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


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

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

- 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

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



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…

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…



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

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


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


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.

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 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 )


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

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

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)


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: