Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng

1

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu quả
công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng” là công trình
nghiên cứu của tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa
từng được công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
Hà Nội, ngày 01 tháng 04 năm 2017
Tác giả luận văn

LÊ VĂN SƠN


2

MỤC LỤC
Trang
2.4.1. Yêu cầu chung đối với công tác xử lý số liệu lưới khống chế thi công 44
2.4.2. Thuật toán và quy trình bình sai lưới thi công nhà cao tầng.................45


3

DANH MỤC BẢNG
Trang
2.4.1. Yêu cầu chung đối với công tác xử lý số liệu lưới khống chế thi công 44
2.4.2. Thuật toán và quy trình bình sai lưới thi công nhà cao tầng.................45


4

DANH MỤC HÌNH
Trang
2.4.1. Yêu cầu chung đối với công tác xử lý số liệu lưới khống chế thi công 44
2.4.2. Thuật toán và quy trình bình sai lưới thi công nhà cao tầng.................45


5

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Những năm gần đây, đất nước đang trên đà hội nhập và phát triển mạnh
mẽ về nhiều mặt. Với xu thế phát triển và hội nhập quốc tế, việc xây dựng cơ
sở hạ tầng mang một ý nghĩa chiến lược. Chúng ta đã và đang xây dựng nhiều
công trình có quy mô lớn và hiện đại như: các tòa nhà cao tầng, các khu
chung cư, các khu công nghiệp, hầm đường bộ, các cầu lớn vượt sông, các
nhà máy thủy điện … Việc xây dựng nhà cao tầng là tất yếu của việc tăng dân
số, dẫn đến thiếu đất đai xây dựng do nhu cầu về nhà ở cũng như văn phòng
làm việc của các cơ quan và giá trị đất ngày càng cao đặc biệt ở các thành phố
lớn như Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh...
Trong thi công xây dựng các tòa nhà cao tầng đòi hỏi sự hết hợp của
nhiều ngành khác nhau, trong đó ngành trắc địa đóng một vai trò quan trọng
là đảm bảo cho các kết cấu của toà nhà được xây dựng đúng vị trí thiết kế,
đúng kích thước hình học và đặc biệt là độ thẳng đứng của công trình. Chính
vì thế mà công tác trắc địa đòi hỏi tính cẩn thận, chính xác trong quá trình
khảo sát, thiết kế, thi công cũng như vận hành công trình. Ngày nay với sự
phát triển của khoa học công nghệ, thì việc ra đời của máy toàn đạc điện tử
đã giúp ích cho công tác trắc địa rất nhiều.
Xuất phát từ ý nghĩa quan trọng của công tác trắc địa trong thi công xây
dựng nhà cao tầng, em đã chọn đề tài: “nghiên cứu giải pháp nâng cao hiệu
quả công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng” nhằm giải

quyết những vấn đề trên.
2. Mục đích của đề tài
Đối với trắc địa thi công nhà cao tầng hiện nay đòi hỏi độ chính xác và
tiến độ rất cao. Vì vậy qua đề tài tìm ra giải pháp nâng cao hiệu quả của công
tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng cùng với mục đích đáp ứng
được đòi hỏi của công việc trong giai đoạn hiện nay.


6

3. Nhiệm vụ của đề tài
- Thu thập tài liệu liên quan đến lưới khống chế thi công công trình nhà
cao tầng.
- Khảo sát một số phương pháp mới của công tác trắc địa trong thi công
xây dựng nhà cao tầng.
- Thu thập, nghiên cứu các tiêu chuẩn quy phạm về thi công công trình
nhà cao tầng.
- Tổng hợp các kết quả nhận xét và đưa ra kết luận.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Ước tính độ chính xác lưới khống chế thi công công trình nhà cao
tầng theo và công tác chuyển trục lên các tầng sàn thi công.
- Thực nghiệm xử lý, bình sai lưới khống chế thi công công trình nhà
cao tầng .
5. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các phương pháp nâng cao hiệu quả công tác trắc địa
trong thi công công trình nhà cao tầng .
- Nghiên cứu quá trình xử lý số liệu lưới khống chế thi công công trình
nhà cao tầng .
- Nghiên cứu phép tính chuyển tọa độ phẳng trong trắc địa công trình.
6. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thống kê: thu thập, tổng hợp, xử lý số liệu.
- Phương pháp phân tích: sử dụng các phương tiện để phân tích có logic
các tư liệu, làm cơ sở để giải quyết vấn đề.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Tìm ra biện pháp thích hợp nâng cao hiệu quả công tác trắc địa trong
thi công công trình nhà cao tầng sẽ góp phần nâng cao chất lượng công trình.


