Nghiên cứu giải pháp ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong thi công xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp

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

NGUYỄN VĂN KIÊN

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG
NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH TRONG THI CƠNG XÂY DỰNG
CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Hà Nội – 2018


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

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG CÔNG
NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH TRONG THI CƠNG XÂY DỰNG
CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP

Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ
Mã số: 8520503

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS Nguyễn Quang Thắng

Hà Nội – 2018

i

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc cơng bố trong bất
kỳ một cơng trình nào khác.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2018

Tác giả

Nguyễn Văn Kiên


ii

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................ 1
2. Mục đích của đề tài ....................................................................................... 1
3. Nhiệm vụ của đề tài....................................................................................... 2
4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu................................................................. 2
5. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 2
6. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................... 2

7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................... 3
8. Cấu trúc luận văn .......................................................................................... 4
Chương 1: TỔNG QUAN ............................................................................... 4
1.1. MỤC ĐÍCH, ĐẶC ĐIỂM CƠNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CƠNG
XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP .................. 4
1.1.1. Cơng tác thành lập lƣới khống chế thi cơng cơng trình dân dụng và
cơng nghiệp ....................................................................................................... 4
1.1.2. Đặc điểm cơng tác bố trí và đo vẽ hồn cơng cơng trình dân dụng và
cơng nghiệp ....................................................................................................... 7
1.1.3. Đặc điểm công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình dân
dụng - cơng nghiệp ............................................................................................ 8
1.2. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI
CÔNG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP .... 11
1.2.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật trong công tác thành lập lƣới khống chế thi cơng
cơng trình dân dụng và công nghiệp ............................................................... 11
1.2.2. Các chỉ tiêu kỹ thuật trong cơng tác bố trí và đo vẽ hồn cơng cơng
trình dân dụng và công nghiệp ........................................................................ 14


iii

1.2.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật trong công tác quan trắc chuyển dịch biến dạng
cơng trình dân dụng - cơng nghiệp.................................................................. 16
1.3. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH
TRONG XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP.. 17
1.3.1. Các phƣơng pháp và kỹ thuật đo GPS .................................................. 17
1.3.1.1. Phƣơng pháp đo tuyệt đối .................................................................. 17
1.3.1.2. Phƣơng pháp đo tƣơng đối ................................................................. 20
1.3.2. Các nguồn sai số trong đo GPS............................................................. 24
1.3.2.1. Các nguồn sai số do hệ thống............................................................. 25

1.3.2.2. Các nguồn sai số do môi trƣờng ........................................................ 25
1.3.2.3. Sai số do đồ hình vệ tinh .................................................................... 28
1.3.2.4. Sai số do ngƣời đo .............................................................................. 29
Chương 2: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH ĐỂ THÀNH
LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ THI CƠNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ
CƠNG NGHIỆP ............................................................................................ 30
2.1. CHỈ TIÊU KỸ THUẬT THÀNH LẬP LƢỚI KHỐNG CHẾ THI CƠNG
CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP ....................................... 30
2.1.1. Mục đích thành lập lƣới khống chế thi cơng cơng trình dân dụng - cơng
nghiệp ................................................................................................................................ 30
2.1.2. Đặc điểm thành lập lƣới khống chế thi cơng cơng trình dân dụng - cơng
nghiệp ................................................................................................................................ 31
2.1.3. Độ chính xác thành lập lƣới ............................................................................. 31
2.2. ĐẶC ĐIỂM CÁC PHƢƠNG PHÁP THÀNH LẬP LƢỚI KHỐNG CHẾ
THI CƠNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP ................... 33


iv

2.2.1. Đặc điểm thành lập lƣới khống chế thi công bằng phƣơng pháp đo
mặt đất .............................................................................................................................. 33
2.2.1.1. Phƣơng pháp tam giác (đo góc, đo cạnh, đo góc – cạnh) .................. 34
2.2.1.2. Phƣơng pháp đƣờng chuyền (đa giác) ............................................... 35
2.2.1.3. Phƣơng pháp lƣới ô vuông xây dựng ................................................. 36
2.2.2. Đặc điểm thành lập lƣới khống chế thi công bằng công nghệ định vị
vệ tinh ............................................................................................................................... 36
2.3. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH ĐỂ THÀNH LẬP
LƢỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG
NGHIỆP .......................................................................................................... 37
2.3.1. Những u cầu chung khi thành lập lƣới khống chế thi công bằng

công nghệ định vị vệ tinh ........................................................................................... 37
2.3.2. Thiết kế đồ hình lƣới ......................................................................................... 38
2.3.2.1. Liên kết điểm: .................................................................................... 39
2.3.2.2. Liên kết cạnh: ..................................................................................... 39
2.3.2.3. Liên kết lƣới: ...................................................................................... 39
2.3.2.4. Liên kết hỗn hợp cạnh - điểm: ........................................................... 39
2.3.3. Ƣớc tính độ chính xác lƣới .............................................................................. 40
2.3.3.1. Ƣớc tính với các trị đo cạnh S và phƣơng vị α .................................. 40
2.3.3.2. Ƣớc tính lƣới GNSS với các trị đo ΔX, ΔY, ΔZ …………...……... 43
2.3.4. Xử lý số liệu đo đạc lƣới .................................................................................. 44
2.3.4.1. Yêu cầu............................................................................................... 44
2.3.4.2. Tính baseline ...................................................................................... 45
2.3.4.3. Kiểm tra kết tính baseline .................................................................. 45
2.3.4.4. Các phƣơng án tính tốn bình sai ....................................................... 46


