Nghiên cứu ứng dụng bình sai lưới trắc địa tự do để xử lý số liệu lưới khống chế mặt bằng thi công công trình nhà cao tầng

1

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

VŨ VĂN CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÌNH SAI LƯỚI TRẮC ĐỊA
TỰ DO ĐỂ XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT
BẰNG THI CƠNG CƠNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI - 2010


2

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

VŨ VĂN CƯỜNG

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BÌNH SAI LƯỚI TRẮC ĐỊA
TỰ DO ĐỂ XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT
BẰNG THI CƠNG CƠNG TRÌNH NHÀ CAO TẦNG
Chun ngành : Kỹ thuật Trắc địa
Mã số
:

60.52.85

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS TS. PHAN VĂN HIẾN

HÀ NỘI - 2010


3

LỜI CAM ĐOAN

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

Tác giả luận văn

Vũ Văn Cường


4

MỤC LỤC
TRANG PHỤ BÌA
LỜI CAM ĐOAN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠNG TRÌNH...............5

1.1. Phân loại và tác dụng của lưới khống chế cơng trình...............................5
1.1.1.Phân loại, tác dụng và các bước thành lập lưới khống chế cơng trình....5
1.1.2.Tiêu chuẩn chất lượng của lưới khống chế trắc địa cơng trình.......... 6
1.1.3. Lưới khống chế đo vẽ bản đồ.......................................................... 11
1.1.4. Lưới khống chế thi công ................................................................. 12
1.1.5. Lưới quan trắc biến dạng ................................................................ 15
1.2. Hạn sai cho phép trong thi cơng cơng trình nhà cao tầng...................... 16
1.2.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới khống chế thi công ................................ 16
1.2.2. Độ chính xác của bố trí cơng trình.................................................. 17
1.2.3. Độ chính xác chuyển trục lên các mặt bằng xây lắp....................... 19
1.3. Nguyên tắc xác định độ chính xác cần thiết thành lập lưới mặt bằng. .. 19
1.4. Lưới khống chế mặt bằng thi cơng cơng trình nhà cao tầng.................. 21
1.4.1. Thành lập lưới mặt bằng cơ sở trên mặt bằng xây dựng nhà cao tầng . 21
1.4.2. Thành lập lưới mặt bằng cơ sở trên mặt bằng móng ...................... 23
1.4.3. Lưới trục trên các sàn tầng.............................................................. 25
1.4.4. Một số hình ảnh về các cơng trình nhà cao tầng tại Việt Nam ....... 27


5

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP BÌNH SAI LƯỚI TRẮC ĐỊA TỰ DO .............29

2.1. Lưới trắc địa tự do.................................................................................. 29
2.1.1. Khái niệm về lưới trắc địa tự do. .................................................... 29
2.1.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do ........ 31

2.1.3. Chọn hệ toạ độ và gốc trong bình sai lưới trắc địa tự do…....……35
2.2. Bài tốn bình sai lưới trắc địa tự do ....................................................... 36
2.2.1. Mơ hình bài tốn bình sai lưới trắc địa mặt bằng tự do .................. 36
2.2.2. Quan hệ hợp lý giữa độ chính xác đo cạnh và độ chính xác đo góc .... 42
2.3. Hoàn nguyên và đo kiểm tra mạng lưới................................................. 44
2.3.1. Hoàn nguyên mạng lưới.................................................................. 44
2.3.2. Đo kiểm tra mạng lưới .................................................................... 45
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG BÌNH SAI LƯỚI TRẮC ĐỊA TỰ DO ĐỂ XỬ LÝ
SỐ LIỆU LƯỚI KHỐNG CHẾ MẶT BẰNG THI CÔNG NHÀ CAO TẦNG .. .46

3.1. Đặc điểm xử lý số liệu lưới khống chế thi công cơng trình nhà cao tầng.... 46
3.2. Các phương pháp xử lý số liệu truyền thống ......................................... 47
3.2.1. Phương pháp bình sai điều kiện ...................................................... 48
3.2.2. Phương pháp bình sai gián tiếp ....................................................... 49
3.3. Ứng dụng bình sai lưới trắc địa tự do để xử lý số liệu lưới khống chế
mặt bằng trong thi công nhà cao tầng. ............................................................ 52
3.3.1. Số liệu thực nghiệm ........................................................................ 53
3.3.2. Thực nghiệm xử lý số liệu đo trên mơ hình bằng phương pháp bình
sai truyền thống - bình sai gián tiếp. ............................................................... 57
3.3.3. Thực nghiệm xử lý số liệu đo trên mơ hình bằng bình sai lưới tự do có
số khuyết dương ..............................................................................................68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................... 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 81


6

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1

Sai số trung phương các trị đo khi lập lưới khống chế thi

17

công
Bảng 1.2

Sai số cho phép vị trí lỗ khoan cọc nhồi

18

Bảng 1.3

Sai số trung phương bố trí cơng trình.

