Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa
LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay trong công cuộc xây dựng và phát triển đất nước. Xây dựng các
khu công nghiệp, nhà máy ngày càng phát triển về quy mô cũng như mức độ hiện
đại. Trong xây dựng các công trình giao thông cầu đường.... trắc địa đóng vai trò
rất quan trọng và là đầu tầu tiên phong trong mọi công trình từ khảo sát, thiết kế,
thi công và sử dụng công trình.
Một trong những phần việc quan trọng và không thể thiếu của công tác trắc địa là
thành lập lưới khống chế độ cao phục vụ đo vẽ khảo sát thi công. Việc thành lập
lưới độ cao là công việc gắn liền với công tác trắc địa. Nhưng để thành lập lưới
khống chế có độ chính xác cao khả thi và tối ưu về kỹ thuật cũng nhu vấn đề kinh
tế là điều cực kỳ quan trọng. Vì vậy :
Em đã được giao đề tài của đồ án tốt nghiệp “ Thiết kế lưới đo cao phục vụ thi
công các công trình tại Khu Công Nghệ Cao Láng – Hòa lạc” đặt ra.
Kĩ thuật thành lâp lưới khống chế độ cao hạng IV
Nội dung Đồ án được trình bày với bố cục như sau:
+ Chương I :

Giới thiệu chung

+ Chương II :

Thiết kế phương án kĩ thuật

+ Chương III :

Tổ chức thực hiện

THÀNH LẬP VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU LƯỚI ĐỘ CAO HẠNG IV
2.1. THIẾT KẾ LƯỚI ĐỘ CAO
2.1.1.Khái niệm về lưới độ cao
2.1.2.Phân loại và phát triển
2.2. THIẾT KẾ MỐC VÀ LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO
2.2.1.Thiết kế mốc cở sở
2.2.2.Thiết kế lưới khống chế độ cao
2.2.3 Phương án đo đạc và xử lý số liệu lưới độ cao
2.2.4 Ước tính độ chính xác của lưới
2.3 PHÂN TÍCH ĐỘ ỔN ĐỊNH CỦA MỐC CƠ SỞ
2.3.1.Phương pháp kostekhel
2


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

2.3.2. Phương pháp trernhikov
2.3.3.Phương pháp phân tích tương quan
2.3.4.Phương pháp bình sai lưới tự do
2.4 BÌNH SAI LƯỚI TỰ DO.
2.4.1 Khái niệm về lưới trắc địa tự do
2.4.2 Cơ sở lý thuyết của bình sai tự do
2.4.3. Bình sai lưới độ cao tự do
3.1.2. Đặc điểm kết cấu công trình
3.1.3. Dự kiến về yêu cầu đối với công tác đo lún
3.2. THIẾT KẾ LƯỚI


là cớ sở để xác định độ cao phục vụ nhu cầu phát triển kinh tế, xã hội, quốc
phòng và nghiên cứu khoa học ở việt nam. Lưới phát triển từ độ chính xác cao
đến độ chính xác thấp trong lưới độ cao nhà nước có 4 cấp hạng lưới I, II, III, IV.
Lưới độ cao hạng I và II là hệ thống độ cao thống nhất trong toàn quốc, là cơ sở
cho nghiên cứu khoa học và phát triển các lưới độ cao hạng III, IV.
Lưới độ cao quốc gia lấy mực nước biển trung bình quan trắc nhiều năm tại
trạm nghiệm triều Hòn Dấu ( Đồ Sơn, Hải Phòng) làm mực chuẩn “0” về độ cao.
Độ cao trong lưới quốc gia được tính theo hệ thống chuẩn độ cao.
1.1.2. Lưới độ cao kỹ thuật
Là lưới được phát triển từ độ chính xác thấp đến độ chính xác cao. Lưới
khống chế độ cao kỹ thuật được phát triển từ lưới khống chế độ cao nhà nước.
4


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Lưới khống chế độ cao kỹ thuật cùng với lưới khống chế mặt bằng khu vực và
lưới khống chế đo vẽ sẽ tạo ra hệ thống cơ sở trắc địa chính để đo vẽ bản đồ tỷ lệ
vừa và lớn lưới khống chế độ cao kỹ thuật còn để xây dựng lưới khống chế độ
cao đo vẽ.

1.1.3. Mục đích thành lập lưới
Lười khống chế độ cao thành lập trên khu vực xây dựng công trình là cở sở
trắc địa cho phục vụ đo vẽ cong trình, cho thi công các công trình và cho quan
trắc chuyển dịch biến dạng công trình. Lưới độ cao trắc địa công trình, có thể
được lập theo các dạng sau: Phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn,
phương pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn,phương pháp thủy chuẩn tĩnh.

b. Khái quát về công trình, điều kiện tự nhiên và chế độ vận hành.
c. Sơ đồ phân bố mốc khống chế và mốc kiểm tra.
d. Sơ đồ lưới độ cao.
e. Yêu cầu độ chính xác
f. Phương pháp và dụng cụ đo.
g. Phương pháp chỉnh lý kết quả đo.
h. Sơ đồ lịch cho công tác đo.
i. Biên chế nhân lực và dự toán kinh phí.
1.2. Các phương pháp đo cao
1.2.1.Nguyên tắc chung
Đo cao hình học dựa trên nguyên lý tia ngắm nằm ngang của máy thủy
chuẩn. Để đạt độ chính xác cao trong quan trắc lún côn trình, chiều dài tia ngắm từ
điểm đặt máy đến điểm mia được hạn chế đáng kể (không vượt quá 25–30m), do
đó được gọi là phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn.
Có hai cách để xác định chênh cao giữa hai điểmlà phương pháp đo cao từ
giữa và phương pháp đo cao phía trước.
Phương pháp đo cao từ giữa: Đặt máy thủy chuẩn ở giữa hai điểm AB, tại
hai điểm A và B đặt hai mia (Hình 1.1), chênh cao giữa hai điểm A, B được xác
định theo công thức:
hAB= a – b

(1.1)
6


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa


(1.2)

Máy móc và dụng cụ đo
Thiết bị dùng trong do lưới khống chế độ cao bao gồm có các loại máy thủy
chuẩn như: H-05, NI002, Ni004, Ni007, SDL 3 và các máy có độ chính xác tương
đương. Tùy thuộc vào độ chính xác của các công trình cụ thể để chọn máy cho
phù hợp
Mia được sử dụng trong thành lập lưới khống chế độ cao gồm có mia invar
thường hoặc mia invar chuyên dùng có kích thước ngắn( chiều dài từ 1,5 đến 2m)
7


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

nếu là thủy chuẩn số thì dùng mia invar với mã vạch. Ngoài ra còn có các dụng
cự hỗ trợ như nhiệt kế,cóc mia,ô che. Trước mà sau mỗi chu kỳ đo máy và mia
phải kiểm tra đúng quy trình quy phạm khi đo.
-

Một số loại máy dùng trong thành lập lưới độ cao.

1.3.a Máy thủy chuẩn điện tử SDL 30 và mia

8


Đồ án tốt nghiệp

cứu lý thuyết và thực nghiệm đã xác định rằng: với máy thủy chuẩn Ni004, sai số
trung phương đo chênh cao trên 1 trạm đo cao có thể đạt được giá trị thể hiện qua
công thức:
Trong đó
D: khoảng cách từ máy đến mia
Các chỉ tiêu kỹ thuật
Khi thành lập lưới độ cao bằng phương pháp đo cao thủy chuẩn hình học tia
ngắm ngắn cần phải tuân thủ các tiêu chi kỹ thuật sau:
Bảng 3: chỉ tiêu kỹ thuật
TT
1
2
3

Chỉ tiêu kỹ thuật
Chiều tia ngắm
Chiều tia ngắm,m
Chênh lệch khoảng
cách từ máy đến
mia
- Trên 1 trạm
đo
- Tích lũy trên

HẠNG I

HẠNG II

HẠNG III


cao đo trên trạm
mm
Chênh lệch chênh
cao giữa 2 tuyến đi
về
Sai số khép giới
hạn

0,5m
(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

(mm)

Các nguồn sai số ảnh hưởng chủ yêu tới kết quả đo
-

Sai số do máy và mia
• Sai số do trục ống ngắm và trục ông thủy dài khi chiếu lên mặt
phẳng đứng không song song với nhau (gọi là sai số góc i).
• Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chính xác trên
trục quang học(sai số điều quang) đề làm giảm các sai số trên ta
dùng phương pháp đo cao thủy chuẩn từ giữa. Tức là đặt máy thủy


Trường Đại Học - Mỏ Địa

Sai số thô( do đọc nhầm số).
Sai sô do kẹp vạch trên mia.
Sai số do ước đọc trên bộ đo cực nhỏ
Sai số do cân máy, dụng mia

Các sai số này được giảm đáng kể khi sử dụng máy có bộ tự cân bằng và máy
thủy chuẩn điện tử.

Bảng 4 : Quy định sai số khép đường khép vòng độ cao theo cấp hạng
Vùng

Cấp hạng
I

Ghi
chú
II

III

IV

L tính
bằng
km

Địa hình bàng

Phương pháp đo cao thủy tĩnh được áp dụng để quan trác lún của nền kết cấu xây
dựng trong điều kiện rất chật hẹp không thể dựng máy, dựng mia được.
Đo cao thủy tĩnh được dựa trên định luật thủy lực là “Bề mặt chất lỏng
trong các bình thông nhau luôn có vị trí nằm ngang (vuông góc phương dây dọi)
và có cùng một độ cao, không phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt cũng như khối
lượng chất lỏng trong bình”.
Dụng cụ đo thủy tĩnh là một hệ thống gồm ít nhất 2 bình thông nhau N 1, N2
(Hình 1.3). Để đo chênh cao giữa 2 điểm A, B đặt bình N 1 tại A, bình N2 tại B (đo
thuận). Hoặc ngược lại, khi đo đảo đặt bình N1 tại B, bình N2 tại A.
N1

N2
s1

d1

N2

s1

t1

d1

N1
t1

d2
A


d1, d2: khoảng cách từ vạch “0” của thanh số đến mặt phẳng đáy của bình.
Từ (1.2) ta có:
h AB = (t1 − s1 ) + (d1 − d 2 )

(1.3)
Tương tự, khi đo đảo chênh cao được tính theo công thức:
h AB = (t 2 − s 2 ) − (d1 − d 2 )

(1.4)
Hiệu (d1 - d2) được gọi là sai số MO của máy, khhi chế tạo cố gắng làm cho
MO có giá trị tuyệt đối nhỏ nhất (MO → O). Lần lượt lấy tổng và hiệu các công
thức (a), (b) sẽ xác định được chênh cao theo kết quả 2 chiều đo:
h AB =

(t1 − s1 ) + (t 2 − s 2 )
2

14


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

(1.5)
Và sai số MO:
MO =

(t1 − s1 ) − (t 2 − s 2 )

010, wild T2, T1, T2 và các máy có độ chính xác tương đương.
15


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

Trong đo cao lượng giác, chênh cao giữa trục quay của ống kính máy kinh
vĩ và điểm ngắm trên mia được tính theo công thức:
h = lctgZ

(1.1)
Trong đó:

l

- khoảng cách nằm ngang từ tâm máy đến mia, được đo trực

tiếp hoặc được tính theo công thức:
l =b

sin Z1 . sin Z 2
sin(Z 1 − Z 2 )

(1.2)
Trong trường hợp

l

Ưu điểm chính của phương pháp đo cao lượng giác là khả năng đo được
chênh cao lơn trên một trạm máy, tuy nhiên do còn hạn chế về độ chính xác nên
16


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

đo cao lượng giác chỉ được áp dụng trong những trường hợp có yêu cầu độ chính
xác quan trắc không cao hoặc thuận tiện cho đo cao hình học.
Để đảm bảo độ chính xác đo cao lượng giác trong quan trắc độ lún công
trình cần áp dụng một loạt biện pháp nhằm giảm ảnh hưởng từ các nguồn sai số
cơ bản khi thao tác đo đạc ngoại nghiệp.
-

Hạn chế chiều dài tia ngắm từ máy đến tiêu đo. Trong trường hợp nên khống
chế chiều dài tia ngắm dưới 100m.
Chọn thời điểm và phương pháp đo thích hợp để giảm ảnh hưởng chiết
quang.
Nâng cao độ chính xác đo chiều dài, góc thiên đỉnh, chiều cao máy và chiều
cao tia ngắm.
CHƯƠNG 2

PHƯƠNG PHÁP THÀNH LẬP VÀ ƯỚC TÍNH ĐỘ CHÍNH
XÁC CỦA LƯỚI ĐỘ CAO
2.1 THÀNH LẬP LƯỚI KHỐNG CHẾ ĐỘ CAO
2.1.1 Khái niệm về lưới khống chế độ cao
Lưới độ cao là lưới xác định vị trí độ cao của các điểm khống chế lấy nó làm

Lưới độ cao nhà nước được phân làm 4 cấp hạng: I, II, III, IV. Lưới độ cao hạng I
và II là hệ thống độ cao thống nhất trong toàn quốc, là cơ sở cho nghiên cứu khoa
học và phát triển các lưới độ cao hạng III, IV.
Lưới độ cao hạng II được thành lập ở khu vực rộng có chu vi lớn hơn 40km,
chiều dài giữa các điểm nút không lớn hơn 10km.
Lưới thủy chuẩn hạng II được tăng dầy bởi các tuyến hạng III, chiều dài giữa
các tuyến các hạng III được bố trí giữa các điểm hạng II không vượt quá 15 km .
Chiều dài giữa các điểm nút không quá 5 km.
Tuyến thủy chuẩn hạng IV tăng dầy cho lưới hạng III, chiều dài tuyến bố trí
giữa các điểm hạng II và III. Chiều dài tuyến giữa các điểm nút không vượt quá
1-3 km. Các điểm hạng IV cách nhau 400-500m ở khu vực xây dựng và 1 km ở
khu vực chưa xây dựng.
Lưới khống chế độ cao kỹ thuật:
Lưới khống chế độ cao kỹ thuật được phát triển từ lưới khống chế độ cao
nhà nước. Lưới khống chế độ cao kỹ thuật cùng với lưới khống chế mặt bằng khu
vực và lưới khống chế đo vẽ sẽ tạo ra hệ thống cơ sở trắc địa chính để đo vẽ bản
đồ tỷ lệ vừa và lớn lưới khống chế độ cao kỹ thuật còn để xây dựng lưới khống
chế độ cao đo vẽ.
Lưới khống chế độ cao đo vẽ là lưới khống chế cấp cuối cùng để chuyển độ
cao cho điểm mia. Cở sở để phát triển lưới độ cao đo vẽ là các điểm khống chế độ
18


Đồ án tốt nghiệp
Chất

Trường Đại Học - Mỏ Địa

cao nhà nước và các điểm khống chế độ cao kỹ thuật. Các điểm lưới của đo vẽ,
đường chuyền toàn đạc đều là các điểm khống chế độ cao đo vẽ.

mm

±0.5 mm

Sai số khép cho phép
trong đường đo ( L là
chiều dài đường đo tính ±3 mm
±5 mm
mm
bằng km)
Chiều dài lớn nhất của
tuyến
- Giữa các điểm gốc
40
15
- Giữa các điểm nút
10
5
Khoảng cách lớn nhất
giữa các mốc
-Khu vực xây dưng
2
0.2
Khu vực chưa xây dựng
5
0.8
Bảng 2 : Chiều dài tối đa đường cao độ theo cấp hạng (km)

mm


Giữa điểm tựa với điểm
nút
Giữa điểm nút với điểm
nút

Trường Đại Học - Mỏ Địa

150

40-45

9-15

-

150

75

110

25-30

6-10

-

100

50


a. Kiểm tra đánh giá độ ổn định các điểm mốc.
b. Xác định hệ thống độ cao cơ sở thống nhất trong tất cả các chu kỳ đo.
Thông thường sơ đồ lưới được thiết kế trên mặt bằng công trình sau khi đã khảo
sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế ở thực địa. Vị trí đặt và kết cấu mốc phải lựa
chọn cẩn thận sao cho mốc được bảo toàn lâu dài, thuận lợi cho việc đo nối đến
công trình, đặc biệt cần chú ý sự ổn định của mốc trong suốt quá trình đo và sử
dụng sau này ,mốc cơ sở được đặt nơi thông thoáng địa chất tốt và gần các công
trình.
Trên sơ đồ thiết kế ghi rõ tên mốc, vạch các tuyến đo và ghi rõ số lượng trạm đo
hoặc chiều dài đường đo trong mỗi tuyến, trong điều kiện cho phép cần cố gắng
tạo các vòng đo khép kín để có điều kiện kiểm tra chất lượng đo chênh cao, đồng
thời bảo đảm tính chặt chẽ của toàn bộ mạng lưới.
Để xác định cấp hạng đo và hiện ước tính để xác định sai số đo chênh cao trên
một trạm hoặc 1km chiều dài tuyến đo. So sánh số liệu này với chỉ tiêu đưa ra
trong quy phạm để xác định cấp hạng cần thiết.
2.2.3. Phương án đo đạc và xử lý số liệu lưới độ cao
1

Phương án đo đạc.
Phương án đo đạc dùng phương pháp đo cao hình học
a. Đo lưới độ cao bằng phương pháp đo cao hình học hạng IV nhà nước
Đo lưới bằng phương pháp đo cao hình học hạng IV nhà nước, được tiến

hành bằng phương pháp kết hợp đo hai chiều : đo đi và đo về, bằng máy đo cao
có độ chính xác cao loại

H1

và máy tự động cân bằng loại SOKIA SDL 30 của

10 ÷ 12"

10mm

trên

2mm

1m ÷ 3m

. Trên

. Giá trị khoảng

.

