17Chơng 5 truyền toạ độ v độ cao từ mặt bằng cơ sở lên các tầng Truyền toạ độ và độ cao là công việc phải đợc thực hiện thờng xuyên trong quá trình xây dựng phần thân nhà cao tầng. Tuy nhiên đây là một dạng công việc rất đặc thù vì vậy chúng tôi chuyển toàn bộ nội dung này thành một chơng để tiện theo dõi. Để đảm bảo độ thẳng đứng của toà nhà trên suốt chiều cao, các trục công trình tại tất cả các tầng xây dựng đều phải đợc định vị sao cho cùng nằm trong một mặt phẳng thẳng đứng đi qua các trục tơng ứng trên mặt bằng gốc. Tức là các điểm toạ độ của lới bố trí cơ sở đã lập trên mặt bằng gốc sẽ đợc chuyển lên mặt sàn thi công xây dựng của các tầng theo một đờng thẳng đứng. Để đảm bảo điều kiện này cần thiết phải truyền toạ độ từ mặt bằng cơ sở lên tất cả các tầng còn lại của toà nhà. Quá trình truyền toạ độ từ mặt bằng cơ sở lên các mặt bằng xây dựng là một dạng công việc rất quan trọng khi xây dựng công trình có chiều cao lớn. Công việc này sẽ đợc thực hiện bằng nhiều phơng án và có thể lựa chọn bằng một trong các phơng án sau: 1. Truyền toạ độ bằng máy kinh vĩ Thực chất của việc truyền toạ độ từ mặt bằng cơ sở lên các tầng bằng máy kinh vĩ là phơng pháp sử dụng mặt phẳng đứng của máy kinh vĩ. Đây là phơng pháp chiếu điểm bằng tia ngắm nghiêng, có thể thực hiện ở những nơi điều kiện xây dựng rộng rãi, công trình xây dựng có số tầng ít hơn 4. Hoàn toàn không phù hợp cho những nhà có số tầng cao hơn và những nhà xây chen mặt bằng xung quanh chật hẹp. Quy trình thực hiện đợc tiến hành theo các bớc : 1. Gửi các điểm đầu trục trên mặt bằng cơ sở ra ngoài Do quá trình xây dựng toà nhà cao dần lên thì các hớng ngắm dần bị che lấp và mất tác dụng. Vì vậy để truyền toạ độ bằng máy kinh vỹ lên các tầng việc đầu tiên là phải gửi các điểm đầu trục ra ngoài. Khoảng cách từ điểm gửi đến chân công trình tốt nhất nên chọn xấp xỉ bằng chiều cao của nó, để góc đứng < 45O. Quá trình gửi điểm đợc tiến hành bằng máy kinh vỹ và thớc thép dựa vào các điểm lới khống chế bên trong. Các điểm gửi đợc đánh dấu cẩn thận đổ bê tông và gắn dấu mốc để bảo quản cho quá trình sử dụng sau này. Thông thờng các điểm đầu trục thờng đợc gửi lệch so với trục một khoảng cáchtừ 50 cm đến 80 cm để tiện cho quá trình thực hiện và thi công . 2. Gửi các điểm định hớng ra ngoài Sau khi đã gửi các điểm đầu trục cần tiếp tục gửi các điểm định hớng ra ngoài. Các điểm này thờng nằm trên đờng kéo dài hoặc vuông góc của các trục chính. Theo hớng mỗi trục chính cần đặt một cặp mốc thẳng hàng nh hình vẽ : Các điểm định hớng không cần chôn mốc mà chỉ cần đánh dấu bằng sơn lên các địa vật xung quanh khu vực xây dựng nh tờng của các toà nhà lân cận, hàng rào hoặc vỉa hè. Khi đánh dấu cần đặc biệt lu ý chọn các đối tợng địa vật ổn định không bị thay đổi vị trí. Các điểm định hớng phải bố trí các xa máy một khoảng tối thiểu bằng khoảng cách từ điểm đặt máy đến chân công trình. 