v

2.3.5. Tính chuyển tọa độ các điểm về hệ tọa độ thi cơng cơng trình .............. 47
2.3.5.1. Tính chuyển từ hệ tọa độ vng góc khơng gian địa tâm (X, Y, Z) về
hệ tọa độ trắc địa (B, L, H)............................................................................. .47
2.3.5.2. Tính chuyển tọa độ địa tâm về hệ tọa độ địa diện chân trời: ............. 48
2.3.5.3.. Phép tính chuyển tọa độ phẳng Helmert ........................................... 49
2.4. KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG THỐNG TRẠM CORS ĐỂ THAY THẾ
LƢỚI KHỐNG CHẾ THI CÔNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG
NGHIỆP .......................................................................................................... 51
2.4.1. Cấu trúc hệ thống trạm CORS ........................................................................ 51
2.4.1.1. Hệ thống các trạm tham chiếu............................................................ 52
2.4.1.2. Trạm chủ ............................................................................................ 53
2.4.1.3. Ngƣời sử dụng .................................................................................... 54

2.4.2. Các kỹ thuật định vị bằng hệ thống trạm CORS ........................................ 55
2.4.2.1. Kỹ thuật trạm tham chiếu ảo VRS ..................................................... 55
2.4.2.2. Kỹ thuật hiệu chỉnh khu vực FKP ...................................................... 56
2.4.2.3. Kỹ thuật phối hợp trạm phụ trợ và trạm chính MAC ........................ 57
2.4.2.4. Hệ thống mạng lƣới tham chiếu NRS ................................................ 58
2.4.2.5. Kỹ thuật DEEP - NRS ....................................................................... 58
2.4.3. Khả năng ứng dụng hệ thống trạm CORS để thay thế lƣới khống chế
thi cơng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp ......................................................... 58
2.4.3.1 Độ chính xác định vị bằng hệ thống trạm CORS ............................... 59
2.4.3.2. Khả năng ứng dụng hệ thống trạm CORS để thay thế lƣới khống chế
thi cơng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp ................................................. 60


vi

Chương 3: ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH TRONG
GIAI ĐOẠN THI CƠNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG CƠNG NGHIỆP
......................................................................................................................... 61
3.1. ĐẶC ĐIỂM CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG GIAI ĐOẠN THI CƠNG
CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP ....................................... 61
3.1.1. Đặc điểm cơng tác trắc địa trong bố trí cơng trình..................................... 61
3.1.1.1 Trình tự cơng tác bố trí cơng trình ...................................................... 61
3.1.1.2. Độ chính xác u cầu bố trí cơng trình .............................................. 61
3.1.1.3. Cơng tác chuẩn bị cho bố trí: ............................................................. 62
3.1.1.4. Bố trí các trục cơng trình: .................................................................. 63
3.1.1.5. Bố trí chi tiết móng cơng trình .......................................................... 63
3.1.1.6. Chuyển hệ thống trục và độ cao lên các tầng xây dựng..................... 64
3.1.1.7. Bố trí các kết cấu và thiết bị công nghệ ............................................. 64
3.1.2. Đặc điểm công tác đo vẽ hồn cơng cơng trình dân dụng - cơng nghiệp
............................................................................................................................................ 64

3.1.2.1 Phƣơng pháp đo vẽ hồn cơng ............................................................ 65
3.1.2.2 Những lƣu ý trong đo vẽ hồn cơng: .................................................. 66
3.2. ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH (GNSS) TRONG
CÔNG TÁC BỐ TRÍ VÀ ĐO VẼ HỒN CƠNG CƠNG TRÌNH DÂN
DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP .......................................................................... 66
3.2.1. Ứng dụng cơng nghệ GNSS trong bố trí cơng trình dân dụng - cơng
nghiệp ................................................................................................................................ 66
3.2.1.1. Đặc điểm chung.................................................................................. 66
3.2.1.2. Ngun tắc bố trí cơng trình dân dụng - công nghiệp bằng công nghệ
GNSS - RTK ................................................................................................... 67


vii

3.2.1.3. Bố trí cơng trình dân dụng - cơng nghiệp bằng công nghệ GNSS –
RTK ................................................................................................................. 68
3.2.2. Ứng dụng công nghệ GNSS - RTK trong đo vẽ hồn cơng cơng trình
dân dụng - cơng nghiệp ................................................................................................ 71
3.3. ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ TRẠM CORS TRONG GIAI ĐOẠN THI
CƠNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP........................... 72
3.3.1. Ứng dụng cơng nghệ trạm CORS trong thi công tuyến đƣờng trên khu
vực xây dựng cơng trình dân dụng - cơng nghiệp ................................................. 72
3.3.1.1. Bố trí tuyến đƣờng ............................................................................. 72
3.3.1.2. Đo vẽ mặt cắt dọc, mặt cắt ngang tuyến đƣờng ................................. 73
3.3.2. Ứng dụng công nghệ trạm CORS trong cơng tác bố trí quy hoạch đơ
thị, giải phóng mặt bằng ............................................................................................... 73
3.3.3. Ứng dụng cơng nghệ trạm CORS trong hệ thống giám sát hành trình
các phƣơng tiện vận tải trên công trƣờng xây dựng .............................................. 74
3.4. GIẢI PHÁP XÁC ĐỊNH DỊ THƢỜNG ĐỘ CAO VÀ ĐỘ CAO CHUẨN

