Thành lập lưới khống chế thi công bằng công nghệ GPS

CHƯƠNG I
KHÁI NIỆM VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG TRONG TRẮC ĐỊA
CÔNG TRÌNH
Lưới khống chế thi công là 1 hệ thống lưới gồm nhiều bậc, mỗi bậc
lưới được thành lập nhằm phục vụ cho từng giai đoạn khác nhau trong quá
trình thi công một nhóm hạng mục công trình.
1.1 CÁC GIAI ĐOẠN XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
Quy trình thiết kế và xây dựng bất kỳ công trình nào đều phải trải qua các
giai đoạn sau:
• Kháo sát và thiết kế công trình.
• Thi công xây dựng công trình.
• Vận hành khai thác sử dụng công trình.
Công tác trắc địa là một khâu quan trọng trong toàn bộ công tác quy
hoạch, thiết kế, thi công xây lắp công trình trên mặt bằng xây dựng nhưng
công việc này phải được thực hiện theo một đề cương hoặc phương án kỹ
thuật đã được phê duyệt và phù hợp với tiến độ chung của các giai đoạn kháo
sát, thiết kế, bố trí, và quan trắc biến dạng công trình.
* Công tác trắc địa trong giai đoạn khảo sát và thiết kế công trình.
Công tác khảo sát trắc địa- địa hình phục vụ quy hoạch thiết kế công
trình bao gồm thành lập lưới khống chế mặt bằng và độ cao phục vụ cho việc
đo vẽ bản đồ địa hình, đo vẽ các loại mặt cắt theo tỷ lệ thích hợp phuc vụ cho
công tác thiết kế công trình.
* Công tác trắc địa trong giai đoạn thi công công trình.
Công tác trắc địa phục vụ thi công xây lắp công trình bao gồm thành
lập lưới khống chế thi công phục vụ bố trí chi tiết và thi công xây lắp công
trình, kiểm tra kích thước hình học căn chỉnh và các kết cấu xây dựng và thiết
kế kỹ thuật, đo vẽ hoàn công công trình.
* Công tác trắc địa trong giai đoạn vận hành khai thác và sử dụng 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 đầy đủ, chính xác các giá trị chuyển dịch, phục vụ cho việc đánh giá độ

ổn định và bảo chì công trình.
1.2 ĐẶC ĐIỂM LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CÔNG TRÌNH
Lưới khống chế thi công công trình được thành lập ở giai đoạn thi
công xây dựng công trình. Mạng lưới khống chế thi công công trình có một
số đăc điểm sau.
• Lưới khống chế thi công công trình thường được thành lập ở dạng lưới
độc lập, cục bộ ( để tránh ảnh hưởng của sai số số liệu gốc )
• Lưới khống chế thi công công trình là một hệ thống lưới gồm nhiều
bậc được thành lập theo nguyên tắc từ tổng thể đến chi tiết. Mỗi bậc lưới
phục vụ cho từng giai đoạn khác nhau trong quá trình thi công một nhóm
hạng mục công trình.
• Tất cả các bậc lưới thi công công trình cần phải tính toán tọa độ ( độ
cao ) trong một hệ thống nhất, đã được lựa chọn trong giai đoạn khảo sát thiết
kế.
• Do đặc điểm yêu cầu độ chính xác cần bố trí công trình tăng dần theo
tiến trình xây dựng nên yêu cầu độ chính xác với các bậc lưới cũng tăng dần
từ bậc trước đến bậc sau.
• Đồ hình và phương pháp thành lập lưới phù hợp với đặc điểm kỹ thuật
công trình, thuận lợi cho công tác bố trí và đo vẽ hoàn công các giai đoạn tiếp
theo.
• Các đặc điểm của lưới có yêu cầu độ ổn định vị trí điểm cao trong điều
kiện phức tạp khi xây dựng công trình.
• Lưới khống chế thi công công trình thường có phạm vi khống chế nhỏ,
mật độ điểm khống chế dầy, yêu cầu độ chính xác cao thường không thuận
lợi cho công tác đo ngắm và bảo quản lâu dài các điểm mốc khống chế, điều
kiện thi công chặt hẹp sẽ gây những khó khăn trong quá trình thành lập lưới,
đo đạc bố trí công trình. Do ảnh hưởng của điều kiện xây dựng nên các cạnh
của lưới khống chế thi công công trình thường ngắn, rất khó đạt được một
dạng đồ hình lý tưởng theo lý thuyết đề ra. Ngoài ra, do môi trường xây dựng
và hoạt động của các phương tiện tham gia thi công cũng làm ảnh hưởng rất

