Đồ án Thành lập lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình công nghiệp

Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 1 - Mục lục Lời nói đầu……………………………………………………………………...2 Chương 1. Giới thiệu chung……………………………………………………3 1.1. ý nghĩa và nội dung công tác trắc địa khi thành lập lưới khống chế thi công công trình công nghiệp…………………………………………………3 1.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật công tác trắc địa trong thành lập lưới khống chế thi công công trình công nghiệp…………………………………………….8 1.3. Trình tự lập bản thiết kế lưới khống chế thi công công trình công nghiệp…………………………………………………………………………..15 Chương 2. Thiết kế lưới khống chế mặt bằng và độ cao trong thi công công trình công nghiệp…………………………………………………………...…18 2.1. Xác định độ chính xác thành lập lưới khống chế thi công công trình công nghiệp………………………………………………………………18 2.2. Phương pháp thành lập và thiết kế sơ đồ lưới………………………19 2.3. Ước tính độ chính xác thành lập lưới………………………….........31 2.4. Tổ chức đo đạc các mạng lưới……………………………………...41 2.5. Xử lý số liệu đo đạc lưới khống chế thi công…………………..…..52 2.6. Thành lập lưới khống chế độ cao thi công………………………….57 Chương 3. Thực nghiệm thiết kế lưới khống chế thi công công trình công nghiệp………………………………………………………………………….62 3.1. Đặc điểm công trình và các yêu cầu kỹ thuật cơ bản……...………..62 3.2. Thiết kế các phương án thành lập lưới……...………………………64 3.3. Ước tính độ chính xác………………………………………...…….67 3.4. Tổ chức đo đạc và xử lý số liệu…………………...………………..75 3.5. Lập dự toán kinh phí………………………………………………..77 Kết luận…………………………….………………………………………….79 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………….80 Phụ lục 1………………………………………………………………………81 Phụ lục 2……………………………………………………………………..110 Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 2 - Lời nói đầu Trên con đường công nghiệp hoá - hiện đại hoá Đất nước, việc xây dựng và phát triển các khu công nghiệp là hết sức cần thiết. Chúng ta đã xây dựng được khá nhiều những cụm công nghiệp cũng như các nhà máy sản xuất với diện tích và quy mô hoạt động lớn nhỏ khác nhau. Việc xây dựng các công trình công nghiệp cần có những yêu cầu riêng biệt trong suốt quá trình thiết kế, thi công và khai thác sử dụng. Đối với công tác Trắc địa phục vụ cho xây dựng công trình công nghiệp thì các yêu cầu này càng phải chặt chẽ bởi công tác này là cơ sở cho việc xây dựng công trình về sau. Để đảm bảo được các yêu cầu đó, một nhiệm vụ đặt ra đối với các nhà trắc địa trong xây dựng công trình công nghiệp là phải thiết kế các mạng lưới trắc địa phục vụ cho từng quá trình trên. Trong các mạng lưới trắc địa, việc thành lập lưới khống chế thi công là một trong những nội dung quan trọng, lưới khống chế thi công được thành lập theo nhiều phương pháp khác nhau để thực hiện các công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình. Được sự phân công của bộ môn Trắc địa công trình - Khoa Trắc địa - Trường Đại học Mỏ - Địa chất cùng thày giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Quang Thắng, tôi được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thành lập lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình công nghiệp”. Nội dung đồ án bao gồm : Chương I : Giới thiệu chung. Chương II: Thiết kế lưới khống chế mặt bằng và độ cao trong thi công công trình công nghiệp. Chương III: Thực nghiệm thiết kế lưới khống chế thi công công trình công nghiệp. Trong quá trình thực hiện đồ án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của PGS.TS Nguyễn Quang Thắng và các Thày cô trong bộ môn Trắc địa công trình. Tuy nhiên do trình độ còn hạn chế nên trong đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, vậy tôi rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý Thày cô cùng các bạn đồng nghiệp để bản đồ án được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 3 - Chương 1 Giới thiệu chung 1.1. ý nghĩa và nội dung công tác Trắc địa khi thành lập lưới khống chế thi công công trình Công nghiệp 1.1.1. Mục đích, ý nghĩa, các đặc điểm cơ bản và yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế thi công công trình công nghiệp Công trình công nghiệp là công trình hoặc tổ hợp công trình thực hiện việc sản xuất, chế tạo một sản phẩm nhất định. Các hạng mục trong công trình công nghiệp bao gồm: nhà xưởng chuyên dụng thực hiện một quy trình công nghệ sản xuất, trạm cung cấp năng lượng, trạm cơ khí, hệ thống công trình ngầm…. Các công trình công nghiệp khác nhau về ý nghĩa, quy trình công nghệ sản xuất, sự phân bố và kích thước của các thiết bị. Nhà trong công trình công nghiệp có thể được thiết kế dưới dạng nhà một tầng hoặc nhiều tầng, một nhịp hoặc nhiều nhịp, có kết cấu dạng khung với mái lợp là các tấm lớn. Trong nhà công nghiệp lắp đặt thiết bị nâng chuyển dưới dạng cần trục cầu hoặc cần trục chạy. Thiết bị lắp đặt trong công trình công nghiệp bao gồm các dụng cụ, tổ máy, thiết bị đảm bảo cung cấp điện, nước, khí đốt…. Lưới khống chế thi công công trình nói chung và lưới khống chế thi công công trình công nghiệp nói riêng là một dạng lưới chuyên dùng, được thành lập với hai mục đích chủ yếu đó là: chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa (bố trí công trình) và đo vẽ hoàn công công trình. Lưới khống chế thi công được thành lập dựa vào mạng lưới khống chế đã được lập ở giai đoạn khảo sát thiết kế. Tuỳ thuộc vào diện tích khu vực và công nghệ xây dựng công trình mà lưới khống chế thi công có thể gồm một số bậc lưới. Lưới khống chế thi công công trình bao gồm hệ thống các điểm khống chế mặt bằng và độ cao được lưu giữ bằng các dấu mốc trắc địa trên khu vực xây dựng trong suốt quá trình thi công công trình. Lưới khống chế thi công công trình được lập sau khi đã giải phóng và san lấp mặt bằng, những đặc điểm cơ bản của lưới như sau: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 4 - - Lưới được thành lập trong hệ toạ độ vuông góc giả định nhưng được đo nối với hệ toạ độ Nhà nước; - Đồ hình lưới được xác định tuỳ thuộc vào hình dạng của khu vực và sự phân bố các hạng mục của công trình xây dựng; - Kích thước và số lượng hình hoặc vòng khép của lưới khống chế thi công thường không lớn; - Chiều dài cạnh của lưới thường ngắn; - Các điểm của lưới có yêu cầu độ ổn định cao về vị trí trong điều kiện thi công xây dựng công trình phức tạp; - Điều kiện đo đạc mạng lưới thường gặp nhiều khó khăn do ảnh hưởng của các điều kiện trong khi xây dựng công trình. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp thành lập lưới khống chế thi công công trình bao gồm: hình dạng và diện tích của khu vực xây dựng, điều kiện địa hình khu đo, độ chính xác yêu cầu, phương tiện trang thiết bị đo đạc hiện có. Lưới khống chế thi công công trình có thể được thành lập theo các phương pháp truyền thống như: lưới tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc - cạnh), lưới đa giác, lưới ô vuông xây dựng. Ngoài ra, với những ưu điểm nổi bật và hiệu quả công tác cao, công nghệ GPS đang được ứng dụng và phát triển rộng rãi trong các lĩnh vực trắc địa trong đó có công tác thành lập lưới khống chế thi công trắc địa công trình. Khi áp dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công công trình thì không cần thiết phải lập lưới trắc địa cơ sở nếu như gần khu xây dựng đã có ít nhất một điểm toạ độ Nhà nước. Thực tế lưới cơ sở trắc địa công trình chỉ cần thiết cho các khu vực xây dựng có diện tích lớn. Theo mục đích và ý nghĩa, lưới khống chế thi công công trình công nghiệp cần đảm bảo những yêu cầu về độ chính xác sau: - Yêu cầu độ chính xác bố trí công trình; - Yêu cầu độ chính xác đo vẽ hoàn công công trình. 1.1.2. Công tác trắc địa khi thành lập lưới khống chế thi công công trình công nghiệp Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 5 - Khi xây dựng các công trình công nghiệp, khối lượng thực hiện các công tác trắc địa là tương đối lớn. Để chuyển bản thiết kế công trình ra thực địa cần thành lập lưới khống chế thi công. Từ các điểm của lưới khống chế thi công chuyển ra thực địa trục chính và trục cơ bản của các ngôi nhà, công trình trên mặt đất và công trình ngầm. Khi bố trí chi tiết, cần xác định vị trí các kết cấu riêng biệt từ trục cơ bản đã được chuyển và đánh dấu trên thực địa, ngoài ra cần bố trí các móng, đế để lắp đặt các thiết bị công nghệ. Công tác trắc địa khi lắp đặt các thiết bị công nghệ, đảm bảo quá trình sản xuất có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong xây dựng công trình công nghiệp. Phương pháp tiến hành và độ chính xác của công tác này phụ thuộc vào các yếu tố: hình dạng, kích thước và đặc trưng của thiết bị cũng như yêu cầu về vị trí tương hỗ giữa các bộ phận của thiết bị. Trong giai đoạn thi công công trình công tác trắc địa cần thực hiện một số nhiệm vụ sau: - Thành lập xung quanh công trình xây dựng một lưới khống chế trắc địa nhằm bảo đảm sự thống nhất về toạ độ và độ cao của toàn bộ công trình; - Chuyển ra thực địa các trục chính của công trình từ các điểm khống chế; - Tiến hành các công tác bố trí chi tiết phục vụ việc đào và đổ bê tông hố móng; - Thành lập lưới định vị các trục phục vụ cho công tác xây dựng và lắp ráp các kết cấu xây dựng trên mặt bằng gốc của các công trình cao tầng; - Chuyển toạ độ và độ cao từ lưới cơ sở nói trên lên các tầng thi công và lập lại ở các tầng lưới cơ sở đã chuyển lên, dựa vào đó phát triển lưới bố trí chi tiết; tiến hành các công tác bố trí chi tiết phục vụ việc thi công xây dựng trên các sàn tầng; - Đo vẽ hoàn công các kết cấu xây dựng công trình đã được lắp đặt; - Quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình; - Lập báo cáo kỹ thuật về công tác trắc địa. Để có thể thực hiện được các nhiệm vụ này thì trên khu vực xây dựng công trình cần thành lập hệ thống lưới khống chế thi công theo các nguyên tắc sau: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 6 - - Lưới khống chế thi công công trình thường được thành lập theo dạng lưới độc lập; - Các bậc lưới khống chế thi công công trình cần phải tính toạ độ và độ cao trong một hệ toạ độ và độ cao thống nhất, có đo nối với lưới đã thành lập trong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình. Các nguyên tắc này nhằm đảm bảo cho lưới khống chế thi công công trình không bị biến dạng do ảnh hưởng của sai số số liệu gốc và các điểm của lưới được xác định trong một hệ toạ độ và độ cao chung. Trong quá trình thành lập lưới khống chế thi công công trình, công tác trắc địa gồm hai giai đoạn: 1. Thiết kế lưới Công tác thiết kế lưới khống chế thi công công trình được thực hiện trong phòng dựa trên các tài liệu đã có trong giai đoạn khảo sát thiết kế công trình. Căn cứ vào ý nghĩa của lưới, dựa vào tổng bình đồ của khu vực xây dựng mà thiết kế lưới nhằm giải quyết các nhiệm vụ: - Xác định chỉ tiêu độ chính xác yêu cầu thành lập lưới; - Xác định số bậc phát triển lưới, phương pháp thành lập và sơ đồ lưới đối với mỗi bậc; - ước tính độ chính xác đặc trưng của các bậc lưới và độ chính xác các trị đo đối với mỗi bậc lưới, so sánh với chỉ tiêu yêu cầu. Các nhiệm vụ trên có thể giải quyết theo hai cách sau: Cách 1: Xuất phát từ điều kiện thiết kế để xác định phương pháp thành lập và lựa chọn số bậc phát triển lưới. Đối với từng bậc lưới sẽ lựa chọn các chỉ tiêu kỹ thuật tương ứng theo Quy phạm hoặc theo Tiêu chuẩn. Từ đó tiến hành thiết kế sơ đồ và ước tính độ chính xác của lưới. Kết quả ước tính được phân tích, so sánh với các các quy định để kết luận về độ chính xác của lưới cũng như lựa chọn phương pháp và thiết bị đo. Cách này thường áp dụng để thiết kế các mạng lưới khống chế khi đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn và chuyển ra thực địa các trục chính của các ngôi nhà, công trình xây dựng. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 7 - Cách 2: Đối với các mạng lưới khống chế trắc địa chuyên dùng, việc thiết kế và tính toán độ chính xác được thực hiện dựa trên ý nghĩa của mạng lưới, độ chính xác yêu cầu cho trước hoặc xác định theo thiết kế. Xuất phát từ mật độ điểm cần thiết và vị trí có thể đặt mốc, tiến hành thiết kế sơ đồ lưới. Khi đó cần đảm bảo các chỉ tiêu hình học gần với cấp lưới tương ứng. Tiếp theo trên cơ sở tính toán độ chính xác, xác định cấp lưới thực tế đối với từng bậc lưới. Cũng từ kết quả tính toán xác định phương pháp và lựa chọn thiết bị đo trong mỗi bậc lưới. Độ chính xác và mật độ diểm của lưới khống chế thi công công trình phụ thuộc vào yêu cầu nhiệm vụ cần giải quyết trong giai đoạn thi công công trình. Nhiệm vụ chính của công tác trắc địa trong khi thi công công trình là trực tiếp phục vụ thi công công trình, vì thế việc phát triển xây dựng lưới phải linh hoạt, hợp lý để có thể tận dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước vào giai đoạn sau của quá trình thi công công trình. 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, để lắp đặt các thiết bị công nghệ cần sử dụng mạng lưới trục lắp ráp có yêu cầu rất cao về vị trí tương hỗ, dựa trên cơ sở yêu cầu về độ chính xác lắp đặt ta có thể xác định độ chính xác của lưới khống chế thi công công trình công nghiệp. 2. Thi công lưới Quá trình thi công lưới được thực hiện ngoài thực địa bao gồm các công việc sau: - Khảo sát chọn điểm; - Gia công và chôn mốc; - Tổ chức đo đạc các mạng lưới; - Kiểm tra chất lượng lưới và xử lý số liệu. Việc bố trí lưới phải căn cứ vào bản vẽ tổng mặt bằng kết hợp với công tác khảo sát ngoài thực địa để có thể chọn được vị trí đặt mốc khống chế sao cho chúng thuận tiện tối đa trong quá trình sử dụng và ổn định lâu dài trong quá trình thi công công trình. Kết quả của quá trình thi công lưới là thành lập được trên thực địa một mạng lưới khống chế thi công bao gồm nhiều bậc lưới với các sơ đồ, chỉ tiêu độ chính xác của các bậc khác nhau. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 8 - Trong quá trình thi công công trình công nghiệp, lưới khống chế thi công công trình được thành lập ứng với từng giai đoạn thi công: a. Thành lập xung quanh công trình lưới khống chế có đo nối với lưới khống chế trắc địa Nhà nước Mạng lưới này có tác dụng định vị công trình trong hệ toạ độ đã sử dụng ở giai đoạn khảo sát thiết kế, tức là định vị nó so với các công trình lân cận. Mạng lưới này chủ yếu đảm bảo yêu cầu thi công công trình. Đối với nhà cao tầng trong các công trình công nghiệp, lưới khống chế bên ngoài công trình chủ yếu phục vụ cho thi công phần dưới mặt đất của ngôi nhà, là cơ sở để chuyển toạ độ vào bên trong công trình. b. Thành lập lưới khống chế trên mặt bằng móng Lưới khống chế trắc địa trên mặt bằng móng được thành lập trong xây dựng các ngôi nhà cao tầng dân dụng và công nghịêp. Lưới này có tác dụng để bố trí các hạng mục công trình như các trụ, cột, cầu thang máy, xác định vị trí lắp đặt các kết cấu máy móc thiết bị vào đúng vị trí thiết kế. Ngoài ra mạng lưới này còn là cơ sở khống chế để chuyền toạ độ và độ cao lên các tầng tạo thành hệ thống lưới trục, đảm bảo công tác bố trí chi tiết trên từng tầng. Do yêu cầu của công tác bố trí nên độ chính xác của lưới trong giai đoạn này cao hơn so với mạng lưới thành lập trong giai đoạn thi công móng. c. Chuyển toạ độ và độ cao các điểm cơ sở lên các mặt bằng xây dựng, thành lập lưới khống chế thi công trên từng tầng Khi xây dựng nhà cao tầng trong các công trình công nghiệp, sau giai đoạn thi công tầng 1, từ các tầng tiếp theo cần bố trí một mạng lưới khống chế tương ứng với mỗi tầng để phục vụ cho việc bố trí công trình trên từng tầng. 1.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật công tác Trắc địa trong thành lập lưới khống chế thi công công trình Công nghiệp 1.2.1. Quy định chung TCVN309 : 2004 quy định công tá c Trắc địa trong xây dựng công trình như sau: 1. Công tác Trắc địa phục vụ xây dựng công trình bao gồm 3 giai đoạn chính: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 9 - - Công tác khảo sát Trắc địa - địa hình phục vụ thiết kế công trình, bao gồm: thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ cho việc đo vẽ bản đồ tỷ lệ lớn, lập báo cáo nghiên cứu khả thi và thiết kế kỹ thuật thi công; - Công tác Trắc địa phục vụ thi công xây lắp công trình, bao gồm: thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ bố trí chi tiết và và thi công xây lắp công trình; kiểm tra kích thước hình học và và căn chỉnh các kết cấu công trình; đo vẽ hoàn công công trình; - Công tác Trắc địa phục vụ quan trắc biến dạng công trình, bao gồm: thành lập lưới khống chế cơ sở, lưới mốc chuẩn và mốc kiểm tra nhằm xác định một cách đầy đủ, chính xác các giá trị chuyển dịch, phục vụ cho việc đánh giá độ ổn định và bảo trì công trình. 2. Hệ toạ độ và độ cao sử dụng phải nằm trong một hệ thống nhất. Nếu sử dụng hệ toạ độ giả định thì gốc toạ độ được chọn sao cho tọa độ của tất cả các điểm trên mặt bằng xây dựng đều có giá trị dương, nếu sử dụng hệ toạ độ quốc gia thì phải sử dụng phép chiếu Gauss - Kruger hoặc UTM và chọn kinh tuyến trục sao cho biến dạng chiều dài của các cạnh không vượt quá 1/50.000, nếu vượt quá thì phải tính chuyển. Mặt chiếu được chọn trong đo đạc xây dựng công trình là mặt có độ cao trung bình của khu vực xây dựng. Khi hiệu số độ cao mặt đất và mặt chiếu 32m thì phải tính số hiệu chỉnh do độ cao. 3. Tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của các đại lượng đo trong xây dựng là sai số trung phương. Sai số giới hạn được lấy bằng hai lần sai số trung phương. 4. Đối với các công trình lớn có dây chuyền công nghệ phức tạp và các công trình cao tầng cần phải sử dụng các máy móc thiết bị hiện đại có độ chính xác cao. Để thành lập lưới khống chế có thể sử dụng công nghệ GPS kết hợp với máy toàn đạc điện tử. Tất cả các thiết bị sử dụng đều phải được kiểm tra, kiểm nghiệm và hiệu chỉnh theo đúng các yêu cầu trong tiêu chuẩn hoặc quy phạm chuyên ngành trước khi đưa vào sử dụng. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 10 - Lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình công nghiệp được thành lập để bố trí và đo vẽ hoàn công công trình công nghiệp, do vậy khi thành lập lưới ngoài việc đảm bảo các yêu cầu của lưới khống chế thi công cần phải thoả mãn các chỉ tiêu kỹ thuật của công tác bố trí và công tác đo vẽ hoàn công công trình. Trong TCVN309 : 2004 quy định về các chỉ tiêu đó như sau: 1.2.2. Lưới khống chế thi công 1. Hệ toạ độ sử dụng trong thiết kế lưới Hệ toạ độ của lưới khống chế thi công phải thống nhất với hệ toạ độ đã dùng trong các giai đoạn khảo sát và thiết kế công trình. - Đối với các công trình có quy mô < 100 ha nên sử dụng hệ toạ độ giả định; - Đối với các công trình có quy mô > 100 ha phải sử dụng phép chiếu và chọn kinh tuyến trục hợp lý để độ biến dạng chiều dài không vượt quá 1/50.000 (tức là < 2 mm/100m), nếu vượt quá thì phải tính chuyển. 2. Mật độ điểm khống chế Căn cứ vào yêu cầu độ chính xác bố trí và sự phân bố các hạng mục của công trình để chọn mật độ điểm lưới khống chế, đối với các công trình công nghiệp mật độ của các điểm nên chọn là 1 điểm/2 ha3ha. Cạnh trung bình của lưới đường chuyền hoặc lưới tam giác từ 200m300m, số điểm khống chế mặt bằng tối thiểu là 4 điểm. 3. Số bậc phát triển của lưới Tuỳ theo diện tích khu vực và công nghệ xây dựng mà lưới khống chế mặt bằng thi công công trình công nghiệp có thể được thành lập gồm một số bậc lưới. Độ chính xác của các bậc lưới được xác định dựa vào sai số tổng hợp và số bậc lưới. Đối với lưới khống chế mặt bằng thi công nên cố gắng giảm số bậc lưới. Trong điều kiện các hạng mục công trình lớn và đối tượng xây lắp có nhiều cấp chính xác khác nhau có thể phát triển tối đa là 3 bậc lưới . Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 11 - 4. Phương pháp thành lập Lưới khống chế mặt bằng thi công trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp có thể được thành lập theo các phương pháp sau: - Lưới tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc - cạnh); - Lưới đa giác; - Lưới GPS; - Lưới ô vuông xây dựng. Lưới độ cao thi công trên công trình có diện tích >100 ha được thành lập bằng phương pháp đo cao hình học với độ chính xác tương đương với thuỷ chuẩn hạng III Nhà nước; khi công trình có diện tích mặt bằng <100 ha lưới khống chế độ cao được thành lập bằng phương pháp đo cao hình học với độ chính xác tương đương với thuỷ chuẩn hạng IV Nhà nước. Lưới độ cao được thành lập dưới dạng tuyến đơn dựa vào ít nhất hai mốc độ cao cấp cao hơn hoặc tạo thành các vòng khép kín và phải dẫn đi qua tất cả các điểm của lưới khống chế mặt bằng. 5. Đặc trưng độ chính xác Theo TCXDVN 309 : 2004, đặc trưng về độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ thi công công trình công nghiệp được thống kê trong bảng 1.1: Bảng 1.1. Sai số trung phương khi lập lưới khống chế thi công Cấp chính xác Đặc điểm của đối tượng xây lắp Sai số trung phương khi lập lưới Đo góc (“) Đo cạnh (tỷ lệ) Đo chênh cao trên 1km thuỷ chuẩn (mm) 1 Xí nghiệp, các cụm nhà và công trình xây dựng trên phạm vi >100ha, từng ngôi nhà và công trình riêng biệt trên diện tích>100ha. 3 1/25.000 4 Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 12 - 2 Xí nghiệp, các cụm nhà và công trình xây dựng trên phạm vi <100 ha, từng ngôi nhà và công trình riêng biệt trên diện tích từ 1ha đến 10ha. 5 1/10.000 6 3 Nhà và công trình xây dựng trên diện tích <1 ha. Đường trên mặt đất và các đường ống ngầm trong phạm vi xây dựng. 10 1/5.000 10 4 Đường trên mặt đất và các đường ống ngầm ngoài phạm vi xây dựng. 30 1/2.000 15 1.2.3. Công tác bố trí công trình công nghiệp Lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình Công nghiệp được thành lập để lắp đặt các kết cấu xây dựng, để lắp đặt các thiết bị công nghệ cần sử dụng mạng lưới trục lắp ráp riêng. Trong TCVN 309 : 2004 quy định độ chính xác khi lập lưới bố trí công trình như sau: Bảng 1.2. Sai số trung phương khi lập lưới bố trí công trình Cấp chính xác Đặc điểm của các toà nhà, các công trình và kết cấu xây dựng Sai số trung phương khi thành lập các lưới bố trí trục và sai số của các công tác bố trí khác Đo cạnh Đo góc (“) Xác định chênh cao tại trạm máy (mm) 1 Các kết cấu kim loại, các kết cấu bê tông cốt thép được lắp ghép bằng phương pháp tự định vị tại các điểm chịu lực, các công trình cao từ 100m đến 120m hoặc có khẩu độ từ 30m đến 36m. 000.15 1 5 1 Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 13 - 2 Các toà nhà cao hơn 15 tầng, các công trình có chiều cao từ 60m đến 100m hoặc có khẩu độ từ 18m đến 30m. 000.10 1 20 2 3 Các toà nhà cao từ 5 tầng đến 15 tầng, các công trình có chiều cao từ 15m đến 60m hoặc có khẩu độ dưới 18m. 000.5 1 20 2.5 4 Các toà nhà cao dưới 5 tầng, các công trình có chiều cao <15m hoặc có khẩu độ < 6m. 000.3 1 30 3 5 Các kết cấu gỗ, các lưới công trình, các đường xá, các đường dẫn ngầm. 000.2 1 30 5 6 Các công trình bằng đất 000.1 1 45 10 Sai số chuyền toạ độ và độ cao từ các điểm của lưới trục cơ sở lên các tầng thi công được nêu trong bảng 1.3: Bảng 1.3. Sai số trung phương chuyển trục và độ cao lên các mặt bằng xây lắp Các sai số Chiều cao của mặt bằng thi công xây dựng (m) < 15 15 60 60 100 100 120 Sai số trung phương chuyển các điểm, các trục theo phương thẳng đứng (mm) 2 2.5 3 4 Sai số trung phương xác định độ cao trên mặt bằng thi công xây dựng so với mặt bằng gốc (mm) 3 4 5 5 Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 14 - Trong quá trình thi công cần tiến hành kiểm tra độ chính xác của công tác bố trí công trình dựa vào các điểm khống chế cơ sở. Các độ lệch giới hạn cho phép của công tác bố trí được tính theo công thức: mt  (1-1) Trong đó: t - có giá trị bằng 1; 2.5; 3 và được ấn định trước trong bản thiết kế xây dựng, hoặc bản thiết kế các công tác trắc địa, tuỳ thuộc vào tính chất quan trọng và mức độ phức tạp của từng công trình. m - là sai số trung phương được lấy theo bảng 1.2 và bảng 1.3. Khi biết trước giá trị dung sai xây lắp cho phép của từng hạng mục công trình có thể xác định được dung sai của công tác trắc địa theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng: 3 xl td  (1-2) Trong đó: td - là dung sai của công tác trắc địa; xl - là dung sai