Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng bằng thiết bị đo khoảng cách distotm pro4a

ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA 
64 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP KỸ THUẬT CHUYỀN ĐỘ CAO 
XUỐNG HẦM QUA GIẾNG ĐỨNG BẰNG THIẾT BỊ ĐO 
KHOẢNG CÁCH DISTOTM PRO4A 
NCS. DIÊM CÔNG HUY 
Viện KHCN Xây dựng 
Tóm tắt: Nội dung của bài báo trình bày kết quả 
nghiên cứu về đặc điểm và giải pháp kỹ thuật của 
công tác chuyển độ cao qua giếng đứng xuống hầm 
bằng thiết bị đo khoảng cách DistoTM Pro4a, một số 
kết quả đo thực nghiệm, từ đó lựa chọn giải pháp kỹ 
thuật chuyển độ cao qua giếng đứng xuống hầm 
phù hợp nhất nhằm nâng cao hiệu quả công tác 
định hướng hầm khi thi công các công trình đường 
hầm có độ sâu lớn. 
Abstract: This paper presents a studying result 
on the features and a technical solution for 
transferring altitudes to the underground tunnel via 
the distance-measuring instrument DistoTM Pro4a, 
some experimental measuring results, based on 
which, the best suitable technical solution for 
transferring altitudes via tunnel shafts to the 
underground tunnel was chosen. The chosen 
solution can help to improve the effectiveness of the 
tunnel orientation during the construction of tunnels 
at a very big depth. 
1. Đặt vấn đề 
 Khi thi công các công trình đường hầm, độ 
chính xác của công trình phụ thuộc rất nhiều vào 
công tác định hướng hầm. Nếu công tác định 
hướng đào hầm làm không tốt thì kết quả thông 
hầm sẽ không đạt yêu cầu hạn sai làm ảnh hưởng 
đến chất lượng, tiến độ thi công công trình. Do vậy 
vấn đề định hướng đường hầm là rất quan trọng 
trong công tác thi công đường hầm có độ sâu lớn. 
 Công tác định hướng hầm phải dựa vào cơ sở 
trắc địa thi công hầm bao gồm: Lưới khống chế mặt 
đất, lưới khống chế trong hầm và công tác chuyền 
tọa độ và độ cao xuống hầm. Để đảm bảo cho công 
tác thông hầm đạt hiệu quả cao nhất và nằm trong 
giới hạn cho phép thì cần giải quyết được vấn đề 
nâng cao độ chính xác của cơ sở trắc địa trong thi 
công hầm. Do đặc điểm của công tác thi công hầm 
nên vấn đề đo đạc chuyền độ cao qua giếng đứng 
xuống hầm để thành lập lưới khống chế độ cao thi 
công trong hầm có nhiều phương pháp khác nhau. 
Trong bài báo [3] tác giả đã trình bày phương pháp 
chuyền độ cao xuống hầm qua giếng đứng bằng 
máy Toàn đạc điện tử, bài báo đã nêu được các ưu 
điểm của phương pháp, song phương pháp này còn 
tồn tại một số nhược điểm như phải gia công giá đặt 
gương phụ trên miệng giếng đứng rất phức tạp và 
độ chính xác khi xoay gương phẳng phụ nghiêng 
450 so với mặt phẳng ngang cũng rất khó, vẫn phải 
dùng dây dọi để xác định góc nghiêng 450 này. Do 
đó, để khắc phục các nhược điểm của phương 
pháp [3], cần phải nghiên cứu lựa chọn phương 
pháp chuyển độ cao qua giếng đứng xuống hầm 
phù hợp là dùng thiết bị đo khoảng cách 
DistoTMpro4a nhằm đảm bảo độ chính xác định 
hướng hầm và đáp ứng được các điều kiện thi công 
hầm trong thực tế phù hợp với tiến độ thi công công 
trình. 