nhiều đến độ chính xác thành lập lưới thi công xây dựng, hay độ chính xác bố
trí công trình. Bời vậy lưới khống chế thi công công trinh cần thường xuyên
kiểm tra và có phương án mốc dự phòng.
Do tính chất đa dạng của các công trình xây dựng mà lưới khống chế
thi công cũng rất đa dạng. Tùy thuộc và tính chất, đặc điểm của từng công
trình mà lưới khống chế thi công xây dựng một cách linh hoạt, nhằm đáp ứng
được những yêu cầu trong quá trình thi công công trình.
1.3 YÊU CẦU ĐỘ CHÍNH XÁC THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ
THI CÔNG CÔNG TRÌNH
Chúng ta biết rằng lưới khống chế thi công công trình phải đảm bảo độ
chính xác bố trí công trình và đo vẽ hoàn công.
Trong giai đoạn thi công, nhiệm vụ chính của công tác trắc địa là trực
tiếp phục vụ thi công. Như vậy việc phát triển, xây dựng lưới phải linh hoạt,
hợp lý sao cho có thể sử dụng tối đa kết quả của giai đoạn trước vào các giai
đoạn sau của quá trình thi công công trình. Độ chính xác của lưới không chế
thi công phải dựa trên cơ sử đảm bảo độ chính xác cần thiết để bố trí các loại
hạng mục công trình.
Sau khi đã xác định yêu cầu độ chính xác của công tác bố trí, dựa trên
cơ sở đó để xác định độ chính xác của lưới khống chế thi công công trình.
Khi đó cần xem xét tỷ lệ sai sót của lưới khống chế và sai số bố trí chi tiết để
xác định hợp lý độ chính xác của lưới khống chế thi công.
Trong quá trình thiết kế lưới khống chế thi công, công trình cần thực
hiện theo nguyên tắc ảnh hưởng của sai số điểm khống chế đến vị trí điểm bố
trí so sánh với ảnh hưởng của sai số bố trí là nhỏ nhất để có thể bỏ qua để tạo
điều kiện thuận lợi cho công tác bố trí.
Theo nguyên tắc đó yêu cầu độ chính xác của lưới khống chế thi công
công trình được phân tích như sau:
Nếu gọi: M là sai số tổng hợp vị trí điểm bố trí
M1 là sai số do điểm khống chế gây nên
M2 là sai số do quá trình bố trí gây nên

Khi đó sai số tổng hợp vị trí điểm được xác định như sau:
2
2
2
1
2
2
2
1
2
1
m
m
mmmM
+±=+±=

(1.2)
Do m
1/
m
2
<1 nên khai triển công thức trên và bỏ đi các số hạng bậc cao ta có:
M = m
2
(1+
2
2
2
1
2m

m
) (1.3)
Khi
2
2
2
1
2m
m
= 0.1 tức là ảnh hưởng sai số của điểm khống chế chỉ
chiếm 10%.
Ta có:
2
2
2
1
2,0 mm
=
Thay giá trị
1
m
vào (1.3) ta được
Mm 4.0
1
≈
(1.4)
Từ (1.4) ta thấy khi
Mm 4.0
1
≈

thì
1
m
làm cho sai số tổng hợp
vị trí điểm bố trí tăng lên 10%. Tức là ảnh hưởng của sai số điểm khống chế
nhỏ và có thể bỏ qua.
Do lưới khống chế trắc địa công trình thường được lập thành hai cấp,
phương pháp tăng dày dưới cấp 2 cũng khác nhau ( chêm điểm, giao hội
điểm…vv ). Ngoài ra, phương pháp và đồ hình bố trí cũng khác nhau nên
ảnh hưởng sai số điểm khống chế cũng khác nhau. Do đó, sau khi được xác
định được sai số tổng hợp vị trí điểm bố trí M, sử dụng công thức (1.4) để xác
định độ chính xác của lưới trắc địa công trình. Tùy từng trường hợp cụ thể mà
có thể xác định được yêu cầu độ chính xác cần thiết.
• Độ chính xác đo vẽ hoàn công cần phải đảm bảo:
500.1.0 mmM
P
≤
.
1. Độ chính xác của lưới khống chế thi công trên khu vực xây dựng công
trình công nghiệp.
Độ chính xác của lưới khống chế mặt bằng được xem xét trong những
trường hợp sau:
a. Trường hợp 1:
Nếu lưới khống chế mặt bằng chỉ thành lập với mục đích đo bản vẽ địa
hình nói chung thì tiêu chuẩn để đánh giá độ chính xác của nó là “Sai số
trung phương vị trí điểm của cấp khống chế cuối cùng so với điểm khống chế
cơ sở” hay gọi là “Sai số tương đối vị trí điểm”.
Quy phạm quy định: Sai số vị trí điểm của lưới khống chế đo vẽ so với
điểm khống chế cơ sở (Nhà nước và tăng dầy) không được vượt quá 0,2 mm
trên bản đồ, tức

