Hướng dẫn sử dụng máy thủy bình Leica 720/724/728/730NA

Trong trắc địa, để xác định độ chênh cao giữa các điểm ta có rất nhiều phương pháp. Một trong những phương pháp phổ biến và được sử dụng thường xuyên đó là phương pháp đo cao hình học. Thiết bị chuyên dụng để ta thực hiện phương pháp đo cao hình học đó là máy thủy bình hay còn gọi là máy thủy chuẩn. Máy thủy bình là máy cho tia ngắm nằm ngang, cho phép ta thực hiện đo cao theo phương pháp đo cao hình học. Mặc dù hiện nay có rất nhiều máy trắc địa hiện đại ra đời, nhưng máy thủy bình tự động vẫn được sử dụng rất rộng rãi nổi bật trong số đó là máy thủy bình Leica NA 720, NA 724, NA 728, NA 730. Để khai thác thiệt để các tính năng máy thủy bình bạn cần phải hiểu cách sử dụng các thiết bị này

I. Cấu tạo của máy thủy bình

1. Các bộ phận chính của máy

Hình 1. Các bộ phận chính của máy thủy bình

1. Kính mắt; 2. Kính vật; 3. Ốc điều ảnh; 4. Vi động ngang;
5. Ốc cân máy; 6. Bọt thủy tròn

1. Kính mắt: giúp người đo nhìn được ảnh, số đọc mia trên lưới chỉ chữ thập;
2. Kính vật: phóng to ảnh, số đọc mia
3. Ốc điều ảnh: Cho phép người đọc nhìn ảnh rõ nét khi ảnh ở xa hoặc gần
4. Vi động ngang: đưa chỉ đứng của màng chỉ chữ thật sang trái hoặc sang phải
5. Ốc cân máy;
6. Bọt thủy tròn để kiểm tra độ cân bằng của máy.

2. Cấu tạo hình học của máy thủy bình

Máy thủy bình có 3 trục chính (hình 2): Trục quay của máy VV; trục ngắm của ống kính cc
+ Các trục trên của máy thủy bình phải đảm bảo các điều kiện hình học sau:
- Trục quay máy VV vuông góc với trục ngắm của ống kính CC
- Truc ngắm của ống kính CC, song song với mặt nước biển
+ Nếu các điều kiện hình học này không thỏa mãn sẽ gây ra sai số cho kết quả đo. Chính vì vậy trước khi mang máy đi đo ta cần kiểm nghiệm máy để loại trừ hoặc giảm thiểu ảnh hưởng của các sai số đó đến kết quả đo.

Hình 2. Cấu tạo hình học của máy thủy bình

C-C Trục Ống kính V-V Trục đứng
1. Vật kính 2.Ốc điều Quang 3. Dây chữ Thập 4. Thị kính
5. Bàn độ Ngang 6. Ốc ân Máy 7. Bộ Tự động

3. Cấu tạo của chân máy

Chân máy thủy bình (hình 3) là một cái giá 3 chân để đặt máy lên trên khi đo đạc. Mặt chân đế (1) máy là miếng hợp kim nhôm, có hình tam giác đều khoét rỗng ở giữa bằng vòng tròn với bán kính khoảng 3cm. Chân máy có thể nâng cao hoặc hạ xuống thấp theo ý muốn của người đo nhờ vào 3 ốc khóa chân máy (2)

II. Mia thủy chuẩn

1. Cấu tạo

Mia thủy chuẩn thực chất là thước dài, có khoảng chia nhỏ nhất đến cm hoặc mm tùy vào từng loại mia. Căn cứ vào mia, khi đo thủy chẩn hình học ta đọc được các số đọc trên mia. Từ đó tính ra chênh cao giữa hai điểm đặt mia và khoảng cách từ máy tới mia.
Mia thủy chuẩn được phân loại theo độ chính xác: Mia có thang đọc số bằng inva dùng để đo thủy chuẩn hạng I, hạng II và loại mia gỗ hoặc mia nhôm dùng để đo từ hạng III trở xuống. Vì vậy tùy vào cấp hạng lưới mà ta chọn máy thủy bình và mia thủy chuẩn để đáp ứng được yêu cầu độ chính xác cấp hạng lưới ta đo thủy chuẩn.

Hình 4. Mia thủy chuẩn

Trên hình 4a là mia gỗ liền hai mặt được làm bằng gỗ nhẹ, bền ít bị co giãn bởi nhiệt độ thay đổi, dài 3 mét. Hai đầu mia bịt kín bằng kim loại để chống mòn. Mặt của mia được sơn màu trắng, trên mia có thang đọc số được chia thành các vạch các đều nhau 1cm theo hình chữ E. Mia có hai mặt đen và đỏ, trên mặt đen của mia cứ mỗi khoảng 10 vạch có đánh số đề xi mét từ 00 đến 29. Trên mặt đỏ chia vạch tương tự nhưng bắt đầu từ một hằng số k nào đó (thường là 4574 hoặc 4474).
Trên hình 4b là mia nhôm rút, được làm từ nhôm nhẹ, có độ bền cao. Mia có độ dài hoặc 5 mét. Mỗi một mét mia lại được chia làm một đoạn và có thể lồng được vào nhau, giúp cho mia ngắn gọn, dễ dàng di chuyển trong đo đạc cũng như cất giữ. Thang đọc số trên mia, một mặt được l m như mặt đen của mia gỗ liền. Một mặt được chia vạch đến millimét như vạch chia trên thước thép.

2. Đo khoảng cách bằng mia và chỉ lưới chữ thập máy thủy bình

Lưu ý cách đọc này sẽ cho ta biết được khoảng cách từ máy đến điểm bất kỳ khi ta đặt mia tại đó.
Ví dụ: Tính khoảng cách từ máy đến mia:
1. Đưa máy ngắm về mia ta đọc được chỉ số trên l (1204 mm) và tương tự ta đọc được chỉ số dưới l (0994 mm).
2. Ta lấy chỉ số trên trừ chỉ số dưới ta được:( T – D)x100 (mm)
=> ∆d= 1204 –994 = 210 mm
3. Lấy số mới vừa trừ được ta nhân 100 để có được khoảng cách giữa máy và mia (210 x 100 = 21.000 m m).

III. Dựng máy và cân bằng

1. Dựng chân máy và lắp máy lên chân

Bước 1: Mang chân máy ra khu vực đo và đặt máy vào điểm đứng máy. Nâng chân máy cao hay thấp theo ý muốn của người đứng máy, khóa 3 ốc khóa chân máy lại, dang chân máy ra, dựng chân máy sao cho vững chắc và mặt đế chân máy tương đối ở vị trí nằm ngang để dễ dàng cho việc cân bằng máy.
Lưu ý: Khi dựng chân máy không nên để chân máy dang rộng quá, sẽ dễ trượt chân máy và dẫn đến đổ máy. Không nên dựng chân máy đứng quá, sẽ dễ đổ máy. Nên để chân máy có độ dốc vừa phải để đảm bảo máy vững chắc. Khoảng cách giữa ba chân của chân máy tương đối là 0.6 m
Bước 2: Đặt máy thủy bình lên đế chân máy sao cho tam giác của đế máy và tam giác của đế chân máy trùng nhau. Vặn chặt ốc nối giữa đế chân máy và đế máy lại. Kiểm tra lại một lần nữa để đảm bảo máy đã đặt chắc chắn v sẵn sàng cho các việc làm tiếp theo.

2. Cân bằng máy

Bước 1: Nâng, hạ các chân máy sao cho bọt thủy tròn vào tâm, tương đối là được, không cần phải vào tâm 100%. Như hình dưới

Hình 6. Hình ảnh bọt thủy tròn khi cân bằng máy

Bước 2: Để cân bằng máy, ta dựa vào 3 ốc cân và bọt thủy tròn. Trên hình 6, Xoay đồng thời hai ốc cân máy 1 và 2 ngược chiều nhau và cùng tốc độ cho đến khi ta thất bọt thủy tròn nằm trên đường thẳng nối tâm của ốc số 3 với trung điểm của đường thẳng nối giữa tâm của hai ốc 1 và 2 (hình 6b). Dùng ốc cân thứ đưa bọt thủy tròn vào vị trí chính giữa của ống thủy (hình 6c).

IV. Đo thủy chuẩn hình học từ giữa bằng máy thủy bình

1. Đo chênh cao giữa 2 điểm A và B

1. Ta đặt máy ở giữa hai điểm (A và B) . (Nhớ cân bằng máy chính xác)
2. Ngắm máy về điểm thứ nhất ta đọc chỉ số mia tại A là (a1= 1,726 m) và tương tự ngắm máy về điểm ta đọc chỉ số mia tại B là (b1 = 1,259 m) .
Lưu ý: Nên đặt máy ở giữa A và B để hạn chế sai số góc i.
3. Trừ a1 cho b1 để có được độ chênh cao giữa điểm (∆d = 0,467 m).
=> Vậy chênh cao giữa A và B được tính ∆ AB= a1 – b1 = 1,726 – 1,259 = 0,467m
Lưu ý: Điểm B cao hơn điểm A là ∆ AB = 0,467 m vì thế đọc chênh cao của điểm B sẽ là số dương.
Mẫu 1

Hình 7. Kết quả đo thủy chuẩn hình học từ giữa.

Mẫu 2: Cột Trạm: Ta có thể ghi là trạm số mấy hay ghi ký hiệu gì mà ta dễ nhớ và dễ dàng kiểm tra, nếu có sai xót.

Cột Mia Trước: Dùng để ghi chỉ số trên, giữa, dưới của vị trí đặt mia trước.
Cột Mia Sau: Dùng để ghi chỉ số trên, giữa, dưới của vị trí đặt mia sau.
Cột chênh cao, Tổng chênh cao: Dùng để ghi độ chênh cao tại trạm máy và tổng chênh cao qua các trạm máy.
Cột ghi chú: Dùng để ghi chú, hay ký hiệu gì để ta dễ dàng xác định vị trí trạm đó ở đâu.

2. Kiểm tra độ cao bu lông

Trong thực tế khi đã có mạng lưới khống chế độ cao. Dựa vào các điểm mốc khống chế đã có để thi công các hạng mục công trình thì không nhất thiết phải đọc số trên mia như ở mục 3c. Việc tính chuyền độ cao, kiểm tra độ cao điểm không nhất thiết phải thực hiện theo qui trình “sau – trước – trước – sau” và đọc các chỉ số trên, dưới, giữa đen, giữa đỏ trên mia. đây, để thuận tiệc cho việc đo đạc người ta sử dụng mia nhôm rút và chỉ đọc số đọc chỉ giữa mặt đen của mia.
Ví dụ cần kiểm tra độ cao đầu bu lông D ngoài thực địa. Tại khu vực đo vẽ có điểm C là điểm đã biết độ cao HC = 15.128 (m). Dựng mia tại điểm C và một mia tại điểm D, dựng máy thủy bình nằm tương đối cách đều hai điểm C và D. Cân bằng máy chính xác, qua máy ngắm về mia tại điểm C đọc số đọc chỉ giữa trên mia GC = 0875, quay máy ngắm chính xác mia tại điểm D và đọc số đọc chỉ giữa GD = 0987 (hình 8).

Hình 8. Hình ảnh trong thị trường ống kính khi đọc số trên mia tại C và D

Độ cao điểm D được tính như sau:
Chênh cao giữa hai điểm C và D: ∆hCD= GC - GD = 0875 – 0985 = -110 (mm)
Độ cao bu lông D: HD = HC + ∆hCD = 15.128 – 0.110 = 15.018 (m)
Để kiểm tra độ chính xác, ta có thể đọc số chỉ giữa ở cả hai mặt mia. Số đọc trên mia đúng thì kết quả chênh cao tính được từ số đọc của hai mặt mia phải bằng nhau. Nếu có sai số thì không vượt qua hạn sai cho phép. Kết quả chênh cao đo là giá trị trung bình của giá trị chênh cao đo tính được từ số đọc chỉ giữa trên hai mặt mia.

V. Bố trí điểm độ cao từ thiết kế ra thực địa bằng máy thủy bình

Để bố trí điểm độ cao từ thiết kế ra thực địa ta xét ví dụ cụ thể như sau: ta cần bố trí điểm B có độ cao HB ra ngoài thực địa. Trên thực địa, tại khu vực cần bố trí
điểm B ta có mốc A có độ cao HA. iệc bố trí điểm B ra thực địa bằng máy thủy bình được thực hiện theo các bước

Bước 1: Đặt máy thủy bình nằm giữa hai điểm A và B, cân bằng máy chính xác.
Bước 2: Quay máy ngằm về mia dựng tại điểm A, đọc số chỉ giữa trên mia là: a
Bước 3: Tính số đọc b cần có tại mia dựng trên vị trí cần bố trí điểm B có độ cao HB

Chênh cao giữa hai điểm A và B:
Mặc khác theo chênh cao hình học a là số đọc chỉ giữa trên mia tại điểm A, b là số đọc chỉ giữa trên mia dựng tại điểm B.
Từ (1) và (2) ta có số đọc chỉ giữa trên mia dựng tại điểm B: b = a – (HB – HA) Ví dụ HA = 15.305 (m); HB = 16.205 (m); Số đọc trên mia dựng tại điểm A là a =2450
Số đọc chỉ giữa trên mia dựng tại điểm B là: b = a – (HB – HA) = 2450 – (16205 -15305)=1550 mm

Bước 4: Quay máy ngắm về mia dựng tại vị trí cần bố trí điểm độ cao B. Lúc này người ngắm máy luôn luôn ngắm tới mia, người cầm mia sẽ nâng mia lên hoặc hạ mia xuống theo phương thẳng đứng cho đến khi người đứng máy thấy chỉ giữa của màng chỉ chữ thập trùng với số đọc b = 1550 của mia (hình 9).

Kêt thúc 4 bước làm như trên ta đã bố tri được điểm độ cao B trong thiết kế ra ngo i thực địa dựa vào điểm độ cao A đã có ngoài thực địa.

VI. Đo góc

1. Ta đặt máy sao cho các chân máy tạo th nh tam giác cân hoặc đều. Lưu ý chân máy và máy phải chắc chắn, nhớ đạp các đầu chân máy cắm sâu vào đất.
2. Ta treo dây dọi từ ốc nối để định tâm máy vào mốc. Lưu ý: Hãy chắc chắn rằng dây dọi phải đúng tâm máy.
3. Nếu tâm dây dọi lệch khỏi tâm cần xác định ta thay đổi chiều dài chân hoặc dịch chuyển ốc gắn đế máy.
4. Quay máy về điểm đầu tiên và vặn ốc điều quang sao cho thấy mia. Lưu ý iểm đầu tiên là 1 điểm được biết đến.
5. Xoay vòng xoay ngang cho đến 0 độ trên chỉ số góc trùng với dòng đọc chỉ số góc
6. Quay máy về điểm thứ cần đo và đọc giá trị góc trên bàn độ ∆V = 89 độ 48’
=> Vậy góc AOB= 89 độ 48’

VII. Kiểm tra sai số góc i

1. Trên mặt đất bằng phẳng ta đặt mia cách nhau 40 – 45 m. Sau đó ta đặt máy ở giữa 2 mia sao cho khoảng cách từ máy đến mia xấp xỉ 20m.
2. Ngắm máy về điểm thứ nhất ta đọc chỉ số mia tại A là (a1 = 1413 mm) và tương tự ngắm máy về điểm 2 ta đọc chỉ số tại mia B là (b1 = 1068 mm).
3. Ta trừ a1 cho b1 để có được chênh cao giữa điểm A và B
=> Chênh cao giữa 2 điểm A và B khi ta đặt máy ở giữa h1 = a1 – b1 = 1413 – 1068 = 345 mm
4. Ta dời máy lại gần 1 trong 2 mia (ở đây ta chon mia B) và làm tương tự. Ta ngắm máy về điểm thứ nhất ta đọc chỉ số mia tại A là (a2 = 1379 m) và tương tự ngắm máy về điểm 2 ta đọc chỉ số tại mia B là (b2 = 1032 m)
5. Ta trừ a2 cho b2 để có được chênh cao giữa điểm A và B
=> Chênh cao giữa điểm A và B khi ta đặt máy ở gần B h2 = a2 – b2 = 1379 – 1032 =347 mm
6. Vậy chênh cao giữa điểm A và B khi ta đặt máy ở giữa v đặt máy gần B thì độ chênh cao lệch nhau sẽ là
∆H = h1 – h2 = 345 – 347 = - 0002 mm
=> Lưu ý khi ta kiểm tra độ sai số góc i của máy thì ∆H không được lệch quá +-3mm tức là<= +- 0,003 m).

VIII. Cách truyền cao độ từ gốc mốc ra điểm bất kỳ

Ví dụ 1: Ta muốn đấp đất san lắp lên 2.0 m từ cao độ mặt đất tự nhiên có code cao độ 0.000m (H0 = 2.0m) ta làm như sau
- Ta đặt máy ở giữa điểm A và B (nhớ cân bằng máy chính xác)
- Ta ngắm máy về mia tại A (mốc gốc) đọc chỉ số trên mia (a=0.7 m), tương tự ta ngắm máy về điểm thứ 2 (điểm cần san lắp) đọc chỉ số tại mia B (b= 1.05m). Vậy độ cao cần san lắp sẽ là:
∆h = b – a = 1.05 – 0.7 =0. 35m (độ chênh cao giữa 2 mia)
Hb = ∆h + 0 = 0.35 + 2.0 =2.35m
-> Cao độ cần san lắp là Hb =2.35m

Ví dụ 2: Ở hiện trường ta có cọc B có cao độ tự nhiên cao hơn code 0.0 (H0=1.5m) mặt đất tự nhiên. Ta cần cắt đầu cọc từ cao độ mặt đất tự nhiên code 0.0 xuống 0.4 m ta làm như sau
- Ta đặt máy sao cho ngắm được điểm A và B (nhớ cân bằng máy chính xác).
- Ta ngắm máy về mia tại A (mốc gốc) đọc chỉ số trên mia (a= 1.2 m), tương tự ta
ngắm máy về điểm thứ 2 (đầu cọc cần cắt) do cọc cần cắt thấp hơn code 0.0 là 0.4m vì thế ta dịch chuyển mia lên xuống sao cho chỉ số đọc tại mia B là
b= a + đoạn cọc cần cắt = 1.2 + 0.4= 1.6 m
thì dừng lại và gạch đế mia tại B đó sẽ là cao độ cọc cần cắt.

Khi khách hàng gặp các vấn đề khi sử dụng máy thủy bình thì hãy gọi ngay cho công ty chúng tôi để được hướng dẫn tốt hơn và tránh được những sai xót khi sử dụng máy. Hotline: 0988 932 779 hoặc để lại lời nhắn trên website: dodacvienthong.com. Trân trọng!