SỬ DỤNG CÁC TRỊ ĐO GNSS TRÊN KHU VỰC XÂY DỰNG CƠNG
TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP ................................................... 75
3.4.1. Công thức chung ................................................................................................. 75
3.4.2. Giải pháp xác định dị thƣờng độ cao và độ cao chuẩn trong các trƣờng
hợp khác nhau ................................................................................................................. 77
3.4.2.1. Khi biết độ cao chuẩn của ba điểm khống chế................................... 77
3.4.2.2. Khi biết độ cao chuẩn từ ba điểm khống chế trở lên ......................... 78
3.4.2. Giải pháp xác định độ cao chuẩn dựa vào độ cao Geoid lấy từ mơ hình
trọng trƣờng EGM2008 ................................................................................................ 79
Chương 4: TÍNH TỐN THỰC NGHIỆM................................................ 81


viii

4.1. ƢỚC TÍNH ĐỘ CHÍNH XÁC LƢỚI KHỐNG CHẾ THÀNH LẬP
BẰNG CÔNG NGHỆ ĐỊNH VỊ VỆ TINH .................................................... 81
4.1.1. Tứ giác trắc địa kép............................................................................................ 81
4.1.2. Tứ giác trắc địa kép đo thêm 2 baseline chéo dài………………..…….....91
4.1.3. Phân tích kết quả thực nghiệm ƣớc tính độ chính xác ............................ 101
4.2. TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH CHÊNH CAO CHUẨN THEO CHÊNH CAO
TRẮC ĐỊA VÀ ĐỘ CHÊNH ĐỘ CAO GEOID NỘI SUY TỪ MÔ HÌNH
EMG2008 ...................................................................................................... 101
4.2.1. Thuật tốn ........................................................................................................... 101
4.2.2. Sơ đồ lƣới thực nghiệm và số liệu................................................................ 101
4.2.3. Tính tốn và phân tích kết quả thực nghiệm ............................................. 103
4.2.3.1 Trình tự tính toán: ............................................................................. 103
KẾT LUẬN……………………………………………………………...…108
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................109

ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tiêu đề của bảng

STT
Bảng 1.1

Sai số trung phƣơng khi lập lƣới khống chế thi công

Trang
12

xây lắp
Bảng 1.2

Sai số trung phƣơng khi lập lƣới bố trí cơng trình

13

Bảng 1.3

Sai số trung phƣơng bố trí cơng trình

15

Bảng 1.4

Sai số cho phép đo chuyển dịch đối với các giai đoạn xây
dựng và sử dụng cơng trình (đơn vị tính mm)

16

Bảng 1.5

Sai số cho phép đo chuyển vị

17

Bảng 1.6

Quan hệ giữa PDOP và chất lƣợng tọa độ điểm quan sát

29

Bảng 2.1

Sai số trung phƣơng khi lập lƣới khống chế thi công

31

Bảng 2.2

Sai số trung phƣơng khi lập lƣới bố trí cơng trình

32

Bảng 3.1

Sai số trung phƣơng bố trí cơng trình

62

Bảng 3.2

Giá trị 7 tham số tính chuyển tại Việt Nam

70

Bảng 4.1
Bảng 4.2
Bảng 4.3

Kết quả ƣớc tính độ chính xác lƣới thực nghiệm theo phƣơng
án 1
Kết quả ƣớc tính độ chính xác lƣới thực nghiệm theo phƣơng
án 2
Tổng hợp kết quả ƣớc tính độ chính xác 2 mạng lƣới thực
nghiệm đƣợc nêu trong

91
101
101

Bảng 4.4

Tọa độ - độ cao trắc địa và độ cao chuẩn của các điểm

103

Bảng 4.5

Kết quả tính dị thƣờng độ cao và độ cao Geoid

104

Bảng 4.6

Kết quả tính chênh cao các cạnh

105


x

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tiêu đề của hình

STT

Trang

Hình 1.1

Ngun lý đo tuyệt đối

18

Hình 1.2

Nguyên lý đo tƣơng đối.

21

Hình 1.3

Sai số do hiện tƣợng đa đƣờng

27

Hình 1.4

Sai số do cấu hình vệ tinh nhà cao tầng

28

Hình 2.1

Lƣới tam giác đo góc

34

Hình 2.2

Lƣới tam giác đo cạnh

35

Hình 2.3

Liên kết điểm

39

Hình 2.4

Liên kết cạnh

39

Hình 2.5

Liên kết hỗn hợp cạnh – điểm

40

Hình 2.6

Chuyển đổi tọa độ vng góc phẳng

49

Hình 2.7

Sơ đồ cấu trúc trạm CORS

52

Hình 2.8

Trạm tham chiếu trên mặt đất

53

Hình 2.9

Sơ đồ trạm xử lý trung tâm

54

Hình 2.10 Trạm tham chiếu ảo trong cơng nghệ CORS

56

Hình 2.11 Thơng số hiệu chỉnh khu vực

57

Hình 2.12 Kỹ thuật phối hợp trạm phụ trợ và trạm chính

57

Hình 2.13 Kỹ thuật DEEP – NRS

58

Hình 3.1

Khởi đo trạm động trên thanh khởi đo

69

Hình 3.2

Gắn thiết bị định vị vào phƣơng tiện cơ giới

74

Hình 3.3
Hình 3.4
Hình 3.5

Sơ đồ mạng lƣới quản lý phƣơng tiện cơ giới trên công
trƣờng
Mối quan
hệdựng
giữa sử
cácdụng
hệ thống
cao
xây
trạm độ
CORS
Điểm cần nội suy độ cao Geoid trong ô lƣới của mơ hình
EGM2008 tồn cầu