18

Bảng 1.4

Sai số trung phưong chuyển trục lên các mặt bằng xây lắp

19

Bảng 3.1

Trị đo cạnh của lưới trên mặt bằng móng

54

Bảng 3.2

Trị đo cạnh của lưới trên mặt bằng móng

54

Bảng 3.3

Trị đo góc của lưới trên sàn thi công tầng 03

55

Bảng 3.4

Trị đo cạnh của lưới trên sàn thi công tầng 03

55

Bảng 3.5

Toạ độ các điểm lưới trên mặt bằng móng

55

Bảng 3.6

Toạ độ các điểm lưới trên sàn tầng 03

56

Bảng 3.7

Toạ độ gần đúng trên mặt bằng móng

57

Bảng 3.8

Bảng toạ độ các điểm trên mặt bằng móng

61

Bảng 3.9

Trị đo góc của lưới trên mặt bằng móng sau bình sai

61

Bảng 3.10

Trị đo cạnh của lưới trên mặt bằng móng sau bình sai

62

Bảng 3.11

Sai số trung phương vị trí điểm của lưới trên móng

62

Bảng 3.12

Toạ độ gần đúng các điểm lưới trên sàn tầng 03

63

Bảng 3.13

Toạ độ sau bình sai các điểm lưới trên sàn tầng 03

67

Bảng 3.14

Trị đo góc của lưới trên sàn tầng 03 sau bình sai

67

Bảng 3.15

Trị đo cạnh của lưới trên tầng 03 sau bình sai

67


7

Bảng 3.16

Sai số vị trí điểm của lưới trên sàn tầng 03

78

Bảng 3.17

Toạ độ các điểm trên mặt bằng móng sau bình sai tự do

72

Bảng 3.18

Trị đo góc của lưới trên mặt bằng móng sau bình sai tự do

72

Bảng 3.19

Trị đo cạnh của lưới trên mặt bằng móng sau bình sai tự do 73

Bảng 3.20

Sai số trung phương vị trí điểm của lưới trên mặt bằng

74

móng
Bảng 3.21

Toạ độ gần đúng các điểm lưới trên sàn tầng 03

74

Bảng 3.22

Toạ độ các điểm lưới trên sàn tầng 03 sau bình sai

77

Bảng 3.23

Trị đo góc của lưới trên sàn tầng sau bình sai

77

Bảng 3.24

Trị đo cạnh của lưới trên sàn tầng 03 sau bình sai tự do

77

Bảng 3.25

Sai số trung phương vị trí điểm của lưới trên sàn tầng 03

78

Bảng 3.26

So sánh toạ độ sau bình sai theo 2 phương pháp xử lý số

79

liệu


8

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1

Các đồ hình lưới khống chế thi cơng thơng dụng

14

Hình 1.2

Hệ thống lưới khống chế thi cơng nhà cao tầng

15

Hình 1.3

Hình ảnh tồ nhà Kengnam Hanoi Landmark Tower

27

Hình 1.4

Hình ảnh tồ nhà Grand-Plaza – Hà Nội

28

Hình 1.5

Phối cảnh khu đơ thị Văn Khê – Hà Đơng – Hà Nội

28

Hình 2.1

Góc đo trên trạm máy

38

Hình 2.2

Đo chiều dài cạnh

39

Hình 2.3

Phương pháp hồn ngun mạng lưới bằng thước đo độ

45

Hình 3.1

Lưới trụ trên sàn nhà cao tầng

47

Hình 3.2

Lưới đo góc – cạnh trên mơ hình

53

Hình 3.3

Mơ hình dịch chuyển các điểm lưới khi đưa lên sàn tầng 03

56


9

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
STT

Nội dung

Chữ viết tắt

1

Toàn đạc điện tử

TĐĐT

2

Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

TCXDVN

3

Tiêu chuẩn xây dựng

TCXD

4

Tiêu chuẩn Việt Nam

TCVN

5

Xử lý số liệu

XLSL

6

Sau bình sai

SBS

1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, vấn đề xây dựng nhà cao tầng và siêu cao tầng đã trở thành
một xu hướng tất yếu của xã hội. Các tịa nhà cao tầng, siêu cao tầng khơng
những chỉ làm thỏa mãn nhu cầu về nhà ở của con người mà cịn làm cho bộ
mặt đơ thị trở nên đẹp đẽ khang trang và sinh động hơn.
Nhiệm vụ chính của công tác trắc địa cho thi công nhà cao tầng là đảm
bảo cho cơng trình được xây dựng đúng vị trí thiết kế, đúng kích thước hình
học và điều quan trọng nhất đối với nhà cao tầng là đảm bảo độ thẳng đứng
theo thiết kế.
Độ chính xác thi cơng phụ thuộc chủ yếu vào lưới khống chế thi công
công trình, đặc biệt là lưới trên mặt bằng móng và lưới trục trên các sàn tầng.
Có nhiều phương pháp để thành lập lưới trục trên các sàn tầng nhưng chủ yếu
là phương pháp sử dụng máy chiếu đứng theo bậc. Lưới trục trên các sàn tầng sau
khi được chiếu lên bị biến dạng nên cần phải nghiên cứu phương pháp xử lý số
liệu để nâng cao độ chính xác chuyền toạ độ lên các sàn thi công nhà cao tầng.
Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng lưới trắc địa
tự do để xử lý số liệu lưới khống chế mặt bằng thi cơng cơng trình nhà cao
tầng” được đề xuất trên cơ sở nghiên cứu biện pháp và thuật toán xử lý số
liệu lưới khống chế thi công nhà cao tầng để đảm bảo độ thẳng đứng trong thi
cơng nhà cao tầng.
2. Mục đích của đề tài
Công tác trắc địa trong thi công nhà cao tầng được bắt đầu ngay từ khi
khởi cơng cơng trình cho đến các giai đoạn thi cơng, hồn thiện và đưa vào sử
dụng. Trong đó việc chuyển trục cơng trình từ phần móng lên trên các sàn


2

tầng đóng một vai trị quan trọng, vì liên quan trực tiếp đến độ thẳng đứng của
cơng trình và là cơ sở để bố trí chi tiết các hạng mục phụ trợ, các hệ thống kỹ
thuật…của cơng trình.
Trong thi cơng nhà cao tầng có số tầng nhiều, độ cao lớn, công tác trắc
địa ở các tầng được lặp đi lặp lại nhiều lần, trị số sai lệch theo chiều đứng của
kết cấu trực tiếp ảnh hưởng tới khả năng chịu lực của cơng trình cho nên
trong đo đạc thi cơng yêu cầu độ chính xác của việc đo chiếu theo chiều đứng
rất cao, thiết bị đo, phương pháp đo và xử lý số liệu linh hoạt phù hợp với
biện pháp thi cơng và điều kiện ngồi hiện trường. Vì vậy cơng tác xử lý số
liệu nhằm nâng cao độ chính xác chuyển trục lên các sàn tầng cơng trình
nhà cao tầng là vô cùng quan trọng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
− Nghiên cứu, tổng hợp các yêu cầu chung trong công tác trắc địa

phục vụ thi công công trình nhà cao tầng.
− Nghiên cứu phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do.
− Ứng dụng phương pháp bình sai lưới trắc địa mặt bằng tự do để xử

lý lưới khống chế mặt bằng thi cơng cơng trình nhà cao tầng.
− Quy trình xử lý số liệu khi bình sai lưới trắc địa tự do để xử lý số

liệu lưới khống chế trên mặt bằng móng và lưới trục trên các sàn thi
công nhà cao tầng.
− Phương pháp đo, hiệu chỉnh và hoàn nguyên điểm lưới.

4. Phương pháp nghiên cứu
− Phương pháp thống kê: thu thập, tổng hợp, xử lý các số liệu liên quan.
− Phương pháp phân tích: sử dụng các máy móc và các tiện ích, phân

tích các tư liệu,số liệu thu thập được để giải quyết các vấn đề đặt ra.


3

− Phương pháp so sánh: tổng hợp kết quả, so sánh đánh giá và đưa ra

các kết luận về các vấn đề đặt ra.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Qua việc giám sát thi công và thực nghiệm tại một số cơng trình nhà
cao tầng tại Hà Nội và một số địa phương khác cho thấy rằng: về độ thẳng
đứng của một số nhà cao tầng đã đạt được yêu cầu theo các tiêu chuẩn hiện
hành. Nhưng cũng còn một số các cơng trình chưa đạt được độ thẳng đứng
cho phép. Do một số nguyên nhân khác nhau, công trình sau xây dựng khơng
hồn tồn bảo đảm đúng các kích thước hình học, độ thẳng đứng như bản vẽ
thiết kế mà bị sai lệch trong một phạm vi nào đó.
Việc tìm ra biện pháp thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả cho công tác
lập lưới khống chế và chuyển trục cơng trình lên các sàn thi cơng nhà cao
tầng sẽ góp phần nâng cao chất lượng xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam.
Luận văn này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Phan
Văn Hiến ( Hội Trắc địa Bản đồ - Viễn thám Việt Nam). Tôi xin bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc đối với thầy hướng dẫn, người đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ
tơi hồn thành luận văn này. Trong q trình nghiên cứu và viết luận văn, tôi
đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp q báu từ các thầy cơ Khoa Trắc
địa - Trường đại học Mỏ - Địa chất và các đồng nghiệp.
6. Cấu trúc của luận văn
Cấu trúc của luận văn bao gồm các phần sau:
− Phần mở đầu.
− Chương 1. Tổng quan về lưới khống chế công trình.
− Chương 2. Phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do.

