BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN DUY NHƯỜNG

NGHIÊN CỨU
ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ THI CƠNG
CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN VÙNG MỎ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HH
Hà Nội, 2010


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

NGUYỄN DUY NHƯỜNG

NGHIÊN CỨU
ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ PHỤC VỤ THI CƠNG
CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN VÙNG MỎ

Chuyên ngành: Kỹ thuật Trắc địa
Mã số: 60.52.85

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

GS.TS.NGƯT Võ Chí Mỹ

Hà Nội – 2010


LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu riêng của tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Hà Nội, ngày 10 tháng 08 năm 2010
Tác giả luận văn

Nguyễn Duy Nhường


MỤC LỤC
Trang
Danh mục các bảng, biểu…….....................................................………..

1

Danh mục các hình vẽ, đồ thị…….....................................................……

2

MỞ ĐẦU………………………………………………………………....

5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC BỐ TRÍ CÁC YẾU TỐ HÌNH
HỌC PHỤC VỤ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH................................................. ..

8

1.1. Khái niệm...........................................................................................

8

1.2. Xác định các yếu tố cơng trình từ thiết kế..........................................

8

1.3. Bố trí các yếu tố cơng trình từ thiết kế ra thực địa.............................

12

1.4. Qui hoạch mặt bằng cơng nghiệp.......................................................

19

1.5. Cơng tác bố trí chi tiết cơng trình................................................................

21

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ NGUN LÍ HOẠT ĐỘNG VÀ CẤU TẠO
CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ ..................................................................................

24


2.1. Sơ đồ tổng quát và các chức năng của máy toàn đạc điện tử........................

24

2.2 Máy đo dài điện tử (Electronic Distance Meter - EDM)....................

25

2.3 Máy kinh vĩ điện tử (Digital Theodolite - DT)……………………….

30

2.4 Tính năng kỹ thuật chủ yếu của một số máy tồn đạc điện tử thơng
dụng ở Việt Nam........................................................................................

32

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐO ĐẠC ĐIỆN TỬ
PHỤC VỤ THI CƠNG CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN VÙNG MỎ. 69

3.1 Bố trí cơng trình đường giao thơng…………………………………… 70
3.1.1 Nhu cầu phát triển mạng lưới giao thông trên vùng mỏ…………… 70
3.1.2 Bố trí tuyến đường bằng máy tồn đạc điện tử……………………..

71

3.2 Phục vụ bố trí cơng trình cao tầng……………………………………

80


3.2.1 Trắc địa phục vụ thi cơng các cơng trình nhà cao tầng……………

80


3.2.2 Cơng tác bố trí chi tiết và đo kiểm tra thi công xây dựng nhà cao tầng…

107

3.3 Trắc địa phục vụ xây dựng tháp giếng……………………………….

111

3.3.1 Các yếu tố hình học của tháp giếng………………………………… 111
3.3.2 Ứng dụng máy toàn đạc điện tử phục vụ dựng tháp……………….

115

3.3.3 Kiểm tra lắp ráp rịng rọc…………………………………………..

118

3.4 Đo dịch chuyển và biến dạng cơng trình trên vùng mỏ……………..

120

3.4.1 Mục đích, ý nghĩa đo biến dạng cơng trình trên vùng mỏ…………. 120
3.4.2 Xác định dịch chuyển ngang cơng trình bằng máy tồn đạc điện tử.. 121
3.4.3 Đo độ nghiêng nhà cao tầng……………………………………….. 127
KẾT LUẬN………………….………………………………………………..… 132

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………...…. 134


1
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
Trang
Bảng 2.1 Độ chính xác xác định thời gian t.............................................

27

Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật của ống kính……………………………

32

Bảng 2.3 Phạm vi đo của máy khi có gương…………………………….

33

Bảng 2.4 Độ chính xác của máy khi đo có gương……………………….

33

Bảng 2.5 Phạm vi đo của máy khi khơng gương……………………….

34

Bảng 2.6 Độ chính xác của máy khi đo thường và khơng gương……….

34


Bảng 2.7 Độ chính xác của các máy GPT khi đo góc…………………..

35

Bảng 2.8 Cấu hình của máy GPT………………………………………..

35

Bảng 2.9 Các thông số kỹ thuật khác của máy GPT…………………….

35

Bảng 2.10 Các phím chức năng cơ bản …………………………………

40

Bảng 2.11 Các tổ hợp phím tắt………………………………………….

40

Bảng 2.12 Các hiển thị tắt…………………………………………….....

41

Bảng 2.13 Các phím vận hành…………………………………………..

42

Bảng 2.14 Chức năng của các phím trong mode đo góc…………………


43

Bảng 2.15 Chức năng của các phím trong mode đo khoảng cách……….

44

Bảng 2.16 Chức năng của các phím trong mode đo tọa độ……………..

45

Bảng 2.17 Các số liệu có thể đưa ra ở mỗi mode……………………….