Trước khi bắt đầu công việc đo lưới cần thiết phải kiểm tra mia nhằm đảm
bảo là mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số trên mia rõ ràng, ống
thủy của mia phải hoàn hảo. Khi đo lưới người cầm mia phải chú ý quan sát các
điều kiện sau:
- Đế mia phải tuyệt đối sạch.
- Người cầm mia phải đặt mia trên điểm cao nhất của mốc, theo hiệu lệnh của
người đo. Khi di chuyển phải cẩn thận nhẹ nhàng để mia không bị va đập.
- Mia và ống thủy tròn của mia phải được đặt thẳng đứng để giữ mia thẳng
đứng khi đo. Không được xê dịch mia trên điểm đặt trong thời gian đo.
- Khi làm việc trong điều kiện thiếu ánh sáng, trên mia phải gắn đèn chiếu
sáng.
- Mia được dựng im trên mốc, người cầm mia đọc tên của mốc. Không có
hiệu lệnh của người đo, mia không được rời khỏi mốc. Trong thời gian giải lao
cần bảo quản mia không để va đập, chấn động, dựng mép mia và tường, khi đo

Sp

Trong đó :
Sc

là số đọc trên thang chính mia sau ( ký hiệu là

Sp

Sc

Sp

là số đọc trên thang phụ mia sau ( ký hiệu là
Tc

c

Tc

)

Tp

là số dọc trên thang phụ mia trước ( ký hiệu là

T

)


Trong những trường hợp cá biệt khi đo trong các tầng hầm của công trình có
chiều dài tia ngắm không vượt quá 15 m thì được phép thực hiện việc ở độ cao tia
ngắm là 0,5 m.
Công việc đo ngắm chỉ được phép thực hiện trong điều kiện hoàn toàn thuận
lợi và hình ảnh của các vạch khắc trên mia rõ ràng, ổn định.
Trước khi bắt đầu những công việc đo ngắm 15 phút, cần đưa máy ra khỏi
hòm đựng để tiếp nhận nhiệt độ môi trường. Trong trường hợp phải chuyền qua
các lỗ hổng, cửa sổ…thì đường kính các lỗ hổng, cửa sổ tối thiểu là 0.5 m. Không
nên đặt máy ở nơi ranh giới giữa không khí nóng và lạnh.
Chọn thời gian đo:
- Việc đo ngắm nên bắt đầu sau khi mặt trời mọc nửa giờ và kết thúc trước khi
mặt trời lặn nửa giờ. Không nên đo khi nhiệt độ không khí cao, gió mạnh từng
hồi, bởi vì lúc này việc kẹp vạch và bắt mục tiêu là không chính xác.
- Trong khi đo phải sử dụng ô che máy, tránh tác động trực tiếp của tia nắng
mặt trời dọi vào máy. Khi di chuyển từ trạm máy này đến trạm khác phải che máy
bằng túi, bao trọng làm bằng vật liệu mịn chuyên dụng.
Chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trước và mia sau tối đa là 0,4 m.
Tích lũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau trong
một tuyến đo (hoặc vòng khép kín) cho phép không được vượt quá 2 m. Khoảng
cách từ máy đến mia được đo bằng máy đo khoảng cách hoặc bằng thước dây.
Việc bố trí các khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau gần bằng nhau được
thực hiện bằng dây thừng; thước dây hoặc thước thép. Khi góc
24

i

của máy đo


Đồ án tốt nghiệp

n

là số trạm máy trong tuyến đo cao.

b. Đo lưới độ cao bằng phương pháp đo cao hình học hạng II
Đo độ lưới độ cao bằng phương pháp đo cao hình học hạng II được tiến bằng
máy đo cao loại

H 1, H 2, NAK 2, Ni004

và các máy đo có độ chính xác tương đương.

Có thể dùng cả loại máy đo cao tự động cân bằng :
25

K 0 Ni − 007