Tìm hiểu về đo thủy chuẩn kỹ thuật trong Trắc địa, Xây dựng

Đo thủy chuẩn kỹ thuật là một yếu tố thiết yếu trong lĩnh vực xây dựng và khảo sát địa hình, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng công trình. Việc thực hiện các phép đo chính xác không chỉ nâng cao hiệu quả công việc mà còn tối ưu hóa thời gian và chi phí. Trong quy trình này, máy thủy bình là công cụ không thể thiếu, giúp các kỹ sư xác định độ cao của các điểm khác nhau một cách chính xác và nhanh chóng. Với sự phát triển của công nghệ, máy thủy bình hiện đại không chỉ dễ sử dụng mà còn mang lại độ chính xác cao, từ đó nâng cao hiệu quả trong công tác đo đạc và khảo sát.

Tại sao đo thủy chuẩn kỹ thuật quan trọng trong ngành Trắc địa, Xây dựng?

Đo thủy chuẩn kỹ thuật đóng vai trò quan trọng trong ngành xây dựng nói riêng và lĩnh vực trắc địa nói chung vì những lý do sau:

• Đảm bảo độ chính xác: Đo thủy chuẩn giúp xác định chính xác độ cao của các công trình, đảm bảo rằng tất cả các phần của công trình đều nằm trên cùng một mặt phẳng.
• Giảm thiểu rủi ro: Đo đạc chính xác giúp phát hiện sớm các sai lệch trong thiết kế hoặc thi công, từ đó ngăn ngừa các sự cố có thể xảy ra.
• Hỗ trợ quy hoạch và thiết kế: Thông tin từ đo thủy chuẩn là nền tảng để các kỹ sư và kiến trúc sư lập kế hoạch, thiết kế các công trình một cách hiệu quả.
• Theo dõi quá trình thi công: Đo thủy chuẩn cho phép kiểm tra độ chính xác trong từng giai đoạn thi công, đảm bảo rằng công trình được xây dựng đúng theo thiết kế.
• Đánh giá tính ổn định: Đo thủy chuẩn giúp khảo sát địa chất, đánh giá tính ổn định của đất và các yếu tố ảnh hưởng đến công trình.
• Đáp ứng các yêu cầu pháp lý (tuân thủ quy định pháp luật): Nhiều dự án xây dựng yêu cầu tuân thủ các quy định về đo đạc, việc thực hiện đo thủy chuẩn kỹ thuật giúp đảm bảo đáp ứng các yêu cầu này.

>>> Xem thêm: Quy phạm đo thủy chuẩn: Hướng dẫn chi tiết và tiêu chuẩn thực hiện

Các phương pháp đo thủy chuẩn kỹ thuật

Đo thủy chuẩn là một quy trình thiết yếu trong ngành trắc địa, giúp xác định độ chênh cao giữa các điểm một cách chính xác. Dưới đây là hai phương pháp chính được áp dụng trong đo thủy chuẩn kỹ thuật, cùng với quy trình và ứng dụng của chúng.

Đo thủy chuẩn từ giữa

Khái niệm:

Phương pháp đo thủy chuẩn từ giữa là kỹ thuật phổ biến trong trắc địa, thích hợp cho việc xác định độ chênh cao giữa hai điểm gần nhau với độ dốc nhỏ.

Quy trình thực hiện:

• Chuẩn bị thiết bị: Đặt máy thủy chuẩn tại vị trí giữa hai điểm A và B. Đảm bảo máy được cân bằng chính xác để tạo tia ngắm nằm ngang.
• Đặt mia: Dựng mia thẳng đứng tại hai điểm A và B. Mia có thể là cột mốc hoặc thiết bị đo có độ chính xác cao.
• Đọc số: Quay máy để ngắm vào mia tại điểm A trước và ghi lại số đọc (ký hiệu là S). Sau đó, ngắm vào mia tại điểm B và ghi lại số đọc (ký hiệu là T).

Tính toán độ chênh cao: 

Ta có công thức tính độ chênh cao như sau: hAB = S – T

Trong đó:

• hAB: Độ chênh cao giữa điểm A và B.
• S: Số đọc trên mia tại A.
• T: Số đọc trên mia tại B.

Trong trường hợp cần xác định chênh cao giữa hai điểm A và B có khoảng cách xa nhau hoặc khi độ dốc giữa hai điểm này lớn, ta cần đặt nhiều trạm máy trên đoạn đo. Các trạm này được ký hiệu là K1, K2, K3,…, Kn. Các điểm 1, 2, 3,…, n sẽ là các vị trí mà mia được đặt.

Chênh cao giữa hai điểm A và B được xác định theo công thức:

Ứng dụng:

• Phương pháp này thường được sử dụng trong các công trình xây dựng nhỏ, khảo sát địa hình và các dự án yêu cầu độ chính xác cao trong khoảng cách ngắn.
• Giúp giảm thiểu sai số do độ dốc lớn gây ra, đảm bảo tính chính xác trong quá trình đo đạc.

Đo thủy chuẩn phía trước

Khái niệm:

Phương pháp đo thủy chuẩn phía trước được áp dụng khi khoảng cách giữa hai điểm A và B lớn hoặc có độ dốc lớn. Phương pháp này giúp đảm bảo tính chính xác trong việc đo đạc.

Quy trình thực hiện:

• Chuẩn bị thiết bị: Đặt máy thủy chuẩn tại một mốc đã biết độ cao (điểm A). Đảm bảo máy được cân bằng chính xác.
• Đo chiều cao máy: Đo chiều cao của máy thủy chuẩn từ mặt đất (ký hiệu là i).
• Đặt mia: Dựng mia tại điểm B mà bạn muốn đo độ cao.
• Đọc số: Ngắm vào mia tại điểm B và ghi lại số đọc (ký hiệu là b).

Tính toán độ chênh cao

Ta có công thức tính độ chênh sao: hAB = i – b

Độ cao tại điểm B được tính bằng công thức: hAB = hA + hAB = hA + (i – b)

Trong đó:

• hB: Độ cao tại điểm B.
• hA: Độ cao tại điểm A (đã biết).
• i: Chiều cao máy.

Ứng dụng:

• Phương pháp này thích hợp cho các công trình lớn, dự án xây dựng hạ tầng và các khảo sát địa hình có độ dốc lớn.
• Đảm bảo độ chính xác cao trong việc đo đạc độ cao giữa các điểm xa nhau, hỗ trợ tốt cho các kỹ sư trong việc thiết kế và thi công.

>>> Tham khảo: Các dòng máy thủy bình chính hãng được ưa chuộng nhất trên thị trường hiện nay: máy thuỷ bình Hi-Target (máy thủy bình Hi-Target HT32), máy thuỷ bình Leica (các model tiêu biểu như: máy thủy bình Leica NA320, máy thuỷ bình Leica NA724,…), máy thủy bình Sokkia (các model tiêu biểu như: máy thuỷ bình Sokkia B30A, máy thuỷ bình Sokkia B20,..),…

Các cấp hạng lưới khống chế độ cao trong đo thủy chuẩn kỹ thuật

Lưới khống chế độ cao là gì?

Lưới khống chế độ cao là hệ thống các điểm được xác định bằng các mốc vững chắc trên mặt đất. Những điểm này được đo và tính toán độ cao so với mặt nước thủy chuẩn. Từ các mốc khống chế độ cao, người ta có thể xác định độ cao của các điểm khác trên mặt đất, điều này rất cần thiết cho việc vẽ bản đồ địa hình và thiết kế công trình xây dựng.

Mỗi quốc gia thường chọn một điểm gốc độ cao và áp dụng phương pháp đo thủy chuẩn để thiết lập lưới khống chế độ cao đồng bộ trong lãnh thổ. Mạng lưới này được xây dựng với nhiều cấp độ khác nhau, mỗi cấp có mật độ và độ chính xác riêng.

Tại Việt Nam, điểm gốc độ cao được xác định dựa trên quan sát mực nước biển trung bình tại trạm nghiệm triều trên đảo Hòn Dấu, với cao độ gốc ở Đồ Sơn, Hải Phòng, làm căn cứ cho lưới khống chế độ cao toàn quốc.

Các cấp hạng lưới khống chế độ cao

Lưới khống chế độ cao được tổ chức dưới dạng đường chuyền kín, đường chuyền nối hoặc điểm nút. Tùy thuộc vào quy mô và độ chính xác, lưới khống chế độ cao được chia thành các cấp như sau:

Lưới khống chế độ cao Nhà nước

Khái niệm: Là hệ thống thủy chuẩn thống nhất toàn quốc, xây dựng theo nguyên tắc từ tổng thể đến chi tiết, từ độ chính xác cao đến thấp.

Cấp hạng: Lưới khống chế độ cao nhà nước được phân loại thành 4 hạng: I, II, III và IV. Cụ thể như sau:

• Hạng I: Bao gồm 4 tuyến chính được thành lập vào những năm 1960, gồm Hải Phòng – Hà Nội, Hà Nội – Lạng Sơn, Hà Nội – Lào Cai, và Hà Nội – Vĩnh Linh. Sau thống nhất đất nước, tuyến thủy chuẩn hạng I được mở rộng từ Vĩnh Linh vào Sài Gòn và Minh Hải.
• Hạng II: Được bố trí thành các tuyến nối giữa các điểm hạng I, hoặc hình thành lưới có các điểm nút và vòng khép, không dài quá 500 km.
• Hạng III và IV: Được phát triển dựa trên lưới hạng I và II, bố trí thành các tuyến nối giữa hai điểm hạng cao hoặc cấu trúc lưới có nhiều điểm nút.

Lưới khống chế độ cao nhà nước được thiết lập độc lập với lưới khống chế mặt bằng nhà nước, với sai số khép tuyến thủy chuẩn được quy định cụ thể như sau:

Lưới độ cao kỹ thuật

• Khái niệm: Là cơ sở độ cao cho lưới độ cao đo vẽ, bao gồm các điểm độ cao nhà nước hạng I, II, III, và IV. 
• Đặc điểm: Tùy theo điều kiện địa hình, lưới độ cao kỹ thuật có thể được bố trí dưới dạng đường đơn nối giữa hai điểm cấp cao hoặc hệ thống có một hay nhiều điểm nút.
• Phương pháp đo: Độ cao của các điểm được xác định bằng phương pháp đo cao hình học.
• Để đánh giá độ chính xác của kết quả đo thủy chuẩn kỹ thuật, người ta sử dụng sai số khép của các tuyến đo, và yêu cầu sai số này phải nhỏ hơn sai số giới hạn.

Lưới độ cao đo vẽ

• Khái niệm: Là cấp độ cuối cùng để chuyển giao độ cao cho điểm mia. Cơ sở để phát triển lưới độ cao đo vẽ là các mốc độ cao nhà nước và các mốc độ cao kỹ thuật.
• Phương pháp đo: Tùy vào điều kiện địa hình, lưới độ cao đo vẽ có thể được xác định bằng máy thủy chuẩn hoặc đo cao lượng giác.
• Sai số khép giới hạn của lưới thủy chuẩn kỹ thuật:

>>> Xem thêm: Sai số cho phép trong đo cao độ: Những nguyên tắc cơ bản để đảm bảo độ chính xác

Đo thủy chuẩn kỹ thuật đóng vai trò then chốt trong lĩnh vực xây dựng và trắc địa, góp phần đảm bảo tính chính xác và an toàn cho các công trình. Việc áp dụng các phương pháp đo hiện đại cùng với kiểm soát chặt chẽ các yếu tố ảnh hưởng không chỉ nâng cao chất lượng công tác đo đạc mà còn tối ưu hóa quy trình xây dựng. Sự chuyên nghiệp trong công tác này sẽ giúp giảm thiểu rủi ro, đảm bảo tiến độ và hiệu quả cho mọi dự án. 

>>> Xem thêm: Dịch vụ thuê các thiết bị đo đạc giá tốt nhất