46

Bảng 2.18 Các thơng số kỹ thuật chủ yếu của một số loại máy toàn đạc

68

điện tử đang được sử dụng phổ biến ở Việt Nam......................................
Bảng 3.1 Các cơng trình có độ cao lớn ở Quảng Ninh…………………..

69

Bảng 3.2 Các sai số cho phép đối với cọc khoan nhồi…………………..

94

Bảng 3.3 Sai số trung phương đối với chiều cao mặt bằng tổ chức xây dựng…

103


Bảng 3.4 Xác định độ nghiêng theo phương pháp đo góc……………….

128


2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Trang
Hình1.1. Xác định góc bằng......................................................................

9

Hình 1.2. Xác định toạ độ điểm giao nhau của hai đường thẳng................

10

Hình 1.3. Xác định góc bằng phương pháp tg của góc..............................

11

Hình 1.4. Xác định góc bằng phương pháp dây cung.................................

11

Hình 1.5. Bố trí chiều dài bằng ra thực địa................................................

12

Hình1.6. Bố trí góc bằng ra thực địa..........................................................


13

Hình1.7. Bố trí điểm đã biết toạ độ bằng phương pháp toạ độ cực..........

15

Hình 1.8. Bố trí điểm đã biết toạ độ bằng phương pháp giao hội góc.......

16

Hình 1.9. Bố trí điểm đã biết toạ độ bằng phương pháp giao hội cạnh....

16

Hình 1.10. Bố trí điểm đã biết độ cao ra thực địa.......................................

17

Hình 1.11. Bố trí trục thẳng trên thực địa...................................................

18

Hình 1.12. Bố trí trục nghiêng ra thực địa.................................................

19

Hình 1.13. Quy hoạch mặt bằng cơng nghiệp...........................................

21


Hình 1.14. Sơ đồ bố trí móng nhà..............................................................

22

Hình 1.15. Đánh dấu đường biên móng nhà..............................................

23

Hình 2.1 Sơ đồ tổng qt của máy tồn đạc điện tử..................................

24

Hình 2.2 Sơ đồ lan truyền tín hiệu đi và về................................................

26

Hình 2.3 Sơ đồ khối chức năng của các bộ phận của máy tồn đạc điện tử

28

Hình 2.4 Hình dạng và cấu tạo bên ngồi của máy GPT-7500.................

30

Hình 2.5 Sơ đồ bàn độ mã hóa...................................................................

31

Hình 2.6 Các nguồn sai số của máy.................................................................


37

Hình 2.7 Chương trình tính diện tích..........................................................

51

Hình 2.8 Chuyển điểm thiết kế ra thực địa theo phương pháp tọa độ cực.

53

Hình 2.9 Chuyển điểm thiết kế ra thực địa theo phương pháp trực giao...

54


3
Hình 2.10 Chuyển điểm thiết kế ra thực địa theo phương pháp Đề Các...

55

Hình 2.11 Chương trình đo khoảng cách gián tiếp....................................

56

Hình 2.12 Chuyển điểm theo phương pháp xuyên tâm..............................

57

Hình 2.13 Chương trình đo giao hội nghịch...............................................


59

Hình 2.14 Chương trình đo giao hội nghịch với 2 điểm.............................

61

Hình 2.15 Chương trình định vị cơng trình theo đường chuẩn..................

64

Hình 2.16 Định vị cơng trình theo đường chuẩn.......................................

65

Hình 2.17 Sơ đồ bố trí theo phương pháp đường chuẩn............................

66

Hình 2.18 Sơ đồ các đường tham chiếu.....................................................

67

Hình 2.19 Sơ đồ hiển thị các sai số theo kiểu trực giao............................

67

Hình 3.1 Đường sắt phục vụ vận chuyển than……………………………..

71


Hình 3.2 Sơ đồ bố trí đỉnh tuyến đường giao thơng đã biết tọa độ………

72

Hình 3.3 Sơ đồ bố trí đỉnh tuyến đường giao thơng chưa biết tọa độ……

73

Hình 3.4 Sơ đồ xác định góc chuyển hướng, khoảng cách giữa các đỉnh tuyến đường

74

Hình 3.5 Sơ đồ bố trí các điểm chủ yếu và chi tiết của đường cong trịn..

75

Hình 3.6 Sơ đồ bố trí các điểm chủ yếu và chi tiết của đường cong trịn khi

77

đỉnh khơng đặt được máy……………………………………………
Hình 3.7 Toạ độ các điểm chi tiết trên phần đường cong chuyển tiếp…..

77

Hình 3.8 Sơ đồ toạ độ các điểm chi tiết trên phần đường cong trịn…….

78


Hình 3.9 Sơ đồ tính toạ độ các điểm chi tiết trên phần đường cong chuyển tiếp

78

Hình 3.10 Sơ đồ toạ độ các điểm chi tiết trên phần đường cong trịn……

79

Hình 3.11a Khả năng đo khơng gương của máy tồn đạc điện tử……….