75
76
79

Hình 4.1

Sơ đồ lƣới thực nghiệm theo phƣơng án 1

81

Hình 4.2

Sơ đồ lƣới thực nghiệm theo phƣơng án 2

91

Hình 4.3

Sơ đồ lƣới GPS - thủy chuẩn Nhà máy Thép Vũng Áng

102


xi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CORS:
Continuosly Operating Reference Stations
FKP:

Flächen Korrektur Parameter

GDOP:

Geometry Dilution of Precision

GLONASS

Global Orbiting Navigation Satellite System

GNSS:

Global Navigation Satellite System

GPRS:

General Packet Radio Service

GPS:

Global Positioning System

MAC:

Master Auxiliary Corrections

PDOP:

Position Dilution of Precision

PPK:

Post-processed Kinematic

RTK:

Real Time Kinematic

VRS:

Virtual Reference Station

WAN:

Wide area network

WGS-84:

World Geodetic System 1984

EMG-2008:

mơ hình dị thƣờng độ cao 2008


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay ở nƣớc ta đã và đang xây dựng các khu dân cƣ, khu công nghiệp
với quy mô lớn, phân bố các hạng mục ngày càng phức tạp. Công tác xây dựng lƣới
khống chế thi cơng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp địi hỏi độ chính xác tƣơng
hỗ cao, đảm bảo độ chính xác cần thiết để bố trí các hạng mục cơng trình; cơng tác
bố trí cơng trình địi hỏi độ chính xác cao với giải pháp bố trí hợp lý. Việc ứng dụng

công nghệ định vị vệ tinh cho phép thành lập lƣới khống chế thi cơng cơng trình
dân dụng và cơng nghiêp đạt độ chính xác cần thiết, đồng thời đảm bảo tính hiệu
quả, giảm thời gian thực hiện; cho phép thực hiện cơng tác bố trí và đo vẽ hồn
cơng một cách linh hoạt, hiệu quả.
Do vậy đề tài: “Nghiên cứu giải pháp ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh
trong thi cơng xây dựng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp” là cần thiết, góp phần
nâng cao chất lƣợng và hiệu quả công tác trắc địa trong thành lập lƣới khống chế thi
công và công tác bố trí, bảo đảm độ chính xác về mặt hình học khi xây dựng các
cơng trình dân dụng và cơng nghiệp.
2. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu các giải pháp ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh để thành lập lƣới
khống chế thi cơng, bố trí và đo vẽ hồn cơng trong thi cơng xây dựng cơng trình
dân dụng và công nghiệp.
3. Nhiệm vụ của đề tài
- Nghiên cứu giải pháp ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong thiết kế, đo
đạc và xử lý số liệu để nâng cao chất lƣợng và hiệu quả thành lập lƣới khống chế thi
cơng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp.
- Nghiên cứu giải pháp ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh để nâng cao chất
lƣợng, hiệu quả công tác bố trí và đo vẽ hồn cơng cơng trình dân dụng và công
nghiệp.


2

- Thực nghiệm các giải pháp đã nêu.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tƣợng nghiên cứu là ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh trong thành
lập lƣới khống chế thi cơng, bố trí và đo vẽ hồn cơng cơng trình dân dụng và cơng
nghiệp.
- Phạm vi nghiên cứu: Công tác trắc địa trong thi công công trình dân dụng và

cơng nghiệp.
5. Nội dung nghiên cứu
- Giải pháp ứng dụng công nghệ định vị vệ tinh để nâng cao hiệu quả thành
lập lƣới khống chế thi công cơng trình dân dụng và cơng nghiệp;
- Giải pháp ứng dụng cơng nghệ định vị vệ tinh, trong đó có hệ thống trạm
CORS để nâng cao hiệu quả công tác bố trí và đo vẽ hồn cơng trong xây dựng
cơng trình dân dụng và cơng nghiệp;
- Giải pháp xác định độ cao chuẩn của điểm trên mặt bằng xây dựng cơng
trình dân dụng và cơng nghiệp dựa vào số liệu độ cao trắc địa xác định bằng công
nghệ công nghệ định vị vệ tinh và độ cao chuẩn của các điểm khống chế trên khu
vực; giải pháp xác định độ chênh của độ cao chuẩn theo chênh cao trắc địa và độ
chênh độ cao Geoid nội suy từ mơ hình EGM2008, từ đó xác định đƣợc độ cao
chuẩn của điểm.
- Thực nghiệm.
6. Phương pháp nghiên cứu
- Thống kê, thu thập, tổng hợp, phân tích, xử lý các số liệu
- Hệ thống hóa các phƣơng pháp đã có, phát triển bổ sung các nội dung
nghiên cứu mới.
- Kết hợp khảo sát lý thuyết với thực nghiệm.
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn


3

Tìm ra giải pháp phù hợp nâng cao chất lƣợng và hiệu quả công tác thành lập
lƣới khống chế thi cơng, cơng tác bố trí và đo vẽ hồn cơng cơng trình dân dụng và
cơng nghiệp, góp phần nâng cao chất lƣợng thi cơng cơng trình.
8. Cấu trúc luận văn
Luận văn bao gồm 4 chƣơng đƣợc trình bày trong 109 trang với 25 hình, 16
bảng.

Luận văn này đƣợc hồn thành dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS. Nguyễn
Quang Thắng.
Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy hƣớng dẫn đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ tơi
hồn thành luận văn, đồng thời tôi xin cảm ơn các thày cô giáo trong Bộ mơn Trắc
địa cơng trình và Khoa Trắc địa – Bản đồ và Quản lý đất đai Trƣờng Đại học Mỏ Địa chất cùng bạn bè, đồng nghiệp đã nhiệt tình quan tâm giúp đỡ tơi trong q
trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này.


4

Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. MỤC ĐÍCH, ĐẶC ĐIỂM CƠNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CƠNG XÂY
DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP
1.1.1. Cơng tác thành lập lưới khống chế thi cơng cơng trình dân dụng
và cơng nghiệp
1.1.1.1 Mục đích
Lƣới khống chế thi cơng cơng trình dân dụng - cơng nghiệp đƣợc thành lập
với hai mục đích chủ yếu: chuyển bản thiết kế ra thực địa (bố trí cơng trình) và đo
vẽ hồn cơng. Những mục đích này quy định độ chính xác yêu cầu và những vấn đề
liên quan khi thành lập lƣới. Tuy nhiên những đặc trƣng cơ bản đối với lƣới khống
chế thi công trong xây dựng công trình cơng nghiệp thể hiện rõ nét hơn so với khi
xây dựng cơng trình dân dụng vì những lý do sau đây:
- Trong xây dựng cơng trình cơng nghiệp khơng những địi hỏi độ chính xác
cao về vị trí tƣơng hỗ giữa các bộ phận trong từng hạng mục công trình mà cịn cả
giữa các hạng mục với nhau.
- Thơng thƣờng lƣới khống chế thi cơng cơng trình cơng nghiệp đƣợc thành
lập trên mặt bằng đã đƣợc san gạt một cách cẩn thận. Khi đó đa số các điểm khống
chế lập trong giai đoạn khảo sát thiết kế trên mặt bằng này sẽ bị phá hủy, do vậy cần
thành lập các điểm lƣới mới.

- Độ chính xác yêu cầu đối với lƣới khống chế thi cơng cơng trình cơng
nghiệp thƣờng cao hơn hẳn so với lƣới khống chế thành lập trong giai đoạn khảo sát
thiết kế.
1.1.1.2 Đặc điểm công tác đo đạc
Trên khu vực xây dựng cơng trình dân dụng - cơng nghiệp có những yếu tố
sau đây gây khó khăn và ảnh hƣởng đến độ chính xác đo đạc:


5

- Nhiệt, khói, bụi từ các nhà máy, mặt đƣờng nhựa hoặc bê tông, các kết cấu
thép và bê tông dƣới tác động của mặt trời sẽ tạo nên “tiểu khí hậu” làm thay đổi
chế độ dẫn nhiệt, q trình bốc hơi và tích tụ hơi nƣớc, làm tăng chiết quang khơng
khí.
- Sự phát xạ sóng điện từ từ các thiết bị;
- Có nhiều chƣớng ngại vật đối với tia ngắm;
- Các điểm khống chế phân bố ở những độ cao khác nhau, các cạnh lại ngắn;
- Các điểm khống chế đặt trên nhà máy hoặc trên đƣờng phố có thể bị rung do
sự chuyển động, làm việc của các phƣơng tiện giao thông và xây dựng.
Để khắc phục những ảnh hƣởng này cần áp dụng các biện pháp sau:
- Lƣu ý khi chọn các điểm của lƣới sao cho tia ngắm không đi quá gần các
chƣớng ngại vật, các vật phát xạ nhiệt, từ, hạn chế chênh lệch chiều dài và chênh
cao của các tia ngắm tại trạm máy;
- Chọn thời gian đo ngắm phù hợp, hạn chế tối đa ảnh hƣởng của chiết quang;
- Chọn các thiết bị đo có độ ổn định cao.
1.1.1.3 Đặc điểm xử lý số liệu đo
Từ các đặc điểm trên, khi xử lý số liệu đo đạc lƣới khống chế thi cơng cơng
trình dân dụng - công nghiệp cần lƣu ý những vấn đề sau:
* Cơng tác bình sai lƣới
Cần lƣu ý cơng tác tính tốn sơ bộ, loại bỏ những sai lầm trong kết quả đo.

Nên bình sai lƣới theo phƣơng pháp chặt chẽ (bình sai gián tiếp, bình sai lƣới tự do)
để nâng cao độ chính xác kết quả bình sai, hạn chế tối đa ảnh hƣởng của sai số số
liệu gốc.
* Cơng tác tính chuyển tọa độ
Trong trắc địa cơng trình dân dụng - cơng nghiệp thƣờng sử dụng mặt chiếu là
mặt nằm ngang có độ cao trung bình của khu vực xây dựng cơng trình.