− Chương 3. Ứng dụng phương pháp bình sai lưới trắc địa tự do để xử


4

lý số liệu lưới khống chế mặt bằng thi công cơng trình nhà cao tầng.
− Phần kết luận và kiến nghị.

Luận văn được trình bày 84 trang đánh máy với 30 bảng và 11 hình vẽ.


5

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ LƯỚI KHỐNG CHẾ CƠNG TRÌNH
1.1. Phân loại và tác dụng của lưới khống chế cơng trình
1.1.1. Phân loại, tác dụng và các bước thành lập lưới khống chế cơng trình
1. Phân loại
Theo mục đích sử dụng, lưới khống chế được phân thành lưới khống chế
đo vẽ bản đồ, lưới khống chế thi công và lưới quan trắc biến dạng cơng trình.
Theo tính chất của điểm lưới,được phân thành lưới 1 chiều ( lưới thuỷ
chuẩn ), lưới hai chiều ( lưới mặt bằng ),lưới ba chiều ( lưới không gian ).
Theo dạng lưới, được phân thành lưới tam giác, lưới đường chuyền,
lưới hỗn hợp, lưới ô vuông.
Theo phương pháp đo, được chia thành lưới đo góc, lưới đo cạnh, lưới
do góc cạnh, lưới GPS;
Theo hệ toạ độ và số liệu gốc, được phân thành lưới độc lập, lưới phụ
thuộc, lưới tự do kinh điển, lưới tự do;
Theo các tiêu chuẩn khác, lưới được phân thành lưới đầu cấp, lưới tăng
dày, lưới đặc thù, lưới chuyên dụng.

2.Tác dụng
Tác dụng của lưới khống chế cơng trình là cung cấp cơ sở tham khảo
thống nhất trong phạm vi cơng trình, cung cấp số liệu vị trí cho các hạng mục
cơng tác trắc địa, thoả mãn các yêu cầu về chất lượng ( độ chính xác và độ tin
cậy ), tiến độ, chi phí của cơng tác trắc địa trong các giai đoạn khác nhau của
xây dựng cơng trình. Luới khống chế cơng trình cũng có tác dụng khống chế
tồn cục, cung cấp số liệu và khống chế sự tích luỹ sai số đo đạc. Lưới khống
chế cơng trình vừa có quan hệ mật thiết vừa có nhiều đặc điểm khác với lưới


6

khống chế quốc gia.
3. Các bước thành lập
Thành lập lưới khống chế cơng trình cũng tn theo một số ngun lý cơ bản
của trắc địa cao cấp như cần có hệ toạ độ và số liệu gốc, cần cấu thành lưới,
thành lập lưới phân cấp. Căn cứ yêu cầu độ chính xác của cơng trình mà
thành lập luới, các bước chủ yếu để thành lưới là:
-

Xác định cấp hạng lưới khống chế.

-

Xác định hình thức thành lập lưới.

-

Xác định máy đo và quy trình thao tác.

-

Chọn điểm trên bản đồ để cấu thành lưới ( thiết kế lưới ), ra thực
địa khảo sát

-

Chôn mốc, dựng tiêu.

-

Quan trắc ngoại nghiệp.

-

Xử lý số liệu nội nghiệp

-

Bàn giao thành quả.

1.1.2. Tiêu chuẩn chất lượng của lưới khống chế trắc địa cơng trình
Chất lượng lưới khống chế là cốt lõi và tôn chỉ của thiết kế lưới khống
chế. Dùng những tiêu chuẩn nào để đánh giá chất lượng lưới khống chế không
những tuỳ thuộc u cầu chất lượng của cơng tình mà cịn tuỳ thuộc các tiêu
chuẩn được chế định có hợp lý hay không.Thường dùng một số chỉ tiêu bằng
số để biểu thị chất lượng lưới khống chế. Dựa vào yêu cầu khác nhau của lưới
khống chế, thưịng có 4 tiêu chuẩn sau đây; tiêu chuẩn độ chính xác, tiêu
chuẩn độ tin cậy, tiêu chuẩn độ nhạy và tiêu chuẩn kinh tế.
1. Tiêu chuẩn độ chính xác

Độ chính xác, biểu thị mức độ phân tán của phân bố sai số, thường dùng
phương sai hoặc sai số trung phương để biểu thị.
Đối với lưới khống chế nói chung có thể dùng mơ hình Gauss- Markov để


7

biểu thị.
E ( L) = Anxt X
⎧
⎨
2
2 −1
⎩ D ( L) = σ 0 Q = σ 0 P

( 1. 1 )

Trong đó, L là vector trị đo n chiều, X là vector ẩn số t chiều ( thường
chọn độ cao hoặc toạ độ của các điểmcần xác định trong lưới khống chế là ẩn
số), A là ma trận hệ số hoặc ma trận thiết kế, Q-1= P là ma trận rọng số, σ 02 là
phương sai trọng số đơn vị, D(L) là phuơng sai, E(L) là kỳ vọng toán học
của L.
Theo phương pháp bình phương nhỏ nhất, kết qủa bình sai của ( 1.1 ) là
⎧⎪ X ' = ( A T PA) −1 A T PL
⎨
⎪⎩ D XX = δ 02 Q XX = δ 02 ( A T PA) −1

( 1. 2 )

Ma trận phương sai DXX hoặc ma trận hiệp trọng số đảo QXX của các

ẩn số có

tác dụng vơ cùng quan trọng trong đánh giá độ chính xác của lưới

khống chế, tất cả các chỉ tiêu độ chính xác đều có thể dẫn ra từ nó. Do đó có
thể nhận thấy DXX hoặc QXX bao hàm tồn bộ thơng tin về độ chính xác của lưới
khống chế, gọi nó là ma trận độ chính xác của lưới khống chế.
Hiển nhiên, dùng ma trận độ chính xác có thể miêu tả hồn chỉnh độ
chính xác của lưới. Nhưng thực tế ứng dụng thì sẽ bất tiện. Vì rất khó có thể
so sánh, phân biệt hai ma trận độ chính xác khác nhau, cái nào độ chính xác
cao, cái nào độ chính xác thấp. Do đó, chúng ta luôn rút ra một bộ phận thông
tin từ ma trận độ chính xác, định nghĩa một số chỉ tiêu bằng số, làm tiêu
chuẩn để so sánh độ chính xác cao thấp.
- Độ chính xác tổng thể
Độ chính xác tổng thể dùng để đánh giá chất lượng tổng thể của lưới.
Vì ma trận độ chính xác DXX ( hoặc QXX ) là ma trận xác định dương, đặc
trưng λi ( i =1,2,...,t) của nó cũng phải dương, giả thiết sắp xếp theo giá trị
từ lớn đến bé là


8

λ1 ≥ λ2 ≥ ... ≥ λt ≥ 0

( 1. 3 )

Tiêu chuẩn thường dùng có:

A : tr ( DXX ) = λ1 + λ2 + ... + λt = min ⎫
⎪

D : det( DXX ) = λ1.λ2 .λt = min
⎪
⎬
E : λmax ( DXX ) = min
⎪
⎪⎭
S : λmax ( DXX ) −λ min ( DXX ) = min

( 1. 4 )

- Độ chính xác cục bộ
Độ chính xác của một yếu tố nào đó trong lưới khống chế gọi là độ
chính xác cục bộ của lưới, như độ chính xác chiều dài một cạnh, một hướng
hoặc vị trí một điểm. Độ chính xác cục bộ đều có thể xem là độ chính xác của
một hàm tuyến tính ( tức hàm trọng số) của các ẩn số.
F = f TX'

( 1. 5 )

Tức phương sai của F

δ F2 = f T DXX f

( 1. 6 )

2.Tiêu chuẩn độ tin cậy

Khái niệm về độ tin cậy do GS Barrda người Hà lan đề xuất ( 1968 )
nhằm vào sai số thô trong số liệu đo. Độ tin cậy của lưới khống chế là khả
năng phát hiện sai số thô và chống lại ảnh hưởng của sai số thô với kết quả bình

sai của lưới khống chế, nó được chia thành độ tin cậy nội và độ tin cậy ngoại.
- Độ tin cậy nội chỉ rõ sai số thô ∇ 0li ( giới hạn dưới ) trong một trị đo cần
phải bao lớn thì mới phát hiện trong phép kiểm định thống kê lấy β 0 làm
công hiệu và lấy α làm mức ý nghĩa. Khi đó giá trị giới hạn dưới của sai số
thơ có thể bị phát hiện trong trị đo li là:
∇ 0li =

σ liδ 0
ri

( 1. 7 )

Trong đó, σ li là sai số trung phương của trị đo li , δ 0 là tham số phi


9

trung tâm, ri là mức đo thừa của trị đo.
Để so sánh trực tiếp độ tin cậy của các trị đo khác nhau, dùng

δ0 =
i

δ0

( 1. 8 )

ri

Lấy δ 0 làm chỉ tiêu độ tin cậy nội của trị đo đang xét.

i

- Độ tin cậy ngoại chỉ ra ảnh hưởng của sai số thơ nhỏ hơn ∇ 0li cịn
lại trong số liệu đo đối với kết quả bình sai, tức ảnh hưởng của sai số thô chưa
được phát hiện đối với tham số cần ước lượng. Lúc đó ảnh hưởng của sai số
thơ cịn lại ∇ 0li đối với tham số bình sai là :
⎡ o ⎤
⎢ . ⎥
⎢
⎥
⎢
⎥
⎢
⎥
∇ 0 X i = QXX AT P ⎢∇ 0li ⎥
⎢ . ⎥
⎢
⎥
⎢ . ⎥
⎢⎣ 0 ⎥⎦

( 1. 9 )

Vì phương trình trên có liên quan đến gốc của bình sai và không tiện sử
−1
dụng nên định nghĩa hệ số ảnh hưởng δ '02 = (∇ 0 X i )T QXX
(∇ 0 X i ). Có thể chứng
i

minh δ '02 khơng liên quan đến gốc bình sai. Do đó ta có

i

δ '0 = δ 0
i

1 − ri
ri

( 1. 10 )

δ '0 biểu thị độ tin cậy ngoại của các trị đo khác nhau.
i

- Mức đo thừa : độ tin cậy nội và độ tin cậy ngoại đều liên quan đến ri ,
khi α và β 0 có giá trị nhất định, thì chúng hồn tồn biển đổi theo ri . Do
đó có thể lấy ri làm chỉ tiêu chung cho độ tin cậy nội và độ tin cậy ngoại, tức
ri = QVV P

( 1. 11 )


10

Trong đó ri là phần tử thứ i trên đường chéo chính của ma trận

(QVV P) , gọi là mức đo thừa của trị đo thứ i của lưới khống chế. Mức đo thừa
của các trị đo và số lượng trị đo thừa của lưới khống chế có quan hệ:
r = ∑ ri

( 1. 12 )

Ta thấy mức đo thừa tương đối lớn thì độ tin cậy nội, ngoại cũng tương
đối tốt và ngược lại. Do đó mức đo thừa của một trị đo không những biểu thị
địa vị của trị đo đó trong tổng số trị đo thừa của lưới mà cịn có thể được lấy
làm một chỉ tiêu quan trọng đánh giá độ tin cậy - độ tin cậy cục bộ. Đồng thời
số trị đo thừa r càng lớn thì càng có lợi cho việc phát hiện sai số thơ. Do đó có
thể lấy trị trung bình của mức đo thừa làm một chỉ tiêu khác của độ tin cậy chỉ tiêu độ tin cậy tổng thể, tức
−

r=

tr (QVV P ) r
=
n
n

( 1. 13 )

Trong thiết kế lưới khống chế, dựa vào loại lưới, mức đo thừa của các
trị đo trong lưới nên thoả mãn :
ri ≥ 0,2 − 0,5
−

ri → r =

r
n

( 1. 14 )

3. Tiêu chuẩn độ nhạy
Trong qua trắc biến dạng lấy tiêu chuẩn độ nhậy là tiêu chuẩn đặc biệt của
chất lượng lưới khống chế là do tính chất, đặc điểm và mục đích sử dụng của
lưới quyết định. Như đã biết, mục đích của lưới khống chế quan trắc biến
dạng là cần phải chứng minh đối tượng quan trắc biến dạng ró rệt hay khơng.
So với lưới khống chế thơng thường thì đặc điểm chủ yếu nhất của lưới quan
trắc biến dạng là có tính chất chu kỳ và tính chất theo hướng nào đó. Độ nhạy
của lưới quan trắc biến dạng dùng để biểu thị khả năng của lưới có thể phát
hiện biến dạng nhỏ nhất trên một hướng nào đó của thể biến dạng. Do đó độ


11

nhạy nên được lấy làm tiêu chuẩn chất lượng chủ yếu của lưới quan trắc biến
dạng. Trong quan trắc lặp cần dự tính giá trị biến dạng nhỏ nhất có thể quan
trắc được để đáp ứng yêu cầu.
4. Tiêu chuẩn kinh tế
Tiêu chuẩn kinh tế là sử dụng nhân lực, vật lực ít nhất để thực hiện yêu
cầu về độ chính xác và độ tin cậy của lưới khống chế.
Trong thiết kế lưới khống chế, mỗi yêu cầu cơ bản đều có thể được lấy
làm hàm mục tiêu. Thiết kế tối ưu lưới khống chế là trường hợp giới hạn một
yêu cầu cơ bản khác để tìm cực trị của một hàm mục tiêu đã định. Ví dụ, với
ràng buộc chi phí ( giá thành ) nhất định, mục tiêu là kết quả có độ chính xác
cao nhất, hoặc với ràng buộc nhất định về độ chính xác và độ nhạy, yêu cầu
chi phí thấp nhất.
1.1.3. Lưới khống chế đo vẽ bản đồ

