หลักการถ่ายระดับในอุโมงค์ด้วยกล้องระดับ: สูตร ความคลาด และเกณฑ์ FGCS

ไม่ว่าจะเป็นอุโมงค์ระบายน้ำ ท่อลอดถนน หรืออุโมงค์รถไฟฟ้า ค่าระดับท้องอุโมงค์กำหนดการไหลของน้ำ ความลาดของราง และระยะห่างจากโครงสร้างใต้ดินข้างเคียง งานระดับในอุโมงค์ส่วนใหญ่เป็นแนวเปิด (Open Leveling Line) ที่ไม่มีหมุดปลายทางให้ตรวจจนกว่าจะขุดทะลุ ความคลาดที่สะสมระหว่างทางจึงไม่ฟ้องตัวเอง การเข้าใจที่มาของความคลาดแต่ละชนิดคือเครื่องมือหลักในการป้องกัน

1. การถ่ายระดับจากผิวดินลงสู่อุโมงค์ (Level Transfer)

ทฤษฎี: ค่าระดับทุกจุดในอุโมงค์สืบทอดจากหมุดหลักฐานบนผิวดิน (Surface Benchmark) ความคลาดในขั้นถ่ายลงจึงกลายเป็นค่าคงที่ที่ติดไปตลอดอุโมงค์ ถ้าเข้าทางปากอุโมงค์ (Portal) ใช้การถ่ายระดับแบบต่างระดับ (Differential Leveling) ตามปกติ แต่ถ้าเข้าทางช่องปล่อง (Shaft) ต้องวัดระยะดิ่งด้วยเทปเหล็กที่แขวนลงไป โดยใช้กล้องระดับสองตัวบนปากปล่องและก้นปล่องอ่านค่าบนเทปพร้อมกัน

RL ก้นปล่อง = RL ผิวดิน + BS บน − ΔT − FS ล่าง

โดย BS บน คือค่าอ่านไม้สต๊าฟบนหมุดผิวดิน ΔT คือระยะดิ่งระหว่างแนวเล็งของกล้องทั้งสองที่อ่านจากเทป และ FS ล่าง คือค่าอ่านบนหมุดก้นปล่อง ค่า ΔT ต้องแก้ค่าอุณหภูมิและแรงดึงตามใบสอบเทียบของเทปก่อนใช้

ข้อควรระวัง: ถ่ายซ้ำอย่างน้อยสองชุดโดยเลื่อนตำแหน่งเทประหว่างชุด ลมในช่องปล่องทำให้เทปแกว่ง ควรแช่ตุ้มถ่วงในถังน้ำหรือน้ำมันเพื่อหน่วงการแกว่ง และห้ามให้เทปแตะผนัง เพราะแรงเสียดทานทำให้แรงดึงจริงต่างจากค่าที่สอบเทียบ

2. หมุดเพดานและการอ่านไม้สต๊าฟกลับหัว (Inverted Staff Reading)

ทฤษฎี: ในอุโมงค์ที่มีรางลำเลียงดินหรือรถวิ่ง หมุดบนพื้นถูกทำลายหรือทรุดตามพื้นได้ง่าย จึงนิยมฝังหมุดระดับไว้ที่เพดานหรือผนังส่วนบน แล้วตั้งไม้สต๊าฟกลับหัวให้ปลายศูนย์แตะหมุด ค่าที่อ่านได้จึงมีเครื่องหมายตรงข้ามกับการอ่านปกติ สูตรพื้นฐานของวิธีความสูงแนวเล็ง (Height of Instrument) คือ

HI = RL(A) + BS และ RL(B) = HI − FS

เมื่อไม้สต๊าฟกลับหัว ให้แทน FS เป็นค่าลบ สมการจึงเป็น RL(B) = HI + ค่าอ่าน ตัวอย่างเช่น หมุดพื้น A มีค่าระดับ −12.350 ม. อ่านค่าหลังได้ 1.425 ม. จะได้ HI = −10.925 ม. เมื่ออ่านไม้สต๊าฟกลับหัวที่หมุดเพดาน B ได้ 2.180 ม. ค่าระดับหมุด B เท่ากับ −10.925 + 2.180 = −8.745 ม.

ข้อควรระวัง: ความผิดพลาดที่พบบ่อยที่สุดคือการลืมเครื่องหมายลบในสมุดสนาม ซึ่งทำให้ค่าระดับผิดไปสองเท่าของค่าอ่าน ในตัวอย่างนี้คือ 4.360 ม. ควรเขียนกำกับว่ากลับหัวทุกครั้ง และใช้ระดับน้ำบนไม้สต๊าฟ (Staff Bubble) คุมความดิ่ง เพราะไม้ที่เอียงให้ค่าอ่านมากกว่าความจริงเสมอ

3. ความคลาดเคลื่อนเชิงระบบในพื้นที่แคบ (Systematic Errors)