MmmM
P
.2.0
≤
.Đối với vùng cây cối rậm rạp thì yêu cầu độ chính
xác này giảm đi 1,5 lần. Tức là
MmmM
P
.3.0
≤
( M là mẫu số tỷ lệ bản
đồ cần thành lập).
b. Trường hợp 2:
Nếu lưới khống chế mặt bằng được thành lập để phục vụ cho thi công
công trình ( Bố trí kết cấu, lắp đặt thiết bị ) thì tiêu chuẩn để đánh giá độ
chính xác là sai số trung phương vị trí tương hỗ của hai điểm lân cận nhau
thuộc cấp khống chế cuối cùng hoặc “Sai số trung phương vị trí tương hỗ
giữa hai điểm trên một khoảng cách nào đó”.
Trên khu vực công trình công nghiệp, lưới khống chế trắc địa được
thành lập để đo vẽ bản đồ địa hình tỷ lệ lớn nhất (1:500) và còn để bố trí công
trình. Vì vậy, độ chính xác của lưới phải đảm bảo cả hai yêu cầu nói trên.
Thông thường ta lấy sai số vị trí điểm tương hỗ của hai điểm thuộc cấp
khống chế cuối cùng trên khoảng cách 1 Km làm tiêu chuẩn độ chính xác của
lưới khống chế mặt bằng (1Km là tiêu chuẩn dài tối đa của đây truyền công
nghệ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau trong một xí nghiệp, công nghiệp hiện
đại).
2. Yêu cầu độ chính xác ô vuông lưới xây dựng.
Khi thành lập lưới ô vuông xây dựng cần đảm bảo độ chính xác cao về
vị trí tương hỗ giữa các điểm của mạng lưới. Khi bố trí các trục chính của các
công trình công nghiệp lớn có mối liên hệ chặt chẽ về dây truyền công nghệ,

thì yêu cầu sai số vị trí tương hỗ giữa các điểm lân cận trong mạng lưới xây
dựng với chiều dài cạnh 200 m không vượt quá 2 cm ( Nghĩa là sai số trung
phương tương đối
s
m
s
<1:10000 và các góc vuông của lưới cần đạt độ
chính xác
"20
±
.Đối với những công trình yêu cầu độ chính xác bố trí
không cao lắm thì chỉ tiêu trên có thể hạ thấp 1,5 – 2 lần, nghĩa là sai số trung
phương tương đối là 1/7000 hoặc 1/5000.
Khi sử dụng lưới ô vuông xây dựng làm cơ sở khống chế đo vẽ bình đồ
hoàn công tỷ lệ lớn thì sai số tuyệt đối vị trí điểm của lưới là
cm5
±
Như vậy, độ chính xác của lưới ô vuông xây dựng phải thỏa mãn cả hai
yêu cầu độ chính xác nêu trên.
3. Yêu cầu độ chính xác của lưới tam giác cầu.
Lưới khống chế thi công cầu được thành lập với nhiệm vụ chủ yếu xác
định chiều dài trục cầu và bố trí giao hội tâm trụ cầu. Do đó lưới cầu phải
đảm bảo được yêu cầu về độ chính xác như sau:
a.Yêu cầu độ chính xác xác định chiều dài trục cầu
Sai số cho phép xác định chiều dài cầu khi đại lượng được xác định
độc lập với nhau.
( )
2222
21
qpliL

n
δδδδ
+−+∑=
(1.5)
Trong đó:
+ n số nhịp cầu
+
T
li
1
=
δ
sai số cho phép khi chế tạo và lắp ráp các kết cấu nhịp
Theo quy phạm quy định: cầu có kết cấu phức tạp
10000/1
1
=
δ
, kết cấu
đơn giản
6000/1
1
=
δ
+
p
δ
sai số dọc vị trí tương hỗ của hai tâm đế gối kề nhau trên một trụ. Do đế
gối bố trí từ tâm trụ cầu và sai số lắp đặt mỗi tâm đế vào khoảng 5mm, nên có
thể lấy sai số

cm25.0
1
=
δ
+
q
δ
sai số đặt khoảng cách từ vách mố tới tâm đế gối ( cho phép
mm5.0
±
).
Do đó ta có:
( )
( )
2
2// nTl
icmL
+∑=
δ
(1.6)
Nếu chiều dài các nhịp là như nhau thì:
( )
n
T
l
cm
cmL









+






= 25.0
2
δ
(1.7)
Theo tiêu chuẩn xây dựng để đảm bảo độ chính xác chiều dài cầu thì
sai số giới hạn xá định chiều dài cạnh lưới phải nhỏ hơn 2 lần sai số tương
đối xác định chiều dài cầu.
Tức là:
LS
m
L
s
δ
≤
2
b.Yêu cầu độ chính xác bố trí tâm trụ cầu
Theo tiêu chuẩn xây dựng công trình cầu quy định thì sai số trung
phương bố trí điểm độc lập mỗi tâm mố trụ cầu quy định:

( )
cmM
P
25.1
÷±≤
Do đó sai số trung phương vị trí điểm của lưới tam giác cầu với tư cách
là điểm khống chế cần phải nhỏ hơn
cm25.1
÷
Tức là:
cmm
ynluoi
0.1
≤
Từ công thức tính sai số trung phương tương hỗ:
2
2








+= S
m
mM
sth
ρ

α
(1.8)
Ta có:
2
2
2








+=
S
m
mmM
spth
ρ
α
(1.9)
Trong đó:
M
th
- Sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất
m
s
- Sai số trung phương đo cạnh
m

α
- Sai số trung phương góc phương vị cạnh yếu
Theo nguyên tắc đồng ảnh hưởng, coi ảnh hưởng của sai số dịch vị dọc
và dịch vị ngang là như nhau ta có:
cmm
m
S
m
m
p
th
s
0.1
2
====
ρ
α
Như vậy lưới tam giác cầu phải được thiết kế với độ chính xác:
cmm
p
0.1
≤
LS
m
L
s
δ
≤
2

ρ
α
S
m
1
≤
Với: S – Chiều dài cạnh lớn nhất trong lưới.
L – Chiều dài cầu
4. Yêu cầu độ chính xác lưới khống chế thi công công trình thủy lợi thủy
điện.
Các mạng lưới trắc địa được xây dựng trước đây trong thời kỳ khảo sát
không đáp ứng được những yêu cầu về độ chính xác cũng như mật độ điểm.
Do đó, trên khu vực xây dựng công trình đầu mối, người ta lập các mạng lưới
trắc địa chuyên dụng mà độ chính xác của chúng phụ thuộc chủ yếu vào thứ
hạng của công trình.
BẢNG 1.2
Cấp
hạng
công
trình
Cấp lưới
tam giác
Chiều dài
cạnh (Km)
S.S.T.P
đo góc
Sai số
khép
tam
giác

Sai số trung phương tương
đối (trung bình )
Cạnh đáy Cạnh yếu
I II 0.5 - 1.5
0.1
±
5.3
±
1:800.000 1:200.000
II-III III 0.3 – 1.0
5.1
±
0.5
±
1:500.000 1:150.000
III IV 0.2 – 0.8
0.2
±
0.7
±
1:150.000 1:70.000
IV Đa giác 0.1 – 0.3
0.5
±
Ngoài ra, độ chính xác của lưới còn phụ thuộc vào sự bố trí tổng thể
của công trình đầu mối, vào trình tự tiến hành các công tác xây dựng và điều
kiện tự nhiên của khu vực đầu mối thủy lợi – thủy điện. Đối với những đầu
mối thủy lợi lớn, chiều dài các cạnh của lưới tam giác trong khoảng 0.5 – 1.5
km, sai số trung phương tương đối đo góc từ 1.0” – 1.5”. Sai số trung phương
tương đối của những cạnh quan trọng nhất 1/200.000 – 1/150.000. Sai số

trung phương tương hỗ vị trí các điểm của mạng lưới không vượt quá 5 – 10
mm.
Để bố trí chi tiết các công trình riêng lẻ của đầu mối mạng lưới cơ sở
được chêm dày bởi các điểm của lưới cấp 2 bố trí gần công trình, trên các bờ
hố móng, trên các tường chắn hoặc có thể bố trí trùng với các điểm đánh dấu
các trục dọc và ngang. Độ chính xác của chúng cần thỏa mãn yêu cầu bố trí
trục tương ứng bằng cách đặt các đường chuyền đa giác hoặc lưới tam giác
nhỏ toàn cạnh ( đối với công trình bằng bê tong, độ chính xác bố trí trục vào
khoảng ± 3-5mm ).
Mạng lưới bố trí chi tiết được kiểm tra định kỳ từ các điểm của lưới cơ
sở để phát hiện nhũng chuyển dịch có thể xảy ra của lưới. Mạng lưới cơ sở
phải đủ độ tin cậy để bố trí chính xác các trục cơ bản, để khôi phục trụ chính
của đầu mối khi cần thiết và để phát triển mạng lưới chêm dày.
5. Yêu cầu độ chính xác lưới khống chế thi công hầm
Hệ thống cơ sở trắc địa mặt bằng trong thi công hầm bao gồm: khống
chế mặt bằng mặt đất, đo liên hệ (chuyển tọa độ và phương vị trên mặt đất
xuống hầm) và luwois khống chế mặt bằng trong hầm.
Việc thành lập hệ thống cơ sở trắc địa mặt bằng trong thi công đường
hầm là nhằm đảm bảo độ chính xác hướng ngang đào thông hầm theo quy
định.
Trong thi công đào hầm, do sai số của lưới khống chế trên mặt đất, sai
số đo liên hệ, sai số của lưới khống chế trong hầm và sai số bố trí chi tiết nên
hai trục tim hầm đào đối hướng không thể gặp nhau chính xác được mà có độ
lệch nhất định gọi là sai số đào thông hầm. Hình chiếu của độ lệch đó trên
hướng trục hầm gọi là sai số hướng dọc, hình chiếu trên hướng của độ lệch đó
trên hướng trục mặt phẳng nằm ngang được gọi là sai số hướng ngang, hình
chiếu trên phương thẳng đứng gọi là sai số độ cao.
Sai số trung phương hướng dọc cho phép quy định:
4000
L

M
L
=
Trong đó:
L: Là chiều dài đoạn hầm đào đối hướng.
Sai số trung phương hướng ngang và sai số trung phương độ cao cho
phép đào thông hầm đối hướng được quy định như bảng (1.3)
BẢNG 1.3
Chiều dài đoạn
hầm đào đối hướng
(Km)
4
≤
4-8 8-10 10-13 13-17 17-20
Sai số trung
phương hướng
ngang (mm)
50 75 100 150 200 250
Sai số trung
phương độ cao
(mm)
25
Chương 2
MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI
CÔNG TRONG TRẮC ĐỊA CÔNG TRÌNH
2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI
CÔNG TRUYỀN THỐNG
2.1.1 Phương pháp lưới 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 ưu điểm, nhược điểm:
• 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.
• Nhược điểm:
+ Việc tổ chức đo đạc cồng kềnh, kết quả đo góc chịu ảnh hưởng 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 chiều dài các cạnh trong lưới khống chế trắc địa
công trình thường ngắn nên ảnh hưởng của sai số định tâm máy, định tâm
tiêu đến kết quả đo góc là rất lớn, do vậy phải định tâm tiêu phải thật chính
xác.
Dưới đây là một số dạng đồ hình của lưới đo góc :
Hình 2.1 Đồ hình lưới đo góc
2.1.2 Phương pháp lưới đo cạnh:
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 như: 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, lưới tam giác đo cạnh có độ chính xác cao định hướng kém nên gây
ra dịch vị ngang lớn đối với vị trí các điểm và ảnh hưởng không tốt đến độ
chính xác của lưới.
2.1.3 Phương pháp lưới đo góc - cạnh:
Thực chất là lưới đo tất cả các góc và tất cả các cạnh so với lưới đó góc
hay lưới cạnh thì lưới đo góc – cạnh được thiết kế linh hoạt hơn và có thể
không tuân theo những quy tắc thông thường của lưới đo góc hay đo cạnh
nhưng độ chính xác lại cao. Tuy nhiên cũng cần phải lưu ý đến những vấn đề
sau:
Trong lưới đo góc – cạnh, tùy 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
canh, như đối với 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 chọn đo các cạnh đối diên với góc lớn nhất trong tam
giác.
2.2 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG BẰNG MÁY TOÀN
ĐẠC ĐIỆN TỬ.
2.2.1 Ứng dụng máy toàn đạc điện tử để thành lập lưới khống chế thi công
công trình.
Như chúng ta đã biết, lưới khống chế thi công có thể thành lập theo các
phương pháp: đo góc, đo cạnh, đo góc – cạnh. Ngày nay với công nghệ hiện
đại các loại máy toàn đạc điện tử có độ chính xác cao đã và đang được sử
dụng khá rộng rãi trong thực tế sản xuất, để ứng dụng tính năng ưu việt của
máy toàn đạc điện tử nên lưới đo góc – cạnh được áp dụng khá phổ biến. So
với lưới đo góc và lưới đo cạnh, lưới đo góc cạnh ít phụ thuộc hơn vào kết
cấu hình học của lưới giảm đáng kể sự phụ thuộc giữa dịch vị đọc và dịch vị
ngang, đảm bảo kiểm tra chặt chẽ giữa các trị đo góc và cạnh. Lưới đo góc –
cạnh cho phép tính tọa độ các điểm chính xác hơn so với lưới đo góc hoặc đo
cạnh. Sau đây chúng ta xem xét khả năng của ứng dụng máy toàn đạc điện tử
trong một số công trình xây dựng.
1. Ứng dụng máy toàn đạc điện tử để thành lập lưới khống chế thi công
cầu:
Để bố trí công trình cầu trên các sông lớn, người ta phát triển một
mạng lưới trắc địa đặc biệt dưới dạng lưới tam giác cầu. Đồ hình cơ bản của
lưới trắc địa công trình cầu là lưới tứ giác trắc địa đơn hoặc kép.
Các sơ đồ điển hình của lưới cầu:
Hình 2.2 Sơ đồ lưới khống chế thi công cầu
Việc thành lập lưới tam giác cầu theo phương pháp đo góc kết hợp với
đo các cạnh đáy thường được áp dụng trong những năm trước đây khi các
thiết bị máy đo dài chưa phổ biến. Với công nghệ tiên tiến hiện nay, các loại

máy toàn đạc điện tử ra đời với độ chính xác cao đã cho phép thành lập lưới
tam giác cầu theo phương pháp đo góc cạnh kết hợp vừa giảm nhẹ được công
việc đo trực tiếp cạnh đáy trên các bờ sông, lại vừa nâng cao được độ chính
xác cho mạng lưới.
2.2.2 Phương pháp thành lập lưới khống chế thi công đo bằng toàn đạc điện
tử.
Lưới trắc địa phục vụ cho thi công được thiết kế trên tổng bình đồ xây
dựng hoặc các bản vẽ thiết kế xây dựng, các thông số kỹ thuật của lưới phụ
thuộc vào từng dạng công trình.
Kết cấu đồ hình lưới được xây dựng dựa vào kinh nghiệm và các quy
định truyền thống ví dụ như:
- Khu vực công trình công nghiệp, lưới khống chế thi công thường có dạng
lưới ô vuông xây dựng.
- Khu vực xây dựng công trình cầu vượt thường có dạng lưới tứ giác trắc địa
đơn hoặc kép.
- Khu vực xây dựng công trình dạng tháp là dạng đa giác trung tâm.
Phương pháp thành lập lưới là phương pháp đo góc – cạnh kết hợp.
Yêu cầu độ chính xác của mạng lưới cần thành lập phụ thuộc vào từng dạng
công trình. Phương pháp thành lập bằng máy toàn đạc điện tử có những ưu,
nhược điểm sau:
o Ưu điểm: Giúp cho người đo đạc trực tiếp ngoài thực địa không phải
đọc số và ghi sổ, số liệu đo được ghi trực tiếp vào bộ nhớ của máy nên
có thể loại bỏ được sai số thô, phương pháp này cho phép ta thành lập
lưới khống chế có tính tương hỗ cao.
o Nhược điểm: Lưới thi công được thành lập theo phương pháp này lại
đòi hỏi rất cao về sự thông hướng. Trong giai đoạn chưa giải phóng
mặt bằng xây dựng công trình thì đây là một điều khó khăn, vì nhiều
công trình ở vùng đồi núi hay khu dân cư sự khó khăn cho việc đảm
bảo sự thông hướng
1: Thiết kế lưới