18 3. Quá trình truyền toạ độ bằng máy kinh vĩ. 3.1 Nội dung của phơng pháp Giả sử cần chuyển điểm G1 là giao điểm của các trục I-I và A-A [hoặc giao điểm của những đờng thẳng song song với các trục này]. Trong giai đoạn chuẩn bị chúng ta đã đánh dấu đợc 2 điểm đặt máy I' nằm trên trục I-I kéo dài và A' nằm trên trục A-A kéo dài và các điểm định hớng DHI' và DHA' [Hình3-4]. Quá trình chuyển điểm G1 từ mặt bằng cơ sở lên các tầng trên đợc thực hiện nh sau: - Đặt máy tại điểm I', cân bằng máy và dọi tâm chính xác sau đó định hớng máy về điểm DHI' và mở một góc bằng 90o , trên hớng vuông góc này đánh dấu 2 điểm tạm thời 1 và 2 cách nhau 60-100 cm sao cho điểm G1 cần chuyển nằm giữa 2 điểm này. Để loại trừ ảnh hởng của sai số 2C cần thực hiện việc ngắm chuẩn và dựng góc vuông ở hai vị trí bàn độ: bàn độ trái và bàn độ phải rồi sau đó lấy vị trí trung bình. Để tăng độ chính xác dựng góc vuông sau khi đánh dấu sơ bộ vị trí điểm 1 và điểm 2 thì tiến hành đo góc vừa dng đợc 3-4 vòng đo sau đó tính giá trị chính xác của góc và hiệu chỉnh nó về góc vuông. Lợng hiệu chình đợc tính theo công thức =De [5.1.1] trong đó: - chênh lệch giá trị góc chính xác so với 90o - Khoảng cách từ điểm đặt máy tới điểm đánh dấu Chuyển máy sang điểm A' và cũng thực hiện các thao tác tơng tự nh tại điểm I' đánh dấu đợc hai điểm 3 và 4. Giao điểm của hai đoạn thẳng 1-2 và 3-4 cho chúng ta vị trí điểm G1 trên mặt sàn mới. Cũng làm tơng tự nh đối với điểm G1 chúng ta có thể chiếu đợc tấ cả các điểm G2, G3 và G4 từ mặt bằng cơ sở lên các tầng trên. 3.2 Độ chính xác của phơng pháp Hình: 5.1.1 Gửi điểm định hớng ra ngoài công trình 19 Độ chính xác của phơng pháp này phụ thuộc vào độ chính xác dựng góc vuông. Sai số này phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Sai số ngắm chuẩn. - Sai số 2C. - Sai số đo độ nghiêng của trục chính của máy. -Khả năng dọi tâm, độ phóng đại, sai số do đánh dấu điểm . ảnh hởng của sai số 2C có thể loại trừ bằng cách đo ở 2 vị trí bàn độ: bàn độ trái và bàn độ phải. ảnh hởng của sai số dọi tâm máy tới sai số dựng góc vuông cũng chỉ nằm trong phạm vi từ 2''-3''. Nh vậy nếu không kể đến sai số do độ nghiêng của trục máy thì với một chơng trình đo cẩn thận chúng ta có thể dựng đợc góc vuông với sai số nằm trong khoảng từ 2''ữ3'' bằng một chơng trình đo đơn giản cũng có thể dựng đợc một góc vuông với sai số khoảng 5'', Sai số đánh dấu điểm sẽ nằm trong khoảng 1ữ1,5mm. Bảng: 5.1.1 Độ nhạy của bọt nớc một số máy kinh vĩ và toàn đạc điện tử Tên máy Nớc sản xuất /2mm Ghi chú 0T-02 Liên xô [cũ] 6 Theo 010A Đức 20 Theo 20 Đức 30 T2 Liên xô [cũ] 15 SET-2B SOKKIA nhật 20 SET-3B SOKKIA nhật 30 TC-600 LEICA Thuỵ sĩ 30 TC-1800 LEICA Thuỵ sĩ 12 TCR-303 LEICA Thuỵ sĩ 20 DTM-350 NIKON Nhật 30 DTM-730 NIKON Nhật 30 GTS-225 TOPCON Nhật 30 D104 TOPCON Nhật 60 Nguồn sai số nguy hiểm nhất trong phơng pháp này, theo ý kiến của chúng tôi đó là ảnh hởng độ nghiêng của trục đứng của máy kinh vĩ. Chúng ta biết rằng, khi làm việc với máy kinh vĩ chúng ta phải đặt máy tại điểm đo sao cho tâm của nó trùng với tâm