7

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Trần Khánh
(Trường Đại học Mỏ -Địa chất). Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với
thầy hướng dẫn, người đã tận tình chỉ bảo tôi, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn
này. Trong quá trình nghiên cứu, tôi đã nhận được sự giúp đỡ , đóng góp quý
báu từ các thầy cô Khoa Trắc địa trường Đại học Mỏ - Địa chất và các đồng
nghiệp. Tôi xin chân thành cám ơn!
8. Cấu trúc của luận văn
Nội dung của luận văn bao gồm 3 chương chính:
Chương 1: Giới Tổng quan về công tác trắc địa trong thi công xây dựng
nhà cao tầng.
Chương 2: Khảo sát các giải pháp nâng cao hiệu quả trong thi công xây
dựng nhà cao tầng
Chương 3: Thực nghiệm
Sau một thời gian làm luận văn, dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy
giáo PGS.TS Trần Khánh cùng các thầy giáo, cô giáo trong khoa Trắc địa bản
luận văn của em đã được hoàn thành. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của
các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để bản luận văn này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

8

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG
THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG
1.1. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG
1.1.1. Khái niệm chung về nhà cao tầng
Nhà cao tầng là một loại hình đặc biệt của công trình dân dụng được
xây dựng tại các thành phố và các khu đô thị lớn. Quy trình xây dựng các
công trình này nói chung và nói riêng đối với tiến hành với những công tác
trắc địa đều có những điểm đặc thù riêng so với các công trình khác. Xuất
phát điểm của các điểm riêng này chính là những yêu cầu chặt chẽ về mặt
hình học phải tuân thủ trên suốt chiều cao tòa nhà.
Xã hội ngày nay càng phát triển thì dân cư tập chung tại các đô thị lớn
xu hướng ngày càng tăng. Trong xu thế phát triển chung của đất nước thì việc
xây dựng là hệ quả tất yếu của việc tăng dân số đô thị, thiếu đất đai xây dựng
và giá đất ngày càng cao ở các thành phố lớn. Tính đến năm 2000, các nhà
cao tầng của nước ta chủ yếu là khách sạn, tổ hợp văn phòng và trung tâm
dịch vụ do các nhà đầu tư nước ngoài đầu tư xây dựng có chiều cao phổ biến
từ 16-20 tầng. Sau năm 2000 hàng loạt dự án nhà cao tầng được triển khai xây
dựng ở các khu đô thị mới với độ cao từ 15 đến 25 tầng đã giải quyết nhu cầu
về nhà ở của dân cư và làm đẹp cảnh quan đô thị.
Nhìn chung việc xây dựng nhà cao tầng ở nước ta mới chỉ phát triển ở
giai đoạn đầu, tập chung ở thành phố Hà Nội và thành phố Hồ Chí Minh và
cũng chỉ đạt số tầng 25-30. Hiện nay cũng như trong tương lai, đất nước ta
đang và sẽ còn xây dựng thêm nhiều công trình với quy mô ngày càng lớn
hơn, kiến trúc và kiểu dáng ngày càng hiện đại hơn.


9

Theo uỷ ban nhà cao tầng Quốc tế phân nhà cao tầng thành 4 loại
Bảng 1.1 Phân loại nhà cao tầng
STT
Số tầng
Phân Loại
1
Từ 7 đến 12 tầng
Cao tầng loại 1
2
Từ 13 đến 25 tầng
Cao tầng loại 2
3
Từ 26 đến 45 tầng
Cao tầng loại 3
4
Trên 45 tầng
Siêu cao tầng
Do việc xây dựng nhà cao tầng được xây dựng trên cơ sở ứng dụng các
công nghệ hiện đại nên những người làm trắc địa buộc phải xem xét lại các
phương pháp đo đạc đã có, nghiên cứu các phương pháp và thiết bị đo đạc
mới để đảm bảo yêu cầu xây dựng nhà cao tầng.
1.1.2. Đặc điểm kết cấu nhà cao tầng
Mỗi tòa nhà là một khối thống nhất gồm một số lượng nhất định các kết
cấu chính có liên quan chặt chẽ với nhau như: móng, tường, dầm, kèo, các
trần, các trụ, mái nhà, các cửa sổ, cửa ra vào. Tất cả các kết cấu này được chia
làm 2 loại, đó là kết cấu ngăn chắn và kết cấu chịu lực.
Sự liên kết các kết cấu chịu lực của tòa nhà tạo nên bộ phận khung
sườn của tòa nhà. Tùy thuộc vào kiểu kết hợp các bộ phận chịu lực mà có thể
phân ra ba sơ đồ kết cấu tòa nhà:

- Kiểu nhà khung: là kiểu nhà có khung chịu lực mà các khung chính
bằng bê tông cốt thép.
- Kiểu nhà không có khung: là kiểu nhà xây dựng một cách liên tục
không cần khung chịu lực, các kết cấu chịu lực chính là các tường chính và
vách ngăn.
- Kiểu nhà có kết cấu kết hợp: là kiểu vừa có khung vừa có tường ngăn
là kết cấu chịu lực.
Dựa vào phương pháp xây dựng tòa nhà mà còn chia thành: tòa nhà
nguyên khối đúc liền, tòa nhà lắp ghép và nhà lắp ghép toàn khối.


10

- Nhà lắp ghép: là kiểu nhà lắp ghép từng phần khớp nhau theo các cấu
kiện đã được chế tạo sẵn theo thiết kế.
- Nhà lắp ghép toàn khối: là nhà được lắp ghép theo từng khối lớn.
- Nhà bán lắp ghép: là kiểu nhà mà các khung được đổ bê tông một
cách liên tục, còn các tấm panel được chế tạo sẵn theo thiết kế sau đó được
lắp ghép lên.
1.1.3. Các giai đoạn thi công xây dựng nhà cao tầng
- Thi công phần móng cọc
Móng hay móng nền, nền móng hay móng nhà là kết cấu kỹ thuật xây
dựng nằm dưới cùng của công trình xây dựng như các tòa nhà, cầu, đập
nước....) đảm nhiệm chức năng trực tiếp tải trọng của công trình vào nền đất
bảo đảm cho công trình chịu được sức ép của trọng lực các tầng, lầu khối
lượng của công trình đảm bảo sự chắc chắn của công trình. Móng phải được
thiết kế, xây dựng và thi công công trình không bị lún gây ra nứt hoặc đổ vỡ
các công trình xây dựng. Nền móng là phần đất nằm dưới đáy móng chịu toàn
bộ hoặc phần lớn tải trọng công trình đè xuống, còn gọi là nền đất, nơi chịu
toàn bộ tải trọng của công trình, lại là thành phần của công trình được chôn

sâu và kỹ.. Móng nhà là một trong những yếu tố quan trọng nhất cần được lưu
ý khi xây nhà hoặc các công trình khác. Đây là nơi quyết định cho sự kiên cố,
bền vững và là nền tảng nâng đỡ cả công trình.
- Thi công phần thân
Khi thiết kế biện pháp thi công nhà cao tầng xây chen trong thành phố
cần quan tâm đặc biệt đến các yếu tố sau đây: vận chuyển vật liệu, trang bị và
người theo phương thẳng đứng, phương ngang , đảm bảo kích thước hình học,
giàn giáo và an toàn trên cao chống rơi, thiết bị nâng cất phải ổn định kể cả
gió bão trong quá trình thi công, giông và sét, tiếng ồn và ánh sáng, sự lan toả


11

khí độc hại, sự giao hội với các công trình kỹ thuật hiện có, sự ảnh hưởng mọi
mặt đến công trình hiện hữu lân cận.
- Hoàn thiện
Giai đoạn hoàn thiện bao gồm các công đoạn: trát tường, láng sàn, ốp
lát gạch, sơn bả tường, lắp đặt hệ thống kỹ thuật điện, cấp thoát nước, điện
thoại, chống sét…

Hình 1.1 Khách sạn Fortuna Hà Nội
1.2. THÀNH PHẦN NỘI DUNG CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI
CÔNG XÂY DỰNG NHÀ CAO TẦNG
Nội dung của công tác trắc địa trong thi công xây dựng nhà cao tầng
bao gồm các bước sau:


12

1. Thành lập xung quanh công trình lưới khống chế trắc địa có đo nối

với lưới khống chế thành phố. Mạng lưới này có tác dụng định vị công trình
theo hệ tọa độ sử dụng trong giai đoạn khảo sát thiết kế, nghĩa là định vị nó so
với công trình lân cận.
2. Chuyển ra thực địa các trục chính của công trình từ các điểm lưới
khống chế trắc địa. Các trục chính ông trình dùng cho thi công phần móng
công trình, chúng được đánh dấu trên khung định vị hoặc bằng các mốc chôn
sát mặt đất.
3. Bố trí khi xây dựng phần dưới mặt đất của công trình
Tùy theo phương pháp thi công móng mà nội dung công việc có thể
thay đổi, nhưng về cơ bản công tác này bao gồm: bố trí và kiểm tra thi công
móng cọc, bố trí và kiểm tra các đài cọc, bố trí ranh giới móng và các bộ phận
trong móng. Độ chính xác của công tác này được xác định theo chỉ tiêu kỹ
thuật, hoặc theo yêu cầu riêng cho thiết kế cho từng công trình.
4. Thành lập một lưới trắc địa cơ sở mặt bằng tầng 1
Mạng lưới này có tác dụng để bố trí chi tiết ngay tại tầng đầu tiên của
công trình. Mạng lưới này có độ chính xác cao hơn mạng lưới thành lập trong
giai đoạn thi công móng công trình.
Lưới khống chế cơ sở có đặc điểm là lưới cạnh ngắn, có hình dạng phù
hợp với hình dạng mặt bằng công trình.
Để đảm bảo tính thẳng đứng của công trình cần chiếu thẳng đứng các
điểm khống chế cơ sở lên các mặt bằng xây dựng và sử dụng chúng để bố trí
các trục và bố trí chi tiết công trình.
5. Chuyển tọa độ và độ cao từ lưới cơ sở lên các tầng, thành lập trên
các tầng lưới khống chế khung
Để chuyển các trục lên tầng có thể sử dụng một trong các phương pháp
như phương pháp dây dọi, phương pháp dựa vào mặt phẳng ngắm của máy


