Có nhiều phương pháp quan trắc công trình, tùy thuộc vào mức độ phức tạp và chi tiết của công trình, tuy nhiên có thể phân loại hai dạng phương pháp quan trắc phổ biến hiện nay là phương pháp quan trắc như sử dụng các thiết bị toàn đạc điện tử độ chính xác cao và phương pháp sử dụng hệ thống định vị GNSS.
Quan trắc công trình là gì?
Ngày nay, với việc các công trình trọng điểm lớn được đầu tư xây dựng ngày càng nhiều để đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội, đặc điểm của các công trình này là mức độ quy mô rất lớn, sự phức tạp của kết cấu và sự ảnh hưởng tới hạ tầng kỹ thuật xung quanh là rất lớn. Vì thế, việc quan trắc, giám sát các công trình xây dựng này để đảm bảo quá trình xây dựng và đưa vào vận hành sử dụng một cách an toàn tại từng thời điểm là yếu tốt tiên quyết hàng đầu.
Quan trắc công trình là hoạt động theo dõi, đo đạc, ghi nhận sự biến đổi về hình học, biến dạng, chuyển dịch và các thông số kỹ thuật khác của công trình và môi trường xung quanh theo thời gian.
Có nhiều phương pháp quan trắc công trình, tùy thuộc vào mức độ phức tạp và chi tiết của công trình, tuy nhiên có thể phân loại hai dạng phương pháp quan trắc phổ biến hiện nay là phương pháp quan trắc như sử dụng các thiết bị toàn đạc điện tử độ chính xác cao và phương pháp sử dụng hệ thống định vị GNSS.
Phương pháp quan trắc sử dụng các thiết bị toàn đạc điện tử được phổ biến hơn và được biết đến nhiều hơn so với các phương pháp quan trắc khác vì khả năng quan trắc và độ chính xác đạt được. Tuy nhiên, trong nhiều dự án khó khăn, việc quan trắc phải đòi hỏi khả năng đặc biệt của thiết bị GNSS.
Các yếu tố cần xem xét khi quan trắc công trình
Để lựa chọn phương pháp quan trắc sử dụng toàn đạc điện tử hay hệ thống GNSS, cần xem xét đến các yêu tố cơ bản như sau:
- Loại công trình quan trắc.
- Độ chính xác yêu cầu.
- Quan trắc thời gian thực dài hạn hay theo từng chu kỳ.
- Điều kiện mốc chuẩn khu vực quan trắc.
– Loại công trình quan trắc:
Chuyển dịch công trình là sự thay đổi vị trí trong không gian trong giai đoạn xây dựng hoặc khai thác sử dụng, vận hành. Sự chuyển dịch công trình có thể xảy ra trong mặt phẳng đứng gọi là sự trồi lún hoặc trong mặt phẳng ngang được gọi là chuyển dịch ngang. Các dạng chuyển dịch có thể thay đổi trong vị trí cục bộ hoặc trong toàn bộ khu vực công trình và các vùng lân cận.
Đối với các công trình có quy mô nhỏ, cục bộ, các mốc chuẩn đặt gần và có sự thông hướng giữa các điểm quan trắc, việc quan trắc công trình có thể được thực hiện bằng các phương pháp hướng chuẩn, sử dụng các thiết bị toàn đạc điện tử độ chính xác cao.
Tuy nhiên, đối với các công trình có quy mô lớn hơn, địa hình phức tạp hơn, các mốc chuẩn đặt xa khu vực công trình (lên đến km) quan trắc hay không có sự thông hướng, thì sử dụng các phương pháp so sánh tọa độ các điểm quan trắc tại nhiều chu kỳ khác nhau thông qua các mốc lưới đồ hình tam giác, tứ giác bằng hệ thống định vị GNSS là giải pháp tối ưu.
Hệ thống quan trắc toàn đạc điện tử (bên trái) và hệ thống quan trắc GNSS (bên phải).
– Độ chính xác yêu cầu:
Các loại công trình đều có yêu cầu chặt chẽ về độ chính xác quan trắc và phương pháp quan trắc. Các thiết bị toàn đạc điện tử độ chính xác cao có thể cho phép quan trắc các chuyển dịch ở mức độ mm hoặc thấp hơn. Phương pháp này được ứng dụng để quan trắc các công trình cục bộ có yêu độ chính xác cao như công trình đập thủy lợi, công trình xây dựng,…
Về phương pháp quan trắc sử dụng hệ thống định vị GNSS, nhiều nghiên cứu và thực nghiệm đã chứng minh phương pháp quan trắc sử dụng công nghệ GNSS RTK cho độ chính xác đạt được cỡ cm, phương pháp quan trắc sử dụng công nghệ GNSS hậu xử lý có thể đạt được độ chính xác cỡ mm. Việc ứng dụng phương pháp này tùy thuộc vào điều kiện khoảng cách đường đáy (Baseline) và phần mềm bình sai hậu xử lý.
Ví dụ yêu cầu về độ chính xác cho từng loại dự án quan trắc.
– Quan trắc thời gian thực dài hạn hay theo từng chu kỳ:
Giải pháp quan trắc công trình thời gian thực có thể được thực hiện với thiết bị toàn đạc điện tử, khi cần thực hiện có thể đo số lượng lớn điểm quan trắc.
Phương pháp sử dụng GNSS có thể được ứng dụng tốt hơn trong một số trường hợp cụ thể như: khi chỉ cần quan trắc một vài điểm trên công trình đập, máy thu GNSS có thể là lựa chọn tốt hơn vì hệ thống có thể hoạt động trong mọi thời tiết (phương pháp quan trắc bằng thiết bị toàn đạc điện tử có thể bị tắt do sương mù, mưa hoặc tuyết), hệ thống GNSS cũng không yêu cầu về sự thông hướng để điều khiển trên mặt đất và số liệu vị trí 3D trong không gian được cập nhật liên tục mà có thể không cần tham chiếu các điểm trên mặt đất khác.
Phương pháp quan trắc thời gian thực ở tốc độ cao cũng là một ưu thế của GNSS; ví dụ, sự lắc lư của một cây cầu ở giữa nhịp có thể được theo dõi ở các chuyển động vị trí lên đến tốc độ 50 Hz hoặc 100 Hz chính xác đến mức chúng ta có thể biết khi nào một chiếc xe tải lớn đang băng qua cầu và nó đang đi theo hướng nào.
Ngoài ra, đối với các khu vực rộng lớn, cần đánh giá theo dõi chuyển dịch tương đối theo nhiều tháng hoặc nhiều năm như khu vực sạt lở đất, đập, cầu dây văng, mỏ lộ thiên hoặc giàn khoan ngoài khơi, phương án sử dụng GNSS có thể tối ưu hơn vì yếu tố phản hồi theo thời gian không lớn.
Đối với dạng quan trắc công trình theo từng chu kỳ, lựa chọn thiết bị toàn đạc điện tử là một giải pháp tối ưu vì khả năng linh hoạt của thiết bị.
Quan trắc theo chu kỳ sử dụng hệ thống toàn đạc điện tử độ chính xác cao S9.
– Điều kiện mốc chuẩn khu vực quan trắc:
Khi xem xét phương án quan trắc tại công trình, việc lựa chọn mốc chuẩn, điều kiện mốc chuẩn và đánh giá độ chính xác mốc chuẩn là yếu tốt quan trọng để lựa chọn phương pháp quan trắc phù hợp. Đối với các khu vực cục bộ, nhỏ, điều kiện thông hướng tốt, điều kiện thời tiết tốt, có thể dễ dàng áp dụng phương pháp quan trắc sử dụng thiết bị toàn đạc điện tử.
Tuy nhiên, trong một số khu vực, điều kiện mốc chuẩn không được thuận lợi như mốc đặt tại vị trí không ổn định, toàn bộ diện tích khu vực đang có sự chuyển dịch, hiện tượng sạt lở, thì phương án sử dụng GNSS có thể tối ưu hơn vì có thể dễ dàng đánh giá chuyển dịch 3D toàn bộ khu vực hoặc mạng lưới toàn bộ mốc chuẩn.
Trên đây là đánh giá về phương pháp quan trắc công trình sử dụng GNSS hay toàn đạc điện tử, tùy thuộc vào yêu cầu và điều kiện cụ thể của dự án mà có thể lựa chọn phương án quan trắc phù hợp. Nếu cần tư vấn thêm, bạn hãy liên hệ ngay Đất Hợp qua HOTLINE 0903 825 125 để được hỗ trợ nhanh nhất nhé!
>>> Xem thêm: Quan trắc lún công trình sử dụng máy thủy bình Trimble DINI