87

Hình 3.11b Khả năng đo khơng gương của máy tồn đạc điện tử……….

88

Hình 3.12 Kiểm tra tọa độ trục tim gửi tầng trệt…………………………

91

Hình 3.13 Sơ đồ lưới bố trí cơ sở phía trong cơng trình………………….

97

Hình 3.14 a,b Dùng máy tồn đạc điện tử chuyển trục lên tầng………….

100


4

Hình 3.15a,b Dùng 2 máy tồn đạc điện tử chuyển trục lên tầng………..

100

Hình 3.16 Chiếu các điểm bằng máy chiếu đứng………………………..

101

Hình 3.17a Sơ đồ chuyền độ cao lên sàn các tầng bằng máy thủy chuẩn..

104

Hình 3.17b Sơ đồ chuyền độ cao lên sàn các tầng bằng máy thủy chuẩn..

105

Hình 3.18 Chuyền độ cao theo phương pháp đo cao lượng giác…………..

106

Hình 3. 19 Chuyển độ cao lên tầng bằng máy chiếu đứng……………….

106

Hình 3.20 Sơ đồ hệ thống tháp giếng…………………………………….

113

Hình 3.21 Sơ đồ hình học của hệ thống trục nâng....................................


113

Hình 3.22 Góc lệnh của dây cáp ở bàn tời và ở ròng rọc...........................

115

Hình 3.23 Chuyển trục giếng lên khung rịng rọc……………………….

117

Hình 3.24 Kiểm tra độ biến dạng của tháp.................................................

118

Hình 3.25 Sơ đồ bố trí trục rịng rọc...........................................................

119

Hình 3.26 Kiểm tra độ thẳng đứng của rịng rọc........................................

119

Hình 3.27 Kiểm tra khi lắp rịng rọc...........................................................

120

Hình 3.28 Đo dịch chuyển theo hướng ngắm chuẩn……………………..

123


Hình 3.29 Đo dịch chuyển ngang cụm cơng trình nhà cao tầng…………

124

Hình 3.30 Đo dịch chuyển bằng phương pháp giao hội phía trước………

124

Hình 3.31 Quan trắc biến dạng theo phương pháp đo cạnh……………...

126

Hình 3.32 Đo nghiêng bằng Phương pháp đo góc bằng…………………

129

Hình 3.33 Chiếu đứng bên cạnh bằng TĐĐT laze……………………….

130


5
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài:
Từ xa xưa con người đã có ý thức xây dựng các cơng trình để phục vụ cho
quá trình phát triển và nâng cao chất lượng cuộc sống của mình. Chúng ta có thể
nhận thấy điều đó qua các cơng trình kiến trúc còn lưu lại trên mặt đất như các
Kim tự tháp Ai Cập hoặc chỉ còn lại dấu vết và ghi chép trong sử sách như đèn
biển Alechxandre, tháp Baden ở Babilon…
Cùng với sự phát triển của xã hội, các khu công nghiệp ngày càng được

mở rộng, con người không ngừng cải tạo thế giới và hình thành nên các đơ thị
lớn tập trung nhiều người. Sự phát triển công nghiệp mỏ trên bể than Quảng
Ninh đã biến khu vực này thành một trung tâm cơng nghiệp lớn với q trình
cơng nghiệp hóa và đơ thị hóa nhanh chóng. Các cơng trình xây dựng trên vùng
mỏ có thể khái qt thành hai loại:
1. Cơng trình xây dựng dân dụng, cơng nghiệp, giao thơng
2. Cơng trình mỏ
Quảng Ninh là một trong ba đỉnh của tam giác kinh tế phía bắc. Những
năm gần đây, thực hiện chính sách đổi mới, Nhà nước đã và đang tập trung đầu
tư mạnh mẽ xây dựng cơ sở hạ tầng trên vùng mỏ Quảng Ninh. Nhiều công trình
bao gồm hệ thống đường giao thơng, các chung cư, khách sạn cao tầng v.v...đã
được xây dựng mới hoặc nâng cấp theo hướng cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa,
với tiêu chuẩn kỹ thuật và cơng nghệ tiên tiến.
Bên cạnh đó, cộng với sự mở rộng và phát triển công nghiệp mỏ, q trình
hiện đại hóa dây chuyền sản xuất mỏ đã và đang hình thành các cơng trình phục
vụ trực tiếp công nghiệp mỏ như tổ hợp nhà sàng, bến cảng, hệ thống tháp giếng,
trục nâng, hệ thống băng tải v.v...


6
Khơng thể có các cơng trình xây dựng hồn thiện nếu khơng có sự tham
gia của cơng tác trắc địa. Bất luận là cơng trình dạng nào thì kể từ khi khảo sát
thiết kế đến q trình thi cơng xây dựng và khai thác cơng trình đều cần có sự
đóng góp thường xuyên của kỹ thuật đo đạc. Cho đến những năm gần đây, công
tác trắc địa phục vụ xây dựng và khai thác cơng trình chủ yếu đều được thực
hiện bằng các thiết bị quang cơ. Công nghệ và phương pháp cổ điển cho độ
chính xác thấp và chiếm nhiều công sức, thời gian. Trong nhưng năm gần đây,
các thiết bị điện tử lần lượt ra đời và cải tiến khơng ngừng. Cơng nghệ mới đó
làm thay đổi các quy trình cơng nghệ truyền thống làm giảm thời gian và cơng
sức, nâng cao độ chính xác và hiệu quả phục vụ xây dựng các cơng trình.