của công tác xây lắp; 3 - là chỉ 3 nguồn sai số trong trong xây lắp bao gồm: Sai số do trắc địa, sai số do chế tạo, thi công cấu kiện; sai số do biến dạng. 1.2.4. Công tác đo vẽ hoàn công công trình công nghiệp Trong quá trình thi công xây lắp công trình cần tiến hành đo đạc kiểm tra vị trí và kích thước hình học của các hạng mục xây dựng, công tác kiểm tra các yếu tố hình học bao gồm: - Kiểm tra vị trí của các hạng mục, các kết cấu riêng biệt và hệ thống kỹ thuật so với các tham số trong hồ sơ thiết kế; - Đo vẽ hoàn công vị trí mặt bằng, độ cao, kích thước hình học của các hạng mục, các kết cấu sau khi đã hoàn thành giai đoạn lắp ráp; - Đo vẽ hoàn công hệ thống kỹ thuật ngầm (thực hiện trước khi lấp). Vị trí mặt bằng và độ cao của các hạng mục, các cấu kiện hoặc các phần của toà nhà hay công trình và độ thẳng đứng của chúng, vị trí các bulông neo, Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 15 - các bản mã cần phải được xác định từ các điểm cơ sở bố trí hoặc từ các điểm định hướng nội bộ. Trước khi tiến hành công việc này cần kiểm tra độ ổn định của các điểm cơ sở. Sai số đo kiểm tra kích thước hình học và đo vẽ hoàn công không được lớn hơn 0.2 dung sai cho phép của kích thước hình học được cho trong các tiêu chuẩn chuyên ngành hoặc hồ sơ thiết kế. Khi đo vẽ hoàn công các đối tượng xây lắp trong giai đoạn thi công công trình, sai số này thường không được thấp hơn độ chính xác của công tác bố trí tương ứng. 1.3. Trình tự lập bản thiết kế lưới khống chế thi công công trình Công nghiệp Bản thiết kế lưới khống chế thi công công trình công nghiệp được thành lập trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu đã có trong giai đoạn khảo sát công trình, bản thuyết minh về nhiệm vụ của công tác trắc địa, yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với việc bố trí công trình. Lưới khống chế thi công công trình công nghiệp là một hệ thống lưới nhiều bậc, được thành lập đựa vào mạng lưới khống chế đã có ở giai đoạn khảo sát thiết kế và được phát triển theo nguyên tắc từ tổng thể đến cục bộ, mỗi bậc lưới phục vụ cho từng giai đoạn trong quá trình thi công một nhóm các hạng mục công trình. Do yêu cầu độ chính xác bố trí công trình tăng dần theo tiến trình xây dựng, nên yêu cầu độ chính xác đối với các bậc lưới cũng tăng dần từ bậc lưới trước đến bậc lưới sau. Trình tự lập bản thiết kế lưới khống chế thi công công trình công nghiệp có thể được tóm tắt trong sơ đồ sau: Lập bản thiết kế lưới khống chế thi công Lập phương án kỹ thuật Khảo sát chọn điểm và chôn mốc Tổ chức đo đạc Xử lý số liệu đo Lập dự toán kinh phí Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 16 - Nội dung cụ thể như sau 1.3.1. Xác định mục đích và ý nghĩa của việc thành lập lưới Mục đích và ý nghĩa của việc thành lập lưới là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác, mật độ điểm, số bậc, đồ hình và phương pháp xây dựng lưới. 1.3.2. Phân tích đặc điểm, tình hình khu vực xây dựng công trình công nghiệp. Thu thập các tài liệu trắc địa, bản đồ đã có ở giai đoạn khảo sát thiết kế Trước khi thiết kế lưới, cần phân tích các đặc điểm cũng như tình hình của khu vực xây dựng có liên quan trực tiếp đến quá trình thành lập lưới. Ngoài ra, do lưới khống chế thi công được thành lập dựa vào lưới khống chế đã có ở giai đoạn khảo sát thiết kế nên cần phân tích đánh giá chất lượng các tài liệu thu được từ giai đoạn này để có thể sử dụng vào việc thiết kế lưới. 1.3.3. Thiết kế sơ đồ lưới khống chế thi công Lưới khống chế thi công được thiết kế trên tổng bình đồ công trình. Trong quá trình thiết kế lưới khống chế thi công, tuỳ theo mục đích, ý nghĩa của việc thành lập mà xác định mật độ điểm, số bậc phát triển, phương pháp thành lập cũng như sơ đồ đối với mỗi bậc lưới. 1.3.4. Ước tính độ chính xác các bậc lưới Từ sơ đồ của mỗi bậc lưới thiết kế, tiến hành công tác ước tính độ chính xác các yếu tố đặc trưng của từng bậc theo phương pháp ước tính gần đúng hoặc chặt chẽ. Sau đó so sánh với yêu cầu độ chính xác thành lập để có phương án thay đổi thiết kế nếu như không đạt yêu cầu. 1.3.5. Chọn điểm và chôn mốc ngoài thực địa Khảo sát chọn điểm lưới khống chế thi công là công việc triển khai cụ thể hoá sơ đồ lưới đã thiết kế trên bản đồ ra thực địa. Đem sơ đồ thiết kế ra thực địa để xem xét, đối chiếu vị trí các điểm đã chọn để tìm ra vị trí hợp lý nhất. Các vị trí này phải được đặt ở nơi thuận lợi cho việc đặt máy cũng như thực hiện các thao tác đo đạc và được bảo quản lâu dài để sử dụng trong suốt thời gian thi công xây lắp và sửa chữa mở rộng công trình sau này. Khi đặt mốc nên tránh Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 17 - những nơi có điều kiện địa chất không ổn định, các vị trí yêu cầu các thiết bị có trọng tải lớn, các vị trí gần các nguồn nhiệt. 1.3.6. Tổ chức công tác đo đạc các mạng lưới Dựa vào độ chính xác đã ước tính của các bậc lưới, tính toán các hạn sai đo đạc và lựa chọn máy móc, dụng cụ đo có độ chính xác đảm bảo yêu cầu. Thuyết minh hướng dẫn đo đạc cũng như xác định trình tự kế hoạch và thời gian đo hợp lý, đảm bảo hiệu quả công tác cao nhất. 1.3.7. Phương án xử lý số liệu đo Trước khi tính toán bình sai, số liệu đo cần được kiểm tra để loại bỏ các sai số thô ảnh hưởng đến độ chính xác của lưới. Tuỳ theo độ chính xác của lưới mà lựa chọn phương pháp xử lý số liệu đo theo phương pháp bình sai gần đúng hoặc chặt chẽ. Trên cơ sở nguyên lý số bình phương nhỏ nhất, bài toán bình sai được giải theo phương pháp bình sai điều kiện hoặc bài toán bình sai gián tiếp. 1.3.8. Lập dự toán kinh phí Trên cơ sở tính toán khối lượng công việc cần thực hiện và áp dụng đơn giá xây dựng hiện hành để dự toán kinh phí tổ chức công việc. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 18 - Chương 2 thiết kế lưới khống chế mặt bằng và độ cao trong thi công công trình công nghiệp 2.1. Xác định độ chính xác thành lập lưới khống chế thi công công trình Công nghiệp. Lưới khống chế thi công được thành lập trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp để phục vụ cho công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình, vì vậy độ chính xác của lưới phải đảm bảo yêu cầu của các công tác trên. 2.1.1. Yêu cầu của công tác bố trí công trình Để đáp ứng yêu cầu của 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 hai điểm của lưới trên một khoảng cách nào đó (khoảng cách này thường là 1 km, là độ dài tối đa của dây chuyền công nghệ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau trong các xí nghệp công nghiệp hiện đại). Sai số trung phương vị trí tương hỗ giữa hai điểm kề nhau thường không vượt quá 1/10.000 chiều dài cạnh. Khi cạnh lưới dài 200m thì sai số này là 20mm. Giả sử mạng lưới khống chế thi công được phát triển theo hai bậc, sai số tương hỗ tổng hợp của hai bậc lưới là: 2 2 2 1 2 ththth mmm  (2-1) Trong đó: thm - là sai số trung phương tương hỗ tổng hợp của lưới; 1thm - là sai số trung phương tương hỗ giữa hai điểm kề nhau của lưới bậc 1; 2thm - là sai số trung phương tương hỗ giữa hai điểm kề nhau của lưới bậc 2. Giữa các bậc lưới có hệ số giảm độ chính xác là K, tức là: K m m thth 2 1  Ta có:     2 12212 12 1 thththth mKmKmm  Nếu lấy K = 2 ta được: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 19 - 51 th th m m  Với mmmth 20 ta tính được mmmmmm thth 18,9 21  . Nghĩa là sai số trung phương vị trí tương hỗ giữa các điểm kề nhau của các bậc lưới khống chế thi công không được vượt quá những giá trị tương ứng trên. 2.1.2. Yêu cầu của công tác đo vẽ hoàn công công trình Chỉ tiêu độ chính xác của công tác này là sai số trung phương vị trí điểm khống chế cấp cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở. Theo quy phạm thì sai số này không vượt quá mP = 0,2mm .M (M là mẫu số tỷ lệ bản đồ). Tỷ lệ lớn nhất khi đo vẽ hoàn công công trình là 1:500, từ đó ta tính được sai số trung phương vị trí điểm khống chế cấp cuối cùng so với lưới khống chế cơ sở không được vượt quá 100mm. Giả sử lưới khống chế thi công được phát triển theo hai bậc và hệ số tăng giảm độ chính xác giữa hai bậc lưới là K = 2. Sai số trung phương vị trí điểm khống chế cấp cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở được tính theo công thức: 2 2 2 1 2 mmmP  (2-2) Trong đó: Pm - là sai số trung phương vị trí điểm khống chế cấp cuối cùng so với điểm khống chế cơ sở; 1m - là sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất của lưới bậc 1; 2m - là sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất của lưới bậc 2. Ta có: mm m m P 45 5 100 51  và mmm 892  . Nghĩa là sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất của các bậc lưới khống chế thi công không được vượt quá những giá trị tương ứng trên. 2.2. phương pháp thành lập và thiết kế sơ đồ lưới 2.2.1. Thành lập lưới khống chế thi công theo phương pháp đo góc - cạnh Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 20 - Trong Trắc địa công trình, các máy toàn đạc điện tử đang được sử dụng rộng rãi, do vậy lưới tam giác thành lập bằng phương pháp đo góc - cạnh được áp dụng phổ biến. 1. Lưới tam giác đo góc Dạng đồ hình cơ bản của lưới là chuỗi tam giác, tứ giác trắc địa, đa giác trung tâm, trong đó có đo tất cả các góc và ít nhất là hai cạnh đáy. Loại lưới này có những ưu, nhược điểm sau: a. Ưu điểm: - Lưới khống chế được khu vực rộng. Độ chính xác các yếu tố trong lưới khá cao và tương đối đồng đều; - Lưới có nhiều trị đo thừa nên có điều kiện kiểm tra kết quả đo và nâng cao được độ chính xác của lưới. b. Nhược điểm: - Việc tổ chức đo đạc cồng kềnh, kết quả đo góc chịu ảnh hưởng lớn của môi trường đặc biệt trong khu vực xây dựng công trình và đòi hỏi mức độ thông hướng cao; - Trong quá trình đo đạc vì các cạnh trong lưới khống chế trắc địa công trình thường có cạnh ngắn cho nên ảnh hưởng của sai số định tâm máy đến kết quả đo góc là rất lớn, vậy phải định tâm máy và định tâm tiêu thật chính xác. Dưới đây là một số dạng đồ hình của lưới tam giác đo góc: Hình 2.1. Đồ hình lưới tam giác đo góc Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 21 - 2. Lưới tam giác đo cạnh Hiện nay, do các loại máy toàn đạc điện tử có độ chính xác cao đã đáp ứng được yêu cầu độ chính xác của việc đo cạnh vì vậy phương pháp đo toàn cạnh đã được ứng dụng phổ biến trong việc lập các lưới trắc địa công trình. Lưới đo cạnh khắc phục được các nhược điểm của lưới đo góc. Tuy nhiên đối với lưới đo toàn cạnh có những hạn chế sau: - Dịch vị ngang lớn hơn nhiều so với dịch vị dọc; - Trong mỗi tam giác sẽ không có trị đo thừa nên không có điều kiện kiểm tra kết quả đo ngay ở trên thực địa, để khắc phục nhược điểm này thường áp dụng lưới gồm các tứ giác trắc địa. Dưới đây là một số dạng đồ hình của lưới tam giác đo cạnh: mu mt mu mt Hình 2.2. Đồ hình lưới tam giác đo cạnh 3. Lưới tam giác đo góc - cạnh Trong lưới đo góc - cạnh, có thể đo tất cả hoặc một phần các góc và cạnh của lưới. So với các lưới tam giác đo góc và lưới tam giác đo cạnh, 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 đo góc - cạnh cho phép tính toạ độ các điểm chính xác hơn lưới tam giác đo góc hoặc lưới tam giác đo cạnh khoảng 1,5 lần. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 22 - Trong lưới đo góc- cạnh kết hợp, tuỳ vào từng dạng lưới và đồ hình lưới mà tiến hành tổ chức đo một số cạnh cho phù hợp, không nhất thiết phải đo tất cả các cạnh như: - Đối với lưới tứ giác không đường chéo nên đo các cạnh theo chu vi và một số cạnh giữa lưới để thuận tiện cho công tác tính toán sau này; - Đối với lưới tam giác thì nên lựa chọn đo các cạnh đối diện với góc lớn nhất trong tam giác. Trong trắc địa công trình, dạng lưới đo góc - cạnh được áp dụng là lưới tứ giác không đường chéo dùng để thành lập lưới ô vuông xây dựng: C c D b d B a A Hình 2.3. Hình tứ giác không đường chéo 4. Lưới đường chuyền Lưới đường chuyền là tập hợp các điểm nối với nhau tạo thành đường gãy khúc. Tiến hành đo tất cả các cạnh và các góc ngoặt của đường chuyền, nếu biết toạ độ của một điểm và góc phương vị của một cạnh ta dễ dàng tính ra góc phương vị các cạnh và toạ độ các điểm khác trên đường chuyền. Tuỳ thuộc vào diện tích và hình dạng khu đo, vào vị trí của các điểm gốc mà thiết kế lưới đường chuyền dưới dạng lưới đường chuyền phù hợp, lưới đường chuyền với các điểm nút và các vòng khép. Tuy nhiên, do lưới đường chuyền có lượng trị đo ít và kết cấu đồ hình không chặt chẽ nên độ chính xác của các yếu tố trong lưới không cao. Phương án hợp lý để nâng cao chất lượng đồ hình lưới và cũng là một trong các phương pháp để nâng cao độ chính xác của lưới các đường chuyền là lập lưới có nhiều vòng khép kín. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 23 - 2.2.2. Thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS Hiện nay, với những tính năng ưu việt so với các thiết bị đo đạc truyền thống, công nghệ GPS đang được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực Trắc địa, trong đó có Trắc địa công trình. Một trong những ứng dụng có hiệu quả nhất là thành lập lưới khống chế thi công công trình. ở nước ta công nghệ GPS đã được ứng dụng để thành lập lưới khống chế thi công công trình như: cầu Bãi Cháy, thuỷ điện Na Hang, hầm đường bộ xuyên đèo Hải Vân, khu công nghiệp Yên Phong - Bắc Ninh, khu công nghiệp Dung Quất…. Dựa vào điều kiện cụ thể của khu đo và các yêu cầu đã xác định, tiến hành thiết kế, chọn điểm lưới GPS trên tổng bình đồ công trình. Đối với lưới GPS, đồ hình lưới không ảnh hưởng nhiều đến độ chính xác lưới. Việc chọn điểm lưới GPS đơn giản hơn chọn điểm cho các mạng lưới truyền thống, tuy nhiên cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Các vật cản xung quanh điểm đo có góc cao không quá 15o (hoặc có thể là 20o) để tránh cản trở tín hiệu GPS (hình 2.4); Hình 2.4 - Điểm GPS không quá gần các bề mặt phản xạ như cấu kiện kim loại, các hàng rào, mặt nước… vì chúng có thể gây hiện tượng đa đường dẫn; - Không quá gần các thiết bị điện như trạm phát sóng, đường dây cao áp… có thể gây nhiễu tín hiệu. Do lưới GPS không yêu cầu thông hướng giữa các điểm nên đồ hình lưới GPS có thể thiết kế linh hoạt hơn, nhưng để đảm bảo cho công tác tăng dày lưới và ứng dụng các điểm GPS cho mục đích thi công sau này thì nên thiết kế sao 150o Máy thu GPS Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 24 - cho mỗi điểm của lưới có thể nhìn thông đến ít nhất một điểm khác. Thiết kế đồ hình lưới GPS chủ yếu dựa vào mục đích sử dụng, kinh phí, thời gian, nhân lực, loại hình, số lượng máy thu và điều kiện đảm bảo hậu cần. Căn cứ vào mục đích sử dụng, thông thường có 4 phương thức cơ bản để thành lập lưới: liên kết cạnh, liên kết điểm, liên kết lưới, liên kết hỗn hợp cạnh điểm. Còn có thể liên kết hình sao, liên kết đường chuyền phù hợp, liên kết chuỗi tam giác. Lựa chọn phương thức liên kết nào là tuỳ thuộc vào độ chính xác của công trình, điều kiện dã ngoại và điều kiện máy thu GPS hiện có. Dưới đây là một số dạng đồ hình liên kết: c. Đồ hình dạng liên kết cạnh - điểm d. Đồ hình dạng liên kết chuỗi tam giác a. Đồ hình dạng liên kết điểm b. Đồ hình dạng liên kết cạnh Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 25 - e. Đồ hình dạng liên kết đường chuyền f. Đồ hình dạng liên kết hình sao Hình 2.5 Để nâng cao chất lượng lưới GPS trong Trắc địa công trình, khi thiết kế cần chọn đồ hình lưới tạo thành một số vòng khép không đồng bộ hoặc vòng khép từ các cạnh đo độc lập. Ví dụ sơ đồ lưới GPS khu công nghiệp Yên Phong - Bắc Ninh: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 26 - Hình 2.6. Sơ đồ lưới GPS khu công nghiệp Yên Phong - Bắc Ninh Một vấn đề quan trọng khi thiết kế nhằm nâng cao độ chính xác lưới GPS là thiết kế gốc của lưới GPS, tức là phải xác định kết quả đo GPS đã dùng hệ toạ độ và số liệu gốc nào. Gốc của lưới GPS bao gồm vị trí gốc, phương vị gốc, kích thước gốc. Phương vị gốc thường được xác định là phương vị khởi tính đã cho hoặc có thể lấy phương vị của vectơ đường đáy GPS làm phương vị gốc. Kích thước gốc thường được xác định từ cạnh được đo bằng máy điện tử ở mặt đất hoặc từ khoảng cách giữa các điểm khởi tính, đồng thời cũng có thể xác định được từ chiều dài vectơ đường đáy GPS. Vị trí gốc của lưới GPS thường được xác định từ tọa độ của điểm khởi tính đã cho. Như vậy trên thực tế thiết kế gốc lưới GPS chủ yếu là xác định vị trí điểm gốc của lưới GPS. Khi thiết kế gốc lưới GPS cần phải quan tâm đầy đủ tới các vấn đề sau: - Để xác định tọa độ điểm GPS trong hệ tọa độ mặt đất thì cần chọn số liệu khởi tính trong hệ tọa độ mặt đất và đo nối các điểm khống chế mặt đất đã có để chuyển đổi tọa độ. Khi chọn điểm đo nối cần cố gắng sử dụng tư liệu cũ đồng thời không để lưới GPS mới thành lập có độ chính xác cao phải chịu ảnh Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 27 - hưởng của tư liệu cũ có độ chính xác thấp. Số điểm đo nối tối thiểu đối với khu vực có diện tích lớn là 3 điểm, đối với khu vực có diện tích nhỏ là từ 2 đến 3 điểm; - Sau khi tính toán bình sai lưới GPS, có thể nhận được độ cao trắc địa của điểm GPS trong hệ tọa độ tham chiếu mặt đất. Để xác định độ cao thường của các điểm GPS ta phải đo nối với các điểm độ cao có cấp hạng cao hơn. Các điểm độ cao đo nối phải được phân bố đều trong lưới. Để đo nối cần sử dụng phương pháp thủy chuẩn tương đương hạng IV trở lên; - Hệ tọa độ lưới GPS mới thành lập cần cố gắng thống nhất với hệ tọa độ đã sử dụng trước đây của khu đo. Nếu đã sử dụng hệ tọa độ độc lập địa phương hoặc công trình thì còn cần phải tìm hiểu các tham số sau đây: a - Kích thước Ellipxoid tham khảo đã được sử dụng; b - Độ kinh của kinh tuyến trục của hệ tọa độ; c - Hằng số cộng vào hệ tọa độ; d - Độ cao mặt chiếu của hệ tọa độ và giá trị trung bình của dị thường độ cao khu đo; e - Tọa độ của điểm khởi tính. 2.2.3. Lưới ô vuông xây dựng 1. Thiết kế lưới Lưới ô vuông xây dựng có các cạnh song song với trục chính của công trình hoặc trục của các thiết bị kỹ thuật, tạo thành các hình vuông hoặc hình chữ nhật. Tuỳ theo sự phân bố của các hạng mục công trình mà chiều dài cạnh của lưới ô vuông xây dựng có thể từ 100m đến 400m, phổ biến nhất là các lưới có chiều dài cạnh 200m. Để lắp ráp các thiết bị kỹ thuật trong các phân xưởng có thể thành lập lưới ô vuông với chiều dài cạnh từ 10 20m. Điểm gốc của hệ toạ độ được chọn nằm ở góc Tây - Nam của khu vực để tất cả các điểm của lưới đều có toạ độ dương. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 28 - 2. Chuyển hướng gốc của lưới ra thực địa Có thể chuyển hướng gốc dựa vào địa vật dạng tuyến nằm gần hướng gốc hoặc từ các điểm khống chế Trắc địa được lập trong giai đoạn khảo sát thiết kế. Sơ đồ chuyển hướng gốc dựa vào các điểm khống chế như sau: C S3 β3 B A S2 β2 S1 β1 Hình 2.7. Sơ đồ chuyển hướng gốc lưới ô vuông xây dựng ra thực địa Toạ độ hai điểm A, B trên hướng gốc được xác định bằng đồ giải trên tổng bình đồ. Theo toạ độ của hai điểm này và toạ độ các điểm khống chế có trên khu vực, giải bài toán trắc địa nghịch để xác định các yếu tố bố trí β1, S1 và β2, S2. Để tránh sai lầm, nên chuyển ra thực địa điểm thứ ba C theo các yếu tố β3, S3. Sau khi chuyển các điểm A, B và C ra thực địa, tiến hành đo góc BAC và so sánh với góc 900, từ đó đánh giá được độ chính xác chuyển hướng gốc. 3. Các phương pháp thành lập lưới ô vuông xây dựng Có hai phương pháp thành lập lưới ô vuông xây dựng dựa vào hướng gốc được đánh dấu trên thực địa: a. Phương pháp trục Trong phương pháp này người ta xác định ngay trên thực địa các điểm của lưới ô vuông bằng cách đặt chính xác các yếu tố thiết kế với độ chính xác cho trước. Vì hai hướng gốc AB, AC được chuyển với độ chính xác không cao nên góc BAC có thể khác biệt so với góc 900. Tiến hành đo góc β từ 2 đến 3 vòng đo, Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 29 - sau đó tính độ lệch   090 , hiệu chỉnh vị trí các điểm B và C các số hiệu chỉnh BS và CS theo công thức:   21  ABSB ;   21  ACSC (2-3) Các khoảng cách AB1 và AC1 được xác định trên tổng bình đồ. BS D B1 B C R E A C1 CS F Hình 2.8. Sơ đồ bố trí lưới ô vuông xây dựng bằng phương pháp trục. Vị trí các điểm đã hiệu chỉnh B và C được đánh dấu trên thực địa. Dọc theo các trục này (được định hướng bằng máy kinh vĩ) đặt các đoạn bằng chiều dài cạnh của lưới. Việc đặt cạnh được thực hiện bằng thước thép đã kiểm nghiệm hoặc bằng máy đo dài điện tử. Khi kết thúc bố trí trên các hướng này, tại các điểm cuối D, E, R, F tiến hành dựng các góc vuông và tiếp tục bố trí cạnh theo chu vi lưới. Sau đó thay thế các mốc tạm thời bằng các mốc cố định, tạo nên bốn vòng đa giác khung. Trên các hướng giữa các điểm tương ứng của bốn vòng đa giác khung, bố trí và đánh dấu các điểm chêm dày bên trong lưới. Nếu khu đo có diện tích không lớn và các đỉnh của lưới được bố trí với độ chính xác cao thì toạ độ nhận được sẽ không khác nhiều so với thực tế. Tuy nhiên khi lưới có kích thước lớn, khó có thể thực hiện được việc bố trí với độ chính xác cao và lưu ý tất cả các số hiệu chỉnh khoảng cách, điều này gây khó khăn cho công tác bố trí công trình về sau. Do vậy phương pháp này chỉ nên áp dụng khi khu vực xây dựng công trình có diện tích không lớn, hoặc công tác bố trí đòi hỏi độ chính xác không cao, với độ lệch toạ độ các điểm so với giá trị thiết kế trong khoảng 3 5cm có thể bỏ qua. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 30 - b. Phương pháp hoàn nguyên Để phục vụ cho việc xây dựng các khu công nghiệp thì mạng lưới ô vuông xây dựng phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Có độ chính xác thỏa mãn yêu cầu đo vẽ tỷ lệ lớn và yêu cầu bố trí công trình. - Có tọa độ thực tế của các điểm đúng bằng với tọa độ thiết kế của chúng. Lưới ô vuông thành lập theo phương pháp hoàn nguyên điểm có thể đáp ứng được các yêu cầu trên. Nội dung phương pháp hoàn nguyên như sau: - Dựa vào hướng khởi đầu đã chuyển ra thực địa ta bố trí một mạng lưới có chiều dài cạnh các ô của 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 người ta lập các bậc lưới khống chế Trắc địa trên toàn bộ mạng lưới vừa lập để xác định tọa độ thực tế của các điểm tạm thời nói trên. So sánh các tọa độ này với tọa độ thiết kế tương ứng sẽ tìm được các đại lượng hoàn nguyên 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). Thay thế các điểm tạm thời vừa được hoàn nguyên bằng các mốc bê tông chắc chắn; - Trước khi đưa mạng lưới vào phục vụ công tác bố trí người ta tiến hành đo kiểm tra để xác minh độ chính xác của việc hoàn nguyên và sau đó công nhận tọa độ các điểm đúng bằng tọa độ thiết kế; - Vì các đại lượng hoàn nguyên thường không lớn hơn 2 3m và có thể đo ở thực địa với độ chính xác đến 3mm, nên độ chính xác của việc lập lưới ô vuông xây dựng theo phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác xác định tọa độ các điểm tạm thời, tức là phụ thuộc vào độ chính xác lập các bậc lưới khống chế. Việc hoàn nguyên điểm có thể không phải làm ngay trên toàn bộ mạng lưới, do vậy khu vực nào cần ưu tiên xây dựng trước sẽ tiến hành hoàn nguyên trước, còn các phần khác của mạng lưới sẽ tiếp tục hoàn thiện sau. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 31 - 2.3. ước tính độ chính xác thành lập lưới 2.3.1. Ước tính độ chính xác của lưới khống chế thi công theo phương pháp gần đúng 1. Lưới tam giác đo góc Các sơ đồ lưới được sử dụng có thể như trong hình 2.1 Trong lưới tam giác đo góc, cố gắng thiết kế các tam giác gần với tam giác đều. Để kiểm tra, mỗi lưới tự do (lưới có đủ số liệu gốc tối thiểu) cần có ít nhất hai cạnh đáy đo trực tiếp. Khi ước tính độ chính xác các yếu tố của lưới có thể sử dụng các công thức gần đúng: Dịch vị dọc của chuỗi gồm các tam giác gần đều được tính theo công thức: n nnm b m Lm bL 9 534 . " . 222          (2-4) Trong đó: n - là số lượng cạnh trung gian trên đường nối điểm đầu và điểm cuối (cạnh L) của chuỗi; b mb - là sai số trung phương tương đối của cạnh đáy; m - là sai số trung phương đo góc; dấu “+” trước 3n được lấy khi số lượng tam giác là chẵn, dấu “-” khi số lượng tam giác là lẻ. Dịch vị ngang của chuỗi gồm các tam giác gần đều được tính theo công thức: - Khi số lượng tam giác trong chuỗi là chẵn: n nn mm L mq 3 .. 15 2 . " 2 22   (2-5) - Khi số lượng tam giác trong chuỗi là lẻ: n nn mm L mq 552 .. 15 1 . " 2 22   (2-6) Trong đó: m - là sai số trung phương góc định hướng của canh gốc. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 32 - Sai số trung phương tương đối cạnh liên hệ trong tam giác thứ k được tính theo công thức: k m b m S m b k S . " . 3 2 22           (2-7) Sai số trung phương góc định hướng cạnh liên hệ được tính : 10 52 . 22  kmmm k  (2-8) 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 cot.cotcotcot. " . 3 2   (2-9) Nếu cạnh trung gian được tính từ hai cạnh gốc thì trị trung bình trọng số của chiều dài và phương vị được tính theo công thức: 2 2 2 1 21. mm mm mTB   (2-10) 2. Lưới tam giác đo cạnh Đồ hình của lưới tam giác đo cạnh có thể thiết kế như trong hình 2.2 Công thức tính sai số trung phương dịch vị dọc của lưới gồm chuỗi tam giác đều: - Khi số tam giác N chẵn: 2. N mm St  (2-11) - Khi số tam giác N lẻ: 2 1 .  Nmm St (2-12) Trong đó: mS - là sai số trung phương đo cạnh; N - là số lượng hình tam giác trong chuỗi. Công thức tính sai số trung phương dịch vị ngang của lưới gồm chuỗi tam giác đều: kkkmm Su .3,1.25,0.111,0 23  (2-13) với: k - là số thứ tự của cạnh liên hệ; Đối với góc định hướng của cạnh liên hệ: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 33 - 67,033,1"..  k S m m Sk  (2-14) Trong đó: S - là chiều dài cạnh trong các tam giác. Khi đồ hình có dạng chuỗi tứ giác trắc địa gồm các hình vuông: Sai số trung phương dịch vị dọc: Nmm St .9,0. (2-15) Sai số trung phương dịch vị ngang: 4,1.98,0.13,0.67,0 23  NNNmm Su (2-16) Sai số trung phương góc phương vị của cạnh liên hệ: N S m m Sk .2"..  (2-17) Trong đó: N - là số hình tứ giác trong chuỗi. 3. Lưới tam giác đo góc - cạnh Công thức tính sai số trung phương của góc đo và chiều dài cạnh trong một tam giác sau khi bình sai nếu đo tất cả các yếu tố của nó là:              2 2 2 2 2 2 2 2 22 . " 3 . "1. S m m S m m mm S S bs      (2-18)             2 2 2 2 2 22 . " 3 21. S m m m mm S S SSbs   (2-19) Trong đó: mS và mβ - là sai số trung phương đo cạnh và góc; S - là chiều dài cạnh của tam giác đều. Đối với lưới tứ giác trắc địa không đường chéo có dạng gần hình chữ nhật với các góc đo có cùng độ chính xác (hình 2.3), sai số các cạnh được tính theo công thức: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 34 - 2 2 2 22 . " b m mm ac   (2-20) 2 2 2 22 . " a m mm bd   (2-21) 4. Lưới đường chuyền Công thức tính sai số trung phương vị trí điểm cuối đường chuyền sau khi đã hiệu chỉnh góc sơ bộ là:    2 ,02 2 22 " iS D m mm   (2-22) Trong đó: D0,i – là khoảng cách từ điểm thứ i của đường chuyền đến điểm trọng tâm của đường chuyền. 2.3.2. Ước tính độ chính xác của lưới khống chế thi công theo phương pháp chặt chẽ Ước tính độ chính xác lưới thiết kế theo phương pháp chặt chẽ là dựa trên nguyên lý số bình phương nhỏ nhất của lý thuyết sai số. Xuất phát từ công thức: F F P 1μm  (2-23) với: mF - là sai số trung phương yếu tố cần xác định hoặc đánh giá tại vị trí yếu nhất của lưới; 1/PF = QF - là trọng số đảo của yếu tố cần đánh giá;  - là sai số trung phương trọng số đơn vị (khi ước tính thì  = const, được lựa chọn hợp lý). Vậy vấn đề cần giải quyết là công việc đi tìm giá trị của 1/PF và chúng ta có thể tính giá trị đó theo nguyên tắc và trình tự giải bài toán bình sai điều kiện hoặc bình sai gián tiếp như sau: 1. Phương pháp bình sai điều kiện. Giả sử có dãy n trị đo: L1, L2, …, Ln, giá tri sai bình sai là L’1, L’2, …, L’n Giữa các tri đo ta lập được r phương trình điều kiện có dạng: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 35 - Fj (L’1, L’2, …..,L’n) = 0 (j = 1,2,…,r) Các bước của bài toán bình sai điều kiện: a. Tính số lượng phương trình điều kiện và số lượng từng loại phương trình điều kiện. Số lượng phương trình điều kiện cho lưới có n trị đo, tổng số điểm là p và số điểm đã biết toạ độ là q là: r = n - 2(p –q) (2-24) b. Lập hệ phương trình điều kiện số hiệu chỉnh: a1v1 + a2v2 + … + anvn + ωa = 0 b1v1 + b2v2 + … + bnvn + ωb = 0 ………………………………. (2-25) r1v1 + r2v2 + … + rnvn + ωr = 0 Trong đó các hệ số là đạo hàm riêng phần của các hàm Fj theo các đại lượng đo Li 0 1       i i L F a , 0 2       i i L Fb ….. 0       i r i L F r Khi ước tính độ chính xác vì chưa có các trị đo nên ta không có các giá trị ω c. Lập hệ phương trình chuẩn số liên hệ [qaa]Ka + [qab]Kb + … + [qar]Kr + ωa = 0 [qab]Ka + [qbb]Kb + … + [qbr]Kr + ωb = 0 …………………………………………… (2-26) [qar]Ka + [qbr]Kb + … + [qrr]Kr + ωr = 0 Với: i i P 1q  ; Pi là trọng số trị đo thứ i d. Đánh giá độ chính xác của các yếu tố đặc trưng Yếu tố đặc trưng của mạng lưới cần đánh giá viết dưới dạng hàm các đại lượng sau bình sai. F = f(L’1, L’2, …, L’n) Hay: F = f0 + f1v1 + f2v2 + … + fnvn Qua quá trình lập và giải hệ phương trình chuẩn số liên hệ, ta tính được trọng số đảo của hàm F theo công thức: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 36 -               1)qrr.(r 1)qrf.(r ... qbb.1 qbf.1 qaa qafqffqff.r P 1 222 F   (2-27) Sai số trung phương của hàm các trị đo sau bình sai được tính như sau: F F P 1μm  2. Phương pháp bình sai gián tiếp Công tác ước tính độ chính xác lưới khống chế thi công trong xây dựng công trình công nghiệp được thực hiện theo nguyên lý của bài toán bình sai gián tiếp, nội dung của bài toán bình sai gián tiếp: Giả sử có dãy n trị đo L1, L2, …, Ln với trọng số tương ứng là p1, p2,…, pn. Ký hiệu: L’1, L’2, …, L’n - là trị đo sau bình sai; v1, v2,…, vn - là số hiệu chỉnh trị đo; X, Y - là giá trị ẩn số sau bình sai; 0X , 0Y - là giá trị gần đúng của ẩn số; YX  , - là số hiệu chỉnh của toạ độ sau bình sai. a. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh Với các trị đo dự định trong lưới thiết kế ta lập được các loại phương trình số hiệu chỉnh sau: - Phương trình số hiệu chỉnh cho các góc đo: Giả sử có góc đo  được tạo bởi 2 hướng đo là hướng trái ki và hướng phải kj i k j Hình 2.9 Phương trình số hiệu chỉnh cho góc  là: k jkjjkjikiikikkikjkkikj k lYbXaYbXaYbbXaav    )()( (2-28) - Phương trình số hiệu chỉnh cho các cạnh đo: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 37 - Giả sử có cạnh đo ki i k Hình 2.10 Phương trình số hiệu chỉnh cạnh là: kiki SikiikikkikkiS lYXYXv   0000 sincossincos (2-29) - Cho góc phương vị đo: Giả sử có góc phương vị đo ki Hình 2.11 Phương trình số hiệu chỉnh là: kiki lYbXaYbXav ikiikikkikki    (2-30) Trong các phương trình số hiệu chỉnh trên thì số hạng tự do được tính: dokikjdo kl   )( 000 (2-31) do kikiS SSl ki  0 (2-32) dokikil   0 (2-33) Khi ước tính do không có trị đo nên sẽ không có số hạng tự do Các hệ số hướng a,b của các hướng đo được tính như sau: 20 0 0 0 " sin " ki ki ki ki ikki S Y S aa   ; (2-34) 20 0 0 0 " cos " ki ki ki ki ikki S X S bb   (2-35) k X S O Y i ki Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 38 - 00 , kiki S là các góc phương vị và chiều dài gần đúng của các cạnh được tính từ tọa độ gần đúng của các điểm. 00 00 0 ki ki ki XX YY arctg   (2-36)    002000 kikiki YYXXS  (2-37) b. Tính trọng số của các trị đo. Trọng số pi có thể tính như sau: 2 i i m cp  hoặc 2 2 i i m p  (2-38) Thông thường ta hay chọn  m , khi đó trọng số của các trị đo là: - Trị đo góc: 1p (2-39) - Trị đo cạnh: 2 2 S S m m p  (2-40) - Trị đo phương vị: 2 2    m m p  (2-41) c. Lập hệ phương trình chuẩn R Hệ phương trình chuẩn dưới dạng ma trận: R = AT.P.A Theo lý thuyết sai số thì ma trận trọng số đảo được tính như sau: Q = R-1 = (AT.P.A)-1 d. Đánh giá độ chính xác Để đánh giá độ chính xác hàm các ẩn số thì các yếu tố đó phải được biểu diễn dưới dạng hàm các trị đo gián tiếp qua các ẩn số. Giả sử đại lượng đặc trưng F có quan hệ với các ẩn số dưới dạng hàm: F = F(x1, x2, …, xt)           t21 T x F ,..., x F , x FF Trọng số đảo của hàm cần đánh giá độ chính xác: QFF P 1 T F  (2-42) Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 39 - - Sai số trung phương vị trí điểm: iiii YYXXi QQm   (2-43) - Sai số trung phương hàm trọng số: Giả sử cần đánh giá độ chính xác cạnh ij có chiều dài Sij và góc phương vị ij Vec tơ hàm trọng số chiều dài cạnh ij là              ij ij ij ij SijF     sin cos sin cos Ta tính được : ijij ij S T S S FqF P .. 1  (2-44) với q là ma trận con chứa các hệ số trọng số tương ứng với các điểm ij trong ma trận Q. Suy ra ij ij S S P m 1  (2-45) Vec tơ hàm trọng số phương vị cạnh ij là :             ij ij ij ij b a b a F ij Ta tính được ijij ij FqF P T   .. 1  (2-46) Và ij ij P m    1 (2-47) Từ kết quả tính sai số trung phương hàm trọng số chiều dài và phương vị cạnh ij ta tính sai số tương hỗ giữa hai điểm ij điểm theo công thức: mthij = 22 ). " ( S m m ij ijS   (2-48) Sau khi có được kết quả ước tính độ chính xác, so sánh với chỉ tiêu độ chính xác lập lưới và đưa ra các kết luận về mạng lưới thiết kế. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 40 - 2.3.3. Ước tính độ chính xác lưới GPS Lưới không chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS phải đáp ứng được những yêu cầu riêng của trắc địa công trình, vì vậy cần có phương pháp thích hợp để ước tính độ chính xác của lưới. Lưới GPS ứng dụng trong trắc địa công trình thường cần phải ước tính độ chính xác vị trí mặt bằng điểm lưới, sử dụng phương pháp ước tính chặt chẽ trên cơ sở bài toán bình sai gián tiếp là tốt nhất, vì trong phương pháp này chọn toạ độ điểm cần xác định làm ẩn số. Nội dung bài toán bình sai gián tiếp đã được nêu trong 2.3.2. Trong định vị GPS, khoảng cách giả và pha sóng tải có thể được xem là các đại lượng đo trực tiếp. Trong định vị tương đối, hai máy thu đặt ở hai điểm i và j khác nhau, quan trắc đồng bộ cùng một nhóm vệ tinh để xác định ZYX  ,, (hoặc HLB  ,, ) giữa hai điểm của vec tơ đường đáy Sij trong hệ tọa độ WGS - 84. Khi ước tính độ chính xác của lưới thiết kế có thể xem các đại lượng này độc lập với nhau. Về phương diện mặt bằng, có thể sử dụng chiều dài cạnh Sij và góc phương vị αij như là các trị đo và xem một cách gần đúng là chúng độc lập với nhau. Phương trình số hiệu chỉnh chiều dài cạnh và góc phương vị được viết như trong (2-29), (2-30). Sai số trung phương chiều dài cạnh và sai số trung phương phương vị cạnh trong lưới GPS thường được ước tính theo các công thức có dạng tổng quát sau:  22 .SbamS  (mm) 2 2    S b am  ( “ ) (2-49) hoặc: SbamS . (mm) ". S m m S ( “ ) (2-50) Trong đó:  ba , - là các tham số được lấy từ lý lịch của máy đo hoặc bằng kiểm nghiệm. Kết hợp (2-48) và (2-49), có thêm một cặp công thức ước tính sai số trung phương chiều dài cạnh và sai số trung phương phương vị cạnh: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 41 -  22 .SbamS  (mm) ". S m m S ( “ ) (2-51) Trọng số của các trị đo được tính theo các công thức (2-40) và (2-41) với sai số trung phương: n m m SS ' (2-52) n m m  ' (2-53) Trong đó: n - là số ca đo trên một cạnh 2.4. Tổ chức đo đạc các mạng lưới 2.4.1. Lưới thành lập theo phương pháp đo góc - cạnh Kết quả ước tính độ chính xác các bậc lưới thiết kế theo phương pháp ước tính chặt chẽ được dựa vào sai số trung phương đo góc và đo cạnh dự kiến, nếu độ chính xác các đại lượng đặc trưng của lưới đạt yêu cầu thì sai số đo đạc dự kiến sẽ là cơ sở cho việc chọn máy móc và dụng cụ đo. Trước khi đem máy đi đo cần kiểm nghiệm máy thật cẩn thận theo đúng quy định. Ngày nay các máy toàn đạc điện tử đang được sử dụng rộng rãi vào công tác đo đạc các bậc lưới khống chế. Dưới đây là hình ảnh và chỉ tiêu kỹ thuật của một số loại máy toàn đạc điện tử đang được sử dụng trong thực tế sản xuất: a. TC 400 (LEICA) b. GTS 230 (TOPCON) c. DT 510 (SOKKIA) d. DTM 352 (NIKON) Hình2.12 Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 42 - Bảng 2.1 Loại máy Hãng sảnxuất Tầm hoạt động Độ chính xác đo Trọng lượngCạnh Góc SET 2C SOKKIANhật Bản 4.2km ±(3mm+2.10 -6D) ±2” 7.4Kg SET 3B SOKKIANhật Bản 2.4km ±(3mm+3.10 -6D) ±3” 7.4Kg SET 5E SOKKIANhật Bản 2.2km ±(3mm+3.10 -6D) ±5” 5.2Kg SET 1010 SOKKIANhật Bản 2.7km ±(2mm+2.10 -6D) ±1” 5.4Kg SET 3010 SOKKIANhật Bản 2.5km ±(2mm+2.10 -6D) ±3” 5.4Kg TC-2003 LEICAThuỵ Sỹ 2.5km ±(1mm+1.10 -6D) ±0.5” 7.6Kg TC-1800 LEICAThuỵ Sỹ 2.5km ±(2mm+2.10 -6D) ±1” 6.4Kg TC-1100 LEICAThuỵ Sỹ 2.5km ±(2mm+2.10 -6D) ±3” 6.1Kg TC-1010 LEICAThuỵ Sỹ 2.0km ±(3mm+2.10 -6D) ±3” 5.6Kg TC-605 LEICAThuỵ Sỹ 1.8km ±(3mm+3.10 -6D) ±5” 4.2Kg TC-400 LEICAThuỵ Sỹ 0-7km ±(5mm+5.10 -6D) ±10” 4.2Kg TCR-303 LEICAThuỵ Sỹ 3.2km (80m) ±(2mm+2.10 -6D) ±3” 4.2Kg Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 43 - TCR-305 LEICAThuỵ Sỹ 3.2km (80m) ±(2mm+2.10 -6D) ±5” 4.2Kg DTM-450 NIKONNhật Bản 2.4km ±(2mm+2.10 -6D) ±2” 6.1Kg DTM-550 NIKONNhật Bản 2.7km ±(2mm+2.10 -6D) ±1” 4.9Kg DTM-851 NIKONNhật Bản 2.4km 80m ±(2mm+2.10 -6D) ±1” 5.6Kg NPL-820 NIKONNhật Bản 2.4km 100m ±(3mm+3.10 -6D) ±3” 5.9Kg GTS-223 TOPCONNhật Bản 2.0km ±(3mm+3.10 -6D) ±3” 4.9Kg GTS-301 TOPCONNhật Bản 2.0km ±(2mm+2.10 -6D) ±1” 5.9Kg GTS-605 TOPCONNhật Bản 2.0km ±(3mm+3.10 -6D) ±5” 5.9Kg GTS-701 TOPCONNhật Bản 2.0km ±(2mm+2.10 -6D) ±1” 5.9Kg 1. Công tác đo góc Công tác đo góc trong lưới Trắc địa phục vụ cho công trình công nghiệp chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau: - Nhiệt, khói bụi từ các nhà máy, mặt đường nhựa, các kết cấu thép và bê tông dưới tác động của Mặt trời sẽ tạo nên “tiểu khí hậu” làm thay đổi chế độ dẫn nhiệt, quá trình bốc hơi và tích tụ hơi nước; - Nhiều chướng ngại vật đối với tia ngắm; - Các điểm khống chế phân bố ở những độ cao khác nhau, chiều dài các cạnh ngắn; - Các điểm khống chế đặt trên nhà hoặc trên đường có thể bị rung. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 44 - Do các điều kiện trên, tia ngắm đi qua nhiều trường chiết quang cục bộ và không ổn định. Các trường chiết quang đó thay đổi theo không gian và thời gian. Vì vậy cần phải chọn thời gian đo góc hợp lý. Do cạnh của lưới ngắn nên cần đặc biệt chú ý đến độ chính xác của định tâm máy và định tâm tiêu ngắm. Các nguồn sai số ảnh hưởng đến độ chính xác đo góc bao gồm: - Sai số do máy; - Sai số do định tâm máy; - Sai số do định tâm tiêu ngắm; - Sai số đo ngắm; - Sai số do ảnh hưởng của môi trường đo. a.Ước tính số vòng đo góc tại một trạm máy Số vòng đo góc được tính theo công thức: 2 2 0 2 2 )2(5 m mm n V  (2-54) Trong đó: n - là số vòng đo góc; m0 - là sai số đọc số; mV - là sai số bắt mục tiêu. ở điều kiện thường xV V m "60 với Vx là độ phóng đại của ống kính. b. Ước tính các hạn sai đo đạc tại một trạm đo góc - Độ chênh cho phép giữa các vòng đo được tính theo công thức:  mnv .21  (2-55) Trong đó n là số vòng đo góc đã tính được - Độ chênh cho phép giữa hai nửa vòng đo được tính theo công thức:  mn v .22 2 1  (2-56) - Độ chênh cho phép giữa 2 giá trị 2C bất kỳ: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 45 - mnC .42  (2-57) c. Ước tính sai số định tâm máy, định tâm tiêu ngắm - Sai số định tâm máy Sai số đo góc do ảnh hưởng của sai số định tâm máy được tính theo công thức: 2 " 21 21  S SS e m dtmdtm  (2-58) Trong đó : dtme - là khoảng cách tính từ hình chiếu trục quay điểm đứng máy tới tâm máy. S1, S2 - là khoảng cách từ máy tới mục tiêu 1 và 2. S1-2 - là khoảng cách giữa hai mục tiêu 1 và 2. ảnh hưởng của sai số định tâm máy là lớn nhất khi : S1 = S2 = S1-2 = S Khi đó: " 2  S e m dtmdtm  Ta thấy ảnh hưởng của sai số định tâm máy sẽ lớn nhất khi khoảng cách S nhỏ nhất. Sai số đo góc chịu ảnh hưởng tổng hợp của 5 nguồn sai số chính, coi ảnh hưởng của 5 nguồn sai số là như nhau ta có ảnh hưởng của sai số định tâm máy đến kết quả đo góc là : 5" 2. 5 " 2    mS e m S e m dtm dtm dtm  (2-59) - Sai số định tâm tiêu ngắm Công thức tính sai số định tâm tiêu ngắm là: 2 2 2 1 1 " 2 SS e m dttdtt   (2-60) Trong đó : dtme - là khoảng cách tính từ trục chiếu bằng của bảng ngắm tới tâm mốc; S1, S2 - là khoảng cách từ máy tới tiêu 1 và 2. Lấy S1 = S2 = S và coi ảnh hưởng của sai số định tâm tiêu bằng 1/5 sai số đo góc ta có ảnh hưởng của sai số định tâm tiêu ngắm đến kết quả đo góc là : Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 46 - 5" . 5 "    Sm e m S e m dtt dtt dtt  (2-61) ảnh hưởng của sai số định tâm tiêu ngắm sẽ lớn nhất khi khoảng cách S nhỏ nhất. 2. Công tác đo cạnh Để giảm ảnh hưởng của các vùng “tiểu khí hậu” đến công tác đo dài bằng máy toàn đạc điện tử cần áp dụng một số biện pháp: - Chọn thời gian đo thích hợp, nên đo vào ngày râm mát; - Chọn máy đo thích hợp. Trình tự đo cạnh ngoài thực địa như sau: - Định tâm cân bằng máy chính xác; - Tiến hành đo đi đo về theo 2 chiều thuận nghịch. Mỗi lần đo cần phải đọc số 3 lần để lấy kết quả trung bình; - Xác định nhiệt độ môi trường và áp suất khí quyển ở 2 đầu cạnh để tính số cải chính ảnh hưởng của môi trường. 2.4.2. Lưới thành lập bằng công nghệ GPS 1. Chuẩn bị máy móc dụng cụ đo Theo các quy định hiện hành, tiến hành chọn máy thu, có thể chọn máy thu 1 tần hoặc máy thu 2 tần số. Do lưới GPS trong thi công công trình có chiều dài cạnh ngắn nên lựa chọn máy thu 1 tần số (như máy GPS TRIMBLE 4600 LS trong hình 2.12). Máy cần được kiểm nghiệm trước khi đưa vào sử dụng, trong đó đặc biệt chú ý kiểm tra lệch lệch tâm pha ăng ten 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. Hình 2.13. Máy thu GPS TRIMBLE 4600 LS Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 47 - Công tác chuẩn bị bao gồm các nội dung sau: - Trước khi đo cần kiểm tra các máy thu GPS và các thiết bị kèm theo như: chân máy, đế máy, ốc nối, thước đo cao ăng ten…; - Chuẩn bị phương tiện đi lại để di chuyển máy đúng lịch đo; - Chuẩn bị nguồn điện, ắc quy hoặc pin có chất lượng tốt, đủ dùng và dự trữ; - Chuẩn bị phương tiện liên lạc như bộ đàm hoặc điện thoại di động, ngoài ra cần có phương án phối hợp nếu không liên lạc được (thống nhất theo thời gian đã dự kiến); - Chuẩn bị sổ đo, bút ghi chép, sơ đồ lưới và lịch đo đã lập; - Người đi đo cần có dụng cụ để xác định thời gian bật máy cũng như tắt máy; - Chuẩn bị dụng cụ che mưa cho người và máy. 2. Khảo sát thực địa Mục đích của công đoạn khảo sát thực địa là nhằm xác định lại các điều kiện đo tại từng điểm và điều kiện di chuyển máy. Tại mỗi điểm cần lập một phiếu khảo sát có ghi đầy đủ số hiệu điểm, tên điểm, những điểm cần lưu ý và xem có bảo đảm yêu cầu góc ngưỡng từ 150 đến 200, xung quanh không có các vật phản xạ. Trên cơ sở khảo sát đường đi có thể ước tính được thời gian di chuyển giữa các ca đo. Công tác khảo sát thực địa là cơ sở cho việc lập kế hoạch đo và thiết kế kỹ thuật. 3. Lựa chọn phương pháp đo, tính số ca đo và lập kế hoạch đo Phương pháp định vị GPS được thực hiện trên cơ sở sử dụng hai đại lượng đo cơ bản là đo khoảng cách giả và đo pha sóng tải. Dựa trên hai đại lượng đo này người ta đã tạo ra hai phương pháp định vị GPS đó là: định vị GPS tương đối và định vị GPS tuyệt đối. Trong đo lưới khống chế thi công ta chọn phương pháp định vị tương đối (đo tĩnh) để đạt độ chính xác cao, có thể cỡ cm thậm chí là mm. Số ca đo được tính theo công thức: r sm n . (2-62) Trong đó: n - là số ca đo; Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 48 - m - là số lần đặt máy trung bình tại mỗi điểm, giá trị m thường quy định không nhỏ hơn 1,6; s - là số điểm trong lưới; r - là số máy thu. Trước khi tiến hành đo cần phải lập kế hoạch đo ngoại nghiệp, đây là công việc cực kỳ quan trọng, nó sẽ giúp hoàn thành thuận lợi nhiệm vụ thu thập số liệu, đảm bảo độ chính xác, nâng cao hiệu suất lao động. Các vấn đề liên quan đến việc lập kế hoạch đo bao gồm: phương tiện máy móc sử dụng để đo, phương pháp đo và cách tổ chức đo. Lưới GPS không cần thông hướng giữa các điểm đo như lưới truyền thống do vậy việc lập kế hoạch đo cũng có những điểm khác biệt. Lập kế hoạch cụ thể là xác định thời gian đo tối ưu, khoảng thời gian tối ưu có thể sử dụng là khoảng thời gian trong đó có số vệ tinh quan trắc đồng thời là tối đa, có PDOP không vượt quá giá trị cho phép. Đối với lưới GPS thi công công trình công nghiệp có thể xác lập chỉ tiêu độ chính xác như sau: - Giá trị PDOP ≤ 5; - Thời gian của một ca đo: từ 45 60phút; - Tần suất thu tín hiệu: 5 15 giây. Để lập lịch đo, cần lập bảng dự báo các vệ tinh có thể nhìn thấy bao gồm các nội dung: số hiệu, góc cao và góc phương vị của vệ tinh, sơ đồ phân bố các vệ tinh, nhóm các vệ tinh quan trắc tốt nhất, thời gian đo tốt nhất, hệ số suy giảm độ chính xác vị trí không gian 3 chiều. Dựa vào số lượng máy thu, sơ đồ lưới GPS đã thiết kế và lịch vệ tinh để lập bảng điều độ công tác với các nội dung: thời gian đo, số hiệu điểm trạm đo, tên trạm đo và số hiệu máy thu. Việc lập kế hoạch đo có thể sử dụng phần mềm lập lịch như phần mềm PLAN. 4. Thao tác đo đạc và các yêu cầu cơ bản a. Bố trí ăng ten - ở điểm bình thường: ăng ten được lắp đặt lên giá ba chân và trực tiếp dọi điểm trên tâm mốc, cân bằng bọt thủy trong ống thủy tròn trên đế ăng ten. - ở điểm đặc biệt: Khi ăng ten cần điểm được đặt trên đài (bệ) quan trắc, hoặc trên đài hồi quang dưới tiêu ngắm ở điểm tam giác thì trước tiên phải tháo Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 49 - dỡ phần trên của tiêu ngắm để khỏi che chắn tín hiệu vệ tinh. Lúc này có thể chiếu ngược tâm dấu mốc lên đài quan trắc hoặc đài hồi quang để làm căn cứ định tâm ăng ten. Trong trường hợp không thể tháo dỡ phần trên của cột tiêu ngắm. ăng ten vẫn đặt bên trong, dưới tiêu ngắm thì tín hiệu vệ tinh thu được sẽ gián đoạn ảnh hưởng đến độ chính xác đo GPS. Trường hợp này có trể đo lệch tâm, điểm lệch tâm có thể chọn cách điểm tam giác trong khoảng 100m, các yếu tố quy tâm phải được xác định chính xác theo phương pháp giải tích. Vạch định hướng ăng ten phải chỉ hướng Bắc và để ý đến góc từ thiên tại điểm đo để giảm phần lớn ảnh hưởng của độ lệch tâm pha. Sai số định hướng ăng ten cũng tuỳ thuộc yêu cầu độ chính xác định vị, nhưng nói chung không được vượt quá3o5o. Không nên đặt ăng ten quá thấp, thường cách mặt đất 1 m trở lên. Sau khi đặt ăng ten cần đo chiều cao ăng ten ở ba vị trí cách nhau 120o, hiệu của ba kết quả đo không được vượt quá 3 mm. Đo chiều cao ăng ten chính xác đến 1 mm. Phúc tra tên điểm và ghi vào sổ đo, nối cáp điện ăng ten với máy, kiểm tra không sai mới khởi động máy. b. Khởi động máy thu và tiến hành thu tín hiệu Sau khi đã đặt xong ăng ten, chọn vị trí cách ăng ten một khoảng thích hợp để đặt máy thu GPS, dùng (dây) cáp điện nối máy thu với nguồn điện, ăng ten và máy điều khiển, qua một thời gian để nóng máy thì có thể khởi động máy thu để thu tín hiệu. Sau khi máy thu bắt được tín hiệu vệ tinh và bắt đầu ghi số liệu, người đo có thể thao tác trên máy theo sách hướng dẫn sử dụng máy. Khi chưa nắm vững hệ thống các thao tác có liên quan thì không được tuỳ ý ấn các phím máy và đưa số liệu vào. Thông thường trong quá trình thu số liệu tuyệt đối không được thay đổi tham số nào. Nói chung trong công tác quan trắc ngoại nghiệp người sử dụng máy cần chú ý: - Sau khi đã xác nhận cáp điện nối nguồn và cáp điện nối với ăng ten hoàn toàn không có gì sai mới có thể ấn công tắc khởi động máy thu; Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 50 - - Sau khi mở máy, thông qua tự kiểm, máy thu hiển thị các chỉ thị liên quan bình thường mới có thể đưa vào các thông tin liên quan của trạm máy và ca đo; - Sau khi máy thu bắt đầu ghi số liệu, cần chú ý kiểm tra số lượng vệ tinh quan trắc, số hiệu vệ tinh, sai số thô đo pha, kết quả định vị tức thời và biến đổi của nó, tình trạng dự trữ môi trường ghi (ổ ghi); - Trong một ca đo, không được phép tiến hành đóng và khởi động trở lại; tự đo thử (trừ trường hợp phát hiện có sự cố); thay đổi góc cao của vệ tinh, thay đổi vị trí của ăng ten; thay đổi khoảng cách thời gian thu tín hiệu; ấn các phím đóng và xoá thông tin; - Trong một ca đo, thường phải đo và ghi các yếu tố khí tượng ba lần: lúc bắt đầu, giữa và cuối ca đo. Khi ca đo tương đối dài thì cần tăng số lần đo và ghi các yếu tố khí tượng; - Trong quá trình đo cần đặc biệt chú ý tình trạng điện. Ngoài việc kiểm tra dung lượng ắc quy trước khi đo, trong khi đo, người đo không được rời xa máy thu. Khi nghe báo hiệu điện áp thấp phải kịp thời xử lý, nếu không sẽ có mất hoặc hỏng số liệu đã thu được trong máy. Khi ca đo tương đối dài thì nên sử dụng pin mặt trời hoặc bình ắc quy ô tô; - Chiều cao máy thu phải đo hai lần: lúc bắt đầu và lúc kết thúc ca đo và kịp thời ghi vào sổ đo và đồng thời nhập vào máy; - Trong quá trình đo không được sử dụng máy bộ đàm ở gần máy thu, khi có sấm chớp, mưa to phải tắt máy, ngừng đo và thu cất ăng ten đề phòng sét đánh; - Sau khi kiểm tra toàn bộ các công việc dự định thực hiện trên một trạm máy đều đã được thực hiện đúng quy định, việc ghi chép và tư liệu đã hoàn chỉnh, không có sai sót mới được dời trạm đo; - Trong quá trình thu tín hiệu phải thường xuyên kiểm tra dung lượng của bộ nhớ trong hoặc bộ nhớ ngoài (đĩa cứng). Sau mỗi ngày đo phải kịp thời trút số liệu vào đĩa cứng, đĩa mềm để bảo quản chắc chắn không bị mất. Với máy thu 4600 LS do có cấu tạo máy thu liền với ăng ten nên tại mỗi điểm đo ta tiến hành các thao tác sau: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 51 - - Đặt chân máy, lắp đế máy có bộ phận định tâm quang học và tiến hành dọi tâm quang học, cân bằng đế máy bằng bọt thủy tròn; - Lắp cổ nối vào máy và đặt lên đế máy đã định tâm; - Đo cao ăng ten bằng thước đo cao chuyên dùng (đo chiều cao nghiêng), đọc số đến mm (chú ý đọc số cả ở phía đơn vị mét và đơn vị phit); - Ghi sổ gồm các nội dung sau: Tên điểm đo, chiều cao nghiêng đo được, thời gian bắt đầu đo, thời gian kết thúc đo, đo các yếu tố khí tượng (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất). Với phép định vị chính xác cao, tầng phải tiến hành đo điều kiện khí tượng tại các thời điểm sau đây: lúc bắt đầu ca đo, giữa ca đo và lúc kết thúc ca đo; - Bật máy thu và theo dõi các đèn chỉ thị để biết tình trạng hoạt động của máy. Khi lắp máy thu nên chú ý đưa biểu tượng Trimble Logo (trên vỏ máy) về hướng Bắc; - Khi kết thúc đo thì nhẹ nhàng tắt máy (ấn công tắc cho đến khi đèn xanh tắt thì bỏ tay ấn). Chú ý khi cầm máy, tránh ấn vào công tắc có thể bật máy thu trở lại; - Kiểm tra toàn bộ thiết bị đo và di chuyển đến điểm khác theo kế hoạch đã định. c. Sau khi đo Sau khi kết thúc đo tại trạm, đo lại chiều cao ăng ten để kiểm tra. Kiểm tra lại sổ đo, trong sổ đo cần ghi các thông tin: - Tên công trình và tên trạm máy; - Ngày tháng và số hiệu ca đo; - Thời gian bắt đầu và kết thúc; - Chỉ số trạm được sử dụng cho tên tệp; - Tên người đo; - Số hiệu máy thu và ăng ten; - Độ cao ăng ten và độ lệch vị trí (nếu có); - Số liệu khí tượng; - Những vấn đề cần lưu ý. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 52 - Sau mỗi ngày đo cần kịp thời chuyển số liệu vào máy tính để tránh mất số liệu, không được thực hiện một sự loại bỏ hoặc gia công nào đối với số liệu. 2.5. Xử lý số liệu đo đạc lưới khống chế thi công 2.5.1. Xử lý số liệu lưới đo góc - cạnh Khi bình sai lưới đo góc - cạnh, nảy sinh vấn đề lựa chọn quan hệ giữa sai số đo góc và đo cạnh, quan hệ này được coi là hợp lý khi thoả mãn điều kiện: S mm S   (2-63) Trong thực tế cần cố gắng đảm bảo quan hệ này trong phạm vi: 3 3 1  Sm Sm   (2-64) Lưới khống chế thi công công trình công nghiệp (bao gồm cả lưới ô vuông xây dựng) được bình sai chặt chẽ theo phương pháp bình sai điều kiện hoặc bình sai gián tiếp: 1. Phương pháp bình sai điều kiện Dưới dạng ma trận, có thể tóm tắt bài toán bình sai điều kiện như sau: Ký hiệu: B - là ma trận hệ số phương trình điều kiện số hiệu chỉnh; V- là vectơ số hiệu chỉnh; W- là vectơ số hạng tự do; K- là vectơ số liên hệ; P- là ma trận trọng số. B =         n n n rrr bbb aaa ... ............ ... ... 21 21 21 ; V=           nv v v ... 2 1 ; W =           n   ... 2 1 ; K =           n b a K K K ... ; P =         np p p ...00 ............ 0...0 0...0 2 1 a. Lập hệ phương trình điều kiện số hiệu chỉnh BV + W = 0 b. Lập hệ phương trình chuẩn số liên hệ NK + W = 0 Trong đó: N = BP-1BT Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 53 - c. Giải hệ phương trình chuẩn, tính số hiệu chỉnh K = - N-1W V = P-1BTK d. Đánh giá độ chính xác  pvv = VTPV   r pvv F F P m 1  2. Phương pháp bình sai gián tiếp Hiện nay các chương trình phần mềm tính toán trên máy vi tính đều dựa trên cơ sở bài toán bình sai gián tiếp. Nội dung phương pháp như sau: a. Chọn ẩn số Nên chọn ẩn số là toạ độ các điểm cần tìm trong lưới với số lượng ẩn số: t = 2(p – q) Trong đó: p - là tổng số điểm trong lưới. q - là số điểm đã biết toạ độ. b. Tính toạ độ gần đúng Từ toạ độ của các điểm đã biết, sử dụng một số trị đo để tính ra toạ độ gần đúng X0, Y0 của tất cả các điểm mới trong lưới. Từ toạ độ các điểm gốc và các điểm mới, giải bài toán ngược tính ra chiều dài và góc phương vị gần đúng S0, α0 của tất cả các cạnh trong lưới theo công thức: 20200 kikiki YXS  00 00 0 ki ki ki XX YY arctg   c. Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh Hệ phương trình số hiệu chỉnh dưới dạng ma trận như sau: V=A.X + L Trong đó: V - là ma trận số hiệu chỉnh của các trị đo. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 54 - A - là ma trận hệ số hệ phương trình số hiệu chỉnh. X - là ma trận ẩn số. L - là ma trận số hạng tự do. A =         nnn tba tba tba ... ............ ... ... 222 111 ; L =           tl l l ... 2 1 ; V =           nv v v ... 2 1 ; X =           tx x x ... 2 1 d. Lập các hàm trọng số F - Hàm trọng số chiều dài cạnh ij jijjijiijiijS YXYXF ij  0000 sincossincos  - Hàm trọng số phương vị cạnh ij jijjijiijiij YbXaYbXaF ij   e. Tính trọng số của các trị đo Công thức tính trọng số pi như sau: 2 2 i i m p  Trong bình sai thường chọn  m Ma trận P =         np p p ...00 ............ 0...0 0...0 2 1 f. Lập và giải hệ phương trình chuẩn số liên hệ Hệ phương trình chuẩn dưới dạng ma trận có dạng: RX + B = 0 Trong đó: R - là ma trận hệ số hệ phương trình chuẩn: R = ATPA B - là ma trận hệ số số hạng tự do: B = ATPL P- là ma trận trọng số. Hệ phương trình chuẩn có thể được giải theo các phương pháp: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 55 - - Phương pháp ma trận nghịch đảo: Dựa vào hệ phương trình chuẩn ta tính ma trận nghịch đảo Q = R-1 và dựa vào Q đánh giá độ chính xác; Ma trận Q có dạng:          tttt t t QQQ QQQ QQQ Q ... ............ ... ... 21 22221 11211 - Phương pháp khai căn; - Phương pháp Gauss. g. Tính số hiệu chỉnh toạ độ và tính toạ độ sau bình sai X = - QB iii XXX  0 iii YYY  0 h. Tính trị đo sau bình sai V = AX + L i. Đánh giá độ chính xác - Sai số trung phương trọng số đơn vị   tn pvv  Trong đó:  pvv = VTPV - Sai số trung phương vị trí điểm: iiii YYXXi QQm   với iiii YYXX QQ , là phần tử trên đường chéo chính của ma trận Q ứng với điểm i - Sai số trung phương hàm trọng số: F F P m 1  2.5.2. Xử lý số liệu lưới khống chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS 1. Tính vectơ cạnh Kết quả đo GPS có thể xử lý bằng phần mềm GPSurvey 2.35 hoặc Trimble Geomatic Office hoặc các phần mềm khác cùng tính năng. Khi giải Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 56 - cạnh, chỉ chấp nhận các cạnh đạt lời giải FIX, với RATIO không nhỏ hơn 2. Trong trường hợp không đạt lời giải FIX cần lưu ý tới sai số đa đường dẫn tín hiệu (Multipath). Nếu tính cạnh ở chế độ tự động không đạt thì phải xử lý cạnh theo phương pháp can thiệp, khi xử lý can thiệp có thể cắt bỏ bớt vệ tinh có tình trạng xấu hoặc cắt bỏ bớt thời gian đo nhưng không được quá 20% thời gian thu tín hiệu. Tọa độ gốc dùng để tính vectơ cạnh nên chọn là trị bình sai của tọa độ trong hệ WGS - 84 của các điểm định vị theo phương pháp định vị điểm đơn (tuyết đối) trong khoảng thời gian thu tín hiệu lớn hơn 30 phút. Để tính các vectơ cạnh có thể dùng các trị đo sai phân bậc hai. Trong một ca đo đồng bộ với nhiều máy thu, có thể tính riêng từng vectơ cạnh, cũng có thể chọn các vectơ cạnh độc lập và cùng tính theo cách xử lý nhiều vectơ cạnh. Trong lưới GPS chọn các cạnh sao cho tạo thành các vòng đo độc lập. Sai số khép tương đối toạ độ thành phần và sai số khép tương đối chiều dài của các vòng đo độc lập phải đảm bảo quy định: SX mnf .2 SY mnf .2 SXYZ mnf .32 Trong đó: 222 ZYXXYZ ffff  ; n - là số cạnh trong vòng đo độc lập; mS - là sai số đo cạnh GPS. Sai số khép tương đối giới hạn được tính theo công thức:  D mn T S gh .321    Với  D - là chu vi vòng khép. 2. Bình sai lưới GPS Khi lưới đã đạt các yêu cầu kiểm tra chất lượng, tiến hành bình sai lưới. Chương trình bình sai lưới phổ biến hiện nay là Trimnet Plus. Khi bình sai lưới khống chế thi công, cần chọn Elipxoid và chọn hệ toạ độ phẳng với phép chiếu Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 57 - thích hợp. Đối với Trắc địa công trình, có thể sử dụng Elipxoid Krasovski hoặc WGS - 84. Để lập hệ toạ độ phẳng, có thể sử dụng phép chiếu Gauss-Kruger hoặc UTM với kinh tuyến trục được lựa chọn để biến dạng tỷ lệ chiều dài là nhỏ nhất. Khi xử lý số liệu lưới khống chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS gặp một số vấn đề sau: - Đa số các hạng mục công trình được thiết kế trong hệ toạ độ giả định, trong khi đó toạ độ các điểm của lưới khống chế thi công lại được xác định trong hệ toạ độ địa tâm WGS-84; - Có sự khác biệt về chiều dài cạnh của lưới khống chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS so với chiều dài cạnh đo được trên bề mặt tự nhiên của Trái đất. Như vậy, để có thể sử dụng lưới khống chế thi công thành lập bằng công nghệ GPS cần phải tính chuyển toạ độ các điểm đo GPS về hệ toạ độ thi công công trình. Muốn vậy cần liên kết các điểm cố định của lưới GPS với hệ toạ độ thi công công trình bằng các trị đo nối góc - cạnh độ chính xác cao hoặc các trị đo GPS. Số lượng điểm tối thiểu có toạ độ trong cả hai hệ toạ độ (điểm song trùng) là 2 điểm, nếu số lượng điểm song trùng lớn hơn 2 điểm thì việc tính chuyển được thực hiện theo nguyên lý số bình phương nhỏ nhất. Khi tính chuyển toạ độ có thể sử dụng thuật toán Helmert hoặc Aphin. 2.6. thành lập lưới khống chế độ cao thi công 2.6.1. Phân cấp và sơ đồ phát triển Lưới độ cao thi công trên khu vực xây dựng công trình công nghiệp là cơ sở độ cao cho công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình. Thông thường điểm khống chế độ cao thi công được đặt trùng với điểm khống chế mặt bằng, điều đó tạo yêu cầu cao hơn đối với độ ổn định của các mốc khống chế. Ngoài ra mốc độ cao thi công còn có thể gắn trên các cột, bệ móng máy hoặc móng của công trình đã xây dựng và đi vào ổn định. Lưới khống chế độ cao được thành lập dưới dạng lưới độ cao hạng III, IV, đối với khu vực có diện tích rộng cần lập thêm các vòng thuỷ chuẩn hạng II. Chỉ tiêu kỹ thuật của các dạng lưới như sau: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 58 - Bảng 2.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của lưới độ cao Các chỉ tiêu cơ bản Cấp thuỷ chuẩn Hạng II Hạng III Hạng IV Sai số trung phương đo cao trên 1km chiều dài tuyến 2mm 5mm 10mm Sai số hệ thống trên 1km chiều dài tuyến. 0,4mm - - Sai số khép cho phép và chênh lệch giữa tổng chênh cao đo đi và đo về L5 L10 L20 Chiều dài lớn nhất của tuyến Khép kín Giữa các điểm cấp cao Giữa hai điểm nút 40km - 10km 25km 15km 5km 10km 5km 3km Khoảng cách giữa các mốc thuỷ chuẩn thi công trên khu vực xây dựng 0,5km 0,5km 0,5km Khoảng cách lớn nhất từ máy đến mia 50m 75m 100m Chiều cao thấp nhất của tia ngắm 0,5m 0,3m 0,2m Lưới khống chế độ cao sử dụng cho mục đích bố trí công trình thường là lưới độ cao tự do, trong đó độ cao khởi tính là một độ cao gốc giả định. Tuy nhiên để thống nhất về độ cao thì lưới độ cao này cần được đo nối với lưới độ cao Nhà nước. Lưới độ cao trên mặt bằng xây dựng được đặt dọc theo các hạng mục xây dựng để thuận tiện cho công tác bố trí và đo vẽ hoàn công công trình. 2.6.2. Yêu cầu độ chính xác và đặc điểm thành lập lưới Độ chính xác và mật độ điểm lưới khống chế độ cao thi công được tính toán đảm bảo yêu cầu công tác bố trí và công tác đo vẽ hoàn công công trình. 1. Tính toán độ chính xác đảm bảo yêu cầu công tác bố trí công trình Trong công tác bố trí, mỗi độ cao thiết kế được chuyển ra thực địa từ hai điểm gần nhất của lưới khống chế với độ chính xác từ 34mm. Để đảm bảo độ chính xác đó thì sai số độ chênh cao các điểm của lưới phải nhỏ hơn 1,5 lần, tức là sai số trung phương độ chênh cao giữa hai điểm kề nhau của lưới khống chế Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 59 - không được vượt quá 23mm. Độ chính xác này có thể đạt được bằng thuỷ chuẩn hạng IV với khoảng ngắm từ máy đến mia được rút ngắn lại. Để ước tính độ chính xác và mật độ điểm của các cấp khống chế độ cao thường xuất phát từ yêu cầu cao nhất về độ chính xác của công tác bố trí trên mặt bằng xây dựng. Ví dụ xuất phát từ yêu cấu bố trí hệ thống ống dẫn ngầm tự chảy có độ dốc nhỏ nhất. Trong công tác này độ chính xác được quy định như sau: sai số độ cao của mốc thuỷ chuẩn ở vị trí yếu nhất của lưới sau bình sai so với điểm gốc của khu vực không được vượt quá 30mm. Gọi sai số này là Δh ta có: Δh = 30mm Giả thiết lưới khống chế độ cao trên khu vực được lập theo 3 cấp khống chế là lưới hạng II, III, và IV, ta có sai số tổng hợp của các bậc lưới là: 222 IVIIIII hhhh  (2-65) Giữa các bậc khống chế độ cao liên tiếp có hệ số tăng giảm độ chính xác k, tức là: k hh IVIII  , 2k h k hh IVIIIII  Từ đó: 111. 24  kkhh IV (2-66) Đặt: Q 111 24  kk Suy ra: Qhh IV . Nếu chọn k = 1,5 thì Q =1,28 và tính được sai số độ cao sau bình sai của các điểm ứng với từng cấp thuỷ chuẩn như sau: mmQk hhII 4,10 . 2  ; mmQk hhIII 6,15 .  ; mmQ hhIV 4,23 ; Nếu lấy sai số cho phép fh = 2.Δh sẽ tính được Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 60 - fh II = 20,8mm; fh III = 31,2mm; fh IV = 46,8mm. Theo bảng 2.2 ta tính được chiều dài giới hạn của các đường thuỷ chuẩn theo từng cấp như sau: kmfL hIIII 1752 2  kmfL hIIIIII 10102 2  kmfL hIVIV 5202 2  Tức là khi lưới hạng II gồm các vòng thuỷ chuẩn khép kín thì độ dài các tuyến thuỷ chuẩn giữa các điểm nút không được vượt quá 10km, đối với lưới thuỷ chuẩn hạng III chiều dài tuyến giữa các điểm nút cho phép là 7km, đối với lưới hạng IV thì chiều dài tuyến giữa các nút sẽ giảm đến 3 km. 2. Tính toán độ chính xác lưới khống chế độ cao đảm bảo yêu cầu công tác đo vẽ hoàn công công trình Khi đo vẽ hoàn công các đối tượng xây lắp trong giai đoạn thi công công trình, độ chính xác đo vẽ không được thấp hơn độ chính xác công tác bố trí tương ứng. 2.6.3. Tổ chức đo đạc lưới độ cao thi công Quy trình đo đạc lưới khống chế độ cao phụ thuộc chủ yếu vào độ chính xác của lưới. Khi đo cao lưới ô vuông, có thể đặt máy thuỷ chuẩn ở tâm các ô vuông và từ một trạm máy đo tới 4 điểm của ô vuông: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 61 - f J3 g e h J2 b c J1a d Hình 2.14. Sơ đồ bố trí đo cao lưới ô vuông xây dựng Tại trạm máy J1 đọc được 4 số đọc a, b, c, d tại 4 đỉnh của ô vuông và xác định được các chênh cao a-b và d-c của hai đường thuỷ chuẩn hạng IV song song và liền kề nhau. Tại trạm máy J2 xác định được các hiệu chênh cao b-e và c-h. Khi tiến hành đo thuỷ chuẩn như vậy thì số trạm máy giảm đi được 2 lần, tốc độ đo tăng gấp rưỡi và còn cho phép phát hiện nhanh chóng vị trí có sai sót theo sai số khép độ chênh cao của các vòng khép kín. Trong các mạng lưới độ cao cơ sở ta lập các cụm mốc vững chắc mà số lượng của chúng tuỳ thuộc vào kích thước, cấp và dạng của công trình (nhưng không được ít hơn 2 cụm, mỗi cụm 3 mốc). Chúng được dùng để kiểm tra độ ổn định và hiệu chỉnh độ cao cho các mốc thuỷ chuẩn thi công theo định kỳ. 2.6.4. Xử lý số liệu lưới khống chế độ cao thi công Công việc bình sai và tính toán lưới thuỷ chuẩn thi công được tiến hành như sau: - Nếu lưới độ cao hạng III là vòng khép kín, còn lưới độ cao hạng IV là các tuyến đơn nối hai điểm hạng III, thì đầu tiên bình sai vòng thuỷ chuẩn hạng III bằng cách phân phối sai số khép tỷ lệ với số trạm máy. Sau đó các đường thuỷ chuẩn hạng IV cũng được bình sai tương tự; - Nếu lưới thuỷ chuẩn hạng III gồm một số vòng khép kín thì nó được bình sai theo phương pháp điều kiện hoặc bình sai gián tiếp. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 62 - Chương 3 Thực nghiệm thiết kế lưới khống chế thi công công trình công nghiệp Để làm rõ cho phần cơ sở lý thuyết đã nêu trên, trong phần thực nghiệm này, tôi xin trình bày một số phương án thiết kế lưới khống chế mặt bằng thi công phục vụ xây dựng dây chuyền mới của Nhà máy xi măng Bỉm Sơn - Thanh Hoá. 3.1. đặc điểm công trình và các yêu cầu kỹ thuật cơ bản 3.1.1. Đặc điểm công trình Nhà máy xi măng Bỉm Sơn được xây dựng vào đầu những năm 80 với công suất thiết kế 1,2 triệu tấn/năm, sử dụng thiết bị kỹ thuật và công nghệ hiện đại của Liên Xô. Theo quy hoạch phát triển của ngành xi măng VN giai đoạn 2006 - 2010, Nhà máy xi măng Bỉm Sơn được Chính phủ và TCTy Xi măng VN cho phép đầu tư xây dựng dây chuyền mới với công suất 2 triệu tấn/năm, thời gian thi công là 42 tháng. Dây chuyền mới áp dụng công nghệ sản xuất xi măng lò quay theo phương pháp khô, các thiết bị, hệ thống kiểm tra đo lường điều khiển tự động thuộc loại tiên tiến, hiện đại, khai thác tốt nguyên, nhiên vật liệu và các điều kiện hiện có của Nhà máy. Khu vực xây dựng dây chuyền mới của Nhà máy nằm trên diện tích khoảng 100 ha, với các hạng mục công trình như: lò nung, nhà nghiền xi măng, nhà nghiền than, tháp trao đổi nhiệt, ống khói, các Silô, xưởng đóng bao, .... 3.1.2. Yêu cầu kỹ thuật cơ bản Lưới khống chế thi công thành lập trên khu vực xây dựng dây chuyền phục vụ cho công tác bố trí các trục công nghệ, lắp đặt các kết cấu xây dựng và đo vẽ hoàn công công trình. Yêu cầu độ chính xác bố trí công trình tuỳ thuộc vào: - Kích thước của hạng mục; - Vật liệu xây dựng; - Tính chất; - Hình thức kết cấu; - Trình tự và phương pháp thi công xây lắp. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 63 - Đối với dây chuyền của Nhà máy xi măng Bỉm Sơn, yêu cầu sai số trung phương lắp đặt trục kết cấu so với trục công trình phải đảm bảo: mxl ≤ 15mm. áp dụng công thức (1-2) ta tính được sai số cho phép của công tác trắc địa là: )(9 3 15 3 mm m m xltd  Các nguồn sai số của công tác trắc địa bao gồm: - Sai số do lập lưới khống chế thi công: ký hiệu là mkc - Sai số do bố trí chi tiết: ký hiệu là mbt Sai số tổng hợp của công tác trắc địa là: 222 btkctd mmm  áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng ta tính được sai số trung phương cho phép khi lập lưới khống chế thi công như sau: )(7 2 mm m m tdkc  Dựa vào điều kiện của khu vực xây dựng, tôi thiết kế mạng lưới khống chế thi công gồm 2 bậc lưới với sai số trung phương tương hỗ giữa các điểm lân cận tương ứng với mỗi bậc là mth1 và mth2, sai số trung phương tương hỗ tổng hợp như trong công thức (2-1) 2 2 2 1 2 ththth mmm  Lựa chọn hệ số giảm độ chính xác giữa hai bậc lưới là K = 1,5; ta tính được các giá trị mth1 và mth2 như sau: )(4 5,11 7 1 22 1 mm K m m kcth     và mth2 = 6(mm) Như vậy, hai bậc lưới khống chế thi công thành lập trên khu vực xây dựng dây chuyền của Nhà máy xi măng Bỉm Sơn phải thoả mãn yêu cầu là: Sai số trung phương tương hỗ giữa các điểm yếu nhất của lưới bậc 1 không được vượt quá giá trị 4mm, giá trị này đối với lưới bậc 2 là 6mm. Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 64 - 3.2. Thiết kế các phương án thành lập lưới 3.2.1. Phương án thành lập lưới bậc 1 Lưới khống chế bậc 1 trên khu vực xây dựng bao gồm 6 điểm, được thành lập dưới dạng lưới độc lập. Các điểm của lưới được phân bố dều trong khu vực và thuận tiện cho việc phát triển lưới tăng dày bậc 2. Để giảm bớt khó khăn cho công tác đo đạc, tôi sử dụng công nghệ GPS để thành lập lưới bậc 1 với phương pháp đo tĩnh. Nhằm thống nhất hệ toạ độ sử dụng thiết kế lưới với hệ toạ độ sử dụng trong khảo sát thiết kế, tiến hành đo nối với 2 điểm đã có toạ độ mặt đất để tính chuyển toạ độ. Các điểm GPS được đánh số từ GPS01 đến GPS06, máy thu GPS sử dụng để thu tín hiệu vệ tinh là máy GPS TRIMBLE 4600 LS như trong hình 2.13, đặc tính kỹ thuật của máy khi đo tĩnh như sau: - Đo chiều dài: 5mm + 1ppm.D (khoảng cách D  10km) - Đo phương vị: 1” + 5”/Dkm 3.2.2. Phương án thành lập lưới bậc 2 Bậc lưới thứ hai được phát triển dựa vào các điểm của bậc lưới thứ nhất với mật độ và phân bố điểm rải đều trên khu vực. Số lượng điểm của lưới bậc 2 là 20 điểm, được đánh số từ BS 01 đến BS 20 Dựa vào đặc điểm khu đo tôi lựa chọn các phương pháp sau để thành lập lưới tăng dày bậc 2: lưới tam giác đo góc - cạnh, lưới tam giác đo cạnh, lưới đường chuyền. Số lượng trị đo trong các phương pháp như sau: 1. Lưới tam giác đo góc - cạnh Lưới tam giác đo góc - cạnh được thiết kế dưới dạng chuỗi tam giác. Các trị đo trong lưới là đo tất cả các góc và các cạnh của lưới với số lượng góc đo là 102 góc, số lượng cạnh đo là 56 cạnh. Đồ hình lưới như sau: Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 65 - IV 4 Hình 3.1 2. Lưới tam giác đo cạnh Với vị trí các điểm lưới như trong lưới tam giác đo góc - cạnh, thiết kế lưới tam giác đo tất cả các cạnh với 56 trị đo, đồ hình lưới như trong hình 3.1 3. Lưới đường chuyền Để xác định toạ độ của các điểm lưới bậc2, tôi thiết kế lưới đường chuyền dưới dạng đường chuyền khép kín nối các điểm của lưới bậc 1. Đồ hình và các trị đo của lưới đường chuyền như sau: Hình 3.2 Các trị đo bao gồm: 38 trị đo góc, 28 trị đo cạnh Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 66 - Toạ độ thiết kế các điểm của 2 bậc lưới được thống kê trong bảng 3.1 Bảng 3.1. Toạ độ thiết kế STT Tên điểm X(m) Y(m) 1 BS 01 486.400 257.000 2 BS 02 474.300 464.800 3 BS 03 305.600 403.000 4 BS 04 153.200 470.700 5 BS 05 312.200 541.500 6 BS 06 141.300 629.800 7 BS 07 320.800 723.900 8 BS 08 134.200 807.900 9 BS 09 331.500 868.700 10 BS 10 137.800 981.600 11 BS 11 342.000 1012.400 12 BS 12 488.200 1075.100 13 BS 13 484.600 925.000 14 BS 14 481.100 781.100 15 BS 15 477.800 634.000 16 BS 16 643.100 708.100 17 BS 17 651.500 851.400 18 BS 18 662.900 1012.100 19 BS 19 656.600 1144.100 20 BS 20 493.300 1245.600 21 GPS 01 626.800 314.600 22 GPS 02 633.400 535.600 23 GPS 03 303.800 254.500 24 GPS 04 143.300 318.400 25 GPS 05 142.200 1190.600 26 GPS 06 353.400 1188.000 Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 67 - 3.3. Ước tính độ chính xác các bậc lưới thiết kế 3.3.1. Lập chương trình ước tính độ chính xác lưới khống chế thi công 1. Thuật toán sử dụng và chương trình nguồn Bài toán ước tính độ chính xác lưới khống chế thành lập được thực hiện theo nguyên tắc thiết kế tối ưu, dựa vào sự kết hợp giữa con người và máy tính điện tử. Đầu tiên tiến hành thiết kế sơ bộ phương án ban đầu, sau đó thử nghiệm và sửa đổi phương án, từng bước cải thiện để đi đến phương án hợp lý về mặt kinh tế, khả thi về mặt kỹ thuật và đáp ứng được các yêu cầu của công trình. Quá trình này có thể tóm tắt trong sơ đồ khối sau: Vượt Chưa yêu cầu đạt u cầu Hình 3.3. Sơ đồ khối bài toán ước tính độ chính xác Dựa vào sơ đồ khối trên, tôi thành lập chương trình “ Ước tính độ chính xác lưới khống chế thi công công trình công nghiệp ”, ứng dụng cho lưới khống chế thi công thành lập theo các phương pháp: tam giác đo góc - cạnh, tam giác đo cạnh, đường chuyền và lưới GPS. Ngôn ngữ dùng để thực hiện chương trình Bắt đầu Nhập các tham số lưới Lập hệ phương trình số hiệu chỉnh A Lập hệ phương trình chuẩn R Tính ma trận Q Đánh giá độ chính xác So sánh với yêu cầu Kết thúc Tăng số lượng trị đo hoặc trọng số trị đo Giảm số lượng trị đo hoặc trọng số trị đo Bộ môn Trắc địa công trình Đồ án tốt nghiệp Vũ Hồng Sơn Lớp: Trắc địa B_K48- 68 - là ngôn ngữ lập trình Visual Basic 6.0 với các Modul chính được trình bày trong phụ lục 2. 2. Tổ chức dữ liệu Với giao diện chương trình trực tiếp trên nền Windows, dữ liệu có thể nhập trực tiếp từ bàn phím hoặc có thể được tổ chức dưới dạng file số liệu *.sl. Dưới đây là tổ chức của các file số liệu: a. File số liệu ước tính độ chính xác của lưới tam giác đo góc - cạnh và lưới đường chuyền Dòng thứ nhất: Tên công trình Dòng thứ hai: Tổng số điểm trong lưới, số điểm gốc, số điểm mới, tổng số góc, tổng số cạnh Dòng thứ ba: Số góc đo, số cạnh đo Dòng thứ tư: SSTP đo góc dự kiến, a cạnh, b cạnh Dòng thứ năm: Số thứ tự, tên điểm Dòng thứ