ทฤษฎี: ความคลาดของแนวเล็ง (Collimation Error) คือมุมเล็ก ๆ ที่แนวเล็งเบี่ยงจากแนวราบ ผลต่อค่าต่างระดับแต่ละสถานีขึ้นกับผลต่างของระยะเล็งหลังและหน้า

ค่าคลาดต่อสถานี = (D หลัง − D หน้า) × α / 206,265

ถ้า α เท่ากับ 10 ฟิลิปดา และระยะหลังยาวกว่าระยะหน้า 10 ม. จะคลาดราว 0.5 มม. ต่อสถานี ในอุโมงค์โค้งหรือมีเครื่องจักรขวาง ระยะที่ไม่สมดุลมักเกิดซ้ำทางเดียวกันทุกสถานี 30 สถานีจึงสะสมได้ราว 14–15 มม.

Tolerance: ข้อกำหนดของ FGCS (Standards and Specifications for Geodetic Control Networks) กำหนดให้งานชั้นที่สามมีระยะเล็งยาวสุด 90 ม. ผลต่างระยะหลังและหน้าไม่เกิน 10 ม. ทั้งต่อสถานีและสะสมทั้งช่วง งานชั้นที่สองประเภทหนึ่งเข้มขึ้นเป็นระยะเล็งไม่เกิน 60 ม. และผลต่างต่อสถานีไม่เกิน 5 ม. ส่วนแนวเล็งต้องสูงจากพื้นไม่น้อยกว่า 0.5 ม. ทุกชั้นงาน

ความโค้งของโลกและการหักเหของแสง (Curvature & Refraction) คิดรวมได้จาก

c = 0.0673 D²

โดย c เป็นเมตร และ D เป็นกิโลเมตร ระยะเล็ง 40 ม. ให้ค่าเพียงราว 0.1 มม. แต่สูตรนี้ใช้สัมประสิทธิ์การหักเหของบรรยากาศทั่วไป ในอุโมงค์ อากาศใกล้พื้น ผนัง และเครื่องจักรมีอุณหภูมิต่างกันมาก แนวเล็งจึงโค้งไม่เท่ากันในสองทิศ การยกแนวเล็งให้สูงจากพื้นและรักษาระยะให้สมดุลคือการป้องกันหลัก

ข้อควรระวัง: ตรวจแนวเล็งด้วยวิธีสองหมุด (Two-Peg Test) ก่อนนำกล้องเข้าอุโมงค์ทุกครั้ง คู่มือผู้ผลิตบางรายกำหนดให้ปรับแนวเล็งเมื่อคลาดเกิน 3 มม. ที่ระยะ 30 ม. และถ้าต้องการผลเชิงสถิติที่เทียบข้ามครั้งได้ ให้ใช้วิธีทดสอบตาม ISO 17123-2

4. ตัวชดเชย แสงสว่าง และการสั่นสะเทือน (Compensator & Site Conditions)

ทฤษฎี: กล้องระดับอัตโนมัติรักษาแนวเล็งให้ราบด้วยตัวชดเชย (Compensator) ที่แขวนอิสระ ซึ่งทำงานได้ดีบนพื้นนิ่ง แต่ในอุโมงค์มีแรงสั่นจากพัดลมระบายอากาศ ปั๊มน้ำ และเครื่องขุด ภาพเส้นใยเล็งจะสั่นจนประมาณค่ากลางได้ยาก

Spec: ผู้ผลิตหลักระบุช่วงทำงานของตัวชดเชยราว ±15′ ถึง ±16′ ความแม่นยำการตั้งตัว (Setting Accuracy) ราว 0.3″–0.5″ ความแม่นยำการวัดไปกลับ 1 กม. ในช่วง 0.7–2.5 มม. และกำลังขยาย 20–32 เท่า กำลังขยายสูงช่วยแยกขีดไม้สต๊าฟในที่แสงน้อย ส่วนระยะโฟกัสใกล้สุดราว 0.2–0.75 ม. แล้วแต่รุ่น มีผลเมื่อต้องอ่านหมุดในช่องแคบ

ข้อควรระวัง: ตั้งขาตั้งให้ห่างแหล่งสั่น รอให้ภาพนิ่งก่อนอ่าน และเคาะขาตั้งเบา ๆ ดูว่าเส้นใยกลับมาที่ค่าเดิม ถ้าไม่กลับ ตัวชดเชยอาจติดขัด ส่องไฟให้หน้าไม้สต๊าฟสว่างสม่ำเสมอโดยไม่ส่องเข้าเลนส์ และรอให้กล้องปรับอุณหภูมิก่อนใช้ เพื่อป้องกันฝ้าเมื่อนำกล้องจากห้องปรับอากาศเข้าสู่อุโมงค์ที่ชื้น

5. ความแม่นยำที่คาดหวังและการประเมินค่าปิด (Accuracy & Closure)

ทฤษฎี: ความคลาดเคลื่อนสุ่มของงานระดับสะสมตามรากที่สองของระยะทาง

σΔh = σkm × √K

โดย σkm คือค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานต่อกิโลเมตร และ K คือระยะทางเป็นกิโลเมตร อุโมงค์ยาว 1.2 กม. ที่ใช้กล้องระบุ 1.5 มม. ต่อกิโลเมตร จะมีค่า σ ที่ปลายอุโมงค์ราว 1.6 มม. และที่ความเชื่อมั่นประมาณ 95% หรือ 1.96σ ราว 3.2 มม.

Tolerance: เพราะวงรอบปิดไม่ได้ ต้องวัดไปและกลับ (Double-Run) ทุกช่วง แล้วเทียบผลต่างกับเกณฑ์ค่าปิดของ FGCS

ค่าปิดที่ยอมรับ = k × √D

โดย D คือระยะทางของช่วงเป็นกิโลเมตร และ k เท่ากับ 3, 4, 6, 8 และ 12 มม. สำหรับงานชั้นที่หนึ่งประเภทหนึ่ง ชั้นที่หนึ่งประเภทสอง ชั้นที่สองประเภทหนึ่ง ชั้นที่สองประเภทสอง และชั้นที่สาม ตามลำดับ ช่วงยาว 1.2 กม. ตามเกณฑ์ชั้นที่สองประเภทสองต้องต่างกันไม่เกินราว 8.8 มม. และชั้นที่สามไม่เกินราว 13 มม.

ข้อควรระวัง: หมุดในอุโมงค์เคลื่อนได้จากการทรุดหรือยกตัวของโครงสร้าง ค่าที่ผ่านเกณฑ์วันนี้ไม่รับประกันสัปดาห์หน้า ควรถ่ายระดับตรวจจากหมุดผิวดินเป็นระยะ และเมื่ออุโมงค์ทะลุให้ปิดวงรอบกับหมุดฝั่งตรงข้ามทันที

◆ สรุปและคำแนะนำเชิงเทคนิค

แนวระดับในอุโมงค์ตรวจตัวเองไม่ได้ จึงต้องสร้างการตรวจซ้ำขึ้นเองในทุกขั้น

• ถือว่าการถ่ายระดับลงจากผิวดินเป็นจุดวิกฤต ถ่ายซ้ำอย่างน้อยสองชุดและแก้ค่าเทปทุกครั้ง
• บันทึกค่าไม้สต๊าฟกลับหัวด้วยเครื่องหมายที่ถูกต้อง พร้อมหมายเหตุกำกับ
• รักษาระยะหลังและหน้าให้สมดุลตาม FGCS และยกแนวเล็งให้สูงจากพื้นไม่น้อยกว่า 0.5 ม.
• วัดไปกลับทุกช่วง และตรวจแนวเล็งกับตัวชดเชยก่อนเข้าอุโมงค์ทุกครั้ง

งานระดับที่ตรวจตัวเองไม่ได้จนกว่าจะทะลุ พึ่งพาสภาพของกล้องมากกว่างานบนผิวดิน แนวเล็งที่คลาดไม่กี่ฟิลิปดาหรือตัวชดเชยที่ติดขัดจะสะสมเป็นเซนติเมตรเมื่อถึงหน้างานขุด ก่อนเริ่มงานอุโมงค์จึงควรส่งกล้องระดับเข้ารับการสอบเทียบ เพื่อตรวจแนวเล็ง ตัวชดเชย และฟองกลมให้อยู่ในเกณฑ์ของผู้ผลิต ศูนย์กล้องสำรวจ P1 Instrument รังสิต ให้บริการสอบเทียบกล้องระดับ Auto Level สำหรับงานก่อสร้างและงานสำรวจ ติดต่อนัดส่งกล้องได้ตามช่องทางด้านล่าง

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■ กล้องสำรวจศูนย์รังสิต (รังสิตคลอง 2)
▸ Location: https://maps.app.goo.gl/pVxYa4RWrwde1aFg9
▸ หน้าร้านสาขารังสิต B202 ชั้น 2 ปั๊มคาร์เท็กซ์
   โครงการสัมมากรเพลสรังสิตคลอง 2
▸ เปิดบริการ จ.-ศ. 8.30-17.30 น. และ วันเสาร์ 9.00-14.00 น.
▸ บริการ: จำหน่าย · เช่า · ซ่อม · สอบเทียบ
▸ 02-181-6844
▸ https://www.xn--12cmad0ewa7dfdoynwi8a3ej0cxf0pqcn.com/
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

#ศูนย์รวมกล้องสำรวจราคาถูก #กล้องสำรวจมือสอง #กล้องTotalStation #กล้องระดับ #กล้องวัดมุม #บริการเช่ากล้องสำรวจ #ซ่อมกล้องสำรวจ #สอบเทียบกล้องสำรวจ #P1Instrument #พีนัมเบอร์วันอินสตรูเม้นท์ #ถ่ายระดับในอุโมงค์ #งานระดับใต้ดิน #ไม้สต๊าฟกลับหัว #สอบเทียบกล้องระดับ