CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐỘ NGHIÊNG CỦA CÁC CÔNG TRÌNH

Các phương pháp xác định độ nghiêng, độ chính xác và khả năng áp dụng của chúng

Có rất nhiều phương pháp xác định độ nghiêng của các công trình, hiện nay có một số phương pháp chủ yếu thương được áp dụng như sau:
A.1. Phương  pháp cơ học
A1.1. Nội dung
Đây là phương pháp đơn giản nhất để xác định độ nghiêng của công trình. Để xác định độ nghiêng người ta treo một dây dọi và đo khoảng cách từ dây dọi đến đến bề mặt của công trình ở phía trên (đỉnh)và phía dưới  (gốc) như hình A.1. Độ nghiêng thành phần (ex) của công trình theo hướng thước đo sẽ được xác định dựa vào chênh lệch của hai khoảng cách nói trên. Muốn xác định độ nghiêng thành phần ey cần treo dọi và thực hiện đo ở hướng vuông góc với mặt vừa đo ex.
A.1.2. Độ chính xác của phương pháp
Phương pháp cơ học dùng dây dọi có độ chính xác không cao. Do dây dọi bị dao động nên khó đo được khoảng cách chính xác từ dây dọi đến bề mặt của công trình. Đặc biệt là công trình càng cao thì độ chính xác càng giảm. Với các công trình có độ cao từ 3 - 5 m thì sai số đo khoảng cách nằm trong khoảng từ 2 - 3m trong điều kiện không có gió.
A.1.3. Phạm vi áp dụng:
Phương pháp chỉ có thể sử dụng để kiểm tra độ nghiêng của các cột trong phạm vi từng tầng nhà hoặc kiểm tra độ nghiêng của các bức tường.

 
Hình A.1 Xác định độ nghiêng của các cột bằng dây dọi

A.2. Phương pháp chiếu bằng chỉ dứng của máy kinh vĩ:
A.2.1.Nội dung của phương pháp: Để thực hiện phương pháp này có thể sử dụng bất kỳ loại máy kinh vĩ nào. Tuy nhiên để tăng độ chính xác của phương pháp, khi sử dụng máy quang cơ thông thường cần có bọt thuỷ vắt ngang (đặt trên trục quay của ống kính). Nếu sử dụng máy kinh vĩ điện tử hoặc toàn đạc điện tử thì chế độ bù xiên của hai trục cần phải đặt ở trạng thái hoạt động. Việc xác các định độ nghiêng thành phần bằng phương pháp này được thực hiện như sau:
Máy kinh vĩ đặt tại điểm cố định (ví dụ điểm A1, hình A2) cách công trình một khoảng bằng chiều cao của nó, cân máy bằng bọt thuỷ dài (đối với máy kinh vĩ quang cơ) hoặc bằng bọt thuỷ điện tử (đối với máy kinh vĩ điện tử). Đánh dấu các điểm A(1), A(2), A(k) trên  công trình (dán hoặc vẽ các tiêu ngắm). Tại điểm A(1) ở sát mặt đất, đặt một thước có khắc vạch milimet nằm ngang. Chiếu các điểm A(j) (j=1, 2,k) bằng chỉ đứng của máy kinh vĩ xuống thước đặt ở phía dưới ta sẽ đọc được khoảng cách dj tính từ điểm A(j) tới hình chiếu của điểm A(1). Chênh lệch khoảng cách dj trong các chu kỳ đo so với khoảng cách (dj)1 đo được trong chu kỳ đầu cho phép đánh giá được độ nghiêng của công trình theo hướng vuông góc với tia ngắm. Độ nghiêng của công trình theo hướng thứ hai cũng được xác định tương tự.
Nếu không có điều kiện đặt thước đo trực tiếp, thì độ lệch có thể được xác định một cách dán tiếp thông qua việc đo các hướng tới các điểm A(1), A(2), ...A(j). Trong trường hợp này để tính được độ lệch thành phần cần phải biết cả khoảng cách từ điểm đặt máy tới công trình. Công thức để xác định độ lệch thành phần được nêu trong mục 5.5.5.

 
Hình A2. Đo độ nghiêng bằng máy kinh vĩ và thước

A.2.2. Độ chính xác của phương pháp
Nguồn sai số chủ yếu trong phương pháp này là sai số ngắm chuẩn điểm A. Sai số này nằm trong khoảng từ 5-10". Với khoảng cách từ điểm đặt máy tới công trình khoảng 100m thì sai số xác định độ nghiêng thành phần do sai số ngắm chuẩn gây ra nằm trong khoảng từ 3 ÷ 5 mm. Ngoài ra cũng phải kể đến sai số làm trùng vạch chuẩn của thước với vạch chuẩn tại điểm B và sai số đọc số trên thước. Tổng hợp hai nguồn sai số này xấp xỉ 1 mm. Như vậy sai số xác định độ nghiêng theo một hướng sẽ xấp xỉ 5 mm; Sai số xác định véc tơ tổng hợp là 5   7 mm.
A.2.3. Phạm vi ứng dụng: Phương pháp này nên ứng dụng để xác định độ nghiêng của các tòa nhà cao tầng.
A.3. Phương pháp sử dụng máy toàn đạc điện tử
A.3.1. Nội dung của phương pháp:
Chuẩn bị các điểm đặt máy và các điểm đo giống như trong trường hợp đo độ nghiêng bằng máy kinh vĩ thông thường. Nếu máy có chế độ đo trực tiếp không cần gương thì các điểm đo nên đánh dấu bằng các vòng tròn. Nếu dùng máy toàn đạc điện tử thông thường thì các điểm đo cần phải được gia cố sao cho có thể lắp được các gương chuyên dùng hoặc dán các gương giấy. Việc xác định độ nghiêng thành phần trong trường hợp này rất đơn giản bằng các đo khoảng các ngang từ điểm đặt máy tới các điểm quan trắc. Chênh lệch khoảng cách ngang từ điểm đặt máy tới các điểm đo so với khoảng cách từ điểm đặt máy tới điểm đo đầu tiên trên mặt bằng tầng 1 chính là độ nghiêng thành phần của điểm đo này theo hướng tia ngắm.
A.3.2. Độ chính xác của phương pháp:
Độ chính xác đo độ nghiêng bằng máy TĐĐT chủ yếu phụ thuộc vào độ chính xác của loại máy được sử dụng. Đối với máy TĐĐT độ chính xác đo khoảng cách được xác định theo công thức
mD   =  ±(a + b.D)                       (19)
trong đó:
a) Thành phần sai số không phụ thuộc khoảng cách, gồm ảnh hưởng của sai số đo hiệu pha và sai số xác định hằng số K của máy (đối với đa số các máy toàn đạc điện tử  thành phần a =  2mm )
b) Thành phần sai số phụ thuộc khoảng cách, gồm ảnh hưởng của sai số xác định tộc độ truyền sóng điện từ và sai số xác định tần số điều biến của máy của máy (đối với đa số các máy toàn đạc điện tử  thành phần b =  2.10-6).
Khi đo độ nghiêng khoảng cách từ máy tới các điểm đo thường ngắn (khoảng vài chục mét) vì vậy sai số đo khoảng cách chủ yếu là thành phần a, hơn nữa ảnh hưởng của sai số xác định hằng số K của máy và của gương cũng sẽ bị loại trừ vì vậy sai số xác định khoảng cách chỉ nằm trong khoảng từ 1mm - 2mm.
Sai số xác định độ nghiêng 1 lần đo sẽ là:
mex = mey  = 2mm  = 3mm
Sai số xác định véc tơ tổng hợp một lần đo là:
me = 3mm  = 4.5mm
Thông thường tại mỗi điểm đo người ta xác định các yếu tố bằng cách đo ít nhất  là 3 lần vì vậy sai số xác định giá trị xác xuất nhất của vác tơ tổng hợp sẽ là: 
 

H.A.3 Đo độ nghiêng bằng máy toàn đạc điện tử

A.3.3.    Phạm vị áp dụng:
Phương pháp này rất thuận tiện cho việc quan trắc độ nghiêng của các nhà cao tầng. Hiệu quả kinh tế đặc biệt cao nếu các máy toàn đạc điện tử được tích hợp chế độ đo trực tiếp không cần gương.
A.4. Phương pháp giao hội góc thuận
A.4.1. Nội dung của phương pháp
Khi tiến hành  các thao tác đo cần thực hiện các điểm sau:
a)    Vì không trực tiếp ngắm tới tâm của công trình tại đỉnh và đáy vì vậy thay cho việc ngắm vào tâm của công trình có thể ngắm vào mép của công trình theo đường tiếp tuyến bên phải và bên trái. Giá trị của hướng đo từ điểm đặt máy tới tâm công trình được lấy là giá trị trung bình khi ngắm theo đường tiếp tuyến mép bên trái và mép bên phải;
b)    Việc xác định góc   và   trong sơ đồ giao hội được thực hiện ít nhất là 3 vòng đo đầy đủ, mỗi vòng đo thực hiện các thao tác sau:
-    Đặt máy tại điểm A;
-    Ngắm đường tiếp tuyến bên trái công trình ở vị trí bàn độ trái, đọc số trên bàn độ ngang;
-    Ngắm đường tiếp tuyến bên phải công trình ở vị bàn độ trái đọc số trên bàn độ ngang;
-    Ngắm vào tiêu đặt tại điểm B ở vị trí bàn độ trái, đọc số trên bản độ ngang;
-    Đảo kính sang bàn độ phải và thực hiện trình tự ngắm và đọc số ngược lại bắt đầu từ điểm B và kết thúc là đường tiếp tuyến phía bên trái của công trình;
c)    Để tăng độ chính xác xác định toạ độ tâm của công trình cần chọn thêm một điểm cố định C với điều kiện tương tự như các điểm A và B. Việc chọn thêm điểm C và chương trình đo cho phép xác định từng toạ độ tâm công trình 2 lần độc lập với nhau. Giá trị toạ độ chính thức được lấy là trung bình của hai giá trị toạ độ thu được và độ chính xác xác định toạ độ tầng xấp xỉ 1.5 lần;
 
A.4.2. Độ chính xác của phương pháp:
Độ chính xác xác định toạ độ tâm của công trình ở phía trên và ở phía dưới được xác định theo công thức của giao hội thuận như sau:
Mp  =                                    (20)
Trong đó:
  = 1800 - (  +  )¬¬;
S1, S2: khoảng cách từ hai điểm đặt máy tới tâm công trình;
Với S1 = S2 = 100m , m  = ±10",   = 900 ta có mP  = ± 7mm.
Nếu chọn 3 điểm cố định có toạ độ A, B và C thì toạ độ tâm công trình sẽ được xác định 2 lần độc lập nhau nghĩa là độ chính xác tăng lên  lần, trong trường hợp này:
mP  = ±7mm/  = ±5mm

A.5. Phương pháp đo hướng
A.5.1.    Nội dung của phương pháp
Nội dung của phương pháp đo hướng để xác định độ nghiêng cũng gần giống phương pháp giao hội góc thuận. Phương pháp này chỉ có một số điểm khác biệt sau đây:
a)    Nếu trong phương pháp giao hội thuận góc ở tâm tạo bởi hai tia ngắm tới hai điểm cố định không nhất thiết phải là góc vuông thì trong trường hợp xác định độ nghiêng bằng phương pháp đo hướng góc này bắt buộc phải là góc vuông;
b)    Nếu trong phương pháp giao hội thuận toạ độ của các điểm cố định phải được biết trước thì trong phương pháp này hướng toạ độ của các điểm này là không cần thiết mà chỉ cần xác định khoảng cách từ các điểm cố định trên tâm công trình.
c)    Nếu trong phương pháp giao hội góc thuận phải đo góc hợp bởi hướng tại điểm đặt máy tới điểm cố định khác và hướng tới tâm công trình thì trong phương pháp đo hướng tại mỗi điểm đứng máy chỉ cần do duy nhất hướng tới tâm công trình ở trên và ở dưới.
 
Hình A.5 Đo độ nghiêng của công trình hình trụ
hoặc hình côn theo phương pháp đo hướng

A.5.2.     Độ chính xác của phương pháp: 
Sai số xác định độ lệch thành phần được tính theo công thức:
                                      (21)
Với khoảng cách từ điểm đặt máy tới công trình D=100m, sai số đo góc m=10” thì sai số xác định độ nghiêng thành phần mexvà mey tính theo công thức (5.1) là 5mm. Sai số xác định véc tơ độ nghiêng tổng hợp      .
A.5.3.    Phạm vi áp dụng: Phương pháp này có thể được ứng dụng tốt cho các công trình có tiết diện hình trụ tròn hoặc hình côn có bán kính nhỏ.
A.6. Phương pháp đo toạ độ bên ngoài công trình
A.6.1. Nội dung của phương pháp
Nội dung của phương pháp này là xác định toạ độ tâm của công trình trên các độ cao  khác nhau dựa vào toạ độ đo thực tế của các điểm trên thân ở phía trong hoặc phía ngoài công trình (hình A6) 
A.6.2. Độ chính xác của phương pháp
Độ chính xác xác định độ nghiêng của công trình bằng phương pháp này phụ thuộc vào độ chính xác xác định toạ độ tâm của nó trên các độ cao khác nhau. Độ chính xác xác định tâm của công trình không những phụ thuộc vào số điểm đo toạ độ trên từng vòng mà còn phụ thuộc vào phân bố các điểm này theo vòng tròn. Trường hợp số điểm đo toạ độ >6 và các điểm phân bố tương đối đều thì độ chính xác xác định toạ độ tâm vòng tròn bằng phương pháp số bình phương nhỏ nhất tương đương với độ chính xác  xác định toạ độ của các điểm bằng máy toàn đạc điện tử;
A.6.3. Phạm vi áp dụng
Phương pháp này nên áp dụng cho các công trình có tiết diện là hình tròn có đường kính lớn như silô chứa vật liệu rời, bồn chứa xăng dầu hoặc khí hoá lỏng LPG, ống khói nhà máy vv.
 
A.7. Xác định độ nghiêng bằng phương pháp chiếu đứng từ tâm công trình
A.7.1. Nội dung của phương pháp
Sử dụng máy chiếu đứng loại ZL chiếu trực tiếp từ tâm công trình lên các vòng ở trên cao để xác định toạ độ tâm thực tế của nó tại vòng đang xét. Độ nghiêng của công trình được xác định thông qua giá trị chênh lệc toạ độ tâm thực tế của vòng đang xét và tâm của công trình ở chân của nó
A.7.2. Độ chính xác của phương pháp
Đây là phương pháp xác định độ nghiêng có độ chính xác cao. Nếu sử dụng các máy chiếu loại PZL (Đức) hoặc NZL (Thuỵ sỹ) để xác định độ nghiêng của công trình có chiều cao không quá 100m thì sai số nằm trong khoảng vài milimét.
A.7.3. Phạm vi áp dụng
Phương pháp này nên sử dụng cho các công trình có dạng hình tròn hoặc hình côn trong giai đoạn thi công xây dựng có khả năng chiếu trực tiếp từ tâm lên.

 
A.8. Xác định độ nghiêng bằng phương pháp chiếu từ bên ngoài công trình
A.8.1. Nội dung của phương pháp
Nội dung của phương pháp này là sử dụng máy chiếu đứng để xác định toạ độ thực tế của các điểm O1’, O2’, O3’ và O4’ nằm trên các tục toạ độ, thông qua chúng xác định được toạ độ thực tế của tâm công trình tại vòng đang xét và xác định được độ nghiêng của nó.
A.8.2. Độ chính xác của phương pháp
Phương pháp này có độ chính xác gần tương đương với phương pháp chiếu từ tâm lên nghĩa là cung cho phép xác định được độ nghiêng với sai số khoảng vài milimét.
A.8.3. Phạm vi ứng dụng
Phương pháp này ứng dụng để xác định độ nghiêng của các si lô hoặc ống khói trong giai đoạn thi công bằng phương pháp côp-pha trượt nhưng không có khả năng chiếu trực tiếp từ tâm công trình lên.

Hình A.8 Xác định độ nghiêng bằng phương pháp
chiếu đứng từ bên ngoài công trình

-------------------------------------
    * Trắc địa Hoàng Minh là công ty uy tín chuyên nhập khẩu và phân phối các loại máy thủy bình, máy toàn đạc điện tử, máy kinh vỹ điện tử, máy định vị GPS, máy cân bằng laser, máy đo khoảng cách laser... chính hãng.
    * Trắc địa Hoàng Minh tự hào là địa chỉ tin cậy của khách hàng!
    * Truy cập website tracdiahoangminh.com để tham khảo thêm nhiều dòng sản phẩm khác.