6

Hệ tọa độ sử dụng khi thành lập lƣới khống chế thi cơng cơng trình dân dụng cơng nghiệp:
- Đối với các cơng trình có quy mơ nhỏ hơn 100ha sử dụng hệ tọa độ vng
góc giả định có trục tọa độ song song với trục của cơng trình và gốc tọa độ đƣợc lựa
chọn phù hợp.
- Đối với công trình có quy mơ lớn sử dụng hệ tọa độ khu vực (phép chiếu
Gauss - Kruger hoặc UTM, múi chiếu 60 hoặc 30) với kinh tuyến trục đƣợc chọn
hợp lý để biến dạng chiều dài không vƣợt quá 1/200.000 (tức là 5mm/1km).
Trong trƣờng hợp hệ tọa độ sử dụng để thành lập lƣới khống chế thi cơng
cơng trình khơng trùng với hệ tọa độ sử dụng trong giai đoạn khảo sát thiết kế, cần
thực hiện cơng tác tính chuyển tọa độ.
Đối với lƣới khống chế thi công thành lập bằng cơng nghệ GPS, có thể thực
hiện việc tính chuyển về hệ tọa độ cơng trình theo những cách sau đây:
Cách 1: Tính chuyển tọa độ các điểm đo GPS từ hệ tọa độ địa tâm sang hệ tọa
độ thi công thông qua hệ tọa độ địa diện chân trời theo các bƣớc sau:
1) Tính chuyển tọa độ các điểm đo từ hệ tọa độ vng góc khơng gian địa tâm
WGS-84 (X, Y, Z) sang hệ tọa độ trắc địa (B, L, H) cùng hệ quy chiếu.
2) Chọn gốc của hệ tọa độ địa diện chân trời là điểm trọng tâm của lƣới khống
chế thi cơng cơng trình (điểm có tọa độ và độ cao là giá trị trung bình của các
điểm).
3) Tính tọa độ địa diện chân trời cho các điểm từ tọa độ trắc địa của những

điểm này.
4) Xác định các tham số tính chuyển từ tọa độ địa diện về tọa độ cơng trình:
sử dụng các điểm song trùng (điểm vừa có tọa độ địa diện, vừa có tọa độ trong hệ
tọa độ cơng trình) để xác định các tham số tính chuyển x0, y0, 0 nhờ phép tính
chuyển Helmert 3 tham số (cho m0 = 1).
5) Sử dụng 3 tham số tính chuyển vừa tìm đƣợc để tính chuyển cho các điểm
GPS cịn lại về hệ tọa độ thi cơng cơng trình.


7

Cách 2: Tính chuyển tọa độ các điểm đo GPS từ hệ tọa độ địa tâm sang hệ tọa
độ thi cơng thơng qua hệ tọa độ khu vực theo trình tự sau:
- Tính tọa độ các điểm GPS trên mặt phẳng theo phép chiếu UTM (hoặc phép
chiếu Gauss - Kruger), múi chiếu 60 hoặc 30 với kinh tuyến trục đƣợc chọn hợp lý
để biến dạng chiều dài không vƣợt quá giá trị cho phép.
- Tính tọa độ của các điểm trên mặt chiếu tại mặt phẳng có độ cao bằng độ cao
trung bình của khu vực xây dựng cơng trình.
Nếu chọn hệ tọa độ thi cơng cơng trình là hệ tọa độ khu vực thì việc tính tốn
dừng ở đây. Trƣờng hợp các trục của hệ tọa độ thi công không trùng với các trục
của hệ tọa độ khu vực thì cần thực hiện việc tính chuyển tọa độ giữa hai hệ tọa độ
vng góc theo phép tính chuyển Helmert nhờ các điểm song trùng tƣơng tự nhƣ
các bƣớc 4 và 5 trong cách tính 1 nêu trên.
1.1.2. Đặc điểm cơng tác bố trí và đo vẽ hồn cơng cơng trình dân dụng và
cơng nghiệp
1.1.2.1 Đặc điểm cơng tác bố trí
* Trình tự cơng tác bố trí cơng trình:
- Bố trí các mốc ranh giới của cơng trình trên thực địa;
- Bố trí các trục chính và trục cơ bản của cơng trình;
- Bố trí các trục chi tiết của cơng trình từ các trục chính và trục cơ bản;

- Bố trí móng cơng trình từ các trục;
- Chuyển các trục cơng trình lên các tầng xây dựng (trƣờng hợp cơng trình có
nhiều tầng);
- Bố trí các điểm chi tiết của cơng trình dựa vào các trục chi tiết theo bản vẽ
thiết kế.
Trƣớc khi tiến hành bố trí cơng trình phải kiểm tra cẩn thận các số liệu thiết kế
giữa các bản vẽ chi tiết so với mặt bằng tổng thể, kích thƣớc từng phần và kích
thƣớc tồn thể