o Khi thành lập lưới khống chế mặt bằng phục vụ cho thi công công
trình, ta căn cứ vào bản vẽ thiết kế công trình trên bản đồ địa hình
hoặc tổng bình đồ xây dựng để thiết kế lưới. Như vậy, đối với công
trình xây dựng sẽ có thể thiết kế nhiều phương án. Cơ sở để chọn
một phương án tối ưu là các tiêu chuẩn đặc trưng cho mạng lưới
thiết kế.
o Khi thiết kế thông hướng giữa các điểm đo. Mặt khác, lưới thiết kế
cũng cần phải đảm bảo về mật độ điểm đồng đều, vị trí chôn mốc
cột định lâu dài, đạt tiêu chuẩn về độ chính xác đảm bảo yêu cầu thi
công công trình. Độ chính xác của mạng lưới có thể được thể hiện
qua.
+ Sai số trung phương vị trí điểm yếu nhất.
+ Sai số trung phương tương hỗ giữa các điểm.
+ Sai số trung phương xác định các cạnh trong lưới.
+ Sai số trung phương xác định phương vị các cạnh trong lưới.
Đối với lưới được thành lập, các đại lượng trên càng nhỏ thì chất lượng
của mạng lưới càng cao. Trong công tác bố trí công trình còn thêm một số
yếu tố khác có tính đồng đều về độ chính xác của các điểm trong mạng lưới .
Ngoài độ chính xác của mạng lưới còn phải xét đến tiêu chuẩn về giá
thành bởi vì giá thành của việc thành lập lưới liên quan đến kỹ thuật thi công
lưới, phương tiện thiết bị đo đạc cần phải sử dụng.
2: Ước tính độ chính xác của lưới khống chế thi công bằng toàn đạc
điện tử theo nguyên tắc bình sai gián tiếp.
a. Chọn ẩn số: Là tọa độ của tất cả các điểm cần xác định.
b. Viết phương trình số hiệu chỉnh của các trị đo.
itti
lxaxaxav
++++=
δδδ

2211
(2.20)
V=AX+L
Với
i
p

( ) ( )
321
;1 nnnnni
++=÷=
Phương trình số hiệu chỉnh trị đo hướng:
ikkikkikiikiikziik
ybxaybxaV 1
−−−++−=
δδδδδ
(2.21)
Trong đó:
0
0
"
ik
ik
ik
s
y
a
∆
=
ρ

;
0
0
"
ik
ik
ik
s
x
b
∆
=
ρ

:
Zi
δ
Là số hiệu chỉnh của hướng khởi đầu.
δ
Phương trình số hiệu chỉnh đo góc:
( ) ( )
ββ
δδδδδδ
lXbXaXbXaybbXaaV
iKiiKiiKiiKikKiKikKiKi
+++−−−+−=

(2.22)
ß
Phương trình số hiệu chỉnh đo cạnh:

ikiikikkikkiSik
yxyxV
δαδαδαδα
coscossincos
−−+=
(2.23)

0
0
cos
ki
ki
ki
S
X
∆
=
α
0
0
sin
ki
ki
ki
S
Y
∆
=
α
c. Ma trận hệ số của phương trình chuẩn dạng ma trận

R=A
T
PA (2.24)
d. Lập tính ma trận nghịch đảo Q
x
:
Q
x
=R
-1
(2.25)
e. Đánh giá độ chính xác:
Sử dụng ma trận nghịch đảo Q
x
có thể đánh giá độ chính xác của bất kỳ yếu
tố nào trong lưới.
Sai số trung phương vị trí điểm
yiyixxixi
QQM
+=
µ
(2.26)
Sai số trung phương chiều dài cạnh
Six
T
SiSi
fQfM
µ
=
(2.27)

Sai số trung phương phương vị cạnh
ix
T
ii
fQfM
ααα
µ
=
(2.28)
f : Tính hạn sai đo đạc cho phép:
- Tính sai số vòng đo góc
( )
2
22
5
β
m
mm
n
sv
+
=
m
v
: sai số góc đầu tiên
''
''
60
v
v

m
=
;
''''
0
31
−=
m
- Sai số định tâm máy:
)(
10
''
mm
Sm
e
ρ
β
≤
- Sai số định tâm tiêu:
)(
5
''
mm
Sm
e
ρ
β
≤
3. Tổ chức đo đạc thành lập lưới.
Sau khi chọn điểm, thiết kế lưới, ước tính độ chính xác và ước tính số