2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp thực hiện 
2.1 Cơ sở lý thuyết 
 Nguyên lý của việc truyền độ cao từ trên mặt 
đất xuống dưới hầm là “Tạo ra hai mặt phẳng song 
song với nhau, một mặt phẳng ở trên mặt đất và 
một mặt phẳng ở dưới hầm”. Nếu xác định được 
khoảng cách giữa hai mặt phẳng này thì sẽ chuyền 
được độ cao từ trên mặt đất xuống dưới hầm. 
2.2 Phương pháp thực hiện 
Sơ đồ chuyền độ cao bằng thiết bị đo khoảng 
cách Disto và máy thủy chuẩn qua giếng đứng 
xuống hầm được đưa ra (hình 1). Trên miệng giếng 
làm giá treo để treo một máy Disto D bằng sợi dây 
dài khoảng 15cm sao cho tia Laze của máy Disto 
trùng với đường dây dọi, dưới hầm đặt một gương 
giấy phản xạ O. 
ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 65 
Hình 1. Sơ đồ chuyền độ cao bằng thiết bị đo khoảng cách Disto qua giếng đứng xuống hầm 
Trình tự đo đạc để chuyền độ cao từ mặt đất 
xuống hầm triển khai như sau: 
- Từ điểm A là điểm khống chế độ cao trên mặt 
đất có độ cao là HA dùng một máy thủy chuẩn để 
xác định độ cao của đế thiết bị Disto bằng cách đọc 
số trên thước thép mm đặt tại điểm A (số đọc a1) và 
số đọc của thước thép mm đặt tại đế thiết bị Disto 
(số đọc a2). Tiến hành đo khoảng cách từ đế thiết bị 
Disto đến gương giấy phản xạ O ở dưới hầm được 
khoảng cách S. 
- Trong hầm tiến hành chuyền độ cao từ gương 
giấy phản xạ O đến điểm B là điểm khống chế độ 
cao trong hầm bằng cách sử dụng máy thủy chuẩn 
đọc số trên thước thép mm đặt tại điểm B (số đọc 
b1) và đọc số trên thước thép mm đặt tại gương 
phản xạ O (số đọc b2). Khi đó độ cao của điểm B 
trong hầm được tính theo công thức: 
HB = HA + (a1 – a2) – S – (b1 – b2) (1) 
Trong đó: 
HA là độ cao của điểm A trên mặt đất; 
a1, a2 là đọc số trên các mia trên mặt đất; 
S là khoảng cách đo được từ đế máy thiết bị 
Disto đến gương giấy phản xạ O trong hầm; 
b1, b2 là số đọc trên các mia trong hầm. 
Công thức (1) có thể viết như sau: 
 HB = HA + h1 – h2 – h3 (2) 
Trong đó: 
 h1 = a1 – a2 
 h2 = S 
 h3 = b1 – b2 
- Đánh giá độ chính xác của phương pháp 
Từ công thức (2) ta có: 
 m2HB = m
2
HA + m
2
h1 + m
2
h2 + m
2
h3 (3) 
Trong đó: 
mHA - ss số liệu gốc của điểm độ cao trên mặt 
đất (Bỏ qua ss số liệu gốc, ta có mHA = 0); 
 mh1 - sai số đo thủy chuẩn trên mặt đất; 
 mh2 - sai số đo cạnh bằng thiết bị Disto; 
 mh3 - sai số đo thủy chuẩn ở dưới hầm. 
Ta có: m2h2 = m
2
S 
Theo nguyên tắc ảnh hưởng bằng nhau: 
mh = m0 = ma1 = ma2 = mb1 = mb2 m
2
h1+ m
2
h3 = 4 m
2
0 
Thay vào (3) ta có: m2HB = 4m
2
0 + m
2
S mHB = ඥ4m୦
ଶ +	mୱଶ 
ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA 
66 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 
Vậy độ chính xác của phương pháp này phụ 
thuộc vào độ chính xác đo thủy chuẩn ở trên mặt 
đất và dưới hầm (mh) và độ chính xác của thiết bị 
đo khoảng cách Disto dùng để đo (mS). 
Tính độ chênh lệch khoảng cách S (hình 2) do 
tia Laze đo khoảng cách của thiết bị Disto không 
trùng với phương dây dọi theo công thức sau: 
S = √ܦଶ − ݁ଶ 
 Trong đó: e = ఉ
"∗	஽(௠)
ఘ"
; 
D là khoảng cách đo trực tiếp bằng thiết bị Disto. 
e
DS
"
 Hình 2. Sơ đồ minh họa các giá trị S; D và e 
Kết quả tính toán của chúng tôi cho thấy nếu 
dùng thiết bị DISTOTM pro4a của hãng Leica có độ 
chính xác mS = ± 1.5mm treo trên giá đo ở miệng 
giếng để đo với giếng có độ sâu 100m, độ lệch e = 
40cm thì chênh lệch giữ khoảng cách thẳng đứng S 
và khoảng cách nghiêng D là 0.8mm. Vậy phương 
pháp chuyền độ cao xuống hầm bằng thiết bị Disto 
có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp 
chuyền độ cao truyền thống, nhưng cần phải tiến 
hành đo thực nghiệm để khẳng định về độ chính 
xác và khả năng ứng dụng của phương pháp. 
3. Đo đạc và tính toán thực nghiệm 
3.1 Kiểm nghiệm thiết bị DISTOTM pro4a trước khi 
đo thực nghiệm 
Để kiểm định thiết bị DISTOTM pro4a trước khi 
đo ở giếng đứng, chúng tôi tiến hành tại bãi thử của 
Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng, khoảng cách 
kiểm nghiệm là khoảng cách nằm ngang được đo 
03 lần sau đó lấy trung bình, lực căng của thước 
thép khi đo là 05kg. Khi dùng thước thép để đo ta 
phải tính toán hệ số dãn dài của thước thép và hiệu 
chỉnh vào kết quả đo. Kết quả tính toán hệ số dãn 
dài của thước thép Yamayo Nhật Bản dài 100m, 
rộng 10mm và dày 0.5mm, khi đo kéo với lực căng 
là 05kg. Kết quả kiểm nghiệm trình bày tại bảng 1: 
Bảng 1. Kết quả kiểm nghiệm thước thép và Disto tại Viện KHCN Xây dựng 
STT 
Khoảng cách đo 
bằng thước thép 
với lực căng là 
2kg tại bãi kiểm 
nghiệm (m) 
Số hiệu chỉnh hệ 
số dãn dài của 
thước thép 
DL=F*L/E*A 
(mm) 
Kết quả đo thước 
thép sau khi hiệu 
chỉnh hệ số dãn dài 
(m) 
Khoảng cách 
đo bằng thiết 
bị DISTOTM 
pro4a (m) 
Chênh lệch 
(mm) 
(1) (2) (3) (4) = (2) + (3) (5) (6) = (5) – (4) 
1 40.000 1.8 40.0018 40.001 -0.8 
2 50.000 2.3 50.0023 50.002 -0.3 
3 60.000 2.8 60.0028 60.002 -0.8 
4 70.000 3.2 70.0032 70.002 -1.2 
5 80.000 3.7 80.0037 80.004 + 0.3 
6 90.000 4.2 90.0042 90.006 + 1.8 
Ghi chú: Công thức tính hệ số dãn dài của thước 
thép: DL =F*L/E*A, 
Trong đó: 
- DL - độ dãn dài; 
- F - lực căng thước khi đo (Đổi 01kg = 9.81N, 
vậy 05kg = 49.05N); 
- L - chiều dài của thước (m); 
- E - mô đun đàn hồi của thép, E=2.1*10^5MPa; 
- A là chiều rộng và chiều dày của thước thép 
(rộng 10mm; dày 0.5mm). 
Tính cho đoạn thước dài 10m, ta có: DL = 
(9.81*5*10000)/(2.1*10^5*10*0.5) = 0.467 mm; Khi 
ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA 
Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 67 
tính cho các đoạn thước dài 20m; 30m ta sẽ nhân 
theo tỷ lệ. 