Một yếu tố rất quan trọng khi xem xét các cơng trình xây dựng trên vùng
mỏ là độ ổn định của cơng trình. Hoạt động của khai thác hầm lò làm thay đổi
trạng thái ứng lực tự nhiên của khối đất đá mỏ, làm mất trạng thái cân bằng ban
đầu, dẫn đến sự dịch chuyển và biến dạng các lớp đất đá. Trong các vùng riêng
biệt, sự xuất hiện ứng lực sẽ gây ra sự phá huỷ, phá vỡ tính liên tục của các lớp
đất đá theo các bề mặt yếu và mặt tiếp xúc giữa các lớp, phá vỡ cấu trúc tự nhiên
của đất đá làm dịch chuyển dẫn đến sự biến dạng bề mặt, gây ra hậu quả nghiêm
trọng đối với các cơng trình, đặc biệt đối với các cơng trình có chiều cao lớn như
nhà cao tầng, tháp giếng mỏ, ống khói v.v...
Nghiên cứu ứng dụng cơng nghệ trắc địa mới trong cơng tác xây dựng
cơng trình trên vùng mỏ là rất cần thiết, đề tài "Nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo
đạc điện tử phục vụ thi công các công trình xây dựng trên vùng mỏ" được lựa
chọn là xuất phát từ ý nghĩa thực tế đó.
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Thông qua kết quả nghiên cứu để minh chứng tính ưu việt của các thiết bị
điện tử trong cơng tác phục vụ xây dựng các cơng trình, đặc biệt lưu ý đến đặc
điểm và điều kiện trên khu vực khai thác mỏ.


7
3. Nội dung nghiên cứu
- Khảo sát các loại hình cơng trình xây dựng trên vùng mỏ
- Nghiên cứu các đặc điểm và điều kiện ảnh hưởng của quá trình khai thác
mỏ đối với các cơng trình trên bề mặt
- Khảo sát các tính năng kỹ thuật của các thiết bị điện tử
- Lựa chọn và ứng dụng các giải pháp công nghệ bằng các thiết bị điện tử
trong xây dựng các cơng trình nhạy cảm với ảnh hưởng của q trình khai thác
mỏ, mà trọng tâm là các cơng trình có chiều dài lớn ( đường giao thơng) và có
độ cao lớn ( nhà cao tầng, tháp giếng mỏ...)
4. Phương pháp nghiên cứu

Thu thập tổng hợp các thông tin về các loại hình cơng trình xây dựng trên
vùng mỏ. Nghiên cứu khảo sát các tính năng kỹ thuật một số các thiết bị điện tử
và lựa chọn các giải pháp công nghệ phù hợp phục vụ xây dựng công trình, đặc
biệt đối với các cơng trình có chiều cao lớn, nhạy cảm với quá trình dịch chuyển
đất đá và biến dạng do quá trình khai thác mỏ.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Lần đầu tiên ở Việt Nam có một cơng trình nghiên cứu đầy đủ về khả năng
ứng dụng và khai thác các tính năng kỹ thuật của các thiết bị điện tử phục vụ các
cơng trình xây dựng trên vùng mỏ.
Kết quả nghiên cứu sẽ đúng góp cho thực tế sản xuất ứng dụng các thiết bị
điện tử trong cơng tác xây dựng các cơng trình trên vùng mỏ nhằm nâng cao độ
chính xác, giảm thời gian, cơng sức và nâng cao mức độ an tồn lao động.


8
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CƠNG TÁC BỐ TRÍ CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC
PHỤC VỤ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH
1.1. Khái niệm
Trong q trình phục vụ xây dựng cơng trình, nội dung cơng tác trắc địa là
thơng qua đo đạc và tính toán để xác định và chuyển các yếu tố của cơng trình từ
thiết kế ra thực địa, theo dõi, kiểm tra q trình thi cơng các cơng trình (trên mặt
đất và dưới hầm lò) theo đúng yêu cầu của thiết kế.
Khái niệm bố trí cơng trình, thực chất là cắm các mốc của yếu tố hình học
của các cơng trình đó trên thực địa. Trắc địa phải nghiên cứu kỹ thiết kế, phải
hiểu được cơng dụng của từng cơng trình và phải xác định các yếu tố hình học
của cơng trình cần phải bố trí. Việc bố trí các yếu tố cơng trình từ thiết kế ra thực
địa có thể tiến hành bằng nhiều phương pháp. Trắc địa phải nắm được u cầu
độ chính xác đối với từng cơng trình, để từ đó mà chọn các phương pháp và
dụng cụ thích hợp, thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế.