1. Mục đích, nhiệm vụ thành lập lưới
Trong giai đoạn khảo sát - thiết kế, lưới khống chế trắc địa là cơ sở phục
vụ công tác đo vẽ bản đồ, bình đồ và mặt cắt địa hình. Đó là tài liệu trắc địa

không thể thiếu được trong việc lựa chọn vị trí xây dựng cơng trình, viết
phương án tiền khả thi, phương án khả thi và thiết kế kỹ thuật cơng trình.
Tác dụng của lưới khống chế mặt bằng đo vẽ bản đồ là khống chế sự tích
luỹ sai số đo, đảm bảo độ chính xác đồng đều các nội dung trên bản đồ và
ghép nối chính xác với các tờ bản đồ lân cận.
2 .Xác định độ chính xác thành lập lưới
Độ chính xác của lưới khống chế đo vẽ bản đồ được xác định theo tỷ lệ
bản đồ cần đo vẽ, thông thường lưới khống chế mặt bằng có thể đảm bảo u
cầu độ chính xác đo vẽ bản đồ tỷ lệ 1 : 500.
Sai số trung phương chiều dài cạnh yếu nhất của cấp lưới khống chế mặt


12

bằng từ hạng IV trở xuống không lớn hơn 0,1. M bđ .
Mật độ điểm lưới được xác định theo tỷ lệ bản đồ, được phân bố đồng đều
trên khu đo.
Lưới khống chế đo vẽ bản đồ địa hình cần phải đo nối với lưới khống chế
quốc gia .Với công trình nhỏ hoặc cục bộ có thể thành lập lưới khống chế đầu
cấp là lưới độc lập. Số bậc phát triển của lưới là ít nhất để giảm thiểu sai số số
liệu gốc.
3. Phương pháp thành lập và đồ hình lưới
Trước đây, thường thành lập lưới nhiều cấp, bắt đàu từ lưới hạng III, hoặc
lưới hạng IV, phát triển xuống giải tích cấp 1, cấp 2, tiếp theo dùng tam giác
nhỏ, đường chuyền kinh vĩ, giao hội góc, giao hội cạnh để tăng dày đủ mật độ
điểm cần thiết cho đo vẽ chi tiết.
Hiện nay phương án thành lập lưới khống chế đo vẽ bản đồ có hiệu quả
kinh tế cao thường được sử dụng là ứng dụng công nghệ GPS để thành lập
lưới khống chế đầu cấp và tăng dày hoặc ứng dụng GPS để thành lập lưới
khống chế đầu cấp, dùng phương pháp toàn đạc để tăng dày lưới.

4.Phương pháp xử lý số liệu: với khu vực đo vẽ rộng thường sử dụng
phương pháp bình sai lưới phụ thuộc trong hệ toạ độ quốc gia.
1.1.4. Lưới khống chế thi cơng

1.Mục đích, nhiệm vụ và các chỉ tiêu kĩ thuật thành lập lưới
Trong giai đoạn thi công, lưới trắc địa cơng trình là cơ sở trắc địa phục
vụ thi cơng xây dựng cơng trình như bố trí cơng trình ngoài thực địa đúng
thiết kế, kiểm tra – theo dõi q trình thi cơng, và đo hồn cơng cơng trình.
Khi thành lập lưới khống chế mặt bằng thi công cần dựa vào thiết kế
tổng thể mặt bằng và điều kiện địa hình khu vực thi cơng.


13

2.Đặc điểm của lưới khống chế thi công
Lưới khống chế thi công là hệ thống các điểm khống chế mặt bằng được
lưu giữ trên khu vực xây dựng bằng dấu mốc trắc địa trong suốt q trình thi cơng
cơng trình. Vị trí điểm khống chế được vẽ trên tổng bình đồ thiết kế thi công.
Hệ toạ độ phải thống nhất với hệ toạ độ thi công. Khi phát sinh sự liên hệ
giữa lưới khống chế thi công và lưới khống chế đo vẽ bản đồ thì phải tiến
hành chuyển đổi toạ độ.
Lưới khống chế thi cơng có u cầu độ chính xác cao, phân bố điểm
khơng đều, chênh lệch chiều dài cạnh có khi rất lớn.
Phạm vi khống chế tương đối nhỏ, mật độ điểm khống chế tương đối lớn
và khơng đều, u cầu độ chính xác tương đối cao trong khi đó chênh lệch
chiều dài cạnh có khi rất lớn.
3. Xác định độ chính xác thành lập lưới và cấp bậc lưới
Lưới khống chế thi công cần đảm bảo u cầu độ chính xác cho cơng tác
bố trí cơng trình và độ chính xác đo vẽ hồn cơng cơng trình. Hệ toạ độ lưới
khống chế phải thống nhất với hệ toạ độ thi công. Hệ toạ độ thi công là hệ toạ

độ vng góc cục bộ được tạo thành khi lấy trục chính, hoặc song song với
trục chính của cơng trình làm trục toạ độ.
Lưới khống chế thi cơng thường được thành lập theo 2 cấp, đầu tiên thành
lập lưới khống chế cấp 1(lưới khống chế cơ sở bên ngồi cơng trình), để bố trí
trục chính cơng trình sau đó căn cứ vào yêu cầu cụ thể của bố trí các hạng
mục cơng trình mà thành lập lưới khống chế cấp 2 hay còn gọi là lưới khống
chế chuyên dụng bao gồm: lưới khống chế trên mặt bằng móng và lưới trục
trên các sàn thi công .