của dấu mốc và trục đứng của máy trùng với đờng dây dọi đi qua dấu mốc này. Việc làm cho trục đứng của máy trùng với đờng dây dọi đợc gọi là quá trình cân máy, quá trình này đợc thực hiện nhờ các loại bọt nớc. Trên thực tế trục đứng của máy và phơng của đờng dây dọi thờng không trùng nhau do chất lợng [độ nhạy] của bọt nớc sử dụng trong máy và các điều kiện ngoại cảnh tác động đến. Độ nhạy của bọt nớc đợc ký hiệu là , đơn vị là [giây góc] biểu thị góc ở tâm ứng với 1 cung có chiều dài là 2mm của mặt cong của bọt 20nớc. Bảng 5.1 ở trên thể hiện các giá trị độ nhạy của bọt thuỷ trong một số máy kinh vĩ và máy toàn đạc điện tử. Có thể dễ dàng xác định đợc góc nghiêng của trục đứng của máy kinh vĩ hoặc máy toàn đạc điện tử bằng cách đọc số trên biên độ đứng của máy ở các vị trí khác nhau của bàn độ ngang. Thực nghiệm sau đây đợc thực hiện với một số máy toàn đạc điện tử của phòng TĐCT viện KHCN Xây dựng. Bảng: 5.1.2 Kết quả khảo sát gốc nghiêng của trục đứng của máy TĐĐT [ Máy LEICA TC-1800 N 422424 Thuỵ Sỹ] Số đọc bàn độ ngang Góc Z Góc Z Góc Z 00 900 00 19 750 24 22 500 4349 60 900 00 '15 750 24'19 500 43'47 120 900 00 '12 750 24'16 500 43'44 180 900 00 '12 75 0 24'15 500 43'43 240 900 00 '14 750 24'18 500 43'44 300 900 00 '18 750 24' 21 500 43'48 360 900 00 '19 750 24'22 500 43'49 Zmax - Zmin =7" Bảng: 5.1.3 Kết quả khảo sát gốc nghiêng của trục đứng của máy TĐĐT [SET2C SOKKIA số 37631 Nhật] Số đọc bàn độ ngang Góc Z Góc Z Góc Z 00 910 00 23 550 35 45 700 3255 60 910 00 ' 20 550 35'39 700 32'53 120 910 00 '31 550 35'46 700 32'54 180 910 00 ' 32 55 0 35'39 700 32'53 240 910 00 '27 550 35'47 700 32'42 300 910 00 ' 24 550 35' 43 700 32'41 360 910 00 ' 21 550 35'43 700 32'48 Zmax - Zmin =14" Khi trục đứng của máy bị nghiêng đi một góc thì trục quay của ống kính [trục ngang] bị nghiêng 1 góc là i i = cos [5.1.2] là góc phơng vị của vectơ nghiêng của trục đứng Sai số trong số đạc của bàn độ ngang do độ nghiêng của trục ngang đợc tính theo công thức: = cos tgV [5.1.3] 21 Trong đó V là góc nghiêng của tia ngắm Sai số không thể loại trừ bằng cách đọc số ở hai vị trí bàn độ Sai số sẽ dẫn đến sai số dịch ngang của điểm chiếu lên mặt sàn q = ""DtgVcosD= [5.1.4] Bảng: 5.1.4 Sai số dịch ngang khi độ nghiêng trục đứng [ =30 và = 10] = 30 = 10 Góc q [mm] q [mm] 50 2.6 1.3 0.86 0.43 100 5.3 2.6 1.77 0.86 150 8.0 3.9 2.67 1.30 200 10.9 5.3 3.63 1.77 250 14.0 6.8 4.67 2.27 300 17.3 8.4 5.77 2.80 350 21.0 10.2 7.00 3.40 400 25.2 12.2 8.40 4.07 450 30.0 14.5 10.00 4.83 500 35.8 17.3 11.93 5.77 550 42.8 20.7 14.27 6.90 600 52.0 25.2 17.33 8.40 Các số liệu trong bảng 5.1.4 trên đây đợc tính cho 2 trờng hợp: trờng hợp 1 máy kinh vĩ có góc nghiêng của trục đứng = 30 và trờng hợp hai = 10, khoảng cách từ máy đến điểm chiếu cho cả 2 trờng hợp là 100m. Nh vậy, nếu gới hạn sai số chiếu điểm là 5mm thì sai số theo mỗi hớng đợc pháp là mm425 . Nh vậy nếu sử dụng loại máy có góc nghiêng của trục đứng là 30 thì góc nghiêng của tia ngắm