13

kinh vĩ, phương pháp chuyền tọa độ bằng máy toàn đạc điện tử, phương pháp
chiếu đứng quang học, ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp GPS kết hợp
với trị đo mặt đất.
Để chuyển độ cao từ mặt bằng móng lên các tầng xây dựng có thể sử
dụng các phương pháp: dùng hai máy và mia thủy chuẩn kết hợp với thước
thép treo, đo trực tiếp khoảng cách đứng, dùng các máy đo dài điện tử.
Sau khi chiếu các điểm khống chế lên các tầng xây dựng, cần lập lưới
khống chế khung để kiểm tra độ chính xác chiếu điểm.
6. Bố trí trên các tầng
Đầu tiên cần bố trí các trục chi tiết, sau đó dùng các trục này để bố trí
các kết cấu và thiết bị. Về độ cao cần đảm bảo độ cao thiết kế và độ phẳng, độ
nằm ngang của đế các kết cấu và thiết bị.
7. Đo vẽ hoàn công các kết cấu xây dựng được lắp đặt
Sau khi xây dựng hoặc lắp đặt xong các kết cấu xây dựng trên từng
tầng phải tiến hành đo vẽ hoàn công vị trí của chúng về mặt bằng và độ cao
giá trị độ lệch nhận được so với thiết kế được đưa vào kết quả tính khi bố trí
trục và độ cao ở các tầng tiếp theo, để đảm báo công trình xây dựng theo đúng
trục và độ cao thiết kế.
8. Quan trắc biến dạng công trình
Bao gồm các công tác: Quan trắc độ lún của móng và các bộ phận công
trình, quan trắc chuyển dịch ngang công trình, quan trắc độ nghiêng công trình.
1.3. THIẾT BỊ, CÔNG NGHỆ TRẮC ĐỊA TRONG XÂY DỰNG NHÀ
CAO TẦNG
1.3.1. Máy toàn đạc điện tử
Máy toàn đạc điện tử là thiết bị đo đạc đóng vai trò quan trọng trong
các công trình hiện nay, máy mang những tính năng quan trọng trong trắc địa
như bố trí điểm, đọc khoảng cách giữa 2 cao điểm…
Các dòng máy toàn đạc điện tử hiện nay đã được cải tiến rất nhiều để
có thể đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng cũng như số lượng công

14

việc hiện nay. Các công trình xây dựng hiện nay ngày càng phát triển và độ
khó ngày càng cao, chính vì thế những chiếc máy toàn đạc điện tử đã được
nâng cấp nhiều hơn để có thể đem lại những thông số đo đạc chuẩn nhằm đem
lại những kết quả khảo sát trắc địa khách quan.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại máy toàn đạc điện tử đến từ
các hãng sản xuất khác nhau giúp người kỹ sư đo đạc có thể đánh giá được
chức năng của từng máy. Từ đó, người dùng có thể thoải mái chọn riêng cho
công việc của mình một loại máy toàn đạc điện tử phù hợp nhất với công việc
mà họ thường xuyên tiếp xúc.
Bảng 1.2 Một số loại máy toàn đạc điện tử
Tên hãng
TOPCON

Xuất xứ
Nhật Bản

Một số loại máy
GTS 235, GTS 255,

Độ chính xác đo góc
3”-5”

LEICA

Thuỵ Sĩ

ES 105…

TS 02, TS 06, TS 09…

2”-5”

NIKON

Nhật Bản

DTM 352, DTM 332,

3”-5”

Nhật Bản

Nivo 5.M…
CX 105, SET 02, SET

2”-5”

SOKKIA

05…
1.3.2. Máy thuỷ bình
Máy thuỷ bình là thiết bị đo đạc đóng vai trò quan trọng trong các công
việc khảo sát công trình hiện nay. Máy thực hiện các tính năng dùng cho mục
đích thiết lập giá trị độ cao vật lý, bên cạnh đó máy còn có chức năng tính
toán chênh lệch độ cao giữa các điểm địa vật hoặc làm đường bình độ của
địa hình.
Hiện nay máy thuỷ bình có rất nhiều loại được cải tiến với cấp độ cao
hơn để có thể đáp ứng được yêu cầu cho các công trình lớn và khó hiện. Các

dòng máy thuỷ bình hiện nay được nhiều nhà sản xuất nâng cấp các thông số
làm việc của máy để có thể đáp ứng kịp thời những yêu cầu về độ chính xác,


15

độ phóng đại và chỉ số chống lại các tác nhân (nước, bụi…) trong môi trường
làm việc.
Bảng 1.3 Một số loại máy thuỷ bình
Tên hãng
Xuất xứ
TOPCON
Nhật Bản
LEICA
Thuỵ sĩ
NIKON
Nhật Bản
SOKKIA
Nhật Bản
GEOMAX
Thuỵ Sĩ
1.3.3. Một số loại máy khác

Một số loại máy
AT-B4, AT-B3, AT-G1…
NA-720, NA-826, JOGGER-30…
AC-2S, AS-2C, AX-2S…
B30, B40, C320…
ZAL-124, ZAL-320, ZAL 328…

Tuỳ thuộc vào sự đặc thù cũng như khả năng tiện lợi của các thiết bị mà
đôi khi máy toàn đạc điện tử và máy thuỷ bình không thể đáp ứng hoặc không
cho kết quả như mong muốn. Người kỹ sư trắc địa có thể dùng một số loại
máy khác được thiết kế riêng cho từng công việc cụ thể
Bảng 1.4 Một số loại máy trắc địa thông dụng
Loại máy
GPS
Máy chiếu đứng

Mục đích
Chuyển trục lên các tầng
Chuyển trục lên các tầng

Máy laze 4 chiều

Triển khai tim trục, tường xây, ốp

lát…
1.4. TIÊU CHUẨN ĐỘ CHÍNH XÁC TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG
NHÀ CAO TẦNG
Mỗi tòa nhà gồm một số lượng hữu hạn các bộ phận kết cấu chính có
liên quan chặt chẽ với nhau như: móng, tường, các trụ, các dầm xà, mái nhà,
cửa v.v…tạo nên một bộ khung chịu lực của một tòa nhà. Tùy thuộc mỗi công
trình mà đặt ra yêu cầu về độ chính xác của công tác bố trí xây dựng.
1.4.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của mạng lưới cơ sở bố trí công trình
Để phục vụ cho công tác bố trí trục công trình nhà cao tầng và chỉ đạo
thi công cần thành lập lưới bố trí cơ sở theo nguyên tắc lưới độc lập. Phương


16

vị của một trong những cạnh xuất phát từ điểm gốc lấy bằng 0°00’00” hoặc
90°00’00”. Chỉ tiêu kĩ thuât của lưới cơ sở bố trí công trình được thể hiện
trong tiêu chuẩn TCVN 9398:2012.
Bảng 1.5 Chỉ tiêu kĩ thuật của mạng lưới cơ sở bố trí công trình
Cấp
chính
xác

Đặc điểm của đối tượng xây dựng

Sai số trung phương
của lưới cơ sở bố trí
Đo góc
Đo cạnh

1- cơ sở

Xí nghiệp hoặc cụm nhà, công trình
công nghiệp trên khu vực có diện tích
>100ha. Khu nhà hoặc công trình độc
lập trên mặt bằng có diện tích >100ha.
2- cơ sở Xí nghiệp hoặc cụm nhà, công trình
công nghiệp trên khu vực có diện tích
<100ha. Khu nhà hoặc công trình độc
lập trên mặt bằng có diện tích từ 10100ha.
3- cơ sở Nhà và công trình có diện tích < 10ha,
đường trên mặt đất hoặc các hệ thống
ngầm trong xây dựng.
1.4.2. Độ chính xác của công tác bố trí công trình

mβ"

ms
s

3”

1:25000

5”

1:10000

10”

1:5000

- Kích thước, chiều cao của đối tượng xây dựng.
- Vật liệu xây dựng công trình.
- Hình thức kết cấu của toàn thể công trình.
- Quy trình công nghệ và phương pháp thi công công trình.
Độ chính xác của công tác bố trí công trình được thể hiện trong tiêu
chuẩn TCVN 9398:2012.
Bảng 1.6 Độ chính xác của công tác bố trí công trình


17

Sai số trung phương trung bình

Cấp
chính
xác

1

2

3

4

Đo cạnh Đo góc Đo trên Truyền
”
cao trên độ cao
một
đến mặt
trạm
bằng lắp
(mm) ráp (mm)
Kết cấu kim loại với mặt 1/15.000
5
1
5
phẳng, lắp ráp kết cấu bê
tông cốt thép, lắp ráp kết
cấu trục đúc sẵn theo
khớp nối. Công trình cao
từ 100-120m với khẩu độ
từ 24-36m

