Giải pháp nâng cao độ chính xác chuyển trục công trình lên các sàn xây dựng trong thi công nhà siêu cao tầng

57 
T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 44, 10-2013, tr.57-61 
GIẢI PHÁP NÂNG CAO ĐỘ CHÍNH XÁC CHUYỂN TRỤC CÔNG TRÌNH 
LÊN CÁC SÀN XÂY DỰNG TRONG THI CÔNG NHÀ SIÊU CAO TẦNG 
NGUYỄN QUANG THẮNG, Trường Đại học Mỏ - Địa chất 
Tóm tắt: Chuyển trục lên các sàn xây dựng là công việc có ý nghĩa quan trọng trong toàn 
bộ công tác trắc địa khi xây dựng nhà cao tầng và siêu cao tầng. Trong bài báo đã nghiên 
cứu các giải pháp sử dụng kết hợp trị đo bằng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử, 
được đưa vào các số hiệu chỉnh cần thiết và xử lý theo thuật toán phù hợp để chính xác hóa 
hình chiếu lưới khống chế cơ sở lên tầng đầu tiên của mỗi đoạn chiếu trong phương pháp 
chiếu phân đoạn bằng máy chiếu đứng quang học, nhằm nâng cao độ chính xác chiếu trục 
trong xây dựng nhà siêu cao tầng. 
1. Đặt vấn đề 
Theo [2], các ngôi nhà cao tầng có số tầng 
≥45 được gọi là nhà siêu cao tầng. Trong xây 
dựng nhà siêu cao tầng, việc chuyển trục lên các 
sàn xây dựng có ý nghĩa rất quan trọng, ảnh hưởng 
lớn tới chất lượng toàn bộ công tác trắc địa. 
Độ chính xác yêu cầu chuyển trục công 
trình [1] được nêu ở bảng 1. 
Bảng 1 
Sai số 
Chiều cao của mặt bằng thi công 
xây dựng (m) 
 15 15  60 60  100 100  120 
Sai số trung 
phương 
chuyển các 
điểm, các trục 
theo phương 
thẳng đứng 
(mm) 
2 2.5 3 4 
Hiện nay đối với nhà siêu cao tầng, để 
chuyển trục công trình lên sàn xây dựng thường 
sử dụng phương pháp chiếu đứng quang học 
theo cách chiếu phân đoạn (mỗi phân đoạn 
khoảng 10 tầng). Để nâng cao độ chính xác 
chiếu trục, lưới trục (hình chiếu theo phương 
thẳng đứng của lưới khống chế cơ sở trên mặt 
bằng móng) trên mặt sàn đầu tiên của mỗi phân 
đoạn cần được chính xác hóa, làm cơ sở cho 
việc chiếu tiếp theo. Việc chính xác hóa lưới 
trục này nên thực hiện bằng cách kết hợp máy 
chiếu đứng quang học, công nghệ GPS và máy 
toàn đạc điện tử độ chính xác cao. 
Giải pháp và quy trình cụ thể của công tác 
này sẽ được trình bày ở các nội dung tiếp theo. 
2. Nghiên cứu giải pháp nâng cao độ chính 
xác chuyển trục công trình lên các sàn xây 
dựng trong thi công nhà siêu cao tầng 
2.1. Phân tích ảnh hưởng độ không song song 
của các đường dây dọi và độ lệch dây dọi đến 
độ chính xác chuyển trục công trình lên các sàn 
xây dựng 
Trong xây dựng nhà cao tầng, một trong 
những yêu cầu cơ bản là phải đảm bảo tính 
thẳng đứng của ngôi nhà. Chúng ta hiểu phương 
thẳng đứng ở đây là phương đường dây dọi. 
Tuy nhiên đường dây dọi đi qua các điểm của 
lưới khống chế cơ sở trên mặt bằng móng I, II, 
III, IV không song song với nhau do chúng 
vuông góc với mặt thủy chuẩn đi qua những 
điểm này. Trong phạm vi nhỏ của ngôi nhà có 
thể coi mặt thủy chuẩn đó là phần mặt cầu đi 
qua 4 điểm. Trên mặt sàn tầng ở đầu đoạn 
chiếu, các điểm I,.., IV sẽ dịch chuyển đến các 
vị trí IG,, IVG (hình 1). 
Hình 1. Ảnh hưởng độ không song song của 
đường dây dọi và độ lệch dây dọi đến kết quả 
chiếu trục công trình nhà siêu cao tầng 
58 
 ● - Điểm khống chế cơ sở trên mặt bằng 
móng; 
 - Hình chiếu điểm khống chế cơ sở theo 
phương dây dọi trên mặt sàn thi công; 
 □ - Hình chiếu điểm khống chế cơ sở theo 
phương pháp tuyến trên mặt sàn thi công. 
Chênh lệch khoảng cách giữa các điểm 
khống chế cơ sở trên mặt bằng móng và trên 
mặt sàn xây dựng có chiều cao ΔH được tính 
theo công thức [2]: 
m
h
R
H.S
S

 , (1) 
trong đó: S - Khoảng cách giữa các điểm đang 
xét; ΔH = Hm – H0 - Chiều cao mặt sàn xây 
dựng so với mặt bằng móng; Rm - Bán kính 
trung bình của Elipxôid (Rm = 6370km). 
Chênh lệch chiều dài ΔSh (mm) ở những 
khoảng cách S (m) và chiều cao chiếu ΔH (m) 
khác nhau tính theo công thức (1) được nêu ở 
bảng 2. 
Mặt khác khi thành lập lưới khống chế cơ 
sở trên mặt bằng móng, nếu sử dụng hệ tọa độ 
địa diện có các trục song song với trục tương 
ứng của công trình, trục oz trùng với pháp tuyến 
của Elipxôid thì phần bề mặt Elipxôid trên công 
trình sẽ nghiêng với mặt 
mặt thủy chuẩn đi qua các điểm khống chế cơ 
sở trên mặt bằng móng một góc bằng giá trị độ 
lệch dây dọi. 
Trên phạm vi nhỏ của công trình có thể coi 
vector ảnh hưởng của độ lệch dây dọi tại các 
điểm I, II, III, IV là như nhau cả về độ lớn và 
hướng (các đoạn IG-IE, IVG-IVE - hình 1). 
Chênh lệch khoảng cách giữa đường dây dọi và 
pháp tuyến với Elipxôid ở những chiều cao 
khác nhau có thể tính theo công thức: 
H.S 


  . (2) 
Chênh lệch ΔSν (mm) ở những chiều cao 
chiếu ΔH (m) và độ lệch dây dọi ν (“) khác 
nhau được thể hiện ở bảng 3. 
Bảng 2 
 ΔH 
 S 
50 75 100 150 200 300 400 
25 0.20 0.29 0.39 0.59 0.78 1.18 1.57 
50 0.39 0.59 0.78 1.18 1.57 2.35 3.14 
75 0.59 0.88 1.18 1.77 2.35 3.53 4.71 
100 0.78 1.18 1.57 2.35 3.14 4.71 6.28 
 Bảng 3 
 ΔH 
 ν 50 75 100 150 200 300 400 
2 0.48 0.73 0.97 1.45 1.94 2.91 3.88 
4 0.97 1.45 1.94 2.91 3.88 5.82 7.76 
7 1.70 2.55 3.39 5.09 6.79 10.18 13.57 
10 2.42 3.64 4.85 7.27 9.70 14.54 19.39 
12 2.91 4.36 5.82 8.73 11.64 17.45 23.27 
15 3.64 5.45 7.27 10.91 14.54 21.82 29.09 
Từ kết quả tính ở bảng 2 và bảng 3 có thể 
rút ra một số nhận xét sau: 
- Chênh lệch chiều dài do độ không song 
song của các đường dây dọi tính theo công thức 
(1) tăng lên khi chiều cao chiếu tăng và có giá 
trị không lớn lắm. Khi S = 75m; ΔH = 200m, 
sai lệch này đạt giá trị 2.35mm, xấp xỉ bằng sai 
số đo khoảng cách bằng máy toàn đạc điện tử 
độ chính xác cao. 
- Chênh lệch khoảng cách giữa đường dây 
dọi và pháp tuyến với Elipxôid (bảng 2) tăng 
theo chiều cao của công trình. Với giả thiết coi 
vector ảnh hưởng của độ lệch dây dọi tại các 
điểm I, II, III, IV là như nhau cả về độ lớn và 
59 
hướng, thì hình chiếu của lưới cơ sở trên sàn 
tầng theo phương pháp tuyến đồng dạng với 
hình chiếu của lưới trên sàn tầng theo phương 
dây dọi (hình 1). Như vậy ảnh hưởng tổng hợp 
do các đường dây dọi không song song với 
nhau và do độ lệch dây dọi đến đến khoảng 
cách giữa các điểm chiếu chủ yếu là do độ 
không song song của các đường dây dọi gây ra. 
Đây là nhận xét cần hết sức lưu ý để xác định 
quy trình chiếu điểm sử dụng kết hợp trị đo 
bằng công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử. 
Chúng ta thấy rằng, với ν = 10”; 
ΔH = 200m thì chênh lệch khoảng cách giữa 
đường dây dọi và pháp tuyến với Elipxôid bằng 
9.7mm. Đây là giá trị khá lớn cần được quan 
tâm khi chuyển trục công trình lên các sàn xây 
dựng trong thi công nhà siêu cao tầng. 
Để xác định độ lệch dây dọi trung bình 
trong phạm vi công trình nhà siêu cao tầng, có 
thể áp dụng thuật toán nêu trong [4] trên cơ sở 
tài liệu [5]. Sau khi xác định được các độ lệch 
dây dọi thành phần trên hướng kinh tuyến (η) 
và vòng thẳng đứng thứ nhất (ξ), chúng ta tính 
được độ lệch dây dọi toàn phần và góc phương 
vị của độ lêch dây dọi theo các công thức: 
22 
.
 (3) 


 arctg . (4) 
Độ chính xác cần thiết xác định độ lệch dây 
dọi có thể ước tính như sau: 
Nếu chênh cao giữa các điểm khống chế 
GPS ở bên ngoài công trình được xác định bằng 
thủy chuẩn hình học cấp II, các base line đo 
bằng GPS với sai số khoảng 5mm thì độ chính 
xác xác định độ lệch dây dọi phụ thuộc chủ yếu 
vào độ chính xác định độ chênh cao trắc địa 
giữa các điểm. Khi đó có thể sử dụng công 
thức: 
S
m
m h  , (5) 
trong đó: mν là sai số trung phương độ lệch dây 
dọi; 
 mΔh là sai số trung phương chênh lệch 
độ chênh cao trắc địa và độ chênh cao thủy 
chuẩn; 
 S là khoảng cách trung bình giữa các 
điểm khống chế GPS. 
Khi nhận các giá trị: mΔh = 10mm, 
S = 500m, tính được mν = 4”. Từ bảng 2 ta thấy 
với mν = 4”; ΔH = 200m thì ΔSν = 3.88mm. Giá 
trị này sẽ tăng cùng với chiều cao của công 
trình. Để nâng cao độ chính xác xác định độ 
lệch dây dọi cần chọn loại máy thu GPS có độ 
chính xác cao để xác định độ chênh cao trắc địa. 
2.2. Nghiên cứu đề xuất giải pháp nâng cao độ 
chính xác chuyển trục công trình lên các sàn 
xây dựng trong thi công nhà siêu cao tầng 
Để nâng cao độ chính xác của hình chiếu 
lưới khống chế cơ sở trên sàn đầu tiên của mỗi 
đoạn khi chiếu theo phương pháp phân đoạn 
(lưới trục) đối với các nhà siêu cao tầng, trên cơ 
sở [3], chúng tôi đề nghị áp dụng giải pháp sau 
đây: 
- Sau khi thành lập lưới khống chế cơ sở 
trên mặt bằng móng, xây dựng từ 3 ÷ 4 điểm 
khống chế GPS ở bên ngoài công trình tại 
những vị trí ổn định, thuận lợi cho việc thu tín 
hiệu vệ tinh, cách điểm khống chế cơ sở từ 300 
÷ 500m và phân bố đều xung quanh công trình 
(cố gắng giảm khoảng cách để đảm bảo điều 
kiện độ lệch dây dọi tại các điểm GPS xấp xỉ 
giá trị tại các điểm khống chế cơ sở). Tiến hành 
đo nối chính xác các điểm khống chế cơ sở với 
các điểm khống chế GPS bên ngoài công trình 
bằng các trị đo GPS (hình 2). 
Hình 2. Hệ thống lưới khống chế trong thi công 
nhà siêu cao tầng 
Sử dụng hệ tọa độ địa diện có các trục tọa 
độ ox, oy song song với các trục, độ cao của 
mặt tọa độ bằng độ cao mặt móng của công 
trình để thành lập lưới khống chế hỗn hợp này. 
Bình sai các trị đo GPS và trị đo lưới khống chế 
cơ sở bằng máy toàn đạc điện tử độ chính xác 
cao theo thuật toán bình sai lưới tự do (đã được 
trình bày cụ thẻ trong [3]), khi đó điểm gốc của 
B 
A C 
y 
x 
I 
II 
III 
IV 
60 
lưới sẽ là điểm trọng tâm của lưới khống chế cơ 
sở trên mặt bằng móng. 
- Trên sàn đầu tiên của mỗi phân đoạn, đặt 
máy thu GPS tại các điểm khống chế GPS ở bên 
ngoài công trình và tại các điểm đã chiếu bằng 
máy chiếu đứng quang học để tiến hành việc đo 
nối, đồng thời tiến hành đo các góc và khoảng 
cách trong lưới chiếu bằng máy toàn đạc điện tử 
độ chính xác cao. 
Trên mặt bằng gốc, sau khi hiệu chỉnh giá 
trị độ chênh do độ lệch dây dọi để đưa các điểm 
từ pháp tuyến về đường dây dọi, tiếp tục hiệu 
chỉnh khoảng cách do độ không song song của 
độ lệch dây dọi gây nên, sau đó mới tiến hành 
xử lý các trị đo trong lưới trục theo thuật toán 
bình sai lưới tự do các trị đo GPS và toàn đạc 
điện tử [3]. 
Với việc đảm bảo trọng tâm của lưới (điểm 
trọng tâm của tứ giác trắc địa I II II IV - hình 1) 
giữ nguyên trong quá trình chiếu và xử lý kết 
quả đo, tính thẳng đứng của công trình sẽ được 
đảm bảo tốt nhất. 
3. Xây dựng quy trình chính xác hóa lưới 
trục công trình trên sàn tầng đầu tiên của 
mỗi đoạn chiếu trong thi công nhà siêu cao 
tầng 
Từ những khảo sát nêu trên, có thể xác lập 
quy trình chính xác hóa lưới trục trên sàn tầng 
đầu tiên của mỗi đoạn chiếu khi chiếu theo 
phương pháp phân đoạn trong thi công nhà siêu 
cao tầng như sau: 
1) Sau khi thành lập lưới khống chế cơ sở 
trên mặt bằng móng, chọn khoảng 3 ÷ 4 điểm 
khống chế GPS ở bên ngoài công trình tại 
những vị trí ổn định, thuận lợi cho việc thu tín 
hiệu vệ tinh, cách điểm khống chế cơ sở không 
quá 300 ÷ 500m và phân bố đều xung quanh 
công trình. 
Tiến hành đo nối chính xác các điểm khống 
chế cơ sở với các điểm khống chế GPS bên 
ngoài công trình bằng các trị đo GPS. Sử dụng 
hệ tọa độ địa diện cục bộ có các trục tọa độ ox, 
oy song song với các trục của công trình, độ cao 
mặt phẳng xoy bằng độ cao của mặt móng công 
trình để thành lập lưới khống chế hỗn hợp này. 
Bình sai các trị đo GPS và trị đo lưới khống chế 
cơ sở theo thuật toán bình sai lưới tự do [3], khi 
đó gốc của lưới sẽ là điểm trọng tâm của lưới 
khống chế cơ sở. 
2) Tiến hành đo thủy chuẩn hình học chính 
xác (thủy chuẩn cấp II) để xác định chênh cao 
giữa các điểm khống chế GPS ở bên ngoài công 
trình. Từ các trị đo thủy chuẩn và trị đo GPS, sử 
dụng thuật toán đã xét để tính toán độ lệch dây 
dọi trong phạm vi công trình. 
3) Đặt máy thu GPS tại các điểm khống chế 
GPS ở bên ngoài công trình và tại các điểm trên 
sàn đầu tiên của mỗi phân đoạn đã được chiếu 
bằng máy chiếu đứng quang học để tiến hành 
việc đo nối, đồng thời tiến hành đo các góc và 
khoảng cách trong lưới trục bằng máy toàn đạc 
điện tử độ chính xác cao. So sánh các trị đo 
bằng máy toàn đạc điện tử của lưới với giá trị 
tương ứng trên mặt phẳng gốc. Nếu có nghi ngờ 
cần tiến hành đo lại để kiểm tra. 
4) Trên mặt phẳng tọa độ gốc tiến hành 
hiệu chỉnh giá trị độ chênh do độ lệch dây dọi 
vào các trị đo tọa độ bằng công nghệ GPS để 
đưa các điểm từ pháp tuyến về đường dây dọi 
theo hướng và độ lớn đã xác định; hiệu chỉnh 
điểm do độ không song song của độ lệch dây 
dọi (có hướng về điểm trọng tâm O của lưới). 
Tiến hành xử lý trên mặt phẳng tọa độ gốc 
các trị đo trong lưới theo thuật toán bình sai 
lưới tự do với các điểm định vị là điểm đã được 
hiệu chỉnh. Tính tọa độ điểm trọng tâm và so 
sánh với tọa độ tương ứng ở chu kỳ đầu tiên để 
đánh giá mức độ thẳng đứng của công trình. 
4. Thực nghiệm 
Do nội dung lý thuyết gồm nhiều vấn đề, 
phần thực nghiệm trong bài báo chỉ trình bày 
nội dung là đo nối các điểm GPS xung quanh 
công trình với các điểm chiếu trên sàn xây 
dựng, đo lưới chiếu bằng máy toàn đạc điện tử 
và xử lý các trị đo theo thuật toán bình sai lưới 
tự do [3]. 
Địa điểm để tiến hành thực nghiệm là Công 
trình hỗn hợp dịch vụ văn phòng và nhà ở tại 34 
Cầu Diển - Từ Liêm - Hà Nội. Tòa nhà công 
trình có 2 tầng hầm và 27 tầng nổi. Lưới thực 
nghiệm được bố trí giống như sơ đồ lưới nêu ở 
hình 2, trên sàn tầng có chiều cao khoảng 75m. 
Với chiều dài cạnh lưới thực nghiệm trên 
sàn tầng lớn nhất là 33.98m, chiều cao chiếu 
như đã nêu, theo công thức (1) ta tính được ΔSh 
61 
max = 0.4mm; nếu nhận giá trị độ lệch dây dọi 
ν = 12” ta tính được ΔSν = 4.4mm. Điều này 
chứng tỏ vị trí các điểm sẽ bị dịch đi đáng kể do 
độ lệch dây dọi, nhưng khoảng cách giữa chúng 
chỉ thay đổi nhỏ so với trị trên mặt bằng gốc. 
Trong thực nghiệm đã sử dụng 4 máy thu 
GPS Trimble R3 có độ chính xác đo cạnh 
mS = (5 + 1ppm) mm, thời gian mỗi ca đo là 
60ph; máy toàn đạc điện tử SET-2B với độ 
chính xác đo góc mβ = 2”, độ chính xác đo cạnh 
mS = (3 + 2ppm) mm để đo góc và chiều dài 
cạnh của lưới chiếu. Các trị đo được xử lý theo 
thuật toán bình sai lưới tự do với các điểm định 
vị là các điểm chiếu. Kết quả đánh giá độ chính 
xác tương hỗ các điểm trong lưới được nêu ở 
bảng 4. 
Bảng 4. Độ chính xác tương hỗ vị trị điểm 
Cạnh mS/S mα (“) mth (m) 
I - II 1/70.500 0.33 0.0010 
II - III 1/45.900 0.39 0.0007 
III - IV 1/73.000 0.33 0.0010 
IV - I 1/45.500 0.39 0.0008 
Từ bảng 4 chúng ta thấy rằng kết quả thực 
nghiệm phù hợp với các phân tích về lý thuyết. 
5. Kết luận 
Từ những nghiên cứu lý thuyết và thực 
nghiệm nêu trên, có thể rút ra một số kết luận 
sau: 
1) Khi chiếu trục công trình lên các sàn xây 
dựng bằng máy chiếu đứng theo cách chiếu 
phân đoạn trong xây dựng nhà siêu cao tầng, để 
chính xác hóa lưới trục ở đầu mỗi đoạn chiếu 
cần hiệu chỉnh ảnh hưởng độ không song song 
của các đường dây dọi và ảnh hưởng của độ 
lệch dây dọi tại các điểm chiếu. 
2) Các giải pháp và quy trình để chính xác 
hóa lưới trục ở đầu mỗi đoạn chiếu với việc kết 
hợp các trị đo bằng công nghệ GPS và máy toàn 
đạc điện tử, xử lý bằng thuật toán bình sai lưới 
tự do trên mặt phẳng gốc của hệ tọa độ địa diện 
cục bộ được trình bày trong bài báo có tính khả 
thi cao nhằm giải quyết một trong những nhiệm 
vụ quan trọng nhất của công tác trắc địa khi xây 
dựng nhà siêu cao tầng. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. TCXDVN 309:2004. Công tác trắc địa 
trong xây dựng công trình - Yêu cầu chung, Hà 
Nội, 2004 
[2]. Phan Văn Hiến và nnk, 2004. Giáo trình 
Trắc địa công trình, NXB Giao thông vận tải, 
Hà Nội 
[3]. Nguyễn Quang Thắng, 2005. Nghiên cứu 
hoàn thiện quy trình công tác trắc địa trong xây 
dựng công trình có chiều cao lớn. Đề tài cấp 
Bộ, mã số B2003-36-53 
[4]. Trần Viết Tuấn, 2012. Nghiên cứu một giải 
pháp tính chuyển tọa độ lưới GPS về hệ tọa độ 
thi công công trình. Tạp chi Khoa học kỹ thuật 
Mỏ - Địa chất, số 40 - 10/2012 
[5]. SHI Yi-min and ZHOU Yong-jun and 
ZHANG Wen-qing, 2002. The Determination 
of the Regional Ellipsoidal Surface by the 
Method of Readjusting Its Orientation and 
Positioning. Departmen oF Surveying and 
Geoinformatics, Tangji University, Shanghai, 
China.
SUMMARY 
Solution of raising the accuracy of moving axis to engineering floors 
in working with supper high buildings 
Nguyen Quang Thang, Hanoi University of Mining and Geoology 
Moving axis to engineering floors has an importal role in all surveying tasks when building 
high and supperhigh house. In this arcticle are studied and improved the solutions using combined 
GPS and Total Station measurements, which are processed by free network adjustment algorithm for 
getting higher accuracy the projection of control network to first floor in segment projection method 
by optical vertical projection instrument, for raising the accuracy of projecting axis in building 
supperhigh house.