8

1.1.2.2 Đặc điểm cơng tác đo vẽ hồn cơng cơng trình dân dụng - cơng
nghiệp
Mục đích đo vẽ hồn cơng là xác định lại vị trí mặt bằng, độ cao, kích thƣớc
thực tế của cơng trình vừa xây dựng trong từng cơng đoạn. Nó là cơ sở để giải quyết
mọi vấn đề trong quá trình xây dựng nhƣ tổ chức khắc phục những hiện tƣợng sai
hỏng, bố trí những cơng trình mới khơng vi phạm những cơng trình cũ đã có, nhất là
khi xây dựng các cơng trình ngầm.
Bản vẽ hồn cơng tồn phần cũng đƣợc hồn thành cùng lúc khi xây dựng
xong cơng trình. Đây là cơ sở, là số liệu pháp quy để giải quyết những nhiệm vụ kỹ
thuật khác nhau trong quá trình khai thác, sửa chữa mở rộng cơng trình.
Do vậy trong q trình thi cơng cơng trình, cần tiến hành đo đạc kiểm tra vị
trí, kích thƣớc hình học của các bộ phận, hạng mục cơng trình. Cơng tác đo vẽ hồn
cơng này đƣợc gọi là đo vẽ hồn cơng trung gian hay đo vẽ hồn cơng theo giai
đoạn. Độ chính xác của cơng tác đo vẽ hồn cơng này theo quy định tối thiểu phải
đạt đƣợc tƣơng đƣơng với độ chính xác của cơng tác bố trí tƣơng ứng.
Vị trí tổng thể của cơng trình đƣợc xác định từ lƣới khống chế thi cơng bằng
các phƣơng pháp đo vẽ bản đồ thơng thƣờng. Kích thƣớc giữa các trục, vị trí của kết
cấu, các thiết bị cơng nghệ của cơng trình đƣợc xác định độc lập trong phạm vi cơng

trình.
1.1.3. Đặc điểm cơng tác quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình dân
dụng - cơng nghiệp
1.1.3.1 Đặc điểm công tác quan trắc độ lún công trình
* Phƣơng pháp và quy trình đo độ lún
Khi đo độ lún nhà và cơng trình, có thể sử dụng một trong các phýõng pháp
sau: đo cao hình học, đo cao lƣợng giác, đo cao thuỷ tĩnh, chụp ảnh. Tuy nhiên
phƣơng pháp phổ biến nhất là đo cao hình học. Quy trình kỹ thuật để đo và xác định
độ lún theo phƣơng pháp này đƣợc nêu trong TCVN 9360:2012.
* Xử lý số liệu và báo cáo kết quả đo lún:


9

- Kiểm tra các số liệu đo đạc theo các hạn sai quy định;
- Bình sai các mạng lƣới quan trắc lún;
- Tính tốn các thơng số lún;
- Vẽ các biểu đồ, bình đồ lún;
- Lập báo cáo kết quả quan trắc lún theo quy định.
1.1.3.2. Đặc điểm quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình
* Độ chính xác đo chuyển dịch
Theo quy phạm hiện hành, sai số cho phép đo chuyển vị đƣợc quy định nhƣ
sau:
 1mm đối với nhà, cơng trình đƣợc xây dựng trên nền đá hoặc nửa đá;
 3mm đối với nhà, cơng trình xây trên nền cát, sét;
 5mm đối với các đập cao xây đá;
 10mm đối với nhà, cơng trình xây trên nền đất đắp;
 15mm đối với các cơng trình bằng đất.
Chu kỳ đo phụ thuộc vào loại nền đất, dạng cơng trình và giá trị biến dạng dự
kiến, tiến độ thi công...

* Các phƣơng pháp đo chuyển dịch ngang:
- Phƣơng pháp hƣớng chuẩn: phƣơng pháp này thƣờng đƣợc ứng dụng để đo
chuyển dịch cơng trình dạng thẳng nhƣ: đập, cầu...
Để xác định độ lệch của điểm quan trắc so với hƣớng chuẩn có thể dùng bảng
ngắm di động hoặc phƣơng pháp đo góc nhỏ. Muốn xác định dịch chuyển dọc theo
hƣớng chuẩn thì cần đo chính xác khoảng cách ở các chu kỳ đo.
- Phƣơng pháp tam giác: các điểm khống chế và điểm quan trắc tạo thành các
sơ đồ lƣới nhƣ sau:
Lƣới tam giác: đo cạnh hoặc đo góc - cạnh
Lƣới giao hội: giao hội góc, giao hội cạnh, giao hội góc - cạnh.


10

Với việc ứng dụng các máy toàn đạc điện tử chính xác, phƣơng pháp tam giác,
nhất là các sơ đồ giao hội cạnh, góc - cạnh đƣợc áp dụng phổ biến trong quan trắc
chuyển dịch mặt bằng cơng trình.
- Phƣơng pháp đƣờng chuyền: Trong những điều kiện xây dựng chật hẹp, để
đo chuyển dịch chuyển ngang có thể sử dụng phƣơng pháp đƣờng chuyền. Phƣơng
pháp này thƣờng đƣợc sử dụng khi nghiên cứu chuyển dịch ngang của cơng trình
hầm, đập.... bê tơng và các cơng trình có dạng cong khác.
Trong các đƣờng chuyền quan trắc chuyển dịch ngang thƣờng không có điều
kiện góc định hƣớng, mà chỉ có điều kiện toạ độ. Do vậy, nói chung độ chính xác
đo góc trong đƣờng chuyền yêu cầu rất cao.
1.1.3.3. Đặc điểm quan trắc độ nghiêng cơng trình
Những cơng trình có chiều cao lớn nhƣ nhà cao tầng, ống khói, tháp nƣớc,
tháp truyền hình... dƣới tác động của các yếu tố khác nhau trong q trình xây dựng
và khai thác sử dụng có thể bị nghiêng.
* Độ chính xác quan trắc độ nghiêng
Sai số giới hạn khi đo độ nghiêng đƣợc quy định nhƣ sau:

- Xác định độ nghiêng của các móng máy: 0,00001L
- Với các tƣờng nhà:

0,0001H

- Đối với ống khói:

0,0005H

trong đó: L, H tƣơng ứng là chiều dài móng và chiều cao cơng trình.
* Các phƣơng pháp quan trắc độ nghiêng:
- Phƣơng pháp dây dọi: dây dọi đƣợc treo từ điểm phía trên cơng trình, dùng
thƣớc chun dùng để đo trực tiếp độ nghiêng. Trong điều kiện thuận lợi, phƣơng
pháp này có thể đảm bảo độ chính xác đo độ nghiêng cho các cơng trình chiều cao
dƣới 15m.
- Phƣơng pháp dùng máy chiếu đứng (quang học hoặc lade): Phƣơng pháp này
khác phƣơng pháp dây dọi ở chỗ phƣơng chuẩn thẳng đứng đƣợc thiết lập nhờ trục
ngắm của máy chiếu thiên đỉnh.


11

Trong điều kiện thuận lợi, phƣơng pháp này này có thể đo độ nghiêng của các
cơng trình cao 100 m với sai số ± 1 mm.
- Phƣơng pháp toạ độ: Về nguyên lý phƣơng pháp này giống các phƣơng
pháp đo chuyển vị. Xung quanh cơng trình xây dựng 3  4 mốc chuẩn trong một hệ
toạ độ thống nhất. Từ các mốc chuẩn này theo chu kỳ đo và tính toạ độ các điểm
quan trắc bằng giao hội. Từ chênh lệch về toạ độ giữa các chu kỳ đo so với lần đo
đầu tiên sẽ xác định đƣợc độ nghiêng theo các hƣớng trục toạ độ và độ nghiêng tổng
hợp.

- Phƣơng pháp đo góc bằng:
Đối với các cơng trình cao mà phần chân của nó bị che khuất thì có thể quan
trắc độ nghiêng theo phƣơng pháp định kỳ đo góc bằng từ hai mốc chuẩn (tốt nhất
là bố trí gần với hai hƣớng trục của cơng trình). Các điểm đặt máy đƣợc định hƣớng
tới các điểm chuẩn cố định khác. Từ các giá trị thay đổi về góc giữa các chu kỳ tới
cùng một điểm quan trắc, tính đƣợc độ nghiêng tồn phần.
Độ chính xác của phƣơng pháp này hồn tồn phụ thuộc vào độ chính xác đo
góc bằng. Thơng thƣờng các góc bằng phải đo với sai số trung phƣơng m   1 .

1.2. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CÔNG TÁC TRẮC ĐỊA TRONG THI CÔNG
XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP
1.2.1. Các chỉ tiêu kỹ thuật trong công tác thành lập lưới khống chế thi
cơng cơng trình dân dụng và cơng nghiệp
Khi thành lập lƣới khống chế thi cơng cơng trình dân dụng - công nghiệp cần
lƣu ý những đặc điểm cơ bản sau đây:
- Lƣới đƣợc thành lập trong hệ tọa độ thi cơng cơng trình, nhƣng cần đƣợc đo
nối với hệ tọa độ sử dụng trong giai đoạn khảo sát thiết kế;
- Sơ đồ lƣới đƣợc xác định tùy thuộc vào hình dạng khu vực, vào sự phân bố
các hạng mục của cơng trình xây dựng;
- Lƣới có số lƣợng hình hoặc vịng khép khơng lớn lắm;


12

- Chiều dài cạnh của lƣới thƣờng ngắn;
- Các điểm của lƣới có u cầu độ ổn định vị trí điểm cao trong điều kiện
phức tạp khi xây dựng công trình;
- Điều kiện đo đạc các mạng lƣới thƣờng khó khăn, độ chính xác bị ảnh
hƣởng do cơng tác xây dựng, do phát xạ nhiệt, sóng điện từ của các đối tƣợng xây
dựng…

* Độ chính xác thành lập lưới
Tùy thuộc vào tính chất, mức độ phức tạp của cơng trình mà độ chính xác yêu
cầu thành lập lƣới khống chế thi cơng cơng trình dân dụng - cơng nghiệp có các giá
trị khác. Theo TCVN 9398: 2012, đặc trƣng về độ chính xác của lƣới khống chế cơ
sở mặt bằng và độ cao phục vụ thi cơng cơng trình đƣợc chia làm 4 cấp nhƣ trong
bảng 1.1.
Bảng 1.1. Sai số trung phƣơng khi lập lƣới khống chế thi công
Sai số trung phƣơng khi lập lƣới

Cấp
chính

Đặc điểm

xác

của đối tƣợng xây lắp

Đo góc

Đo cạnh

Đo chênh
cao trên 1
km

(“)

(tỷ lệ)

1

Xí nghiệp, các cụm nhà và cơng trình
xây dựng trên phạm vi lớn hơn
100ha, từng ngơi nhà và cơng trình
riêng biệt trên diện tích lớn hơn
100ha

3”

1/25.000

4 mm

2

Xí nghiệp, các cụm nhà và cơng trình
xây dựng trên phạm vi nhỏ hơn
100ha, từng ngôi nhà và công trình
riêng biệt trên diện tích từ 1ha đến
100ha

5”

1/10.000

6 mm

3

Nhà và cơng trình xây dựng trên
phạm vi nhỏ hơn 1ha; đƣờng trên mặt

10”

1/5.000

10 mm