Nhận Xét: 
Kết quả kiểm nghiệm trên cho thấy có thể sử 
dụng máy DISTOTM pro4a để chuyền độ cao xuống 
hầm qua giếng đứng có chiều sâu tới 90m, khi sai 
số giới hạn cho phép chuyền độ cao xuống hầm ≤ 
03mm [1]. 
3.2 Đo đạc thực nghiệm 
 Quá trình đo đạc thực nghiệm là để minh chứng 
cho khả năng ứng dụng của phương pháp dùng 
thiết bị đo khoảng cách Disto chuyền độ cao qua 
giếng đứng xuống hầm và độ chính xác đạt được. 
Công tác thực nghiệm được tiến hành với thiết bị 
DISTOTM pro4a của hãng Leica có độ chính xác mS 
= ± 1.5mm. Tiến hành đo với phương án theo sơ 
đồ đã thiết kế như hình 1 tại hố thang máy của 
Block N01, tại công trình 136 Hồ Tùng Mậu, Hà Nội, 
cụ thể tiến hành như sau: 
- Đầu tiên treo thiết bị Disto lần lượt tại các tầng 
16, tầng 25 và tầng 32 của Block N01, tiến hành 
bật tia Laser, đánh dấu được điểm đặt gương giấy 
phản xạ O dưới tầng 2 và đo khoảng cách từ thiết bị 
Disto tới O ta được khoảng cách S tại các tầng 
(bảng 2). 
Hình 3. Hình ảnh đo đạc thực nghiệm bằng thiết bị đo khoảng cách DISTOTM pro4a 
 tại Block N01, công trình 136 Hồ Tùng Mậu, Hà Nội 
Bảng 2. Kết quả đo khoảng cách bằng từ thiết bị Disto tại các tầng đến gương giấy phản xạ O 
Các tầng treo thiết bị DISTOTM 
pro4a 
Đo khoảng cách từ đế thiết bị 
Disto D tới gương phản xạ O 
Ghi chú 
 S (m) 
Tầng 16 45.139 
Tầng 25 73.953 
Tầng 32 96.340 
- Dùng máy thuỷ chuẩn đo chênh cao từ mốc A đến đế thiết bị Disto D đặt tại các tầng được chênh cao tại 
cột 3, bảng 3 và đo chênh cao từ gương phản xạ O đến mốc độ cao B cột 5, bảng 3 theo sơ đồ đo ở 
hình 1; 
- Độ cao của điểm B được tính theo công thức. 
 HB = HA + (a1 – a2) – S– (b1 – b2) (4) 
Thay số vào ta có: 
ĐỊA KỸ THUẬT – TRẮC ĐỊA 
68 Tạp chí KHCN Xây dựng - số 4/2017 
Thay số vào ta có: 
Bảng 3. Kết quả đo thực nghiệm tại Block N01, công trình 136 Hồ Tùng Mậu, Hà Nội 
Tên tầng 
đặt thiết bị 
DISTOTM -
pro4a 
Độ cao gốc giả định 
HA tại các tầng đặt 
thiết bị Disto 
(m) 
Chênh cao đo từ 
mốc A đến đế 
thiết bị Disto (a1-
a2) (m) 
Khoảng cách S từ 
đế thiết bị Disto D 
tới gương phản 
xạ O (m) 
Chênh cao từ gương 
phản xạ O đến mốc 
độ cao B tại tầng 2 
(b1-b2) (m) 
Độ cao mốc 
B tại tầng 2 
HB (m) 
1 2 3 4 5 6 
Tầng 16 0.000 0.328 45.139 -0.126 -44.685 
Tầng 25 0.000 0.316 73.953 -0.126 -73.511 
Tầng 32 0.000 0.322 96.340 -0.126 -95.892 
Chúng tôi cũng đã tiến hành đo đạc thực nghiệm 
chuyền độ cao qua giếng đứng xuống hầm bằng 
phương pháp thước thép tại vị trí đo thực nghiệm thiết 
bị Disto. Kết quả độ cao điểm B tại tầng 2, Block HH1 
đo được bằng phương pháp thước thép (Treo quả tạ 
nặng 05kg) kết hợp với máy thủy chuẩn khi mốc gốc A 
đặt tại tầng 16 là -44.6851m, tại tầng 25 là -73.5114m 
và tại tầng 32 là -95.8905m. 
