Luận giải ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ chính xác chuyển trục công trình lên các sàn xây dựng trong thi công nhà siêu cao tầng

63 
T¹p chÝ KHKT Má - §Þa chÊt, sè 53, 01-2016, tr.63-67 
LUẬN GIẢI ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ 
ĐẾN 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: Trong bài báo đã nghiên cứu, luận giải ảnh hưởng của một số yếu tố: độ không song 
song của các đường dây dọi, độ lệch dây dọi, dao động của ngôi nhà do các yếu tố ngoại cảnh 
đến kết quả và độ chính xác chiếu trục trong phương pháp chiếu phân đoạn bằng máy chiếu 
đứng quang học, có ứng dụng kết hợp công nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử để chính xác 
hóa hình chiếu lưới khống chế cơ sở trên tầng đầu tiên của mỗi đoạn chiếu, nhằm mục đích 
nâng cao độ chính xác và hoàn thiện quy trình chuyển trục trong xây dựng nhà siêu cao tầng. 
1. Đặt vấn đề 
Theo bảng phân cấp nhà cao tầng ở nước ta, 
nhà cao tầng có số tầng ≥ 45 được gọi là nhà siêu 
cao tầng. Việc xây dựng các ngôi nhà siêu cao 
tầng đang dần trở thành phổ biến ở Việt Nam. 
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, cần 
chính xác hóa lưới chiếu trục trên mặt sàn đầu 
tiên của mỗi phân đoạn, 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. 
Từ quy trình chiếu chúng ta thấy rằng, độ 
không song song của các đường dây dọi có ảnh 
hưởng đến kết quả cũng như độ chính xác chuyển 
trục công trình lên các sàn xây dựng trong thi 
công nhà siêu cao tầng. 
Với việc sử dụng công nghệ GPS, độ lệch 
dây dọi sẽ ảnh hưởng đến kết quả chiếu trục lên 
cao theo một quy luật nhất định. Ảnh hưởng của 
yếu tố này cần được nghiên cứu, phân tích để tìm 
giải pháp hạn chế, khắc phục. 
Trong xây dựng nhà siêu cao tầng, tác động 
của các yếu tố ngoại cảnh (gió, nhiệt độ) làm 
ngôi nhà bị dao động và biến dạng. Điều này 
chắc chắn sẽ gây tác động xấu đến kết quả và độ 
chính xác chiếu trục công trình lên phần trên 
cùng của công trình. 
Việc luận giải ảnh hưởng của các yếu tố này 
đến kết quả cũng như độ chính xác chuyển trục 
công trình lên các sàn xây dựng trong thi công 
nhà siêu cao tầng sẽ được trình bày ở các nội 
dung tiếp theo. 
2. Luận giải ảnh hưởng của một số yếu tố đến 
độ chính xác chuyển trục công trình lên các 
sàn xây dựng trong thi công nhà siêu cao tầng 
2.1. Ảnh hưởng độ không song song của các 
đường dây dọi đến kết quả 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 độ thẳng 
đứng của ngôi nhà theo phương đường dây dọi 
(phương vuông góc với mặt thủy chuẩn). Trong 
phạm vi nhỏ của ngôi nhà có thể coi mặt thủy 
chuẩn đó là mặt cầu có độ cong rất nhỏ. 
● - 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. 
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 
64 
Các kết quả tính toán trong [3] đã cho phép 
rút ra một số nhận xét: 
- Chênh lệch chiều dài do độ không song 
song của các đường dây dọi tăng lên khi chiều 
cao chiếu tăng. 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 chính 
xác. 
- Với các ngôi nhà siêu cao tầng có chiều cao 
lớn và rất lớn, cần thiết và hoàn toàn có thể tính 
cũng như hiệu chỉnh được độ không song song 
của các đường dây dọi đến kết quả chiếu trục lên 
các sàn xây dựng, được tính theo công thức: 
m
h
R
HS
S


.
 (1) 
trong đó: S là khoảng cách giữa các điểm đang 
xét; ΔH = Hm – H0 là chiều cao mặt sàn xây dựng 
so với mặt bằng móng; Rm là bán kính trung bình 
của Elipxôid. 
2.2. Ảnh hưởng của độ lệch dây dọi đến độ 
chính xác chuyển trục công trình lên các sàn 
xây dựng 
2.2.1. Phân tích ảnh hưởng của độ lệch dây dọi 
đến kết quả chiếu trục công trình lên cao 
Trong quy trình chuyển trục lên các sàn xây 
dựng nêu ở [3], cần thành lập và đo nối chính xác 
các điểm GPS ở bên ngoài công trình với lưới 
khống chế cơ sở trên mặt bằng móng. Khi đó sử 
dụng hệ tọa độ địa diện có điểm gốc trùng với 
một điểm khống chế cơ sở (chẳng hạn điểm I - 
hình 1), các trục Ox, Oy song song với trục tương 
ứng của công trình, trục Oz trùng với pháp tuyến 
của Elipxôid. Phần bề mặt Elipxôid trên công 
trình sẽ nghiêng với mặt thủy chuẩn đi qua các 
điểm khống chế cơ sở trên mặt bằng móng một 
góc bằng giá trị độ lệch dây dọi (hình 1). 
Từ kết quả tính toán trong [3] chúng ta thấy 
rằng chênh lệch khoảng cách giữa đường dây dọi 
và pháp tuyến với Elipxôid tăng theo giá trị độ 
lệch dây dọi và chiều cao của công trình. Với độ 
lệch dây dọi ν = 10”; ΔH = 200m thì chênh lệch 
khoảng cách giữa đường dây dọi và pháp tuyến 
với Elipxôid xấp xỉ bằng 10mm. Nếu chiều cao 
công trình lớn hơn thì giá trị chênh lệch này sẽ 
còn tăng hơn nữa. Như vậy độ lệch dây dọi cần 
phải được quan tâm khi chuyển trục công trình 
lên các sàn xây dựng trong thi công nhà siêu cao 
tầng. 
Trên phạm vi nhỏ của công trình có thể coi 
độ lệch dây dọi là như nhau cả về độ lớn và 
hướng, điều đó dẫn tới vector ảnh hưởng của độ 
lệch dây dọi tại các điểm chiếu trên một mặt sàn 
xây dựng là như nhau cả về độ lớn và hướng (các 
đoạn IG-IE, IVG-IVE trên hình 1 có độ lớn và 
phương vị như nhau). Như vậy ảnh hưởng độ 
lệch dây dọi chỉ làm cho các điểm bị lệch đi mà 
không làm thay đổi kích thước lưới chiếu. 
Khi đo GPS trên mặt sàn đầu tiên của mỗi 
phân đoạn để chính xác hóa lưới trục, chúng ta 
đặt máy tại điểm đã được chiếu lên mặt sàn đó 
theo phương đường dây dọi. Tuy nhiên khi sử 
dụng công nghệ GPS, để tính tọa độ địa diện 
chân trời trên mặt bằng móng cần chiếu kết quả 
đo xuống mặt phẳng này theo phương pháp tuyến 
của Elipxôid. Nếu không để ý đến sai số đo GPS 
thì bản thân độ lệch dây dọi đã làm sai lệch tọa 
độ địa diện tính toán được so với giá trị tương 
ứng của điểm cơ sở trên mặt bằng móng. 
Công thức tính tọa độ địa diện chân trời theo 
tọa độ vuông góc không gian và tọa độ trắc địa 
như sau [4]: 
0 0 0 0
0 0 0 0
2
0 0 0
x sin .cos L sin B.sin L cos B
y sin L cos L 0 x
z cos B.cos L cos B.sin L sin B
X (N H ).cos B .cos L
 x Y (N H ).cos B .sin L
Z N (1 e ) H .sin B
    
    
   
      
  
 
  
 
      
 (2) 
trong đó: B0, L0, H0 - tọa độ trắc địa của điểm gốc 
(điểm I); 
N0 - bán kính cong vòng thẳng đứng thứ nhất 
đi qua điểm gốc của hệ tọa độ địa diện; e - tâm 
sai thứ nhất của Elipxoid WGS-84. 
Từ công thức (2) thấy rằng, nếu các điểm 
nằm trên cùng một đường pháp tuyến với 
Elipxoid thì tọa độ địa diện chân trời (x, y) của 
chúng bằng nhau. 
Phần tiếp theo chúng tôi sẽ trình bày phương 
pháp xác định độ lệch dây dọi trên khu vực xây 
dựng công trình. 
2.2.2. Phương pháp xác định độ lệch dây dọi trên 
khu vực xây dựng nhà siêu cao tầng 
Trong phạm vi nhỏ của công trình xây dựng 
nhà siêu cao tầng, có thể xác định độ lệch dây dọi 
theo trình tự sau: 
65 
1) Sau khi chọn các điểm khống chế GPS ở 
bên ngoài công trình theo điều kiện nêu trong [3] 
với số điểm ít nhất và hợp lý nhất là 3 (ký hiệu là 
A, B, C - hình 2), tiến hành đo nối một điểm 
(chẳng hạn điểm A) với điểm khống chế nhà 
nước trên khu vực bằng công nghệ GPS để xác 
định tọa độ và độ cao trắc địa tại điểm này. 
Hình 2. Hệ thống lưới khống chế trong thi công 
nhà siêu cao tầng 
Xác định dị thường độ cao tại điểm A theo 
một trong hai cách sau: 
- Dẫn độ cao hình học (độ chính xác từ hạng 
IV trở lên) từ điểm khống chế độ cao nhà nước 
đến điểm A, từ đó tính dị thường độ cao tại điểm 
này theo công thức: 
ζA = HA - hA (3) 
trong đó: HA là độ cao trắc địa của điểm A; hA là 
độ cao thủy chuẩn của điểm A. 
- Nội suy dị thường độ cao tại điểm A từ mô 
hình trọng trường EGM-2008 với kích thước 
khung 1’x1’ [1]. 
2) Tiến hành đo GPS tương đối giữa các 
điểm A, B, C để xác định chênh cao trắc địa, 
đồng thời đo thủy chuẩn hình học chính xác 
(thủy chuẩn cấp II) để xác định chênh cao giữa 
các điểm này, sẽ có: 
ζi = Hi – hi ; ζj = Hj – hj 
Δζij = ζj – ζi = (Hj – Hi) – (hj – hi) 
các chênh cao (Hj – Hi), (hj – hi) được lấy từ kết 
quả đo GPS tương đối và đo thủy chuẩn hình học 
chính xác. 
Dị thường độ cao tại hai điểm B và C được 
tính từ dị thường độ cao điểm A theo công thức: 
ζj = ζi + Δζij (4) 
3) Biểu diễn dị thường độ cao dưới dạng hàm 
tuyến tính của tọa độ B, L: 
ζi = a0 + a1Bi + a2Li (5) 
trong đó: a0, a1, a2 là ba tham số cần xác định. 
Với ba điểm đã biết dị thường độ cao A, B, C, có 
thể giải bài toán để xác định a0, a1, a2 theo các 
công thức đã biết. 
4) Tính các độ lệch dây dọi thành phần bằng 
cách lấy đạo hàm riêng của hàm (5) theo các đối 
số B, L ta được kết quả [1]: 
1a
R
  (rad) (6) 
2
.cosB
a
R
  (rad) (7) 
22   (8) 
trong đó: ξ, η là độ lệch dây dọi thành phần trên 
mặt phẳng kinh tuyến và mặt phẳng thẳng đứng 
thứ nhất; R là bán kính cung kinh tuyến. 
Để ước lượng độ chính xác xác định độ lệch 
dây dọi, có thể sử dụng công thức: 
2 2
H hm m m
S


   (9) 
trong đó: mν là sai số trung phương độ lệch dây dọi; 
 mΔH là sai số trung phương chênh cao 
trắc địa đo được bằng công nghệ GPS; 
 mΔh là sai số trung phương chênh cao 
đo bằng thủy chuẩn hình học chính xác; 
 S là khoảng cách trung bình giữa các 
điểm khống chế GPS ở bên ngoài công trình. 
Với các máy thu GPS hiện nay, dễ dàng đạt 
được độ chính xác mΔH = 10mm trên khoảng cách 
S = 1km; có thể lấy độ chính xác của thủy chuẩn 
hạng II: mΔh = 2mm/km, từ công thức (9) tính 
được mν = 2”. Từ bảng 2 của [3] ta thấy với Δν = 
2”; ΔH = 200m thì ΔSν = 1,94mm, được coi là xấp 
xỉ với sai số đo cạnh chính xác. Với chiều dài cạnh 
S ngắn hơn, để nâng cao độ chính xác xác định độ 
lệch dây dọi cần chọn loại máy thu GPS có độ 
chính xác cao hơn để đo chênh cao trắc địa. 
2.3. Ảnh hưởng của độ dịch chuyển phần trên 
ngôi nhà do các yếu tố ngoại cảnh đến kết quả 
chuyển trục công trình lên các sàn xây dựng 
Trong xây dựng nhà siêu cao tầng, tác động 
của các yếu tố ngoại cảnh: gió, nhiệt độ, tính đa 
dạng của vật liệu xây dựng... làm ngôi nhà bị dao 
động và biến dạng. 
Trong [2] đã hệ thống và nêu khả năng ứng 
dụng công nghệ GPS để xác định độ nghiêng của 
nhà cao tầng và siêu cao tầng. 
Ý kiến của chúng tôi về vấn đề này như sau: 
- Dưới tác động của nhiều yếu tố, nhà cao 
tầng và siêu cao tầng bị chuyển dịch theo hướng 
tác động của ngoại lực. Chuyển dịch của phần 
B 
A C 
y 
x 
I 
II III 
IV 
66 
trên ngôi nhà có thể mang tính đàn hồi và trở về 
vị trí cũ, cũng có thể mang tính đàn hồi không 
hoàn toàn và chuyển sang vị trí mới, gây nên độ 
nghiêng và biến dạng công trình. 
Khi đó các điểm trục được chiếu lên các sàn 
xây dựng ở phía trên công trình sẽ thay đổi vị trí, 
nhưng do tính chặt chẽ về kết cấu của công trình 
nên khoảng cách giữa chúng (các kích thước của 
lưới chiếu) sẽ thay đổi không đáng kể. Nhận xét 
này cũng tương tự như nhận xét về ảnh hưởng 
của độ lệch dây dọi đến kết quả chiếu trục. 
- Khi sử dụng công nghệ GPS để xác định tọa 
độ các điểm trục công trình đã được chiếu lên phần 
đỉnh của công trình, từ đó tính toán tọa độ địa diện 
chân trời tương ứng trên mặt phẳng tọa độ gốc, sự 
sai khác về tọa độ địa diện của từng điểm không 
phải chỉ do ảnh hưởng độ nghiêng công trình gây 
ra mà còn bao hàm ảnh hưởng của độ lệch dây dọi. 
Tuy nhiên ảnh hưởng tổng hợp này không làm thay 
đổi các kích thước của lưới chiếu trục lên các sàn 
xây dựng ở phần trên của công trình. 
Ảnh hưởng tổng hợp của độ lệch dây dọi và 
độ nghiêng công trình có giá trị có thể lớn hơn, 
cũng có thể nhỏ hơn ảnh hưởng của bản thân độ 
nghiêng công trình. Điều này được minh chứng 
qua hình 3. 
a) 
b) 
c) 
d) 
Hình 3. Biểu diễn ảnh hưởng của các vec tơ đến 
kết quả chiếu trục 
Trên hình 3 thể hiện các véc tơ dịch chuyển 
riêng cho điểm I (các điểm II, III, IV cũng dịch 
chuyển tương tự), trong đó: G EI I
uuuur
- véc tơ ảnh 
hưởng của độ lệch dây dọi; G NI I
uuuur
- véc tơ ảnh 
hưởng của độ nghiêng công trình; G THI I
uuuuur
- véc tơ 
ảnh hưởng tổng hợp. 
Từ hình 3 thấy rằng: khi góc hợp bởi các véc 
tơ G EI I
uuuur
 và G NI I
uuuur
 nhỏ hơn hoặc bằng 900 (trường 
hợp a và b), véc tơ ảnh hưởng tổng hợp G THI I
uuuuur
 có 
giá trị lớn hơn các véc tơ thành phần; còn khi góc 
hợp bởi các véc tơ G EI I
uuuur
 và G NI I
uuuur
 lớn hơn 900 
(trường hợp c và d), véc tơ ảnh hưởng tổng hợp 
G THI I
uuuuur
 có giá trị nhỏ hơn một trong hai véc tơ 
thành phần (có thể là vec tơ độ nghiêng). 
Điều đó có nghĩa là, để xác định được độ 
nghiêng của nhà cao tầng và siêu cao tầng, từ đó 
so sánh với yêu cầu quy định độ nghiêng giới hạn 
của công trình trong [5], cần tách được ảnh 
hưởng của độ lệch dây dọi trong độ lệch tọa độ 
của điểm chiếu. Nếu không, vô hình trung sẽ dẫn 
đến kết luận sai lầm về độ nghiêng của ngôi nhà. 
3. Giải pháp hạn chế ảnh hưởng của các yếu 
tố đến độ chính xác chuyển trục công trình lên 
các sàn xây dựng trong thi công nhà siêu cao 
tầng 
Trong [3] đã kiến nghị câc giải pháp và quy 
trình cần thiết, nhằm chính xác hóa 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 nhờ công 
nghệ GPS và máy toàn đạc điện tử chính xác (để 
đo các cạnh, kể cả đường chéo của lưới). 
Ở đây chúng tôi bổ sung một số vấn đề vào 
quy trình này như sau: 
- Để hiệu chỉnh ảnh hưởng của độ không 
song song của các đường dây dọi có thể sử dụng 
công thức (1), với các đoạn cần hiệu chỉnh là 
khoảng cách từ tâm (giao của hai đường chéo) 
đến các điểm chiếu, hướng từ điểm chiếu vào 
tâm công trình. 
- Để hiệu chỉnh ảnh hưởng của độ lệch dây 
dọi, sử dụng phương pháp và quy trình nêu trong 
mục 2.2.2 để xác định độ lệch dây dọi trong 
phạm vi công trình, từ đó tính được ảnh hưởng 
độ lệch dây dọi theo công thức: 
67 
.S H


   ; .S H


   (10) 
- Để xác định độ nghiêng công trình, ở đầu 
mỗi đoạn chiếu tiến hành đo GPS với máy thu 
được đặt tại các điểm A, B, C ở bên ngoài công 
trình và các điểm chiếu IG, IIG, IIIG, IVG. Nên tổ 
chức đo 2 ÷ 3 lần trong một ngày (sáng, trưa, 
chiều); thời gian mỗi ca đo từ 60 ÷ 90ph. Tọa độ 
tính được là tọa độ trung bình của các lần đo, từ 
đó tính ra tọa độ địa diện chân trời tại mặt bằng 
gốc theo công thức (2). Sau khi tách ảnh hưởng 
của độ lệch dây dọi, phần độ lệch còn lại sẽ là độ 
nghiêng công trình. 
Để sử dụng, tọa độ địa diện chân trời của các 
điểm được tính chuyển sang hệ tọa độ công trình 
theo thuật toán Helmert dựa vào các điểm song 
trùng (I, II, III, IV). 
4. Kết luận 
Từ những luận giải nêu trên, có thể rút ra một 
số kết luận như sau về ảnh hưởng của một số yếu 
tố đến kết quả và độ chính xác chiếu trục công 
trình lên các sàn xây dựng trong thi công nhà siêu 
cao tầng: 
1) Ảnh hưởng độ không song song của các 
đường dây dọi mang tính hệ thống về dấu và 
hoàn toàn có thể hiệu chỉnh vào kết quả chiếu 
trục, làm tăng độ chính xác lưới trục ở đầu mỗi 
đoạn chiếu trong phương pháp chiếu phân đoạn 
bằng máy chiếu đứng. 
2) Sự sai lệch tọa độ địa diện trên mặt bằng 
gốc xác định từ kết quả đo GPS tại các điểm 
chiếu ở phần trên và bên ngoài công trình so với 
giá trị ban đầu bao gồm cả ảnh hưởng của độ 
nghiêng công trình và ảnh hưởng độ lệch dây dọi 
tại các điểm chiếu. Những ảnh hưởng này chỉ 
làm sai lệch vị trí mà không làm thay đổi kích 
thước lưới chiếu. Để kết luận về độ nghiêng ngôi 
nhà, cần xác định và tách riêng ảnh hưởng của độ 
lệch dây dọi theo phương pháp chúng tôi đã trình 
bày trong bài báo này. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Đặng Nam Chinh và nnk, 2014. Tính độ lệch 
dây dọi dựa trên mô hình trọng trường trái đất 
EGM-2008 và số cải chính độ nghiêng cục bộ 
của Geoid vào chênh cao xác định bằng công 
nghệ GPS động. Báo cáo tại Hội nghị khoa học 
lần thứ 21 Trường Đại học Mỏ - Địa chất, 
11/2014. 
[2]. Lê Ngọc Giang, Nguyễn Quang Minh, 2012. 
Xác định độ thẳng đứng của công trình nhà cao 
tầng bằng công nghệ GPS. Tạp chi Khoa học kỹ 
thuật Mỏ - Địa chất, số 40 - 10/2012. 
[3]. Nguyễn Quang Thắng, 2014. Giải pháp nâng 
cao độ chính xác chuyển trục công trình lên các 
sàn xây dựng trong thi công nhà siêu cao tầng. 
Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất, số 44 
- 10/2013. 
[4]. Trần Viết Tuấn, 2006. Nghiên cứu ứng dụng 
công nghệ GPS trong trắc địa công trình ở Việt 
Nam. Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội 2006. 
[5]. TCVN 9342: 2012. Công trình bê tông cốt 
thép toàn khối xây dựng bằng phương pháp cốp 
pha trượt - Thi công và nghiệm thu, Hà Nội, 
2012.
ABSTRACT 
Explaining the influence of some factors on engineering axis transfer accuracy 
to floors in constructing superhigh building 
Nguyen Quang Thang, Hanoi University of Mining and Geoology 
Axis transferring to floors is a job which have important role in all surveying task when 
constructing high and superhigh buildings. For these, it must be to combine GPS and total station 
measurements to get more accurate projection of control basic networks on the first floor of each 
projected segment of measured by vertical optical instrument. In the paper, the influence of some 
factors was studied and explained: plumb lines are not parallel, the deviation of plumb line, the 
fluctuating of building caused by surroundings to get more accurate axis projection in constructing 
superhigh building.