vòng đo, tiến hành lập kế hoạch đo, chọn máy móc thiết bị đo đạc phù hợp
với việc ước tính.
Do nhiệt, khói, bụi từ các nhà máy, đặt đường ống nhựa, các kết cấu
thép và bê tông dưới tác động của mặt trời tạo nên “ tiểu khí hậu”. Các điểm
khống chế phân bố ở những độ cao khác nhau, các điểm đặt trên nhà máy
hoặc trên đường phố đều cố thể bị rung. Do đó tia ngắm đi qua nhiều đường
chiết quang nên cục bộ không ổn định. Vì vậy cần phải chọn thời gian đo hợp
lý, chọn vào những ngày râm mát đầu mùa xuân và mùa thu, lúc đó nhiệt độ
trong thành phố tương đối ổn định.
Đặc điểm của công tác đo góc, đo cạnh là sự cần sự thông hướng giữa
các điểm đo. Do các cạnh của lưới ngắn, yêu cầu độ chính xác cao nên cần
phải định tâm máy và định tâm tiêu thật chính xác. Khi đó góc bằng máy toàn
đạc điện tử, ta sử dụng ngay bảng của gương phản xạ làm tiêu ngắm.
2.3 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG BẰNG CÔNG
NGHỆ GPS
2.3.1 Khả năng ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới trắc địa
công trình lưới GPS là mạng lưới khống chế trắc địa không gian được xây
dựng trên hệ thống tạo độ WGS-84. Các điểm lưới được liên kết với nhau
bằng các cạnh đo độc lập hoặc đo lặp, các cạnh đo này sẽ được đo trong các
ca đo (session) với thời gian thu tín hiệu được quy định để đảm bảo độ chính
xác đo cạnh theo yêu cầu của mạng lưới 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.
Ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công công trình
như:
* Ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công hầm.
Để thi công xây dựng các hầm theo phương thức đào đối hướng thì
phải tiến hành công tác định hướng hầm. Tại mỗi vị trí cửa hầm cần phải xác
định được tọa độ các điểm khống chế nằm ở cửa hầm như điểm CHA-CHB
(hình 2.30). Dựa vào các điểm định hướng tại mỗi cửa hầm như điểm A, B sẽ

xác định được góc
ω
đo nối để định hướng trục hầm. Nhưng để nâng cao
độ chính xác truyền phương vị vào hầm người ta dùng thêm hai điểm định
hướng nữa là điểm D và C. Như vậy, tại mỗi cửa hầm phải biết ít nhất ba
điểm cần phải liên kết các điểm định hướng ở các cửa hầm với nhau trong
một hệ tọa độ đồng nhất.
Để đạt được mục đích này nếu sử dụng công nghệ đo đạc truyền thống
sẽ gặp rất nhiều khó khăn, nhưng với việc ứng dụng công nghệ GPS sẽ nhanh
chóng xác định được tọa độ các điểm cửa hầm trong thời gian ngắn nhất với
chi phí tiết kiệm nhất.

A
B
D
C
CHB
CHA
Hình 2.3. Sơ đồ lưới GPS trong thi công xây dựng hầm
Sử dụng công nghệ GPS chúng ta có thể bỏ qua được các điểm trung
gian được của lưới khống chế mặt đất cần được thành lập trong gian đoạn lập
lưới khống chế mặt đất dùng trong xây dưng đường hầm.
Điều kiện này cho phép giảm được chi phí và thời gian thành lập mạng
lưới khống chế trắc địa mặt đất trong thi công xây dựng đường hầm. Chính vì
tính ưu việt vượt trội như vậy, nên công nghệ GPS được ứng dụng thành lập
lưới khống chế mặt đất cho nhiều đường hầm: hầm Hải Vân, hầm Đèo
Ngang, hầm thủy điện Na Hang, và hầm thủy điện Yaly, A Vương…
Để thiết kế phương án thành lập lưới GPS khống chế mặt đất cho các
công trình xây dựng đường hầm cụ thể thì phải căn cứ vào đăc điểm của địa
hình khu đo, độ chính xác cần thiết của lưới thi công, trang thiết bị hiện có

thể lựa chọn phương án phù hợp nhằm đảm bảo tính kinh tế cũng như độ
chính xác cần thiết trong thi công xây dựng đường hầm.
* Ứng dụng công nghệ GPS để thành lập lưới khống chế thi công trong xây
dựng cầu.
Để phục vụ cho công tác xây dựng các cầu vượt và các tuyến đường
dẫn lên cầu, cần phải thành lập mạng lưới không s chế thi công dưới dạng
lưới tam giác hoặc các tuyến đường chuyền thay thế. Lưới khống chế thi công
xây dựng cầu vượt được dùng cho giai đoạn thi công xây dựng cầu.
Trong giai đoạn thi công, lưới khống chế được dùng làm cơ sở để bố trí
cầu bao gồm xác định vị trí các trụ cầu và bố trí chi tiết cho công trình.
Trước đây, khi các thiết bị đo dài chưa phát triển thì lưới khống chế thi
công cầu được thành lập theo phương pháp tam giác đo góc kết hợp với đo
các cạnh đáy. Lưới khống chế thi công cầu được thiết kế trong một hệ tọa độ
độc lập. Thông thường, gốc tọa độ được chọn tại một trong hai điểm xác định
vị trí trục cầu. Trục cầu được chọn làm trục hoành và góc phương vị của cầu
được chon bằng 00
0
00
’
00
’’
như hình (2.4)