục chính công trình Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4931 - Bố trí điểm I: Đặt máy kinh vĩ tại điểm 012N định hướng 014N và đặt theo hướng này khoảng cách YI = 72.00 m, ta cắm được điểm M. Mang máy đến điểm M định hướng trở lại 012N bàn độ rồi đặt ở hai vị trí một góc vuông ra xác định hướng được hướng MM. Điểm I (A/1) sẽ được xác định trên thực địa bằng cách đặt từ M dọc theo hướng MM một đoạn bằng XI = 54,00m. Điểm I cũng có thể được xác định theo trình tự đặt XI trước sau đó đặt khoảng cách YI sau. Tuy nhiên căn cứ vào giá trị tuyệt đối của các gia số X và Y để chọn trình tự bố trí cho độ chính xác cao nhất. - Bố trí điểm II: Sau khi xác định được vị trí của điểm I, dọc theo hướng MM, đặt khoảng cách thiết kế giữa các trục A-A và K-K bằng 90 m ta xác định được trên thực địa vị trí điểm II (K/1). Để kiểm tra xác định lại điểm II từ điểm 020N bằng cách đặt các đoạn YII = 72.00 m; XII = 56.00 m. Nếu sai số vị trí điểm II không vượt quá 35 cm thì có thể xem việc bố trí là đạt yêu cầu. Kết quả đo kiểm tra cần ghi lại trên sơ đồ bố trí công trình, đồng thời giữ nguyên vị trí của điểm II. Tương tự chúng ta có thể bố trí các điểm III và IV từ điểm 022N của lưới xây dựng và dùng điểm 014N để kiểm tra. Để đảm bảo việc bố trí công trình chúng ta tiến hành đo kiểm tra cạnh I-IV và II-III hoặc các đường chéo của công trình, so sánh với kết quả đo với số liệu thiết kế để kiểm tra. Ngoài ra chúng ta có thể bố trí các điểm trục chính của công trình bằng phương pháp toạ độ cực. Khi đó căn cứ vào các gia số toạ độ X, Y để tính các yếu tố bố trí là các góc cực  và cạnh cực S. Bởi vì khi bố trí các trục chính, ta mới chỉ xác định được vị trí của cả công trình trên khu vực và đính hướng nó so với các công trình lân cận. Cho nên sai số cho phép từ 5000 1 4000 1  . Nghĩa là khi bố trí các trục chính, việc đo chiều dài có thể được tiến hành bằng thứơc thép đã được kiểm nghiệm. Khi độ nghiêng của công trình > 10 thì cần phải tính đến số hiệu chỉnh do độ nghiêng, với dấu “+”. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4932 Việc dựng góc vuông được tiến hành bằng máy kinh vĩ có độ chính xác 30” hoặc bằng máy kinh vĩ có độ chính xác trung bình theo hai vị trí bàn độ. Sau khi xác định vị trí các điểm và chôn mốc, tiến hành đo kiểm tra độ vuông góc với nhau của các trục bằng máy kinh vĩ, sai lệch cho phép so với góc vuông không quá 60”. Khi sai lệch lớn hơn thì cần hiệu chỉnh bằng cách xê dịch một cách hợp lý vị trí các điểm gần nhất. Các điểm trục chính sau khi được kiểm tra bảo đảm độ chính xác sẽ được cố định bằng các mốc chôn chắc chắn hơn. 2.2.5.3. Khung định vị và các phương pháp đánh dấu trục bên ngoài công trình. a) Khung định vị - Khung định vị là khung bằng sắt hay gỗ bao quanh và cách biên công trình một khoảng an toàn nào đó. Trục công trình sẽ được đánh dấu lên khung định vị vì những lý do sau: - Khi bắt đầu thi công móng công trình thì các điểm trục chính đã được bố trí trên mặt đất sẽ bị phá huỷ, nên cần phải gửi vị trí các trục chính ra ngoài vùng thi công trên khung định vị. - Khung định tạo ra một mặt phẳng nằm ngang dùng để bố trí các trục chi tiết của công trình với độ chính xác đặt khoảng cách thiết kế từ  12 mm. Khung định vị được bố trí sao cho cạnh của khung song song với trục chính của công trình. Khoảng cách từ khung định vị đến mép ngoài của móng công trình phải đảm bảo cho các cọc của khung không bị ảnh hưởng khi thi công móng. Thông thường khoảng cách từ khung định vị đến mép hố móng bằng 3 5m hoặc lớn hơn tuỳ thuộc vào độ sâu và phương pháp thi công hố móng. Khung định vị có hai dạng: Khung định vị liên tục và khung định vị không liên tục. Khung định vị không liên tục gồm những cặp cột đứng riêng lẻ bao quanh móng, trong đó mỗi cặp cột đánh dấu một trục dọc hoặc một trục ngang nào đó của công trình. Khoảng cách giữa các cột bằng khoảng cách giữa trục các dãy cột của nhà xưởng mà ta định bố trí (thường từ 6 8 m ), Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4933 chiều cao cột thường vào khoảng 0.51.2 m để có thể đặt được máy kinh vĩ ở phía trên nó. Khung định vị liên tục có khoảng cách giữa các cột ngắn hơn (3m) và phần đầu cột được nối liền với nhau bằng ván gỗ có độ dày từ 40 50 mm, cạnh gỗ phĩa trên được bào phẳng và nằm ngang. Cả hai loại khung định vị đều phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Các cạnh của khung định vị cần phải đặt tương ứng song song với trục dọc và ngang của công trình. Điều kiện này nhằm bảo đảm khoảng cách giữa các trục liền kề nhau được đặt trên khung định vị sẽ bằng khoảng cách thiết kế. Sai số trung phương tương đối đo các đoạn thẳng trên khung định vị cần phải đạt khoảng 1:10.0001:25.000. Để đảm bảo độ chính xác yêu cầu này, góc lệch của khung định vị so với trục công trình phải đảm bảo điều kiện : "22 Các cạnh của khung định vị phải nằm trên một tuyến thẳng để khi đặt thước đo trên đó, thước sẽ nằm đúng theo tuyến ngắm với độ chính xác cần thiết. Nếu ký hiệu  là độ lệch của các đầu thước so với tuyến thẳng và yêu cầu độ chính xác trên khung định vị từ 1:10000 1:25000 thì độ lệch  cho phép tương ứng với các chiều dài thước đo khác nhau sẽ là: Khi l = 8 m 10 m;  =  2 cm Hình.2.5- .Khung định vị b) a) Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4934 l = 20 m ;  =  0.3 cm Đầu trên cùng của các cột khung định vị cần phảo nằm trên một mặt phẳng nằm ngang để kết quả đo không cần hiệu chỉnh do độ dốc của thước. Gọi h là độ cao giữa hai điểm mà ta có thể bỏ qua được số hiệu chỉnh do độ dốc của thước, l là khoảng cách giữa các cột kế tiếp của khung định vị khi l = 6 m, để đảm bảo độ chính xác đo khoảng cách trên khung định vị 1:10000 1:25000 thì h =  3.8 cm Do đó muốn đưa các đầu cột vào cùng một mặt phẳng nằm ngang thì phải dùng phương pháp thuỷ chuẩn hình học. b) Chuyển các trục bố trí lên khung định vị. - Chuyển các trục chính: Hình 2.6- Chuyển các trục chính lên khung định vị Đặt máy kinh vĩ tại một trong những điểm trục chính của công trình Ví dụ tại điểm I: Định tâm máy và định hướng về điểm II, dọc theo hướng ngắm đánh dấu trên khung định vị ở phía xa điểm 1” và đóng tại đó một đinh nhỏ. Quay ống kinh vĩ 1800, đánh dấu điểm '1 trên khung định vị ở gần máy và đóng một 1 13 34 44 A B K A B K 1 13 22 34 44 N-21 K’ K’’ A’ A’' 1” 1’ 44” 44’ 344,00 72,00 56,00 50,00 80,00 258,00 254,00 730,00 472,0036 ,00 30 ,00 24 ,0 90 ,00 y= 60 0 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4935 đinh nhỏ để đánh dấu. Như vậy trục chính 1-1 đã được chuyển lên khung định vị. Tiến hành tương tự để chuyển lên khung định vị trục A-A. Chuyển máy kinh vĩ đến điểm III, định hướng về IV, tiến hành tương tự như trên, ta chuyển lên khung định vị các trục 44-44 và K-K. Việc chuyển trục lên khung định vị chịu ảnh hưởng của các nguồn sai số chủ yếu sau: + Sai số định tâm máy đối với điểm trên khung định vị gần máy. + Sai số bắt mục tiêu đối với điểm trên khung định vị sang máy. - Chuyển các trục chi tiết: Sau khi đánh dấu các trục chính lên khung định vị, người ta tiếp tục bố trí các trục chi tiết của công trình: Đầu tiên lấy một trục chính dọc và một trục chính ngang làm các trục khởi đầu. Từ các trục này xác định trục chi tiết bằng cách đặt lần lượt đặt khoảng cách thiết kế. Với những công trình có khung định vị nhỏ thì việc đo chiều dài trên khung định vị được tiến hành bằng thước thép đã cuộn, đã kiểm nghiệm với độ chính xác 1:10000 1:25000 (tuỳ theo loại công trình và yêu cầu độ chính xác của việc lắp ráp thiết bị). Trong quá trình đo cần lưu ý các số hiệu chỉnh do kiểm nghiệm thước và nhiệt độ. Nếu tổng giá trị của các số hiệu chỉnh này lớn hơn 0.5 mm đối với mỗi đoạn thước (mỗi lần đặt thước) thì nên đưa ngay số hiệu chỉnh này vào từng đoạn đo. Còn trong trường hợp này nhỏ hơn trị số nói trên thì sai vài lần đặt thước người ta mới hiệu chỉnh một lần. Sau khi đặt liên tục các đoạn trên khung định vị và đánh dấu vị trí các trục sẽ đi đến trục cuối cùng mà bản thân trục này đã được chuyển lên khung định vị trong giai đoạn bố trí các trục chính. Do có sự tích luỹ các sai số đo nên trục bố trí cuối cùng thường không trùng với trục cùng tên đã đánh dấu. Nếu sự sai lệch này không vượt quá 1:4000  1:5000 khoảng cách giữa các trục chính thì có thể xem việc bố trí đảm bảo được độ chính xác và lấy trục cuối cùng nhận được trong kết quả đo trên khung định vị làm trục chính thức, bởi vì nó có độ chính xác cao hơn về vị trí tương hỗ giữa các trục công trình. Đối với cạnh của khung định vị lớn hơn 400 m thì trong việc bố trí, các sai số đo đạc có thể tích luỹ nhiều, cho nên tốt nhất là dùng máy kinh vĩ để Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4936 chuyển lên khung định vị. Vết giao nhau giữa cạnh lưới xây dựng và khung định vị và sử dụng nó để đo tiếp trên khung định vị. Sau khi hoàn thành việc bố trí các trục, tiến hành đo kiểm tra lần lượt khoảng cách giữa hai trục lân cận nhau bằng cách đọc số ba lần trị số trên thang vạch của thước đo. Kết quả đo có tính đến các hiệu chỉnh và được so sánh với số liệu thiết kế. Sai lệch cho phép nhỏ hơn hoặc bằng  13mm. Nếu vượt quá hạn sai này cần xê dịch các trục đã đánh dấu một cách hợp lý để phân phối sai số cho các đoạn bên cạnh. Sau đó đo lại khoảng cách giữa các trục đã xê dịch và ghi số liệu vào sổ đo. c) Đánh dấu trục bên ngoài công trình Để lưu giữ chắc chắn vị trí của các trục quan trọng, người ta có thể chọn phía dưới khung định vị những mốc phụ bằng gỗ hoặc bằng bê tông cốt sắt. Các mốc này được chôn cùng dãy với các cột của khung định vị và ở độ sâu 1.2 1.5m phía trên có nắp đậy để bảo vệ lâu dài. Việc chuyển các trục từ khung định vị xuống dưới mốc được tiến hành bằng máy kinh vĩ và đánh dấu trên tâm mốc kim loại bằng một điểm trung tâm, đối với mốc gỗ thì đánh dấu bằng một đinh nhỏ. Các điểm trục chính là các điểm được sử dụng lâu dài, như vậy cần phải đặc biệt lưu giữ chúng. Muốn vậy dọc theo hướng trục chính và ở ngoài phạm vi đào móng cần đặt hai mốc chôn sâu. Tuỳ theo chiều cao của công trình mà đặt các mốc này ở gần hay ở xa, trong đó mốc thứ nhất đặt ở gần bệ móng, còn mốc thứ hai đặt cách công trình một khoảng cách dh, với h là chiều cao của công trình. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4937 Hình 2.7- Đánh dấu các trục bên ngoài công trình Hiện nay khung định vị chủ yếu được sử dụng khi xây dựng các công trình yêu cầu độ chính xác cao. Đối với các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp có độ chính xác yêu cầu vừa phải, thường không xây dựng khung định vị mà tiến hành bố trí trực tiếp các trục công trình trên mặt đất dựa vào lưới khống chế thi công ( hình 3.11) theo phương pháp toạ độ cực hay phương pháp đặt khoảng cách theo hướng chuẩn. Trong trường hợp này khi đo khoảng cách để bố trí các trục của công trình cần phải lưu ý cả số hiệu chỉnh vào chiều dài cạnh đo do ảnh hưởng chênh cao địa hình (nếu đo khoảng cách bằng thước thép). Vị trí các trục còn có thể đánh dấu bằng các cọc gỗ chôn sát mặt đất, có đóng đinh nhỏ trên đầu cọ để thể hiện vị trí trục. 2.2.5.4. Công tác trắc địa trong thi công cọc móng Hiện nay, nhờ áp dụng công nghệ xây dựng tiên tiến đã cho phép thi công móng các công trình công nghiệp dân dụng với tốc độ nhanh, đồng thời đảm bảo độ bền vững của công trình. Dạng móng đang được ứng dụng phổ biến là móng cọc bao gồm cọc ép và cọc khoan nhồi bê tông. Nội dung công tác trắc địa khi thi công móng cọc bao gồm: a) Xác định vị trí mặt bằng của móng cọc Để xác định vị trí mặt bằng của cọc cần phải dựa vào bản vẽ thiết kế móng và vị trí các trục công trình đã chuyển ra thực địa. Căn cứ vào khoảng XIV XVI VI B A X IX XII XI XV VIII II VIII III V XIII 1 1 27 27 IV Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4938 cách thiết kế từ vị trí của hàng cọc đến các trục ta sẽ xác định được vị trí cọc trên mặt bằng xây dựng. Dựa vào hệ thống khung định vị hay các trục công trình đã chuyển ra thực địa, sử dụng phương pháp giao hội hướng chuẩn từ hai máy kinh vĩ đặt trên hai hướng trục vuông góc với nhau hoặc phương pháp đặt khoảng cách theo hướng chuẩn, phương pháp toạ độ cực để xác định vị trí các cọc đơn hay vị trí trung tâm của một cụm cọc. Sau đó sử dụng thước thép để bố trí tâm của các cọc còn lại trong một cụm cọc. Vị trí các cọc được đánh dấu bằng các mốc tạm thời. Sai số cho phép xác định vị trí các tim cọc so với vị trí thiết kể trong một hàng cọc thường được quy định:  = 0.1D D : là đường kính của cọc Từ đó có thể xác định được sai số trung phương tổng hợp vị trí tim cọc so với trục công trình m = 6  Giá trị m bao gồm ảnh hưởng của các nguồn sai số do công tác trắc địa, do thiết kế, do thi công gây ra. m2 = mtđ2 + mtk2 + mtc2 (2.21) Sử dụng phương pháp đồng ảnh hưởng ta sẽ tính được sai số trung phương công tác trắc địa khi bố trí tim cọc là : mtđ = 3 m b) Xác định độ cao thiết kế của đầu cọc Theo trình tự thi công móng cọc, sau khi các cọc đạt đến độ sâu thiết kế, tiến hành đào hố móng để xây dựng công trình nằm dưới mặt đất. Khi đó cần phải xác định vị trí độ cao thiết kế của các đầu cọc để tiến hành phá dỡ đầu cọc trước khi đổ khối bê tông trên từng cụm cọc (gọi là các đài móng). Độ cao thiết kế của các đầu cọc được xác định bằng thuỷ chuẩn hình học từ các điểm độ cao thi công với độ chính xác là 10mm. c) Đo vẽ hoàn công vị trí cọc Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4939 Công tác đo vẽ hoàn công vị trí cọc được tiến hành sau khi thi công cọc đến độ sâu thiết kế. Khi đo vẽ hoàn công, sử dụng máy kinh vĩ để chuyển các trục công trình xuống đầu cọc, sau đó dùng thước thép để xác định vị trí thực tế của tâm cọc so với các trục ( hình 3.15). Cũng có thể sử dụng phương pháp thuỷ chuẩn cạnh sườn để xác định vị trí thực tế của tâm cọc trên mặt bằng xây dựng. Công tác đo vẽ hoàn công móng cọc sẽ được thực hiện một cách rất thuận tiện khi sử dụng máy toàn đạc điện tử và phương pháp toạ độ cực để xác định vị trí tâm cọc So sánh kết quả đo vẽ hoàn công và bản vẽ thiết kế, ta sẽ xác định được độ lệch của các đầu cọc so với thiết kế. Từ số liệu đo hoàn công thành lập bản vẽ hoàn công vị trí các cọc móng. Trên bản vẽ hoàn công cần ghi rõ giá trị độ lệch và hướng lệch của tâm cọc đã ép trên thực địa so với thiết kế . 2.2.5.5. Bố trí chi tiết trong đào hố móng và xây móng công trình a) Bố trí chi tiết móng Định vị hố móng: Giai đoạn đầu của công tác bố trí chi tiết là định vị hố móng và đào móng của các toà nhà và móng để lắp đặt các thiết bị. - Trường hợp công trình có khung định vị : xác định các vị trí thiết kế mép và đường viền của móng trên khung định vị với độ chính xác đến mm, đánh dấu các vị trí này bằng đinh nhỏ có ghi chú số hiệu ở bên cạnh. Dùng thước thép nối liền các điểm cùng tên trên khung định vị sẽ được đường viền từng bộ phận của móng. Để đánh dấu danh giới của hố móng trên thực địa, dùng dây dọi chiếu giao điểm của các sợi dây thép xuống mặt đất và cố định bằng cọc gỗ nhỏ. Hình 2.11- Bố trí chi tiêt hố móng - Trường hợp công trình không có khung định vị: vị trí hố móng được xác định trực tiếp trên mặt đất theo phương pháp giao hội hướng chuẩn bằng hai máy kinh vĩ đặt trên hai hướng trục dọc và trục ngang đã được chuyển ra thực địa. Trong trường hợp sử dụng các bản vẽ thiết kế trên máy tính, có thể xác định được toạ độ thực tế các điểm cần bố trí của hố móng, từ đó bố trí các điểm này bằng máy toàn đạc điện tử theo phương pháp toạ độ cực từ các điểm của lưới khống chế trắc địa. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4940 b) Chuyền độ cao xuống đáy hố móng Sau khi hố móng được đào sơ bộ thì cần chuyền độ cao xuống hố móng để đảm bảo đưa đáy hố móng đến độ cao thiết kế. - Trường hợp hố móng có mái nghiêng (vách thoải) thì việc chuyền độ cao bằng thuỷ chuẩn hình học qua 2 hoặc 3 bậc. - Trường hợp mái dốc dựng đứng và khó đặt máy thuỷ chuẩn trên đó, có thể chuyền độ cao bằng cách dùng hai máy thuỷ chuẩn và một thước thép cuộn thả treo xuống hố móng (hình 3.18). Trên mép hố móng đặt một giá đỡ và treo vào đó một thước thép cuộn, đầu thước vạch “0” thả xuống hố móng và được treo một quả nặng có trọng lượng bằng trọng lượng kiểm nghiệm thước. Đọc số trên hai mia đặt tại mốc thuỷ chuẩn A trên mặt đất và tại M trong hố móng. Sau đó từ hai máy đồng thời đọc số trên thước treo. Hình 2.12- Sơ đồ chuyền độ cao xuống đáy hố móng Độ cao điểm M ở đáy hố móng sẽ là: HM = HA + a – d – b (2.22) HA : là độ cao của mốc thuỷ chuẩn A a, b : là số đọc trên mia tương ứng đặt tại A và M d = (n2 – n1): là hiệu số đọc trên thước thép cuộn Để kiểm nghiệm độ chính xác, có thể chuyền độ cao từ một mốc độ cao khác đến. Sai số cho phép chuyền độ cao đến đáy hố móng khi thi công đào Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4941 đắp đất là1 cm. Độ cao điểm M ở đáy hố móng sẽ là cơ sở để xác định độ cao các điểm chi tiết khác dưới hố móng và hoàn thiện việc đào hố móng. c) Đo chi tiết móng Việc đo vẽ hoàn công hố móng được tiến hành sai khi hố móng đã được hoàn thiện. Căn cứ vào các trục dọc và trục ngang đã được chuyển xuống hố móng bằng tia ngắm nghiêng của máy kinh vĩ, đo khoảng cách từ các trục đến mép hố móng. Ngoài ra tiến hành đo thuỷ chuẩn hoàn công đáy hố móng theo lưới ô vuông với chiều dài cạnh từ 510 m. Các số liệu đo đạc nhận được dùng để lập bản vẽ hoàn công hố móng công trình (Hình 3.19). Hình 2.13- Bản vẽ hoàn công hố móng Trên bản vẽ này cần ghi rõ khoảng cách giữa cách từ các trục ranh giới hố móng, các kích thước, độ cao mặt đất trước khi đào hố móng (tử số) và độ cao hoàn công đáy hố móng (mẫu số), còn độ cao thiết kế được ghi bằng mực đỏ ở giữa bản vẽ. Sai lệch độ cao của các điểm chi tiết so với độ cao thiết kế không được vượt quá  23 cm. Độ lệch cho phép của các kích thước hố móng so với giá trị thiết kế là 5cm. Dựa vào kết quả đo vẽ thành lập bảng kết quả đo vẽ hoàn công hố móng. Hình 2.14- Bản vẽ hoàn công hố móng 2.2.5.6. Bố trí chi tiết khi xây móng a) Lắp đặt ván khuôn Sau khi hoàn thành công việc đào hố móng, tiến hành làm vệ sinh hố móng và lắp đặt ván khuôn để chuẩn bị đổ bê tông. Ván khuôn được lắp đặt theo đúng vị trí, kích thước và hình dạng thiết kế của móng công trình. Các cốt sắt và các bộ phận ngầm trong móng được lắp đặt đầy đủ bên trong ván khuôn trước khi đổ bê tông. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4942 Sử dụng các trục đã đánh dấu trên khung định vị bao quanh móng để lắp đặt ván khuôn và đúng vị trí mặt bằng thiết kế. Chúng ta sử dụng các trục đã được đánh dấu trên khung định vị bao quanh móng. Đối với các móng nằm bên trong nhà có thể lợi dụng các cột nhà đã được lắp dựng để lập khung định vị liên tục bằng gỗ hoặc khung định vị không liên tục bằng cách hàn gắn vào các cột những thanh sắt, trên đó đánh dấu các trục. Vị trí móng được xác định bằng cách nối liền các điểm cùng tên đã được đánh dấu trên các cạnh (hoặc cột) đối diện của khung định vị bằng một sợi dây thép nhỏ. Dùng dây dọi chiếu các trục này xuống phía dưới để xác định vị trí của cán khuôn và các bộ phận khác được lắp đặt ở trong ván khuôn. Việc xác định trục như vậy hoàn toàn đảm bảo độ chính xác yêu cầu (510 mm). Độ cao thiết kế các bộ phận của ván khuôn được dẫn từ mốc độ cao gần nhất bằng thuỷ chuẩn hình học và được đánh dấu trên ván khuôn bằng một nét dài mảnh (bằng bút chì hay sơn) có ghi rõ độ cao thiết kế. b) Lắp đặt các kết cấu neo giữ trong móng Các kết cấu neo giữ mà điển hình là bulông nền được lắp đặt vào trong móng trước khi đổ bê tông, sau này sẽ dùng để gắn kết chặt chẽ các kết cấu xây dựng và thiết bị kỹ thuật với móng công trình. Việc đặt các bulông nền đòi hỏi phải được tiến hành thật cẩn thận và chính xác với sai số trung phương lệch tâm của các chốt bulông so với vị trí thiết kế không vượt quá  2 mm (sai số giới hạn  5 mm). Sai số bố trí trục của các dãy bulông nền so với trục chính của công trình không được vượt quá  4 mm. Trong các móng nền dưới kết cấu kim loại hoặc máy móc thiết bị có trọng lượng không lớn lắm thì bulông nền cũng có đường kính nhỏ và trọng lượng nhẹ. Để giữ cho các bulông có vị trí tương hỗ đúng theo thiết kế, người ta chế tạo khuôn gỗ được gắn vào mặt trên ván khuôn móng dùng làm chỗ tựa cố định cho các bulông trong quá trình đổ bê tông móng. Đối với móng dùng để đặt và neo giữ máy móc, thiết bị nặng thì bulông nền có đường kính và trọng lượng lớn hơn. Khuôn để cố định các bulôn này sẽ được chế tạo bằng thép kết hợp với các thiết bị gắn lắp khác. b) Kiểm tra việc lắp đặt các bộ phận trong móng. Việc lắp đặt kết cấu neo giữ và các bộ phận khác bên trong móng lá một việc rất quan trọng, ảnh hưởng lớn đến chất lượng của công tác lắp ráp. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4943 Do vậy trước khi đổ bê tông móng cần phải kiểm tra về mặt bằng và độ cao vị trí được lắp đặt của các bộ phận này. Đầu tiên kiểm tra các trục chính của móng, hệ thống khung định vị và các dấu trục đã được chuyển lên ván khuôn. Sau khi kiểm tra, dùng thước thép để đo khoảng cách từ trục đến tâm của các chốt bulông và các bộ phận khác đặt trong móng, đo kiểm tra khoảng cách tương hỗ giữa các chốt bulông. Độ cao của đầu mỗi bulông và các bộ phận khác được đo kiểm tra bằng thuỷ chuẩn hình học. Từ số liệu đo, tính sai lệch so với khoảng cách thiết kế theo các trục dọc và ngang sai lệch về độ cao đối với từng chốt bulông và các bộ phận chi tiết khác trong móng. Các kết quả đo kiểm tra được đưa vào bản vẽ hoàn công. Trong quá trình đổ bê tông móng cần chú ý đặt vào móng một số mốc trắc địa mặt bằng và độ cao cần thiết cho công tác quan trắc và biến dạng công trình. c) Đo vẽ hoàn công móng sau khi đổ bê tông Để biết rõ vị trí thực tế của các bộ phận cũng như xác định kích thước và độ cao các phần của móng, sau khi tháo chỗ ván khuôn cần phải đo vẽ hoàn công móng. Độ chính xác đo vẽ hoàn công móng được quy định như sau: Khoảng cách từ trục đến các bộ phận được đặt trong móng và độ cao của chúng được xác định với độ chính xác  1mm, kích thước của các phần bê tông được đo chính xác đến  1cm. Kết quả đo vẽ hoàn công là bản vẽ hoàn công móng cà bảng kê số liệu đo vẽ hoàn công các bộ phận neo giữ. Tài liệu hoàn công này sẽ là cơ sở cho việc nghiệm thu móng và lắp đặt máy móc thiết bị. 2.2.5.7. Chuyển các trục bố trí vào bên trong công trình. Hệ thống trục bố trí đã được đánh dấu trên khung định vị và được cố định bằng các mốc chôn ở bên ngoài công trình sẽ dần bị mất tác dụng do các bức tường được xây cao dần. Để tiếp tục công tác bố trí và lắp ráp thiêt bị sau cần phải chuyển các trục chính từ ngoài vào bên trong công trình. Việc chuyển các trục bố trí này cần phải được tiến hành ngay từ lúc còn có thể ngắm thông suốt giữa các điểm đối diện của trục. Việc chuyển trục được tiến hành bằng máy kinh vĩ theo cách dóng hướng các điểm cùng tên Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4944 trên các cạnh đối diện của khung định vị và đánh dấu lại trên các mốc trắc địa ở phía trong toà nhà. - Đối với những nhà không lớn lắm thì chỉ cần gắn vào tường những mẩu sắt và đánh dấu vị trí trên trục đó. Nếu căng một sơi dây thép nhỏ giữa các điểm đánh dấu trục trên các mẩu sắt ta sẽ có trục dọc và ngang để dựa vào đó tiến hành công tác xây lắp tiếp theo. - Đối với những toà nhà cực lớn, việc bố trí lắp đặt bên trong phức tạp và yêu cầu độ chính xác cao thì những trục chính quan trọng cần được cố định bằng những mốc chôn ngầm dưới mặt nền nhà, phía trên có nắp bảo vệ. Đồng thời với việc đánh dấu và chôn mốc cố định vị trí trục, cần chuyển vào bên trong toà nhà những dấu mốc độ cao, chúng được đặt ở những vị trí nền móng chắc nhất hoặc được đặt chung với các mốc mặt bằng chôn dưới nền móng toà nhà. 2.2.4. Công tác bố trí trong xây dựng nhà cao tầng 2.2.4.1. Lập lưới bố trí trên mặt sàn xây dựng Lưới bố trí được thành lập trên mặt sàn xây dựng bằng cách chêm dầy lưới khống chế khung theo một trong các phương pháp: giao hội hướng – cạnh (đặt khoảng cách theo hướng), giao hội hướng hoặc giao hội cạnh với sai số trung phương vị trí tương hỗ giữa các điểm từ 1  2 mm. Các điểm của lưới được đánh dấu cẩn thận trên mặt sàn trống. Như vậy khi xây dựng nhà cao tầng, hệ thống lưới khống chế đảm bảo cho công tác xây dựng phần trên mặt đất của công trình bao gồm: (Hình 6.6) - Lưới khống chế cơ sở trên mặt bằng móng - Lưới khống chế khung trên các tầng - Lưới bố trí trên từng tầng. Hình.2.15- hệ thống lưới khống chế trong xây dựng phần trên mặt đất của nhà cao tầng Để bố trí các trục chi tiết, thông thường chúng ta sử dụng máy kinh vĩ để định hướng và thước thép chính xác đã kiểm nghiệm để đặt khoảng cách. 2.2.4.2. Bố trí, lắp đặt các kết cấu và yếu tố kỹ thuật trên sàn tầng Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4945 Các kết cấu xây dựng bao gồm cột, cầu thang máy, … khi bố trí các kết cấu xây dựng, cần đảm bảo vị trí, kích thước mặt bằng và độ cao thiết kế, tính thẳng đứng và tính đồng trục của chúng. Để bố trí kết cấu về mặt bằng, vạch các đường song song cách trục kết cấu một khoảng cách nào đó (0.5 hoặc 1.0 m). Từ các đường này đánh dấu đường mép ngoài của kết cấu. Tiến hành dựng cốp pha của kết cấu theo các đường đã vạch. Để bố trí kết cấu theo phương thẳng đứng có thể sử đụng dây dọi. Để kiểm tra dãy cốp pha cột đã lắp dựng, nên sử dụng phương pháp thuỷ chuẩn cạnh sườn. Ngoài ra cần bố trí và đánh dấu mức đổ bê tông ở phía trên đỉnh cột. Sau khi đổ bê tống xong, cần xác định và đánh dấu trục cột ở cả bốn mặt bên, tại chân và đỉnh cột. Ngoài ra kết cấu xây dựng, cần tiến hành bố trí các bộ phận khác trên sàn tầng như hộp kỹ thuật, công trình phụ, công trình chuẩn bị cho lắp đặt điện nước … Việc lắp đặt những bộ phận này cũng dựa vào các trục chi tiết và tiến hành theo các phương pháp: toạ độ vuông góc, giao hội hướng, giao hội cạnh, …. 2.2.4.3. Bố trí ván khuôn sàn Ván khuôn sàn tầng tiếp theo được lắp đặt sau khi đã xây dựng xong các kết cấu xây dựng trên sàn tầng. Ván khuôn được đặt trên giàn giáo, được ghép theo hình dạng của sàn ở độ cao thiết kế. Sau khi lắp đặt, điều chỉnh và chống giữ xong cán khuôn, tiến hành công tác bố trí trên ván khuôn. Khi đó nên sử dụng bộ phận định tâm quang học của máy kinh vĩ vì nó thuận tiện, cho độ chính xác đảm bảo yêu cầu. Độ chính xác chiếu điểm bằng bộ phận định tâm quang học của máy kinh vĩ có thể xác định như sau: Kí hiệu: mdt1 : Sai số định tâm máy ở chiều cao thông thường h1 mdt2 : Sai số định tâm máy ở chiều cao sàn h2 1 2 2 1 h h m m dt dt  hay 1 21 2 . h hm m dtdt  (2.23) Với các giá trị: mdt1 = 0.7 mm; h1 = 1.5 m; h2 = 4.5 m ta tính được: mdt2 = 2.0mm Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4946 Sau khi định tâm xong, dùng ngay máy kinh vĩ này để xác định các trục trên ván khuôn sàn. Từ các trục và độ cao được đánh dấu, tiến hành bố trí ranh giới của sàn tầng, các bộ phận trên ván khuôn sàn về mặt bằng và độ cao. 2.2.4.4. Công tác bố trí khi xây dựng tường nhà Khi bố trí cần đánh dấu mép của tường trên mặt sàn dựa vào các trục công trình. Nếu là tường bê tông chịu lực thì việc bố trí cũng tương tự như bố trí các kết cấu. Nếu là tường xây thì đánh dấu thêm đường mép tường ở mặt dưới của sàn trên, căng dây qua mép dưới và mép trên sẽ có được mặt bên của tường. Khi xác định vị trí mép tường, cần lưu ý đến độ dày của lớp vữa chát. Ngoài ra cần bố trí và đánh dấu các ô cửa chính, cửa phụ , cửa sổ … 2.2.4.5. Công tác bố trí lắp đặt nội thất trong công trình Để đảm bảo cho công tác ốp, lát các phòng, nhà vệ sinh, … của công trình, cần bố trí và đánh dấu các đường chuẩn nằm ngang và thẳng đứng. Các đường này trùng với đường mép gạch ốp lát. Chúng được bố trí từ các trục và các dấu mốc độ cao của công trình bằng cách đặt khoảng cách thiết kế trên mặt sàn hoặc tường nhà. Vì việc lát và ốp gạch đòi hỏi độ chính xác cao nên việc bố trí các đường chuẩn cần đựơc thực hiện với độ chính xác tương ứng nêu trong thiết kế. Để bố trí các cửa ra vào, cửa sổ cần xác định và đánh dấu vị trí mép và các vị trí cơ bản khác của cửa. 2.3. các phương pháp chuyển trục công trình lên cao trong xây dựng công nghiệp và nhà cao tầng 2.3.1. Chuyển trục chính của công trình lên các mặt sàn xây dựng Vì các cạnh của lưới khống chế cơ sở trên mặt bằng móng song song với các trục của công trình, nên thực chất việc chuyển các điểm khống chế trên mặt bằng móng lên các tầng xây dựng chính là chuyển trục chính của công trình. Theo các tiêu chuẩn xây dựng hiện hành [13], độ chính xác yêu cầu chuyển trục công trình lên cao là rất chặt chẽ. Bảng 2.4 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4947 Phương pháp chuyển trục lên cao được chọn tuỳ thuộc vào chiều cao và công nghệ thi công công trình. Hiện nay để chuyển dịch công trình lên cao có thể sử dụng một trong các phương pháp sau: 2.3.1.1. Phương pháp dây dọi chính xác Phương pháp này cần sử dụng quả dọi nặng và chọn thời điểm thao tác vào lúc gió lặng. Tuy nhiên do cấu tạo và sự dao động của quả dọi cho nên độ chính xác của phương pháp này không đảm bảo yêu cầu công tác chiếu trục lên cao. Nếu sử dụng dọi ngược có thể đạt độ chính xác tương đương dụng cụ chiếu đứng quang học. Tuy nhiên dụng cụ này rất cồng kềnh và ít được sử dụng trong thực tế. 2.3.1.2. Phương pháp dùng mặt phẳng ngắm của máy kinh vĩ hoặc máy kinh vĩ điện tử. a) Nội dung của phương pháp Trong phương pháp này, máy kinh vĩ hoặc máy kinh vĩ điện tử được đặt trên hướng trục công trình kéo dài. Chúng ta dùng mặt phẳng tạo bởi tia ngắm di chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng để chuyển trục công trình lên cao. Trên mặt sàn xây dựng, sử dụng bảng ngắm di động được đặt trên bộ phận định tâm quang học để xác định và chiếu trục xuống bề mặt bê tông. b) Độ chính xác của phương pháp - Sai số trung phương chuyển trục công trình theo phương pháp này được tính theo công thức: 222222 mmmmmm dlvngh   (2.24) Trong đó: mngh : Sai số do độ nghiêng trục quay của máy kinh vĩ Sai số Chiều cao của mặt bằng xây dựng (m) <15 1560 60100 100120 Sai số trung phương chuyển các trục theo phương thẳng đứng (mm) 2 2.5 3 4 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4948 mv : Sai số ngắm chuẩn ml : Sai số do máy kinh vĩ không nằm trên đúng hướng trục md : Sai số do đánh dấu điểm trục m : Sai số do chiết quang không khí Trong các nguồn sai số trên, sai số do độ nghiêng trục quay của máy kinh vĩ là một trong những nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến độ chính xác chuyển trục công trình. Độ lớn của nó tăng lên khi độ nghiêng của tia ngắm tăng. Phương pháp chuyển trục này có hạn chế là độ nghiêng của tia ngắm không được lớn quá (không vượt quá 450) và độ chính xác của phương pháp này không cao lắm. Để tăng góc nghiêng chiếu, có thể sử dụng máy kinh vĩ hoặc máy kinh vĩ điện tử lắp thêm kính mắt vuông góc. Tuy nhiên khi đó ảnh hưởng của độ nghiêng trục quay sẽ tăng nhanh làm giảm đáng kể độ chính xác của phương pháp. c) Ưu nhược điểm của phương pháp. - Ưu điểm: Phương pháp này thao tác đơn giản, máy móc gọn nhẹ, không cồng kềnh, đòi hỏi trình độ chuyên môn không cao. - Nhược điểm: Phương pháp này chỉ được sử dụng để chiếu trục đối với những công trình có chiều cao không lớn lắm và xung quanh công trình có khoảng trống để có thể đặt máy kinh vĩ. 2.3.1.3. Phương pháp chuyển toạ độ lên cao bằng máy toàn đạc điện tử a) Nội dung của phương pháp: Đầu tiên cần lập một số điểm cố định (23 điểm) ở bên ngoài công trình, các điểm này cần ngắm thông tới các điểm khống chế trên mặt bằng móng, đồng thời thuận tiện cho việc chuyển toạ độ của những điểm này trong hệ toạ độ của lưới cơ sở trên mặt bằng móng. Tiến hành chuyển sơ bộ vị trí các điểm khống chế trên mặt bằng móng lên mặt bằng xây dựng. Đặt máy toàn đạc điện tử tại các điểm bên ngoài công trình, tiến hành đo đạc để xác định chính xác toạ độ các điểm sơ bộ. Sau khi có toạ độ những điểm này, tiến hành hoàn nguyên điểm về vị trí thiết kế. Bước cuối cùng là đo kiểm tra chiều Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4949 dài cạnh và góc của lưới với các điểm đã được hoàn nguyên để xác định độ tin cậy của việc chuyển và hoàn nguyên điểm. b) Độ chính xác của phương pháp Sai số trung phương chuyển trục công trình này cũng có những sai số như phương pháp dùng mặt phẳng ngắm của máy kinh vĩ. Độ chính xác của phương pháp phụ thuộc chủ yếu vào khả năng của máy toàn đạc điện tử. Tuy nhiên độ chính xác xác định tọa độ lại giảm đi khi độ nghiêng của tia ngắm tăng, vì khi đó độ chính xác của hướng đo giảm đi. c) Ưu nhược điểm của phương pháp - Ưu điểm: Thao tác của phương pháp đơn giản, máy móc gọn nhẹ rất phù hợp cho những công trình thấp và ít khu dân cư, có diện tích đặt máy. Độ chính xác tương đối đạt yêu cầu. - Nhược điểm: Không phù hợp cho những công trình có chiều cao lớn và diện tích nhỏ, không có chỗ trống để đặt máy ở ngoài công trình. Độ chính xác của máy giảm đi đáng kể khi góc nghiêng của tia ngắm lớn. 2.3.1.4. Phương pháp dùng máy chiếu đứng quang học và laze a) Nội dung của phương pháp Phương pháp này sử dụng tia ngắm thẳng đứng của máy chiếu quang học hoặc laze. Tia ngắm đó được tạo nên nhờ ống thuỷ chính xác hoặc bộ phận tự động cân bằng. Để chiếu điểm theo phương pháp này, trong quá trình thi công chúng ta cần thiết kế các ô trống trên các sàn bê tông ở những vị trí nhất định trên tất cả các tầng. Để chiếu điểm chúng ta chế tạo các tấm Paletka chuyên dụng, đó là tấm nhựa trong suốt, trên đó có kẻ lưới ô vuông và hệ toạ độ x, y. Khi chiếu điểm người đứng máy tiến hành chiếu ở bốn vị trí và đọc số toạ độ x, y trên tấm Paletka, sau đó lấy vị trí trung bình và cố định vào sàn bê tông bằng giao điểm của hai sợi chỉ có đường kính khoảng 0.2 0.4 mm hoặc bằng dụng cụ đánh dấu điểm chuyên dụng. Sau khi chiếu các điểm của lưới cơ sở trên mặt bằng móng lên các tầng xây dựng, tiến hành đo kiểm tra khoảng cách giữa các điểm được chiếu lên ở từng tầng. Độ chính xác đo cạnh tương đương với độ chính xác đo lưới cơ sở trên mặt bằng móng. So sánh kết quả đo với kết quả đo cạnh Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4950 của lưới cơ sở, nếu độ lệch chiều dài vượt quá giá trị cho phép thì phải tiến hành chiếu điểm lại. Khi xây dựng các ngôi nhà có số tầng lớn, để nâng cao độ chính xác của công tác bố trí cần phải tiến hành bình sai mạng lưới trắc địa khung trên mỗi tầng có tính đến ảnh hưởng sai số chiếu điểm. Căn cứ vào các toạ độ bình sai có thể hoàn nguyên các điểm lưới khung trên mỗi tầng về vị trí thiết kế. Cần phải nhận thấy rằng ở các tầng cao, sự biến dạng của công trình trong quá trình xây dựng sẽ có ảnh hưởng rất lớn đến độ chính xác của lưới trắc địa bố trí trên mỗi tầng. Khi công trình có chiều cao lớn, nếu chiếu điểm trực tiếp từ mặt bằng móng sẽ gặp khó khăn và độ chính xác chiếu điểm sẽ giảm đi. Khi đó nên áp dụng phương pháp chiếu phân đoạn, với mỗi đoạn chiếu là 1520 tầng, tầng cuối cùng của đoạn này sẽ là tầng đầu tiên của đoạn tiếp theo. b) Độ chính xác của phương pháp Trong phương pháp chiếu liên tục (không phân đoạn) nếu chiều cao công trình là H thì sai số chiếu điểm lên tầng trên cùng so với lưới gốc trên mặt bằng móng được tính theo công thức: 22 22 2 .. cddt htnn H mmH m H m m       (2.25) Trong đó: mnn : là sai số chiếu đứng ngẫu nhiên do các nguyên nhân: + Đặt không chính xác bộ tự cân bằng + Sai số cân máy + Sai số ngắm + Sai số do chiết quang mht : là sai số chiếu đứng hệ thống do các nguyên nhân: + ảnh hưởng do nhiệt độ đốt nóng một phía của công trình + Hiện tượng chiết quang hệ thống mdt : là sai số định tâm máy Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4951 mcd : là sai số cố định điểm trên mặt sàn tầng. Trong phương pháp chiếu phân đoạn, khi số đoạn là n thì sai số của điểm chiếu ở tầng cuối cùng so với lưới gốc được xác định: nmnmn n Hm n n Hm cddt htnn nHm ...... 222 22 2       (2.26) Hay: nmmH m n Hm cddt htnn Hnm ).(.. 22 22 2       (2.27) Từ hai công thức trên cho ta thấy khi áp dụng phương pháp chiếu theo bước nhẩy sẽ giảm được ảnh hưởng của sai số ngẫu nhiên, còn thành phần của sai số hệ thống là cố định trong khi đó sai số định tâm và sai số cố định điểm lại tăng lên đáng kể. Vì vậy việc chọn phương pháp tối ưu để thành lập lưới khống chế trên các tầng sẽ phụ thuộc vào quan hệ thực tế của các sai số chiếu điểm. c) Ưu nhược điểm của phương pháp - Ưu điểm: Phương pháp chiếu điểm theo bước nhẩy áp dụng rất có lợi khi xây dựng các công trình nhiều tầng. Độ chính xác đảm bảo bố trí chi tiết trên các sàn tầng - Nhược điểm: Do các sàn tầng đang thi công nên không tranh khỏi những rủi ro cho máy móc do trên các sàn tầng đều có lỗ thông xuống mặt bằng móng. Việc bảo quản vị trí những điểm bố trí trở lên khó khăn. 2.3.1.5. Phương pháp sử dụng công nghệ GPS a) Nội dung của phương pháp Với độ chính xác cao trong đo GPS cạnh ngắn, có thể sử dụng GPS để chuyển trục theo phương pháp toạ độ hoàn nguyên. Sơ đồ lưới chuyển trục có thể là các dạng lưới tứ giác trắc địa hình thoi, hình đa giác trung tâm. Trong đó có ít nhất một cặp điểm bố trí dưới đất hoặc trên công trình thấp tầng vững chắc. Các điểm này tốt nhất là làm định tâm bắt buộc để giảm bớt sai số định tâm máy thu. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4952 Khi chuyển trục công trình bằng GPS chúng ta phải thực hiện khâu hoàn nguyên điểm đo về vị trí trục. Ta ký hiệu MX và MY là toạ độ thiết kế của điểm trục công trình và cũng là toạ độ của điểm cần chuyển lên trên các mặt bằng sàn xây dựng và ký hiệu 'MX và 'MY là toạ độ xác định được bằng GPS của điểm trên sàn gần với điểm trục cần chuyển. Từ các giá trị trên sẽ xác định được các độ lệch về toạ độ như sau: X = MX - 'MX Y = MY – 'MY Từ các giá trị trên chúng ta sẽ tính được các yếu tố hoàn nguyên điểm như sau: Góc phương vị hoàn nguyên tính theo công thức: X Y arctg M   (2.28) Khoảng cách hoàn nguyên tính theo công thức: YXd M 22  (2.29) Khi chọn điểm đặt máy thu trên sàn ta cố gắng đặt gần vị trí điểm trục để sao cho khoảng cách hoàn nguyên là nhỏ nhất, càng nhỏ càng tốt vì nó liên quan đến độ chính xác hoàn nguyên. Cố gắng đặt máy thu GPS vào vị trí đúng sao cho khoảng cách hoàn nguyên lớn nhất nằm trong phạm vi 0.5 m. Xuất phát từ công thức: 2 2 2 2 . " dmmm dP   (2.30) Trong đó: md : Sai số đo khoảng cách hoàn nguyên m : Sai số xác định hướng hoàn nguyên Từ đó chúng ta có thể tính được độ chính xác của công tác hoàn nguyên . b) Độ chính xác của phương pháp Hiện nay chuyển trục lên cao có thể đạt độ chính xác cỡ 5mm (không phụ thuộc vào chiều cao của công trình). c) Ưu nhược điểm của phương pháp : Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4953 Ưu điểm: Với sự phát triển nhanh của công nghệ GPS công tác đo đạc trắc địa trở lên thuận lợi và dễ dàng hơn. Đáp ứng được những yêu cầu khắt khe của các công trình đòi hỏi độ chính xác cao và khắc phục được những hạn chế của các phương pháp đo truyền thống. Nhược điểm: Đối với những công trình gần các chướng ngại vật gây nhiễu tín hiệu như: Trạm biến áp hay đường dây điện cao thế, xung quanh có các công trình có chiều cao lớn,... thì ta không thể sử dụng GPS để đo những công trình này. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4954 Chương 2 Tổng quan về công tác trắc địa trong xây dựng công trình công nghiệp và nhà cao tầng 2.1. Thành lập lưới khống chế thi công 2.1.1. Mục đích, đặc điểm và độ chính xác của lưới khống chế thi công 2.1.1.1. Mục đích Lưới khống chế thi công công trình được thành lập với hai mục đích chủ yếu: chuyển bản thiết kế ra thực địa và đo vẽ hoàn công công trình. Những mục đích này là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác, mật độ điểm, số bậc, đồ hình và phương pháp xây dựng lưới. Thành lập lưới khống chế thi công là một trong những nội dung cơ bản, quan trọng của công tác trắc địa trong xây dựng công trình. 2.1.1.2. Đặc điểm của lưới khống chế thi công Lưới khống chế thi công là một hệ thống các điểm khống chế mặt bằng và độ cao được lưu giữ trên khu vực xây dựng bằng những dấu mốc trắc địa trong suốt quá trình thi công công trình. Lưới khống chế thi công có những đặc điểm cơ bản sau: - Lưới được thành lập trong hệ toạ độ quy ước, nhưng được đo nối với hệ tọa độ nhà nước. - Sơ đồ lưới được xác định tuỳ thuộc vào hình dạng khu vực, vào sự phân bố các hạng mục công trình xây dựng. - Lưới có số lượng hình hoặc vòng khép kín không lớn. - Chiều dài cạnh của lưới thường ngắn. - Các điểm của lưới có yêu cầu độ ổn định vị trí điểm cao trong điều kiện phức tạp khi xây dựng công trình. - Điều kiện đo đạc lưới thường là khó khăn. Cần thấy rằng đặc điểm của lưới khống chế thi công liên quan khá chặt chẽ với mục đích và ý nghĩa của lưới. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4955 Việc chọn lựa phương pháp thành lập lưới phụ thuộc vào nhiều yếu tố: dạng công trình, hình dạng và diện tích của khu vực xây dựng, ý nghĩa của mạng lưới, điều kiện địa hình của khu đo, độ chính xác yêu cầu, tình trạng trang thiết bị hiện có và năng lực của người thực hiện. Trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp và nhà cao tầng có thể áp dụng các phương pháp thành lập lưới sau: lưới tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc – cạnh), lưới đa giác, lưới GPS, lưới ô vuông xây dựng. Tuỳ thuộc vào diện tích khu vực và công nghệ xây dựng mà lưới khống chế thi công có thể gồm một số cấp lưới. Lưới khống chế thi công được thành lập dựa vào mạng lưới đã có ở giai đoạn khảo sát, thiết kế. 2.1.1.3. Độ chính xác của lưới khống chế thi công Theo mục đích và ý nghĩa của lưới, lưới khống chế thi công cần đảm bảo những yêu cầu sau: a) Yêu cầu độ chính xác bố trí công trình Để đáp ứng yêu cầu công tác bố trí cần đảm bảo độ chính xác vị trí tương hỗ giữa hai điểm lân cận nhau, hoặc vị trí tương hỗ giữa ba điểm của lưới trên một khoảng cách nào đó. Lưới khống chế thi công trong xây dựng các công trình công nghiệp chủ yếu sử dụng để lắp đặt các kết cấu xây dựng, các thiết bị công nghệ cần sử dụng mạng lưới lắp ráp với yêu cầu rất cao về độ chính xác tương hỗ. Để bố trí trục chính của khu công nghiệp lớn có mối liên hệ chặt chẽ về dây chuyền công nghệ, thông thường cần đảm bảo yêu cầu sai số vị trí tương hỗ giữa các điểm lân cận trong mạng lưới không vượt quá 1:10000 chiều dài cạnh. Khi cạnh lưới là 200m thì sai số này là 2cm. Nếu mạng lưới khống chế thi công được phát triển theo hai bậc thì ta có công thức tính sai số tổng hợp từ các bậc lưới: mth2 = m12 + m22 (2.1) Nếu lấy hệ số suy giảm độ chính xác K = 2, tức là m2 = 2m1 Ta có: mth2 = m12 + 4.m22 = 5m12 Từ đó: m1 = 5 thm Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4956 Với mth = 20mm ta tính được m1 = 9mm; m2 = 18mm Khi có giá trị sai số trung phương tương hỗ của từng bậc lưới có thể tính được sai số trung phương các đại lượng đo theo công thức đã biết. 2 2 22 . isth S m mm i ii       (2.2) Đối với lưới đường chuyền lấy ii mm   b) Yêu cầu độ chính xác đo vẽ hoàn công công trình Tỷ lệ lớn nhất khi đo vẽ hoàn công công trình thường chọn là 1:500. Theo quy phạm, SSTP vị trí điểm khống chế cấp cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở không vượt quá MP = 0.2 mm. M = 10cm. Nếu thành lập lưới chêm dầy gồm hai bậc ta có: MP2 = M12 + M22 (2.3) Nếu lấy K = 2 ta tính được M1 = 4.5cm; M2 = 8.9cm Nghĩa là SSTP vị trí điểm yếu nhất của các cấp lưới không được vượt quá những giá trị tương ứng nêu trên. Độ chính xác của lưới khống chế Trắc địa công trình cần đảm bảo đồng thời cả hai yêu cầu bố trí và đo vẽ hoàn công công trình. 2.1.2. Các phương pháp thành lập lưới khống chế thi công Chúng ta đã biết rằng lưới khống chế thi công có thể thành lập theo các phương pháp: tam giác đo góc, tam giác đo cạnh, tam giác đo góc – cạnh, lưới GPS, lưới đường chuyền, lưới ô vuông xây dựng…. 2.1.2.1. Phương pháp tam giác đo góc Khi thành lập lưới khống chế mặt bằng trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp – thành phố, nhà cao tầng theo phương pháp tam giác đo góc, thường sử dụng một số đồ hình lưới sau: Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4957 Đối với lưới tam giác đo góc cần cố gắng thiết kể các tam giác gần với tam giác đều. Trong những trường hợp đặc biệt mới thiết kế các tam giác có góc nhọn đến 200, còn góc tù đến 1400. Để kiểm tra, mỗi lưới tự do (lưới có đủ số liệu gốc) cần ít nhất 2 cạnh đáy đo trực tiếp. Khi thiết kế lưới, việc tính toán độ chính xác thường được thực hiện trên máy tính điện tử theo chương trình lập sẵn. Để tính toán sơ bộ độ chính xác có thể sử dụng các công thức gần đúng. Dịch vị dọc của chuỗi gồm các tam giác gần đều, sau khi bình sai lưới theo các điều kiện hình được tính theo công thức: L b L n nnm b m m 9 534 . 222          (2.4) Trong đó: n : là Số lượng cạnh trung gian trên đường nối điểm đầu và điểm cuối của chuỗi b mb : là Sai số trung phương tương đối của cạnh đáy m : là Sai số trung phương góc đo (dấu “+” trước 3n được lấy khi số lượng tam giác là chẵn: còn dấu “-” được lấy khi số lượng tam giác là lẻ) Dịch vị ngang của chuỗi tam giác trong điều kiện như trên được tính theo công thức: c Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4958 - Khi số lượng tam giác là chẵn n nn mm L mq 3 .. 15 2 222   (2.5) - Khi số lượng tam giác trong chuỗi là lẻ n nnm m L mq 552 . 15 22 2   (2.6) m : là SSTP góc định hướng của cạnh gốc Đối với chuỗi tam giác có dạng bất kỳ với các góc liên hệ A và B ta có:            k i iiii b k S gBgABgAg m b m S m 1 22 22 cotcotcotcot.. 3 2   (2.7) Nếu cạnh trung gian trong chuỗi được tính từ hai cạnh gốc thì trị trung bình trọng số của các yếu tố (chiều dài, phương vị) được tính theo công thức: 2 2 2 1 21. mm mm mTB   (2.8) 2.1.2.2. Phương pháp tam giác đo cạnh Phương pháp tam giác đo cạnh được áp dụng phổ biến trong trắc địa công trình công nghiệp – thành phố để thành lập các mạng lưới hạng IV cũng như các lưới chêm dầy cấp 1, 2, các chỉ tiêu cơ bản của những lưới này được nêu trong bảng sau: Bảng 2.1 Các chỉ tiêu cơ bản Hạng IV Cấp 1 Cấp 2 Chiều dài cạnh (km) 1 5 0.5  6 0.253 SSTP tương đối xác định chiều dài cạnh 1:50000 1:20000 1:10000 Góc nhỏ nhất 20 20 20 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4959 trong tam giác (0) Góc nhỏ nhất trong tứ giác (0) 25 25 25 Số tam giác giữa các cạnh gốc 6 8 10 Đối với khu vực có dạng kéo dài, có thể xây dựng lưới tam giác đo cạnh dưới dạng chuỗi tam giác. Một trong những nhược điểm cơ bản của chuỗi tam giác đo cạnh là dịch vị ngang mu lớn hơn đáng kể so với dịch vị dọc mt. Lưới tam giác đo cạnh chỉ gồm có các tam giác còn có một nhược điểm nữa là không có điều kiện kiểm tra ngoại nghiệp chất lượng các trị đo, vì tổng các góc tính trong tam giác luôn bằng 1800 với sai số đo cạnh bất kỳ, thậm chí cả khi tồn tại sai số thô. Để khắc phục nhược điểm này trong thực tế thường áp dụng lưới gồm các tứ giác trắc địa. Vì trong mỗi tứ giác trắc địa đo 6 cạnh, một trong 6 trị đo đó là trị đo thừa, có thể tính từ các trị đo khác. Đây là điều kiện để kiểm tra ngoại nghiệp chất lượng đo chiều dài cạnh. 2.1.2.3. Phương pháp đo góc - cạnh kết hợp Hiện nay trong trắc địa công trình sử dụng rộng rãi các máy toàn đạc điện tử, do vậy lưới tam giác đo góc – cạnh được áp dụng phổ biến. Trong lưới đo góc – cạnh có thể đo tất cả các góc, cạnh hoặc chỉ đo một phần các góc và các cạnh của lưới. So với các lưới đo góc và đo cạnh đơn thuần thì lưới tam giác đo góc – cạnh ít phụ thuộc hơn vào kết cấu hình học của lưới, giảm đáng kể sự phụ thuộc giữa dịch vị dọc và dịch vị ngang, đảm bảo kiểm tra chặt chẽ các trị đo góc và cạnh. Lưới tam giác đo góc – cạnh cho phép tính toạ độ các điểm chính xác hơn (khoảng 1.5 lần) so với lưới tam giác đo góc hoặc tam giác đo cạnh. Một trong những dạng lưới đo góc – cạnh được áp dụng trong TĐCT là lưới tứ giác không đường chéo. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4960 Trong lưới này đo hai cạnh kề nhau (a và b) và tất cả các góc. Khi đó các cạnh c và d được tính theo công thức: D DAaCbd D DCbAa c sin )sin(.sin. sin )sin(.sin.   Trong lưới tứ giác cần đo hai cạnh trong tứ giác đầu tiên. Đối với các tứ giác tiếp theo chỉ cần đo một cạnh, vì cạnh còn lại có thể nhận được từ kết quả giải cạnh ở hình tứ giác trước đó. 2.1.1..4. Phương pháp sử dụng công nghệ GPS Hiện nay công nghệ GPS được ứng dụng rộng rãi trong trắc địa, trong đó có trắc địa công trình, bởi vì công nghệ này có nhiều ưu điểm nổi bật và đạt hiệu quả công tác cao. Những nội dung cơ bản khi thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS: a- Thiết kế lưới Trong lưới GPS không yêu cầu nhìn thông giữa các điểm, nhưng xét đến việc tăng dày lưới và ứng dụng các điểm GPS cho mục đích thi công, nên thiết kế để mỗi điểm của lưới phải nhìn thông hướng đến ít nhất một điểm khác. Để tính toạ độ các điểm GPS trong hệ toạ độ mặt đất đã sử dụng trong giai đoạn khảo sát thiết kế, cần tiến hành đo nối lưới với một số điểm khống chế đã có. Đối với khu vực lớn số điểm đo nối không ít hơn 3, đối với khu vực nhỏ thì số điểm đo nối từ 23. Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4961 Sau khi đã lựa chọn được vị trí điểm GPS đáp ứng yêu cầu, tiến hành chọn mốc, đánh dấu điểm. Các mốc GPS có cấu tạo theo quy phạm trắc địa hiện hành của nhà nước. b- Đo đạc mạng lưới Lựa chọn máy thu GPS theo các quy định hiện hành, trong đó các máy thu có thể là máy 1 hoặc máy 2 tần số, nhưng nên chọn máy thu 1 tần số do lưới khống chế thi công có chiều dài cạnh ngắn. Trước khi đem máy đi đo cần kiểm nghiệm theo quy định trong đó cần đặc biệt lưu ý kiểm nghiệm lệch tâm pha ănten và lệch tâm bộ phận định tâm quang học để đảm bảo độ chính xác đo lưới khống chế thi công công trình với các cạnh ngắn. 2.1.3. Lưới ô vuông xây dựng 2.1.3.1. Đặc điểm thành lập lưới ô vuông xây dựng Để chuyển bản thiết kế công trình công nghiệp (XN công nghịêp, khu liên hợp công nghiệp, một thành phố hay một ngôi nhà cao tầng) ra thực địa, chúng ta cần xây dựng cơ sở khống chế toạ độ và độ cao ở dạng đặc biệt bao gồm một hệ thống các điểm trắc địa phân bố một cạnh tương đối đồng đều trên toàn khu vực. Các điểm này tạo thành một mạng lưới các hình vuông hay hình chữ nhật có chiều dài cạnh từ 50, 100400. Sở dĩ lưới xây dựng có dạng đặc biệt như vậy là vì các khu công nghiệp các thành phố đều có các hạng mục công trình được bố trí thành các lô, các mảng có trục song song hoặc vuông góc với nhau. Mạng lưới ô vuông xây dựng có các cạnh song song với trục chính của chuỗi xây dựng này. Chính vì vậy sau khi thiết kế các hạng mục công trình trên bình đồ, người ta thiết kế một mạng lưới ô vuông với sự phân bố các điểm một cách hợp lý và từ đó chuyển chúng ra thực địa. Lưới ô vuông xây dựng có những đặc điểm sau: - Hướng các trục toạ độ vuông góc giả định (hệ toạ độ sử dụng để thành lập lưới ô vuông xây dựng) phải song song với trục chính của các công trình và trục các đường giao thông chính trong khu vực. - Trên toàn bộ diện tích rộng lớn của khu xây dựng hướng các trục toạ độ của các mạng lưới ô vuông xây dựng ở các khu vực khác nhau có thể khác nhau. Để liên kết các mạng lưới nói trên với hệ thống toạ độ của nhà nước thì cần Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A – K4962 tính chuyển toạ độ các điểm của những mạng lưới này về hệ thống toạ độ nhà nước. - Gốc của hệ toạ độ giả định thường được chọn sao cho toàn bộ khu vực xây dựng sẽ nằm lọt vào góc vào góc phần tư thứ nhất của hệ toạ độ giả định. Khi đó tất cả các điểm của công trình cần bố trí đều có toạ độ dương nhằm tránh nhầm lẫn trong tính toán, do vậy đối với mặt bằng xây dựng nhỏ thì gốc toạ độ nên chọn ở góc tây nam của khu vực. Còn đối với khu vực lớn, để tránh lan truyền sai số số liệu gốc thì gốc toạ độ được chọn ở giữa khu vực. 2.1.3.2. Các phương pháp thành lập lưới ô vuông xây dựng Có hai phương pháp chủ yếu để thành lập lưới ô vuông xây dựng: phương pháp trục và phương pháp hoàn nguyên. c) Phương pháp trục Trong phương pháp này chúng ta chuyển ngay ra thực địa với độ chính xác xác định trứơc toàn bộ các điểm của mạng lưới bằng cách đặt chính xác các yếu tố thiết kế (góc, cạnh). Đầu tiên bố trí trên thực địa hai hướng khởi đầu vuông góc với nhau nằm giữa khu vực xây dựng. Do có sai số bố trí nên hai hướng này không thật vuông góc với nhau. Dùng máy kinh vĩ chính xác đo lại góc  từ 23 vòng đo. Tính trị số chênh lệch giữa  = 900 -  và điều chỉnh vị trí các điểm B, C bằng các số hiệu chỉnh SB, SC để cho AB và AC thật vuông góc với nhau. Các số hiệu chỉnh này được tính theo công thức: Trường Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Khắc Dũng Lớp CĐ Trắc địa A