1.2. Xác định các yếu tố cơng trình từ thiết kế
Để có số liệu bố trí trên thực địa, các yếu tố cơng trình phải được xác định
từ các bản thiết kế bằng một trong ba phương pháp sau đây:
- Phương pháp giải tích,
- Phương pháp đồ giải,
- Phương pháp giải tích - đồ giải.
Trong phương pháp giải tích, các số liệu thiết kế được xác định, thơng qua
tính tốn:
Ví dụ 1: Cho hai điểm đã biết toạ độ A và B. Phải xác định góc phương vị aAB,
chiều dài dAB, góc nghiêng vAB và chiều dài nghiêng cạnh AB.


9
Giải: Góc phương vị cạnh AB:
tga AB =
d AB =

YB - YA
XB - XA

YB - YA X B - X A
=
=
sin a AB
cos a AB

( YB - YA ) + ( X B - X A )
2

2


Góc nghiêng cạnh AB:
tgv AB =

HB - HA
d AB

(1.1)

Chiều dài nghiêng cạnh AB:
l=

Hoặc là:

l=

d AB
cos g AB

(1.2)

( YB - YA ) + ( X B - X A ) + ( H B - H A )
2

2

2

Ví dụ 2: Xác định góc b giữa hai cạnh AB và AC.
Giải:

Từ toạ độ điểm A, B, C tính góc phương vị aAB và aAC. Hiệu giữa các góc
phương vị đó sẽ là góc bằng b cần tìm (hình 1.1).
b = a AB - a AC

(1.3)

Hình1.1. Xác định góc bằng
Ví dụ 3: Xác định toạ độ điểm cắt nhau của hai đường thẳng AB và CD, cho biết
toạ độ bốn điểm A, B, C, D.


10
Giải: Phương trình đường thẳng AB và CD có dạng:
Phương trình đường thẳng AB:
YP - YA
Y - YA
= B
XP - XA XB - XA

(1.4)

Phương trình đường thẳng CD:
YP - YC
Y - YC
= D
XP - XC X D - XC

(1.5)

P


Hình 1.2. Xác định toạ độ điểm giao nhau của hai đường thẳng
Giải hệ 2 phương trình (1.4) và (1.5) sẽ xác định được toạ độ điểm cắt P
của hai đường thẳng AB và CD.
X P = X A + ( X P - X A ) = X D + (X P - X D ) üï
ý
YP = YA + ( YP - YA ) = YD + (YP - YD )
ùỵ

Trong ú:

( XP - XA ) =
( XP - XD ) =

( YD - YA ) - (X D - X A ).tga AB
tga AB - tga CD

( YD - YA ) - (X D - X A ).tgaCD
tga AB - tga CD

( YP - YA ) = ( X P - X D ) .tga AB
( YP - YD ) = ( X P - X D ) .tga CD

(1.6)


11
Trong trường hợp khơng có các số liệu đầy đủ để tính tốn, các yếu tố
cơng trình sẽ được xác định bằng phương pháp đồ giải từ các bản đồ, bản vẽ.
Ví dụ 4: Giả sử phải xác định góc b giữa hai cạnh AB và CD (hình 1.3)

Trên cạnh AB, đặt hai đoạn AE và AF bất kỳ có giá trị chẵn. Từ E và F kẻ
đường vng góc với AC cắt AB tại E’ và F’. Đo chiều dài AE và AF; EE’ và
FF’. Góc β sẽ được xác định từ công thức (1.7).
tgb1 =

EE '
;
AE

tgb2 =

FF'
;
AF

b=

b1 + b2
2

(1.7)

Ví dụ trên có thể được giải bằng cách khác, phổ biến trong thực tế:
Từ điểm A vẽ hai cung trịn bán kính r1 và r2 (hình 1.4), chắn hai cạnh AB và
AC tại bốn điểm EE', FF'. Đo khoảng cách EE' và FF'.

Hình 1.3. Xác định góc bằng phương

Hình 1.4. Xác định góc bằng phương


pháp tg của góc

pháp dây cung

Góc b sẽ tính từ cơng thức:
sin

b1 EE '
=
;
2
2r1

sin

b2 FF'
=
;
2 2r2

b=

b1 + b2
2

(1.8)