Bảng 4. So sánh kết quả chuyền độ cao theo hai phương pháp 
Phương 
pháp 
chuyền độ 
cao 
Độ cao mốc 
B chuyền 
bằng thước 
thép 
(m) 
Số hiệu chỉnh 
hệ số dãn dài 
của thước thép 
DL=F*L/E*A 
(mm) 
Độ cao mốc B 
chuyền bằng 
thước thép sau 
hiệu chỉnh hệ 
số dãn dài 
(m) 
Độ cao 
mốc B 
chuyền 
bằng máy 
thiết bị 
Disto (m) 
Chênh lệch độ cao 
giữa đo bằng thiết bị 
Disto và đo bằng 
thước thép (mm) 
1 2 3 4 = 2 + 3 5 6 = 5-4 
Tầng 16 -44.683 - 2.1 -44.6851 -44.685 - 0.1 
Tầng 25 -73.508 - 3.4 -73.5114 -73.511 -0.4 
Tầng 32 -95.886 - 4.5 -95.8905 -95.892 + 1.5 
Nhận Xét: 
- Từ kết quả so sánh ở bảng 4 cho thấy độ cao 
chuyền bằng thiết bị Disto so với độ cao chuyền 
bằng phương pháp truyền thống là phương pháp 
chuyền bằng thước thép có sự sai lệch nằm trong 
giới hạn cho phép (03mm) [1] khi độ sâu của giếng 
đứng khoảng 95m. Kết quả thực nghiệm cho thấy 
có thể sử dụng máy Disto để chuyền độ cao xuống 
hầm qua giếng đứng có chiều sâu tới 95m, khắc 
phục được những khó khăn về mặt kỹ thuật thường 
gặp khi dùng các phương pháp khác để chuyền độ 
cao xuống hầm. 
4. Kết luận 
Từ kết quả phân tích về lý thuyết và đo đạc thực 
nghiệm, chúng tôi rút ra một số kết luận sau đây: 
- Hoàn toàn có thể sử dụng thiết bị Disto có độ 
chính xác mS ≤ ± 1.5mm để chuyền độ cao qua 
giếng đứng từ mặt đất xuống hầm, đặc biệt hiệu 
quả khi công trình đường hầm có độ sâu tới 95m. 
Khi độ sâu giếng đứng lớn hơn 95m thì cần có các 
nghiên cứu tiếp; 
- Nên sử dụng phương pháp treo thiết bị Disto 
trên miệng giếng đứng sao cho tia Laze đo khoảng 
cách của Disto trùng với phương dây dọi, khi đó 
khoảng cách đo được từ Disto đến gương phản xạ 
đạt độ chính xác theo yêu cầu và rất dễ thực hiện; 
- Phải kiểm nghiệm thiết bị Disto trước khi chuyền 
độ cao xuống hầm. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Phan Văn Hiến và nnk (2013), Giáo trình Trắc địa 
công trình ngầm. Trường Đại học Tài nguyên và Môi 
trường Hà Nội. 
[2]. Trần Viết Tuấn (2013), Nghiên cứu hoàn thiện 
phương pháp chuyền độ cao qua giếng đứng xuống 
hầm bằng máy Toàn đạc điện tử, Tạp chí KHKT Mỏ - 
Địa chất, số 44, 10-2013. 
[3]. Diêm Công Huy (2016), Nghiên cứu giải pháp nâng 
cao hiệu quả công tác chuyền độ cao qua giếng đứng 
xuống hầm khi thi công các công trình đường hầm có 
độ sâu lớn, Tạp chí Khoa học Đo đạc – Bản đồ số 30 
– 12/2016. 
Ngày nhận bài: 21/9/2017. 
Ngày nhận bài sửa lần cuối: 19/12/2017. 
.