Nhà cao từ 16-25 tầng. 1/10.000
10
2
4
Công trình cao từ 60100m với khẩu độ từ 1824m
Nhà cao đến 5-16 tầng. 1/5000
20
2.5
3
Công trình cao từ 1660m với khẩu độ 6-18m
Nhà cao đến 5 tầng. 1/3000
30
3
3
Công trình cao đến 15m
với khẩu độ 6m
Đặc điểm của đối tượng
xây dựng

1.4.3. Chỉ tiêu kỹ thuật để lập lưới khống chế độ cao
Lưới khống chế độ cao phải đảm bảo yêu cầu đối với công tác đo vẽ,
đặc biệt là bố trí công trình về độ cao được thể hiện trong tiêu chuẩn TCVN
9398:2012.
Bảng 1.7 Chỉ tiêu kỹ thuật để lập lưới khống chế độ cao


18

Hạng

Khoảng
cách lớn
nhất từ
máy đến
mia
(m)

Chênh
lệch
khoảng
cách sau
trước
(m)

Tích luỹ
chênh
lệch
khoảng
cách
(m)

Tia ngắm
đi cách
chướng
ngại vật
mặt đất
(mm)

Sai số
đo trên

cao đến
mỗi
trạm
máy
(mm)

Sai số
khép
tuyến
theo số
trạm
máy
(mm)

I

25

0,3

0,5

0,8

0,5

1 n

II

35

0,7

1,5

0,5

0,7

1,5 n

III

50

1,5

3,0

0,3

3,0

6 n

IV

75-100

2,0

5,0

0,3

5,0

10 n

CHƯƠNG 2
KHẢO SÁT CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA
CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ
CAO TẦNG
2.1. XÁC LẬP HỆ TOẠ ĐỘ PHỤC VỤ THI CÔNG XÂY DỰNG NHÀ
CAO TẦNG
2.1.1. Đặt vấn đề


19

Do các điểm danh giới của khu đất được cho thuộc hệ tọa độ Quốc gia
vậy nên khi sử dụng các mốc của lưới khống chế nên chuyển từ hệ tọa độ
quốc gia về hệ tọa độ công trình vì hệ tọa độ quốc gia không phù hợp cho việc
sử dụng trong xây dựng công trình. Các trục của nó không song song với trục
của công trình gây khó khăn cho công tác tính toán và bố trí chi tiết công
trình, khi chọn hệ tọa độ đối với nhà cao tầng nên chọn sao các trục của công
trình song song hoặc vuông góc với trục của công trình nhiệm vụ của việc
tính chuyển tọa độ là khi chuyển tọa độ các điểm ra thực địa chúng phải trùng
với hệ tọa độ công trình.

2.1.2. Thuật toán chuyển đổi tọa độ phẳng
Hệ tọa độ nhà nước và hệ tọa độ công trình là hai hệ tọa độ vuông góc
phẳng liên hệ với hai hệ quy chiếu khác nhau, trên phạm vi không quá lớn có
thể chuyển đổi tọa độ theo công thức chuyển đổi tọa độ đồng dạng Helmert.
Trước hết xét công thức chuyển đổi giữa hai hệ tọa độ
X

X’

y’i

yi

i

α

α
ay

x’i
xi

’

O

ax
O

Y’

Y

Hình 2.1 Tính chuyển tọa độ phẳng

Cho n điểm có tọa độ trong cả hai hệ tọa độ Nhà nước và hệ tọa độ
công trình. Cần tính chuyển tọa độ tất cả các điểm cho trong hệ tọa độ Nhà
nước về hệ tọa độ công trình. Hệ tọa độ X’O’Y’ được liên hệ với hệ tọa độ
XOY với các tham số:
-

Độ lệch gốc tọa độ theo các trục (OX,OY) tương ứng là Xo,Yo


20

-

Góc xoay của hệ X’O’Y’ so với hệ XOY là α

-

Hệ số tỷ lệ dài của hệ X’O’Y’ so với hệ XOY là m

Khi đó:
x21 = X0 + m.x1icosα – m.y1isinα
y21 = Y0 + m.y1icosα – m.x1isinα

(2.1)

Trong thực tế chúng ta phải xác định 4 tham số chuyển đổi tọa độ dựa
vào một số điểm song trùng (là các điểm có tọa độ trong cả 2 hệ ), 4 tham số
chuyển đổi là độ lệch gốc tọa độ X0, Y0 góc xoay α và tỷ lệ dài m.
Từ công thức (2.1) sẽ có các phương trình số hiệu chỉnh sau:
Vx2i = X0 + m.x1icosα – m.y1isinα – x21
Vy2i = Y0 + m.y1icosα – m.x1isinα – y21

(2.2)

Trong đó x’i, y’i là tọa độ trọng tâm của điểm i tính trong hệ X’O’Y’:
x’i = x1i - xtb