So với phương pháp giải tích, phương pháp đồ giải cho độ chính xác thấp.
Sai số xác định các yếu tố phụ thuộc vào độ chính xác của bản đồ (bình đồ) và tỷ
lệ của chúng. Trong thực tế, thơng thường người ta sử dụng phương pháp giải

tích - đồ giải kết hợp, trong đó một bộ phận số liệu gốc được lấy từ bản đồ, bản


12
vẽ bằng phương pháp đồ giải, các số liệu còn lại được xác định bằng phương
pháp giải tích.
1.3. Bố trí các yếu tố cơng trình từ thiết kế ra thực địa
1.3.1. Bố trí chiều dài bằng
Tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình, chiều dài bằng có thể được bố trí trên thực
địa theo các phương pháp khác nhau, sau đây sẽ giới thiệu phương pháp tiêu
biểu: Trường hợp chiều dài cần phải bố trí khơng lớn, điều kiện địa hình bằng
phẳng có góc nghiêng cố định.
Giả sử phải bố trí trên thực địa chiều dài d0 từ điểm A đến điểm B (hình 1.5).
Do dụng cụ đo khơng hồn tồn chính xác, do điều kiện đo thay đổi, nên để đo
từ điểm A chiều dài d0 cần phải đo một đoạn lớn hơn d0, một giá trị Dd.
d = d 0 + Dd
Dd = Dd1 + Dd 2 + Dd 3

Trong đó:
Dd1- số hiệu chỉnh kiểm nghiệm thước,
Dd2- số hiệu chỉnh nhiệt độ,
Dd3 - số hiệu chỉnh độ nghiêng địa hình.

Hình 1.5. Bố trí chiều dài bằng ra thực địa
Nếu chiều dài được bố trí trên địa hình bằng phẳng, số hiệu chỉnh độ
nghiêng địa hình được bỏ qua, lúc đó:


13
d = d 0 + Dd1 + Dd 2


Nếu góc nghiêng lớn hơn 50 thì phải dùng máy kinh vĩ đo góc nghiêng v,
chiều dài cần phải bố trí trên thực địa sẽ bằng:
d=

d0
+ Dd1 + Dd 2
cos v

Trong trường hợp biết độ chênh cao giữa hai điểm A và B là Dh, thì:
d = d 02 + Dh 2 + Dd1 + Dd 2

1.3.2. Bố trí góc bằng
Góc bằng phải được bố trí bằng máy kinh vĩ đã kiểm nghiệm. Để loại trừ
ảnh hưởng của sai số 2i và 2c góc bằng được bố trí ở hai vị trí của ống kính. Giả
sử cho trước cạnh AB, cần phải bố trí trên thực địa cạnh AC tạo với AB một góc
b. Đặt máy kinh vĩ tại điểm A, lấy hướng chuẩn 0 về điểm B, quay máy cho tới
khi bàn độ chỉ số đọc bằng góc b. Trên hướng tia ngắm, ta đánh dấu điểm C1
(hình 1.6).

Hình1.6. Bố trí góc bằng ra thực địa
Đảo ống kính qua trục quay của nó, bố trí góc bằng vv ở vị trí thứ hai của
ống kính. Q trình thao tác tiến hành tương tự như trên sẽ xác định được điểm
C2. Chia đơi đoạn C1C2 sẽ được điểm C, mà góc BAC = b cần phải bố trí. Sau
khi bố trí, góc b sẽ được đo lại. Nếu độ chênh giữa góc b thực tế và thiết kế lớn
hơn giới hạn cho phép thì việc bố trí góc phải tiến hành lại.


14
Góc bằng b có thể bố trí bằng phương pháp chính xác hơn, sau đây: ở vị

trí thứ nhất của ống kính bố trí góc bằng b trên thực địa giống như đã trình bày
trên đây, sẽ xác định được điểm C’. Sau đó, đo lại góc BAC’ và so sánh giá trị
của góc đo với góc b thiết kế: BAC' - b = Db
Để tìm vị trí điểm C mà góc BAC = b, phải tính đoạn x = CC’
x=

Db" .AC'
r"

Từ C' đặt x vng góc với cạnh AC' sẽ xác định được điểm C là điểm cần
tìm. Đoạn x đặt về bên phải hoặc bên trái cạnh AC' là phụ thuộc vào dấu của Db
(hình 1.6).
1.3.3. Bố trí điểm đã biết toạ độ
Trong công tác điều tra cơ bản, thăm đị và khai thác khống sản nhiều
trường hợp phải bố trí điểm đã biết toạ độ như toạ độ tâm giếng khoan, toạ độ
điểm thăm dò, v.v... Tuỳ theo thể loại cơng trình, điều kiện đo đạc và yêu cầu về
độ chính xác, các điểm đã biết toạ độ có thể được bố trí trên thực địa bằng nhiều
phương pháp khác nhau. Sau đây là một số phương pháp phổ biến:
a) Phương pháp toạ độ cực
Phương pháp này được sử dụng để bố trí điểm khi mạng lưới khống chế
trắc địa lân cận là các điểm đường chuyền kinh vĩ. Giả sử phải bố trí trên thực
địa điểm lỗ khoan L đã có toạ độ theo thiết kế là XL và YL. Điểm lỗ khoan L
được bố trí trên thực địa bằng cách dựng góc β và chiều dài d trên thực địa (hình
1.7). Trị số b và d xác định bằng cách giải bài toán nghịch, như sau:
Tính góc phương vị các cạnh A-L và A-B:
tga A - L =

YL - YA
Y -Y
, a A -L = arctg L A

XL - XA
XL - XA


15
tga A - B =

YB - YA
Y -Y
, a A -B = arctg B A
XB - XA
XB - XA

Góc bằng b:
b = a A -B - a A- L

Chiều dài dAL:

d A -L =

YL - YA X L - X A
=
sin a A - L cos a A - L

Hình1.7. Bố trí điểm đã biết toạ độ bằng phương pháp toạ độ cực
Đặt máy kinh vĩ tại điểm A, ngắm chuẩn về điểm B, đặt trên bàn độ ngang
một góc bằng β, trên hướng của tia ngắm, đặt từ điểm A khoảng cách nằm ngang
bằng dA-L sẽ xác định được điểm L cần tìm.
Để nâng cao độ chính xác, lỗ khoan L có thể được bố trí một lần nữa từ điểm B.
b) Phương pháp giao hội góc

Dựa vào toạ độ của hai điểm khống chế trắc địa điểm A, B, và toạ độ
điểm lỗ khoan L ta tính các góc phương vị aAB, aAL và aBA, aBL. Sau đó tính các
góc bằng b1 và b2.
b1 = a AB - a AL
b2 = a BL - a BA

Trên thực địa, đặt máy kinh vĩ tại các điểm A và B, đặt các góc bằng b1 và
b2 sẽ xác định được hai hướng A-L và B-L. Giao điểm của hai hướng này chính
là điểm L cần tìm (hình 1.8).


16

Hình 1.8. Bố trí điểm đã biết toạ độ bằng phương pháp giao hội góc
c) Phương pháp giao hội cạnh
Phương pháp giao hội cạnh dựa trên việc xác định điểm L, là điểm cắt của
hai cung trịn có bán kính d1 và d2 vẽ từ tâm A và B. Giá trị của d1 và d2 được
tính từ toạ độ của ba điểm A, B và L.
d1 =

( YL - YA ) + ( X L - X A )

2

d2 =

( YL - YB ) + ( X L - X B )

2


2

2

Hình 1.9. Bố trí điểm đã biết toạ độ bằng phương pháp giao hội cạnh
Phương pháp này chỉ sử dụng khi giá trị d1 và d2 ngắn hơn chiều dài của
thước thép trong điều kiện địa hình bằng phẳng, thuận tiện cho việc đo chiều dài.
1.3.4. Bố trí điểm đã biết độ cao
Giả sử phải bố trí ngồi thực địa điểm B có độ cao HB cho trước, theo thiết
kế. Muốn bố trí được điểm B cần dựa vào mức độ cao A đã biết độ cao HA ngoài


17
thực địa (hình 7.10). Đặt máy thuỷ bình giữa hai điểm A và B, đọc số trên mia
đặt tại điểm A. Gọi số đọc trên mia đặt tại điểm A và a, ta xác định được độ cao
Hm của tia ngắm máy thuỷ bình là:
Hm = HA + a

Nếu độ của điểm B là HB thì số đọc b trên mia đặt tại B sẽ là:
b = Hm - HB

Hình 1.10. Bố trí điểm đã biết độ cao ra thực địa
Di chuyển theo chiều thẳng đứng cho đến khi dây chỉ giữa của màng dây chỉ
chữ thập chỉ số đọc trên mia bằng b, chân mia sẽ là vị trí điểm B cần tìm.
1.3.5. Bố trí trục thẳng và trục nghiêng ra thực địa
a. Bố trí trục thẳng
Giả sử phải bố trí trên thực địa một trục thẳng 1-4, cho biết toạ độ điểm 1
là X1, Y1 và góc phương vị trục là a1-4.
Để bố trí trục cần phải dựa vào các điểm khống chế trắc địa A và B có toạ
độ xác định trên thực địa. Đặt máy kinh vĩ tại điểm A, đo góc BA1 = b1, từ điểm

A đo chiều dài A-1 = d sẽ xác định được điểm l là điểm đầu của trục. Chuyển
máy kinh vĩ đến điểm l, đo góc A14 = b2 sẽ xác định được hướng trục 1-4.
Trong trường hợp phải kéo dài trục 1-4, ta đặt máy kinh vĩ tại điểm 4 và đặt góc
bằng 1800 ở hai vị trí của ống kính (hình 1.11).


18
Giá trị các góc bằng b1, b2 và chiều dài d được xác định bằng phương
pháp giải tích hoặc bằng phương pháp đồ giải từ thiết kế trên các bình đồ tổng
hợp, tuỳ vào độ chính xác u cầu.

Hình 1.11. Bố trí trục thẳng trên thực địa
b.Bố trí trục nghiêng
Trong thực tế có những trường hợp phải bố trí các trục nghiêng. Giả sử từ
điểm A cần phải bố trí một trục AB, nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang một
góc v, cho biết khoảng cách nằm ngang giữa hai điểm A và B là D. Giả sử đã
biết độ cao của điểm A là HA thì độ cao của điểm B sẽ là:
HB = HA + ΔhAB
H B = H A + D.tgv

Biết độ cao của điểm B ta bố trí điểm đó trên thực địa theo phương pháp đã
trình bày ở trên. Như vậy, đã bố trí được trục nghiêng A-B xác định bằng hai điểm
A và B ở hai độ cao khác nhau. Trong thực tế, để phục vụ cho cơng tác thi cơng xây
dựng địi hỏi phải bố trí các điểm trung gian 1, 2, 3, ... trên trục nghiêng A-B. Muốn
vậy, đặt máy kinh vĩ tại điểm A ngắm lên mia tại điểm B sao cho chỉ giữa của
màng dây chỉ chữ thập chỉ số đọc trên mia bằng độ cao im của máy. Trên đường AB
ta bố trí các cọc trung gian 1, 2, 3, … sao cho số đọc trên mia đặt tại điểm này bằng
chiều cao im của máy (hình 1.12) chân mia sẽ là điểm 1, 2, 3 cần tìm.



19

Hình 1.12. Bố trí trục nghiêng ra thực địa
1.4. Qui hoạch mặt bằng công nghiệp
Qui hoạch mặt bằng công nghiệp là tạo một bề mặt bằng phẳng để xây
dựng trên đó các nhà cửa, cơng trình cơng nghiệp, đường giao thơng, v.v.... Mặt
bằng cơng nghiệp có thể nằm ngang hoặc nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang
một góc nào đó. Nội dung công tác trắc địa phục vụ qui hoạch mặt bằng công
nghiệp bao gồm công việc sau đây:
1/ Bố trí ra thực địa biên giới mặt bằng cơng nghiệp
2/ Thành lập mạng lưới thi công xây dựng trên phạm vi mặt bằng công nghiệp.
3/ Xác định độ cao các điểm của mạng lưới thi công xây dựng.
4/ Xác định hiệu độ cao giữa độ cao thiết kế và độ cao thực tế tại từng điểm của
mạng lưới thi công xây dựng.
5/ Xác định khối lượng cần phải đào đi hoặc đắp vào trên mặt bằng công nghiệp.
6/ Đo vẽ hồn cơng mặt bằng cơng nghiệp đã qui hoạch.
Mặt bằng công nghiệp được thiết kế trên các bản đồ địa hình hoặc các
bình đồ tổng hợp. Biên giới của mặt bằng công nghiệp được vạch rõ trên các bản
thiết kế đó. Nhiệm vụ của trắc địa là phải bố trí biên giới của mặt bằng thiết kế
này trên thực địa. Để giải quyết được nhiệm vụ đó, trắc địa phải thành lập một
đường chuyền kinh vĩ khép kín, bao quanh khu vực mặt bằng công nghiệp.


20
Thơng qua đo đạc và tính tốn xác định toạ độ của các điểm đường chuyền kinh
vĩ. Các điểm này là cơ sở để bố trí các yếu tố, xác định chính xác biên giới mặt
bằng cơng nghiệp, v.v...
Để bố trí các yếu tố cơng trình, phải xây dựng lưới thi công. Lưới thi công
là tập hợp điểm được bố trí trên phạm vi mặt bằng cơng nghiệp. Tuỳ thuộc vào
địa hình mà lưới thi cơng có thể thành lập theo dạng lưới hình chữ nhật hoặc

lưới ơ vng. Thơng thường, cạnh của các ô chữ nhật hoặc ô vuông có chiều dài
từ 10-30 mét tuỳ thuộc vào địa hình và diện tích lớn nhỏ của mặt bằng qui hoạch
(hình 1.13). Các điểm của lưới thi cơng được bố trí bằng các cọc gỗ trên đó có
đóng đinh nhỏ làm tâm. Sau khi đã bố trí xong lưới thi cơng ngồi thực địa, ta
tiến hành đo cao hình học để xác định toạ độ cao các điểm của lưới. Nếu gọi độ
cao thực tế của các điểm lưới xây dựng là H1, H2, H3, v.v… và độ cao thiết kế
của mặt bằng cơng nghiệp là H0, thì hiệu độ cao giữa chúng sẽ bằng:
DH1 = H1 - H 0
DH 2 = H 2 - H 0

……………..
DH n = H n - H 0

Nếu DH mang dấu dương (nghĩa là độ cao thực tế lớn hơn độ cao thiết kế)
thì tại điểm đó cần phải đào đi; nếu DH mang dấu âm (nghĩa là độ cao thực tế
nhỏ hơn độ cao thiết kế) thì tại đó cần phải đắp vào. Từ các số liệu đó có thể xác
định khối lượng cần phải đào đi hoặc đắp vào cho từng ô vuông. Bộ phận thi
cơng sẽ dựa vào đó để san gạt đào đắp, chuyển một khu đất gồ ghề lồi lõm thành
một bề mặt bằng phẳng có độ cao theo thiết kế thích hợp cho việc xây dựng các
nhà cửa, đường giao thơng, các cơng trình cơng nghiệp, v.v…