không lớn hơn 150. Nếu sử dụng máy có góc nghiêng < 10 thì góc nghiêng của tia ngắm có thể cho phép tới 450 trong trờng hợp khoảng cách từ máy đến điểm chiếu = 100m. Nh vậy phơng pháp ngắm nghiêng bắng máy kinh vỹ thờng gặp sai số lớn khi số tầng nhiều lên do giá trị của góc đứng tăng lên. Ngoài ra phơng pháp ngắm nghiêng có thể chuyền lên trên đờng viền ngoài của sàn ngang hay mặt cột đờng viền chỉ một điểm của đờng trục. Không thể chuyền điểm thứ 2 vào bên trong công trình bằng phép ngắm trực tiếp vì bị các yếu tố khung sàn ngân cản và tơng tự. Các điểm của đờng trục thiết kế ở trên sàn thờng phải lấy theo các điểm chuyền lên đờng viền sàn của các tầng. Điều 22này giảm độ chính xác vốn đã thiếu, các điểm trục bố trí bên trong phải chịu sai số một lần nữa. Vì vậy phơng pháp này chỉ áp dụng cho nhà nhà thấp tầng [nhỏ hơn 4 tầng]. ít áp dụng cho nhà cao tầng. 1.5 Đo đạc kiểm tra sau khi truyền toạ độ. Sau khi đã đánh dấu các điểm trục chính trên mặt sàn tầng cần bố trí. Chúng ta phải đo đạc kiểm tra trớc khi xử dụng các điểm này để bố trí các điểm trục chi tiết bên trong của mặt sàn. Công việc này bao gồm các công đoạn nh sau: - Kiểm tra các góc : Đặt máy tại các điểm trục đã đánh dấu dọi tâm cân bằng máy định hớng vào điểm trục đánh dấu thứ 2 kiểm tra các góc có đúng 90O00'00" hay không. Sai lệch cho phép không vợt quá "20. - Kiểm tra các cạnh có đúng với thiết kế hay không, quá trình này đợc thực hiện bằng thớc thép , theo hớng ngắm của máy kinh vỹ. Sai lệch cho phép không vợt quá mm7 . - Trờng hợp bị sai lệch quá phạm vi cho phép cần phải đo đạc tính toán bình sai đồng thời hoàn nguyên các điểm này về đúng vị trí thiết kế. 2 Truyền bằng máy toàn đạc điện tử Đối với các công trình nhà cao tầng xây dựng trên mặt bằng tơng đối rộng rãi, chiều cao công trình không vợt quá 10 tầng, có thể xử dụng máy toàn đạc điện tử để chuyển vị trí các điểm lới cơ sở lên mặt sàn. Thực chất là chuyển toạ độ từ điểm đã đánh dấu ở mặt bằng gốc lên sàn thi công. Các máy điện tử đợc sử dụng để chuyển điểm lên cao phải có sai số đo cạnh < 5mm , sai số đo góc < 5". Quá trình thực hiện đợc lần lợt mô tả ở dới đây: 1. Gửi các điểm từ lới khống chế cơ sở ra mặt bằng. Để thực hiện phơng pháp này cần đảm bảo điều kiện thông hớng giữa các điểm trên mặt đất và điểm trên các sàn của công trình, đồng thời phải đảm bảo góc ngóc ống kính không quá lớn [ < 45O ]. Khoảng cách từ máy đến điểm trên sàn của công trình đợc chọn phải nhỏ hơn 300 m và phải lớn hơn hoặc bằng chiều cao công trình. Có thể sử dụng nóc nhà mái bằng của các công trình thấp tầng lân cận để bố trí điểm gửi thay cho các điểm bố trí trên mặt đất. Tuy nhiên các điểm chọn cần lu ý tới sự ổn định có thể bị thay đổi trong quá trình toà nhà đợc xây cao và ảnh hởng do quá trình thi công. Các điểm này đợc chôn sâu và gia cố cẩn thận chắc chắn tâm mốc đợc cố định bằng dấu chữ thập hoặc lỗ khoan nhỏ trên tấm thép ở đầu bê tông, bên cạnh có ghi rõ tên mốc. 2. Quá trình truyền toạ độ từ các điểm gửi lên mặt bằng xây dựng. Thực tế cho thấy rằng không thể sử dụng chơng trình Set-out của một máy toàn đạc điện tử và gơng sào để chuyển các điểm từ mặt bằng cơ sở lên các tầng vì lý do sau đây: - Chơng trình Set-out chỉ đợc thực hiện đo ngắm ở một vị trí bàn độ mặc dù khi tính toạ độ của các điểm Set-out máy có sử dụng giá trị 2C lu trữ trong bộ nhớ của nó nhng không loại trừ đợc biến động của 2C vốn rất nhạy cảm với điều kiện ngoại cảnh nh nhiệt độ, áp suất, kể cả điện áp của nguồn. - Gơng sào lớn với bọt nớc tròn có độ nhạy rất kém và không có thiết bị giữ cố định vì vậy độ chính xác rất kém. 23 Vì 2 lý do nêu trên nên chơng trình Set-out của các máy toàn đạc điện tử chỉ cho phép bố trí với độ chính xác 10-15mm đủ để phục vụ việc xây thô không đủ độ chính xác để chuyển toạ độ các điểm khống chế từ mặt sàn cơ sở lên các tầng. Để thực hiện việc này bằng máy toàn đạc điện tử chúng tôi kiến nghị phơng án đo nh sau: 1. Đặt máy dới đất dùng chơng trình Set-out để bố trí sơ bộ các điểm G1, G2, G3, G4 trên mặt sàn mới đổ bê tông. đánh dấu sơ bộ các điểm này bằng đầu bút chì. 2. Đặt gơng chùm có độ dọi tâm chính xác tại các điểm này và thực hiện chơng trình giao hội thuận đo góc cạnh kết hợp bằng máy toàn đạc điện tử đặt tại các điểm khống chế trên mặt đất hoặc các điểm gửi. 3. Xác định toạ độ chính xác các điểm giao hội G1, G2, G3, G4 theo kết quả đo. 4. Hoàn nguyên các điểm giao hội về đúng toạ độ của cac điểm G1, G2, G3, G4 ở mặt bằng cơ sở . Nh vậy chúng ta đã đa đợc các điểm G1, G2, G3, G4 từ mặt bằng cơ sở lên tầng trên. 5.2.3. Độ chính xác của phơng pháp Để khảo sát độ chính xác của phơng pháp chuyển điểm này chúng tôi sử dụng phơng pháp ớc tính độ chính xác chặt chẽ cho trờng hợp khoảng cách giữa 2 điểm khống chế trên mặt đất là 100m. Khoảng cách từ điểm G1 đến 2 điểm đặt máy là 70m đến 200m và đợc các kết quả ghi trong bảng sau: Hình: 5 2.1 Truyền toạ độ lên mặt bằng xây dựng 24 Bảng: 5.2.1 Kết quả đánh giá độ chính xác điểm C [ Giao hội góc - cạnh ] Sai số vị trí điểm [mm] Thứ tự Sai số trung phơng đo góc Sai số trung phơng đo cạnh mX [mm] mY [mm] mP [mm] 1 15" D10.336+ [mm] 0.0026 0.0031 0.0040 2 20" D10.336+ [mm] 0.0027 0.0034 0.0043 3 25" D10.336+ [mm] 0.0027 0.0036 0.0045 4 30" D10.336+ [mm] 0.0027 0.0037 0.0046 5 60" D10.336+ [mm] 0.0028 0.0040 0.0048 Số liệu ớc tính trên đây cho thấy sai số xác định điểm C có thể đạt đợc giá trị 15 m Sai số cho phép mm5 mm10 mm15 3. Đo kiểm tra độ cao giữa 2 điểm. Việc đo kiểm tra độ cao giữa 2 điểm đã đợc truyền lên mặt sàn thi công thứ i, đợc tiến hành bằng một mốc độ cao thứ 2 khác tại mặt sàn gốc [ hoặc mức sàn nào đó ], đồng thời thay đổi chiều cao máy hoặc vị trí của thớc thép treo. Cũng lần lợt lại chuyển độ cao theo phơng pháp thuỷ chuẩn hình học kết hợp với thớc thép treo thẳng đứng. Để tạo Hình: 5.5.1 Truyền độ cao lên mặt sàn xây 34c¸c d¹ng ®−êng ®o mèc khÐp mèc thuËn lîi cho viÖc kiÓm tra tÝnh to¸n b×nh sai n©ng cao ®é chÝnh x¸c.