(2.3)

y’i = y1i - ytb

Với xtb, ytb là tọa độ trọng tâm (hay tọa độ trung bình), được tính theo
công thức:
xtb =

[ x1 ]
n

; ytb =

[ y1 ]
n

(2.4)

Trong đó n là số điểm tham gia tính.
Như vậy các biểu thức (2.1) sẽ có dạng:
x21 = X0 + m.x’icosα – m.y’isinα
y21 = Y0 + m.y’icosα + m.x’isinα

(2. 5)

Nếu số lượng điểm song trùng là tối thiểu (tức là chỉ có hai điểm song
trùng) như vậy sẽ xác định được 4 tham số chuyển đổi theo công thức sau:


21

m.sinα =
m.cosα =

( x11 − x12 ) . ( y21 − y22 ) − ( y11 − y12 ) . ( x21 − x22 )
2
2
( x11 − x12 ) + ( y11 − y12 )
( x11 − x12 ) . ( x21 − x22 ) + ( y11 − y12 ) . ( y21 − y22 )
( x11 − x12 )

2

+

( y11 − y12 )

(2. 6)

2

X0 = x21 – m.x11cosα + m.y11sinα
Y0 = y21 – m.y11sinα - m.x11cosα
Nếu số lượng điểm song trùng lớn hơn 2, và giả sử chúng ta có n điểm
song trùng khi đó ta sẽ lập được 2.n phương trình số hiệu chỉnh dạng (2.2).
Nếu coi các điểm đo nối có độ chính xác như nhau sẽ giải hệ phương
trình (2.2) theo điều kiện [Vx2 + Vy2] = min.
Trong các phương trình (2.6) kí hiệu:
m.cosα = P
m.sinα = Q

(2.7)

Với các ký hiệu như trên sẽ có các công thức tính:
P

α = arctg Q và m = P 2 + Q 2

(2. 8)

Với các ký hiệu (2.7) sẽ viết được các phương trình số hiệu chỉnh (2.2) ở
dạng:
Vx21 = X0 + x’iP – y’iQ – x21
Vy21 = Y0 + y’iP – y’iQ – y21

(2. 9)

Với cách ghép ẩn số như vậy, sẽ lập hệ phương trình chuẩn có 4 ẩn số là X 0,
Y0, P, Q.
Hệ phương trình chuẩn có dạng:
CT.C.X + CT.L = 0

(2.10)


22

Trong đó C là ma trận hệ số phương trình số hiệu chỉnh, X là vec tơ ẩn
số, L là vecto số hạng tự do:
1

0
A = L

1
0


0
1
L
0
1

x’1
y’1
L

x’n
y’n

− y’1 
÷
x’1 ÷
L ÷;
÷
− y’n ÷
x’n ÷


 X0 
 ÷
Y0
X =  ÷÷ ;
P
 ÷
Q

 − x21 

÷
− x22 ÷

L=  L ÷

÷
 − x2n 

Sau khi giải hệ phương trình chuẩn (2.10) sẽ nhận được véc tơ ẩn số X,
từ đó sẽ được 4 tham số chuyển đổi giữa hai hệ là X0, Y0, P và Q.
Thay 4 giá trị X0, Y0, α và m vào công thức (2.1) sẽ tính ra được giá trị
toạ độ trong hệ toạ độ của các điểm khống chế đã có trên khu vực xây dựng
về hệ tọa độ công trình.
2.2. GIẢI PHÁP THÀNH LẬP HỆ THỐNG LƯỚI THI CÔNG NHÀ CAO
TẦNG
2.2.1. Thành lập lưới khống chế trên cơ sở mặt bằng xây dựng
2.2.1.1. Hình thức xây dựng lưới
Khi thành lập lưới khống cơ sở trên mặt bằng xây dựng có thể bố trí các
điểm của mạng lưới theo các hình thức sau:
- Trường hợp 1: Các điểm lưới tạo thành cặp điểm song song với trục
công trình, trong trường hợp này nên xây dựng lưới theo dạng lưới ô vuông
xây dựng. Chiều dài cạnh của lưới ô vuông thường chênh lệch không nhiều so
với khoảng cách giữa các trục của công trình. Lưới ô vuông thuận lợi cho việc
bố trí các trục bằng máy kinh vĩ và thước thép.
- Trường hợp 2: Các điểm của lưới nằm ngoài phạm vi công trình,
cách thức này được sử dụng khi công trình được xây dựng trong điều kiện
chật hẹp hoặc công trình xây chen. Khi đó nên sử dụng lưới tam giác đo góccạnh hoặc lưới đa giác, các loại lưới này có ưu điểm là cho độ chính xác đồng


23

đều. Hiện nay với sự phát triển và hoàn thiện của các máy toàn đạc điện tử
phương pháp tam giác đo góc- cạnh được sử dụng phổ biến để thành lập
lưới khống chế thi công công trình.
2.2.1.2. Đo nối và xác lập hệ tọa độ công trình
Để đảm bảo độ chính xác khi bố trí hệ thống móng cọc cũng như tránh
tình trạng khi bố trí, vị trí của công trình bị dịch chuyển sang phần đất xung
quanh. Nên đo nối lưới khống chế cơ sở trên mặt bằng xây dựng với các mốc

cấp đất vì các mốc cấp đất do Sở Tài Nguyên Môi Trường xác định với độ
chính xác rất thấp.
Khi sử dụng các mốc của lưới khống chế nên chuyển từ hệ tọa độ quốc
gia về hệ tọa độ công trình vì hệ tọa độ quốc gia không phù hợp cho việc sử
dụng trong xây dựng công trình. Các trục của nó không song song với các
trục của công trình gây khó khăn cho công tác bố trí chi tiết đặc biệt là đối với
phần móng. Để tiện cho việc bố trí chi tiết công trình khi chọn hệ tọa độ công
trình nên chọn sao cho các trục của nó song song hoặc vuông góc với các trục
của công trình.
2.2.1.3. Bố trí và đánh dấu lưới trục công trình lên khung định vị
Đối với công trình nhà cao tầng ở các đô thị lớn, nhất là trong điều kiện
thi công ở Việt Nam thì mạng lưới thi công thường được thành lập ở khu vực
chật hẹp, không thuận lợi cho đo ngắm và bảo quản các mốc lâu dài các mốc
khống chế, trong điều kiện như vậy, để tránh các mốc khống chế thi công bị
mất trong quá trình thi công thường cần chuyển các trục công trình lên tường
bao đã có chắc chắn ở xung quanh công trình thay vì chuyển lên các khung
định vị.


24

Hình 2.2 Bố trí và đánh dấu lưới trục công trình lên tường bao
Giả sử có các điểm I,II,III,IV là các điểm lưới trục công trình. các dấu
(1)-(1), (2)- (2), (3)- (3), (4)-(4), là các trục công trình cần gửi lên tường bao,
M 1 ....M 2 , M 4 là các dấu mốc nằm trên hướng của các trục của công trình. việc

đánh dấu các điểm của lưới trục lên tường bao được thực hiện như sau:
Dùng máy toàn đạc điện tử đặt tại điểm I định hướng về điểm II, nâng
ống kính nên ngắm vào bức tường đã có, dùng sơn đánh dấu điểm (3) đảo ống
kính 180º về phía sau lại đánh dấu điểm (3), làm tương tự sẽ đánh dấu được

các trục còn lại. các dấu trục này là căn dấu định vị để chuyển các trục công
trình lên tầng và phục hồi lại vị trí các điểm lưới trục công trình đã mất trong
quá trình thi công.
2.2.1.4. Xác định yêu cầu độ chính xác đối với lưới khống chế cơ sở
1. Đảm bảo thi công các cọc móng
Độ chính xác cần thiết của lưới khống chế có thể dựa vào các quy định
hiện hành, nếu quy định sai lệch vị trí điểm tim cọc so với vị trí thiết kế không
được vượt quá

D
trong đó D là chiều rộng tiết diện cọc, nghĩa là:
10


25

∆=

D
10

(2.11)

Áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng giữa các nguồn sai số sẽ có:
∆ td =

∆

(2.12)

3

Từ đó tính được sai số trung phương của công tác trắc địa:
mtd =

∆
D
∆td
=
=
3 3
30 3
3

(2.13)

Trong trắc địa công trình, sai số của một đối tượng được bố trí bao gồm
sai số lưới khống chế ( mkc ) và sai số công tác bố trí ( mbt ). Do vậy có thể viết:
mtd2 = mkc2 + mbt2

(2.14)

Áp dụng nguyên tắc đồng ảnh hưởng sẽ thu được:
mkc = mbt =

mkc =

mtd
2

D
D
=
30 6 73.5

(2.15)

(2.16)

2. Đảm bảo chuyển các trục công trình ra thực địa
Trong thi công móng công trình, mạng lưới khống chế nên lập một lần
sử dụng cho cả hai mục đích: Bố trí cọc móng và bố trí trục công trình. Các
trục móng được đánh dấu trên khung định vị hoặc hệ thống dấu mốc đầu trục,
dùng để bố trí chi tiết khi thi công móng.
Để xác định độ chính xác mạng lưới khống chế đảm bảo công tác bố trí
các trục, xuất phát từ quy định trong TCVN 9398: 2012 trong đó quy định độ
lệch của trục chân móng đối với trục thiết kế không vượt quá 5mm.
Nếu coi đây là sai giới hạn chuyển trục thì sẽ có: