Bố trí thi công và cắm mốc bằng GNSS và máy toàn đạc điện tử
Những điểm chính
- Bố trí thi công, còn gọi là định vị công trình hay cắm mốc, là việc đánh dấu vị trí và cao độ thiết kế trên công trường trước và trong quá trình xây dựng.
- Mọi công tác bố trí đều bắt đầu từ các điểm khống chế tin cậy; sai số ở lưới khống chế sẽ truyền sang mọi điểm được bố trí từ đó.
- GNSS RTK cho tốc độ nhanh ở công trường thông thoáng, đường giao thông và công tác đất, trong khi máy toàn đạc điện tử cho độ chính xác cấp milimet với kết cấu và bu lông neo.
- Nhiều tổ đo dùng cả hai: GNSS cho công việc trên toàn công trường và máy toàn đạc điện tử gần công trình hoặc ở bất cứ nơi nào khả năng thu vệ tinh kém.
- Kiểm tra độc lập các điểm đã cắm và ghi lại dữ liệu thực tế bố trí giúp nhà thầu tránh việc làm lại tốn kém và tranh chấp.
Bố trí thi công là gì?
Bố trí thi công là công tác trắc địa đưa bản thiết kế ra thực địa. Kỹ sư thiết kế theo tọa độ; bố trí thi công biến các tọa độ đó thành các dấu mốc vật lý như cọc, đinh, sơn và cọc lệch, để đội đào đất, đội cốp pha và đội lắp dựng thép thi công theo.
Công tác bố trí diễn ra ở mọi giai đoạn của dự án. Người đo bố trí ranh giới công trường và giới hạn phát quang, sau đó là góc công trình và lưới trục, móng, công trình tiện ích, tuyến đường, bó vỉa, cao độ sàn và bu lông neo. Mỗi giai đoạn dựa trên giai đoạn trước, nên độ chính xác và tính nhất quán luôn quan trọng xuyên suốt.
Thuật ngữ "bố trí trắc địa" thường được dùng thay thế cho định vị công trình hoặc cắm mốc thi công. Dù gọi bằng tên nào, công việc vẫn như nhau: đặt đúng dấu mốc vào đúng vị trí, đúng cao độ, đúng thời điểm.
Bố trí điểm (cắm mốc) trong trắc địa là gì?
Bố trí điểm là thao tác dẫn đường tới một tọa độ thiết kế và đánh dấu nó ngoài thực địa. Trong công tác cắm mốc, người đo nạp các điểm hoặc tuyến thiết kế vào sổ tay điện tử, và thiết bị sẽ dẫn họ tới từng vị trí.
Công tác cắm mốc thi công thường đánh dấu nhiều hơn bản thân điểm. Cọc thường được đặt ở một khoảng lệch, tức một khoảng cách đã biết so với điểm thiết kế, để không bị mất khi đào đất. Cọc được ghi khoảng lệch và giá trị đào hoặc đắp, tức chênh lệch theo phương đứng giữa mặt đất tự nhiên và cao độ thiết kế.
Các công việc cắm mốc phổ biến gồm:
- Điểm: góc công trình, tâm cột, hố ga và vị trí cọc.
- Đường và tuyến: tim đường, bó vỉa, tuyến ống và tuyến hàng rào.
- Bề mặt: kiểm tra nền đường và cao độ hoàn thiện so với mô hình thiết kế.
Quy trình bố trí thi công từng bước
Công tác bố trí thi công tin cậy tuân theo cùng một trình tự ở mọi dự án. Bỏ qua một bước kiểm tra là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra sai sót tốn kém.
- Rà soát thiết kế: xác nhận hệ tọa độ, đơn vị, hệ quy chiếu và phiên bản của bản vẽ hoặc mô hình.
- Lập và kiểm tra lưới khống chế: đặt máy hoặc lập các điểm khống chế và kiểm tra chúng với nhau trước khi bố trí.
- Chuẩn bị dữ liệu bố trí: trích xuất các điểm, đường và bề mặt cần thiết vào sổ tay điện tử.
- Hiệu chỉnh hoặc tính chuyển tọa độ địa phương: với GNSS, khớp máy thu với lưới tọa độ công trường bằng các điểm khống chế đã biết; với máy toàn đạc điện tử, đặt máy và định hướng trên điểm khống chế.
- Cắm mốc: dẫn đường tới từng vị trí thiết kế, đánh dấu và ghi khoảng lệch cùng giá trị đào/đắp.
- Kiểm tra độc lập: đo lại các điểm quan trọng từ điểm khống chế khác hoặc bằng phương pháp khác.
- Ghi lại dữ liệu thực tế bố trí: lưu các vị trí đã đo và độ lệch làm hồ sơ cho nhà thầu và chủ đầu tư.
Bài tổng quan của chúng tôi về các loại khảo sát đất đai, bao gồm khảo sát thi công đặt công tác bố trí trong toàn bộ quy trình trắc địa.
GPS thi công và máy toàn đạc điện tử cho cắm mốc
GPS thi công (GNSS RTK) và máy toàn đạc điện tử là hai công cụ bố trí thi công chính, và mỗi loại có thế mạnh riêng rõ ràng. Lựa chọn phụ thuộc vào dung sai, mức độ thông thoáng của công trường và loại công việc.
| Tiêu chí | GNSS RTK | Máy toàn đạc điện tử |
|---|---|---|
| Độ chính xác điển hình | Khoảng 1–2 cm ngang, 2–3 cm đứng | Cấp milimet ở cự ly ngắn đến trung bình |
| Thông hướng | Cần bầu trời thông thoáng, không cần thông hướng giữa các điểm | Cần thông hướng tới mục tiêu |
| Nhân lực | Một người | Một (robot) hoặc hai (thường) |
| Phù hợp nhất cho | Công tác đất, đường giao thông, công trình tiện ích, công trường rộng thông thoáng | Công trình, bu lông neo, nội thất, công trường chật hẹp trong đô thị |
| Điểm yếu | Gần công trình cao tầng, dưới tán cây, trong nhà | Khoảng cách xa, nhiều trạm máy trên công trường lớn |
Số liệu là giá trị điển hình; hiệu suất thực tế phụ thuộc vào thiết bị, cách đặt máy và điều kiện. Nhiều nhà thầu dùng GPS cấp độ trắc địa cho công việc trên toàn công trường và máy toàn đạc điện tử cho bố trí kết cấu. Xem bài so sánh chi tiết của chúng tôi về GNSS RTK và máy toàn đạc điện tử.
Thiết bị GPS thi công dùng cho bố trí
Thiết bị GPS thi công dùng cho bố trí là trạm động GNSS RTK gắn trên sào cùng sổ tay điện tử, sử dụng số cải chính từ trạm gốc hoặc mạng CORS. Thiết bị này cho phép một người cắm mốc ở bất kỳ đâu trên công trường thông thoáng mà không cần thông hướng.
Các tính năng quan trọng cho công tác cắm mốc thi công gồm khởi tạo RTK nhanh sau khi mất tín hiệu, bù nghiêng IMU để vị trí mũi sào vẫn chính xác khi sào bị nghiêng, và màn hình dẫn hướng rõ ràng. Bố trí điểm bằng thực tế tăng cường (AR) còn tiến xa hơn khi hiển thị mục tiêu chồng lên hình ảnh camera trực tiếp.
Máy thu GNSS bố trí điểm trực quan AR L1 của Mars Geosystems kết hợp bo mạch 1408 kênh đa chòm sao với camera ánh sáng yếu cấp starlight cho bố trí điểm trực quan AR, bù nghiêng IMU tới 60° và khởi tạo RTK dưới 5 giây. Với các tổ đo muốn kiểm tra nhanh trạng thái ngay trên máy thu, E1 Pro được bổ sung màn hình màu 1.1 inch.
Máy toàn đạc điện tử và công cụ bố trí công trình
Với bố trí công trình xây dựng, máy toàn đạc điện tử vẫn là thiết bị chủ đạo. Máy đo góc và khoảng cách tới gương hoặc trực tiếp tới bề mặt và tính tọa độ với độ chính xác cấp milimet ở các khoảng cách điển hình trong công trình.
Máy toàn đạc điện tử được dùng để bố trí lưới trục, tâm cột, bu lông neo, cốp pha và mặt bằng sàn, thường từ các điểm khống chế bên trong hoặc xung quanh công trình. Máy toàn đạc điện tử robot tự động bám gương, nhờ đó một người có thể thực hiện bố trí; hãy đọc bài so sánh máy toàn đạc robot và máy toàn đạc thường của chúng tôi trước khi quyết định.
Máy toàn đạc điện tử Android STSA9 có độ chính xác góc 2", tầm đo không gương 1500 m và hai màn hình cảm ứng 5 inch, giúp việc chạy ứng dụng bố trí ngay trên máy trở nên thuận tiện.
Các công cụ bố trí móng và công trường khác
- Giá ngựa và dây căng: công cụ bố trí móng truyền thống để chuyển các đường trục qua hố đào.
- Máy thủy bình tự động và máy laser xoay: dùng để định cao độ và kiểm tra cao độ sàn và nền.
- Thiết bị laser san nền và điều khiển máy thi công: dẫn hướng máy đào và máy ủi tới cao độ thiết kế.
- Robot bố trí thi công: máy đánh dấu sàn tự hành in mặt bằng trực tiếp lên sàn, được dẫn hướng bằng máy toàn đạc điện tử.
Dung sai bố trí thi công và các sai lầm thường gặp
Phần lớn sai sót trong bố trí thi công đến từ vấn đề dữ liệu và lưới khống chế, chứ không phải độ chính xác của thiết bị. Một thiết bị chính xác nhưng dùng sai hệ tọa độ vẫn sẽ cắm mọi điểm sai vị trí.
- Sử dụng phiên bản bản vẽ cũ hoặc sai tệp thiết kế.
- Trộn lẫn hệ tọa độ, hệ quy chiếu hoặc đơn vị giữa dữ liệu thiết kế và dữ liệu thực địa.
- Điểm khống chế kém chất lượng hoặc bị xê dịch mà không được kiểm tra trước khi sử dụng.
- Tính chuyển tọa độ địa phương GNSS dựa trên quá ít điểm khống chế hoặc các điểm phân bố không hợp lý.
- Ghi điểm với lời giải GNSS float thay vì fixed.
- Không kiểm tra độc lập các điểm quan trọng trước khi đổ bê tông.
Chỉ dẫn kỹ thuật của dự án quy định dung sai cho phép đối với từng hạng mục. Dung sai bố trí kết cấu điển hình chặt chẽ hơn công tác đất, đó là một lý do khiến máy toàn đạc điện tử chiếm ưu thế trong thi công công trình còn GNSS chiếm ưu thế trong san nền.
Lựa chọn thiết bị bố trí thi công
Hãy chọn thiết bị bố trí thi công theo loại công việc bạn thực hiện thường xuyên nhất. Một nhà thầu chuyên về đường giao thông và công tác đất cần bộ thiết bị khác với nhà thầu chuyên về nhà cao tầng.
- Công tác đất, đường giao thông, công trình tiện ích: trạm động và trạm gốc GNSS RTK, hoặc trạm động RTK mạng, có bù nghiêng IMU.
- Công trình và kết cấu: máy toàn đạc điện tử độ chính xác 2" hoặc cao hơn, có chức năng đo không gương.
- Công việc hỗn hợp: cả hai, dùng chung lưới khống chế và phần mềm.
Mars Geosystems cung cấp máy thu GNSS và máy toàn đạc điện tử từ một chiếc, với tùy chọn OEM cho đại lý. Hãy gửi các loại dự án điển hình của bạn để yêu cầu báo giá thiết bị trắc địa thi công.
Đọc thêm từ các kỹ sư của chúng tôi: điều khiển máy đào và máy ủi bằng GNSS.
Câu hỏi thường gặp
Cắm mốc trong thi công là gì?
Cắm mốc là quá trình đánh dấu các vị trí thiết kế trên công trường để việc thi công diễn ra đúng chỗ. Người đo dẫn đường tới các tọa độ trên bản vẽ bằng máy thu GNSS hoặc máy toàn đạc điện tử, sau đó đóng cọc, đinh hoặc đánh dấu sơn, thường đặt lệch một khoảng (offset), kèm ghi chú giá trị đào hoặc đắp cần thiết để đạt cao độ thiết kế.
Những công cụ nào được dùng để bố trí thi công?
Các công cụ bố trí thi công chính là máy toàn đạc điện tử, máy thu GNSS RTK, máy thủy bình tự động và máy laser xoay, cùng với sổ tay điện tử (bộ điều khiển hiện trường) và phần mềm bố trí. Các công cụ truyền thống như thước dây, giá ngựa và dây căng vẫn được dùng trên công trường nhỏ. Một số dự án xây dựng lớn còn dùng robot bố trí để in mặt bằng trực tiếp lên sàn.
GPS có đủ chính xác để bố trí thi công không?
GPS cấp độ trắc địa, tức máy thu GNSS RTK, thường đạt khoảng 1 đến 2 cm theo phương ngang và 2 đến 3 cm theo phương đứng. Mức này phù hợp cho công tác đất, đường giao thông, công trình tiện ích và phần lớn công việc trên công trường. Với dung sai kết cấu chặt chẽ như bu lông neo, máy toàn đạc điện tử thường được ưu tiên vì cho độ chính xác cấp milimet.
Bố trí thi công và cắm mốc khác nhau thế nào?
Hai thuật ngữ này có phần trùng lặp. Bố trí thi công thường chỉ toàn bộ quá trình chuyển thiết kế ra công trường, bao gồm lưới khống chế, chuẩn bị dữ liệu và kiểm tra. Cắm mốc chỉ thao tác cụ thể ngoài thực địa là dẫn đường tới một điểm hoặc đường thiết kế và đánh dấu nó. Trên thực tế, nhiều người làm trắc địa dùng hai từ này thay thế cho nhau.
Đào và đắp trên cọc thi công là gì?
Đào và đắp là chênh lệch theo phương đứng giữa mặt đất tự nhiên tại vị trí cọc và cao độ thiết kế. Giá trị đào nghĩa là phải lấy bớt vật liệu để đạt cao độ thiết kế; giá trị đắp nghĩa là phải bổ sung vật liệu. Người đo ghi giá trị này lên cọc, cùng với khoảng lệch ngang (nếu có), để hướng dẫn người vận hành máy.
Robot bố trí thi công là gì?
Robot bố trí thi công là máy tự hành di chuyển trên mặt sàn và in các đường bố trí, như tường và lỗ mở, trực tiếp lên bề mặt. Robot thường được định vị bằng máy toàn đạc điện tử bám theo liên tục. Thiết bị này giúp tăng tốc bố trí nội thất trong các công trình lớn nhưng vẫn phụ thuộc vào lưới khống chế trắc địa chính xác.
Bạn cần thiết bị cho công việc này?
Cho chúng tôi biết công việc, quốc gia và số lượng. Kỹ sư sẽ phản hồi cấu hình và giá trong một ngày làm việc. Số lượng đặt hàng tối thiểu là một thiết bị; có dịch vụ OEM.
