Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Mục lục
Mục lục 1
Mở đầu 2
Chơng1 công tác trắc địa trong xây dựng đờng hầm
1.1 Cơ sở trắc địa trong xây dựng công trình đờng hầm 5
1.1.1 Lới khống chế mặt bằng trên mặt bằng trên mặt đất 5
1.1.2 Định hớng cơ sở trắc địa trong hầm 6
1.1.3 Lới khống chế trắc địa trong hầm 6
1.1.4 Thành lập hệ thống khống chế độ cao 7
1.2 Sai số đào thông hầm 8
1.2.1 Phân loại sai số đào thông hầm và hạn sai cho phép 8
1.2.2 Các nguồn sai số đào thông hầm 10
1 Các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác hớng ngang đào thông hầm
2 Các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác về độ cao đào thông hầm
1.2.3 Nguyên tắc phân phối các nguồn sai số 12
1. Nguyên tắc ảnh hởng bằng nhau
2. Nguyên tắc ảnh hởng không bằng nhau
1.3. Ước tính sai số của lới khống chế trắc địa trên mặt đất đối với độ chính
xác đào thông hầm 13
1.3.1. Lới đờng chuyền 13
1. Công thức điểm cuối
2. Công thức điểm đào thông
1.3.2. Lới tam giác và lới GPS 16
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
1
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
1. Ước tính theo sai số trung phơng vị trí điểm cuối chuỗi
2. Ước tính sai số hớng ngang điểm đào thông hầm
1.4 Ước tính độ chính xác đo đờng chuyền trong hầm 20
1.4.1 Đối với đoạn hầm thẳng hoặc cong có bán kính rất lớn 20

việc đào thông hầm đổi hớng.
Đối với công trình cụ thể, tùy từng đặc điểm cụ thể của đờng hầm mà ta có
các phơng pháp thành lập lới khống chế khác nhau.
Với mục đích trên dới sự hớng dẫn của thầy giáo Phạm Quốc Khánh tôi đợc
nhận đề tài:
Một số biện pháp nâng cao độ chính xác khống chế trắc địa mặt bằng
trong hầm
Nội dung cụ thể đợc trình bày nh sau:
Chơng 1: Công tác trắc địa trong xây dựng đờng hầm
Trong chơng này sẽ nêu nên cơ sở trắc địa trong xây dựng công trình hầm, sai
số đào thông hầm, ớc tính sai số của lới khống chế trắc địa trên mặt đất với độ
chính xác đào thông hầm và ớc tính độ chính xác đo đờng chuyền trong hầm.
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
3
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
Chơng 2: Một số biện pháp nâng cao độ chính xác khống chế trắc địa mặt
bằng trong hầm
Nói nên đặc điểm của khống chế trắc địa mặt bằng trong hầm, các biện pháp
thành lập lới lới mặt bằng trong hầm và một số biện pháp nâng cao độ chính xác
khống chế trắc địa mặt bằng trong hầm.
Chơng 3: Thiết kế và đo đạc lới thực nghiệm
Giới thiệu về mô hình đờng hầm, thiết kế một số dạng lới mặt bằng trong hầm
và đo đạc và sử lý số liệu sẽ là chứng minh cụ thể cho đề tài.
Để hoàn thành đợc các chủ đề nêu trên của đồ án, tôi đợc các thầy cô trong
khoa giúp đỡ cùng sự chỉ bảo hớng dẫn tận tình của thầy giáo Phạm Quốc Khánh
.
Mặc dù đã cố gắng nhng do kiến thức chuyên môn còn hạn hẹp,
thời gian nghiên cứu đề tài còn ít nên đồ án không tránh khỏi những
thiếu sót. Tôi rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy cô giáo và các
đồng nghiệp để đồ án đợc hoàn chỉnh hơn.

GPS hầm HảI VÂN, lới GPS thi công đờng hầm thủy điện A VƯƠNG
Thành lập lới khống chế mặt bằng trên mặt đất bằng công nghệ GPS có u điểm
vợt trội so với lới trắc địa truyền thống; không cần thông hớng, độ chính xác cao,
đồ hình lới linh hoạt, đo nhanh, chi phí thấp nên công nghệ GPS ngày càng đợc
sử dụng rộng rãi
1.1.2 Định hớng cơ sở trắc địa trong hầm
Việc chuyền tọa độ và phơng vị từ hệ thống khống chế mặt bằng trên mặt đất
xuống hầm để tạo số liệu khởi tính cho cơ sở trắc địa trong hầm gọi là định
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
5
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
huớng cơ sở trắc địa trong hầm,hoặc còn gọi là đo liên hệ hoặc đo nối.Qua đó
làm cho khống chế mặt bằng trong hầm có cùng hệ tọa độ với khống chế mặt
bằng trên mặt đất.
Có thể định hớng qua cửa hầm hoặc nối đào phụ tùy thuộc vào từng hầm cụ
thể.Nếu đờng hầm đợc định hớng qua cửa hầm thì đo nối nh lới khống chế trên
mặt đất, nếu đờng hầm dài trên có giếng đứng thì có thể định hớng đờng hầm
qua giếng đứng bằng phơng pháp tam giác liên hệ hoặc dùng máy con quay xác
định phơng vị khởi đầu của đờng chuyền trong hầm.
1.1.3 Lới khống chế trắc địa trong hầm
Do điều kiện thi công trong hầm chật hẹp nên khống chế trắc đia trong hầm đ-
ợc xây dựng dới dạng là lới đờng chuyền.Đờng chuyền trong hầm đợc chia thành
các loại sau:
Đờng chuyền tiệm cận: trong trờng hợp giếng đứng đợc đào lệch sang một
bên của đờng hầm thì cần thành lập đờng chuyền tiệm cận để dẫn tọa độ và ph-
ơng vị đợc chuyền từ trên mặt đất xuống vào đờng hầm chính.
Đờng chuyền thi công: đợc thành lập với cạnh gắn để tiện chỉ đạo đào hầm
theo tiến độ thi công hầm .
Đờng chuyền cạnh dài: Khi hầm đã đào đợc một đoạn dài, đờng chuyền thi
công gồm nhiều cạnh gắn sẽ không đảm bảo độ chính xác về phơng vị. Lúc đó

gần miệng giếng đứng chuyền độ cao xuống hầm qua cửa hầm hoặc qua giếng
đứng để làm số liệu khởi tính độ cao trong hầm.
+ Khống chế độ cao trong hầm: thành lập các tuyến thủy chuẩn từ các điểm
khởi tính độ cao ở cửa hầm hoặc ở đáy giếng đứng đến gơng hầm. Các điểm mốc
độ cao trong hầm thờng trùng với các điểm đờng chuyền trong hầm. Tuyến thủy
chuẩn trong hầm là tuyến nhánh.
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
7
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
1.2 sai số ĐàO THÔNG HầM
1.2.1 Phân loại sai số đào thông hầm và hạn sai cho phép
Các nguồn sai số ảnh hởng đến độ chính xác đào thông hầm bao gồm sai số
do trắc địa, do thi công, do thiết kế, ở đây chỉ quan tâm tới sai số do trắc địa.
Trong thi công đào hầm, do sai số của lới khống chế trên mặt đất, sai số do
liên hệ, sai số của lới khống chế trong hầm và sai số bố trí chi tiết nên hai trục
tim hầm đào đối hớng không thể gạp nhau chính xác tuyệt đối đợc mà có một tỷ
lệ lệch nhất định gọi là sai số đào thông hầm đối hớng. Ký hiệu là ,sai số trung
phơng tơng ứng ký hiệu là M (hình 1.1 , hình 1.2)
Hình 1.1 sai số đào thông hầm trong mặt phẳng nằm ngang

Hình 1.2 sai số đào thông hầm trong không gian
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48



A B
Trục hầm sau khi điều chỉnh
8
h
P

L: chiều dài đoạn hầm đào đối hớng, đơn vị là mét
+ Hình chiếu của trên hớng vuông góc với trục hầm trong mặt phẳng
nằm ngang gọi là sai số hóng ngang, kí hiệu là
q
, sai số trung phơng tơng ứng là
M
q,
đây là sai số quan trọng nhất vì nếu sai số này vợt quá hạn sai cho phép thì sẽ
làm thay đổi hình dạng hình học của đờng hầm dẫn tới phải điều chỉnh đào đắp
gây tổn thất cho công trình.
+ Hình chiếu của trên phơng thẳng đứng gọi là sai số độ cao, ký hiệu là
h
,
sai số trung phơng tơng ứng la M
h
, sai số độ cao cũng quan trọng nh sai số hớng
ngang nhng với kỹ thuạt đo cao hiện nay dễ dàng đáp ứng đợc yêu cầu về độ
chính xác.
Sai số trung phơng hớng ngang và sai số trung phơng độ cao cho phép khi đào
thông hầm đối hớng theo quy định nh bảng 1.1.
Bảng 1.1. Sai số trung phong hớng ngang và sai số trung phơng độ cao đào
thông hầm đối hớng
Chiều dài đoạn hầm đào
đối hớng (km)
4
ữ 8 ữ 10 10ữ13 13ữ17 17ữ20
Sai số trung phơng
hớng ngang M
q
(mm)

qua hai giếng đứng, ký hiệu là m
2
và m
3
.
Sai số trung phơng hớng ngang của khống chế trắc địa trong hầm, ký hiệu là
m
4
va m
5
.
Với giả thiết các nguồn sai số độc lập với nhau thì sai số trung phơng tổng hợp
hớng ngang ở chỗ đào thông hầm đối hớng sẽ tùy trờng hợp mà tính theo công
thức sau:
Đối với đoạn hầm đợc định hớng qua hai cửa hầm:
M
q
=
2
5
2
4
2
1
mmm
++
(1.3)
Đối với đoạn hầm đợc định hớng qua một cửa hầm và một giếng đứng:
Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
10

mmmmm
++++
(1.5)
b) Đối với đờng hầm cong
Sai số trung phơng hớng ngang và sai số trung phơng hớng dọc của khống chế
trắc địa đều có ảnh hởng tới độ chính xác hớng ngang đào thông hầm đối hớng vì
vậy vế phải của công thức (1.3), (1.4) ,(1.5), phải thay bằng sai số trung phơng
tổng hợp hớng ngang và hớng dọc của các nguồn sai số tơng ứng la m
i

(i= 1, 2,
3, 4, 5)
Với giả thiết sai số trung phơng hớng dọc bằng sai số trung phơng hớng
ngang, ta có:
m
i

= m
i
2
, (i= 1, 2, 3, 4, 5) (1.6)
2. Các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác về đồ cao đào thông hầm
Phân tích tơng tự nh trên thì ta có các nguồn sai số ảnh hởng tới độ chính xác
độ cao đào thông hầm:
Sai số của khống chế độ cao trên mặt đất: m
h1
.
Sai số chuyền độ cao từ trên mặt đất xuống hầm:
+ Nếu chuyền độ cao qua hai cửa hầm thì xem nh không có sai số này.
+ Nếu chuyền độ cao qua một cửa hầm và một giếng đứng thì có sai số

m
++
(1.7)
Với đoạn hầm đợc chuyền qua một cửa hầm và một giếng đứng :
M
h
=
2
5
2
4
2
2
2
1
h
m
h
m
h
m
h
m
+++
(1.8 )
Với đoạn hầm mà độ cao đợc chuyền qua hai giếng đứng:
M
h
=
2

có ảnh hởng xấp xỉ nh nhau đến độ chính xác hớng ngang đào thông hầm đối h-
ớng thì từ các công thức (1.3), (1.4), (1.5) ta có
m
1
=m
4
=m
5
=
3
q
M
=0,58M
q
(1.10 )
m
1
=m
2
=m
4
=m
5
=
4
q
M
=0.5M
q
(1.11 )

q
M
=0,41M
q
(1.13 )
m
1
=m
2
=m
4
=m
5
=
2
5,0
q
M
=0,35M
q
(1.14 )
m
1
=m
2
=m
3
=m
4
=m

chuyền sau khi bình sai điều kiện khép góc:

2
c
x
m
=[m
s
2
cos
2

] +
2
2


m
[
2

] (1.16)
Trong đó m
s
,

m
là sai số trung phơng đo cạnh và sai số trung phơng đo góc
đờng chuyền.


x
m
=


"
m
][
2
y
R

(1.17)

s
x
m
=
s
m
s
'
][
2
x
d
(1.18)
Trong đó

m

R
1
T
M
Trục tim hầm
Mặt đào thông

Hình 1.3 Khoảng cách từ điểm đờng chuyền tới mặt đào thông
Có thể cho rằng ảnh hởng sai số đo góc và đo cạnh đờng chuyền đối với độ
chính xác hớng ngang đào thông hầm là độc lập với nhau thì ta có:
m
q
=
22
xsx
mm
+
m
q
=
[ ]
[ ]
22
2
"
"
x

Sinh Viên : Vũ Văn Trung Lớp Trắc : Địa B K-48
15
Đồ án Tốt Nghiệp Trắc địa công trình
chuyền gần với trục tim hầm nhất và dùng công thức (1.16) hoặc (1.19) để ớc
tính
Đối với lới lới đờng chuyền công thức (1.16) và (1.19) có thể xem là công
thức ớc tính chặt chẽ. Khi áp dụng cho chuỗi tam giác thì hai công thức trên là
công thức ớc tính gần đúng.
1.3.2 Lới tam giác và lới GPS
Với chuỗi tam giác có thể ớc tính gần đúng bằng các công thức lập sẵn, trong
trờng hợp đó thờng sử dụng thuật toán bình sai điều kiện để ứớc tính. Hiện nay
sử dụng máy tính điện tử để giải các bài toán trắc địa dựa vào thuật toán bình sai
gián tiếp đã trở nên thông dụng. Trong trắc địa công trình đờng hầm, phơng pháp
này đợc áp dụng cho hầu hết các dạng lới khống chế. Với lới tam giác hoặc GPS
có các phơng án ớc tính sau:
1. Ước tính theo sai số trung phơng vị trí điểm cuối chuỗi
1) Chọn ẩn
Giả sử hệ thống cơ sở trắc địa có (m) điểm cần xác định tức có (2m) ẩn số, có
(n) trị đo (đaị lợng đo):
2) Xác định trọng số cho các trị đo
Trọng số của các trị đo đợc xác định theo công thức

2
2
i
i
m
C
P
=