14

4. Phương pháp thành lập và đồ hình lưới ( xem Hình 1.1 )

B

B

C

C
D

A

D

A
Lưới tứ giác trắc địa

F

E

Lưới đa giác trung tâm

Lưới GPS
Hình 1.1. Các đồ hình lưới khống chế thi cơng thơng dụng
Lưới khống chế thi cơng có thể được thành lập dưới dạng lưới ô vuông
xây dựng, lưới đa giác, lưới tam giác đo cạnh hoặc lưới tam giác đo góc cạnh nhưng hiện nay đa số đã được thay thế bằng lưới GPS, tuỳ thuộc vào
hình dạng của cơng trình mà lưới có dạng tứ giác trắc địa đơn hay kép hoặc đa
giác đều.


15

5. Cấu trúc mạng lưới thi công nhà cao tầng: ( Hình 1.2 )
Cn

Dn
An

Bn

Ci

(c )

Di
Ai

Bi

D C -1

D C -4
D

C
B

A

(b )

(a )
D C -2
D C -3

Hình 1.2. Hệ thống lưới khống chế thi công nhà cao tầng
(a)- Lưới khống chế cơ sở trên mặt bằng xây dựng
(b)- Lưới khống chế trên mặt bằng móng
(c)- Lưới khống chế trên các tầng sàn thi công
Phương pháp xử lý số liệu : Lưới khống chế mặt bằng thi cơng được
tính tốn bình sai trong hệ toạ độ giả định có các trục toạ độ song song với
trục chính của cơng trình. Có thể sử dụng phương pháp bình sai lưới trắc địa
tự do để bình sai.
1.1.5. Lưới quan trắc biến dạng

1.Mục đích, nhiệm vụ và các chỉ tiêu kĩ thuật thành lập lưới:

Lưới quan trắc biến dạng được tạo thành bởi các điểm khống chế cơ sở
và các điểm quan trắc tạo thành một mạng lưới có hình dạng bất kỳ tuỳ thuộc
vào mục đích quan trắc, hình dạng của đối tượng quan trắc và điều kiện địa


16

hình cụ thể. Sự biến dạng của các đối tượng quan trắc được miêu tả bởi sự vận
động của các điểm quan trắc được gắn trực tiếp trên các đối tượng quan trắc.
Lưới quan trắc biến dạng cần thiết kế tối ưu đồng thời độ chính xác, độ
tin cậy, độ nhạy và kinh phí xây dựng lưới. Lưới quan trắc biến dạng cần phải
đo lặp theo chu kỳ được trình bày trong đề cương quan trắc hoặc theo yêu cầu
của chủ đầu tư.
2. Xác định độ chính xác thành lập lưới và cấp bậc lưới:
Dựa vào sự bố trí điểm lưới, hệ toạ độ, gốc lưới và yêu cầu độ chính xác
của các điểm quan trắc mà xác định độ chính xác của lưới khống chế. Lưới
khống chế phục vụ quan trắc biến dạng thường có 2 cấp lưới đó là: lưới cơ sở
và lưới quan trắc.
3. Phương pháp thành lập và đồ hình lưới :
Có thể thành lập lưới quan trắc biến dạng bằng phương pháp lưới tam
giác đo góc-cạnh, lưới đo cạnh, lưới đường chuyền hoặc hướng chuẩn. Ngày
nay đã ứng dụng công nghệ GPS để lập lưới quan trắc biến dạng.
4. Phương pháp đo đạc và xử lý số liệu :
Lưới quan trắc biến dạng cần phải tiến hành đo lặp, yêu cầu phương án
đo trong mỗi chu kỳ đều giữ nguyên không thay đổi. Thường sử dụng phương
pháp bình sai lưới trắc địa tự do để bình sai mạng lưới quan trắc biến dạng
cơng trình.
1.2. Hạn sai cho phép trong thi cơng cơng trình nhà cao tầng
1.2.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của lưới khống chế thi cơng

Để phục vụ cho bố trí trục cơng trình nhà cao tầng và chỉ đạo thi công,
người ta thường thành lập lưới thi công cơ sở là lưới độc lập. Phương vị của
một trong những cạnh xuất phát từ điểm gốc lấy bằng 00 0 00 ' 00 " hoặc
90 0 00 ' 00 " .