quan trắc độ lún công trình

Chương 1: Giới thiệu chung quan trắc độ lún cơng trình I.1 mục đích việc quan trắc lún cơng trình Các cơng trình kỹ thuật, dân dụng cơng nghiệp q trình xây dựng vận hành bị dịch chuyển so với quy trình ban đầu làm thay đổi hình dạng gây lên trồi, lún, nghiêng,trượt cơng trình Q trình dịch chuyển gọi biến dạng cơng trình Đây thay đổi cơng trình theo khơng gian thời gian, cơng trình dịch chuyển theo mặt thẳng đứng gọi q trình trồi lún cơng trình, thay đổi móng theo độ cao trường hợp cơng trình dịch chuyển ngang dịch chuyển không phận cơng trình tượng biến dạng cục gây lên uốn cong, vặn xoắn, nứt nẻ công trình Q trình biến dạng cơng trình bị gây nên ngun nhân điều kiện tự nhiên tác động nhân tạo điều kiện tự nhiên gây lên biến dạng cơng trình bao gồm: Sự thay đổi khả chịu nén,trượt lớp đất đá móng cơng trình Sư thay đổi mực nước ngầm Độ co giãn đất đá Do tính chất lý đất đá móng cơng trình phân bố không tạo nên độ lún phận khác thân cơng trình Các tác động nhân tạo bao gồm: Ảnh hưởng tải trọng thân cơng trình Sự suy yếu móng cơng trình có liên quan tới việc thi cơng cơng trình Đào Minh Hiếu Sự thay đổi áp lực lên móng cơng trình hoạt động xây chen Sự sai lệch khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn Sự rung động móng cơng trình vận hành máy móc hoạt động phương tiện giao thông Như tượng biến dạng ln ln sảy với cơng trình số liệu biến dạng lớn móng cơng trình tạo thành khe nứt gây nên sụt lở cơng trình làm cho máy móc, dây chuyền sản xuất hoạt động khơng bình thường tạo nhiều cố gây hại đến tài sản nhà nước quan trắc chuyển dịch biến dạng cơng trình áp dụng vào nhằm mục đích xác định mức độ chuyển dịch biến dạng, nghiên cứu tìm nguyên nhân gây chuyển dịch biến dạng cơng trình từ có biện pháp xử lí đề phịng tai biến sảy q trình xây dựng sử dụng u cầu quan trắc cơng trình: Xác định giá trị chuyển dịch biến dạng thời điểm quan trắc để đánh giá độ ổn định cơng trình Sử dụng kết quan trắc để kiểm tra tính tốn giai đoạn thiết kế cơng trình Xác định loại biến dạng có khả ảnh hưởng tới q trình vận hành cơng trình để đề chế độ sử dụng khai thác cơng trình cách hợp lý Nhiệm vụ quan trắc cơng trình: Xác định nhiệm vụ kỹ thuật, khái qt cơng trình, điều kiện tự nhiên chế độ vận hành cơng trình Lập hồ sơ phân bố mốc khống chế mốc quan trắc Thiết kế sơ đồ quan trắc Đào Minh Hiếu Xác định yêu cầu độ xác chu kỳ quan trắc giai đoạn khác Đo đạc ngoại nghiệp Xử lý số liệu quan trắc, tính tốn thơng số chuyển dịch biến dạng cơng trình I.2 Giới thiệu cơng trình Đây tổ hợp chung cư cao tầng với 130 hộ cao cấp, xây dựng khu đô thị Nghĩa Đô, Cổ Nhuế, Từ Liêm, Hà Nội diện tích đất 1.310m2, tổng diện tích sàn xây dựng 24.709m2, gồm 19 tầng (chưa kể tầng hầm) I.3 tài liệu phục vụ cho lập luận chứng Căn theo TCVN 9360:2012 viện khoa học công nghệ xây dựng-bộ xây dựng biên soạn, xây dựng đề nghị, tổng cục đo lường chất lượng thẩm định, khoa học công nghệ phân bố TCXD 9364:2012“Nhà cao tầng - Kỹ thuật đo đạc phục vụ công tác thi công” TCVN 9362:2012 “Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình” TCVN 9360:2012 “Quy trình kỹ thuật xác định độ lún cơng trình dân dụng cơng nghiệp phương pháp đo cao hình học” Chương II: Thiết kế Kỹ Thuật II.1 Căn thiết kế kỹ thuật (-)Tiêu chuẩn kỹ thuật đo lưới sở: Trước quan trắc lún công trình liền kề, cần xây dựng mốc chuẩn (mốc khống chế độ cao) Hệ thống mốc chuẩn sở để xác định độ lún cơng trình nên phải đảm bảo thật ổn định suốt trình quan trắc, mốc phải xây dựng cách xa phạm vi ảnh hưởng cơng trình (thường cách cơng trình từ 50m100m) cho phép dẫn độ cao đến mốc Quan trắc lún cách thuận lợi Khối lượng mốc chuẩn: 03 mốc ký hiệu NS1, NS2 NS3 cung cấp Lưới khống chế độ cao sở chứa mốc chuẩn đo theo phương pháp thủy chuẩn hình học với độ xác tương đương hạng I Đào Minh Hiếu Việc kiểm tra sơ số liệu đo lưới mốc chuẩn trường đánh giá độ xác mốc chuẩn tuân theo tiêu kỹ thuật sau: + Chiều dài tia ngắm không vượt 25m; + Chiều cao tia ngắm phải cách mặt đất tối thiểu 0.8m Trong trường hợp cá biệt đo tầng hầm cơng trình có chiều dài tia ngắm khơng vượt q 15m phép thực việc đo độ cao tia ngắm 0.5m + Sự chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước mia sau khơng vượt q 0.4m + Tích lũy chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia tuyến đo vịng khép kín khơng vượt từ 2m + Sau thực tuyến đo khép kín, tính tốn kiểm tra sai số khép vịng đo khơng vượt q sai sơ cho phép fh = ± 0.3√n ( mm ) với n số trạm máy (-)Tiêu chuẩn kỹ thuật quan trắc lún(đo mốc quan trắc): Đo độ lún phương pháp đo cao hình học cấp II theo “TCVN 9360:2012 Quy trình kỹ thuật xác định độ lún cơng trình dân dụng cơng nghiệp phương pháp đo cao hình học” Công tác xác định độ cao mốc quan trắc lún phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm: Chiều dài tia ngắm không vượt 30m, trường hợp cá biệt đo đường dài sử dụng mia khắc vạch có bề rộng 2mm, cho phép tăng chiều dài tia ngắm tới 40m + Chiều cao tia ngắm phải cách mặt đất tối thiểu 0.5m + Sự chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước mia sau không vượt 1m + Tích lũy chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia tuyến đo vịng khép kín khơng vượt q từ 3m đến 4m + Khi góc i máy nhỏ từ 4” đến 8” cho phép chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia tuyến đo vịng khép kín khơng vượt q 8m + Sau thực tuyến đo khép kín, tính tốn kiểm tra sai số khép vịng đo khơng vượt sai số cho phép fh = ± 0.5√n ( mm ) với n số trạm máy, sai số đơn vị trọng số 0.25mm/1trạm Tiến hành quan trắc lún theo chu kỳ, giá trị lún mốc quan trắc lún chu kỳ xác định dựa chênh lệch độ cao hai chu kỳ đo II.2 Thiết kế hệ thống lưới II.2.1 Hệ thống lưới quan trắc lún gồm cấp lưới độc lập: (+) Cấp lưới sở : Đào Minh Hiếu Đồ hình lưới : Đào Minh Hiếu II.3 Phương pháp quan trắc lún cơng trình II.3.1 Phương pháp đo cao hình học  Nguyên tắc chung: Đo cao hình học dựa ngun lí tia ngắm nằm ngang máy thuỷ chuẩn Để đạt độ xác cao quan trắc lún chiều dài từ tia ngắm đến mia hạn chế đáng kể(không vượt giới hạn từ 25-30m), gọi phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn Có hai cách để xác định chênh cao hai điểm phương pháp đo cao từ phương pháp đo cao phía trước Phương pháp đo cao từ giữa: đặt máy thuỷ chuẩn hai điểm A,B điểm A,B đặt mia(hình 1) chênh cao hai điểm A,B tính theo cơng thức: hAB = a – b Trong đó: a,b số đọc mia trước mia sau Hình 1(trạm đo cao hình học)  Máy móc dụng cụ đo Đào Minh Hiếu Thiết bị dùng đo lún loại máy thuỷ chuẩn có độ xác cao : H-05, Ni 02, Ni 004, Ni 007, loại máy khác có độ xác tương đương Tuỳ thuộc vào độ xác với cơng trình nên chọn loại máy phù hợp Mia sử dụng đo lún mia invar thường mia invar chuyên dùng có kích thước ngắn thuỷ chuẩn số dùng mia invar với mã vạch Ngồi có dụng cụ khác nhiệt kế, cóc mia, che nắng.Trước sau chu kỳ đo Máy mia phải kiểm nghiệm theo quy chuẩn đo cao  Các tiêu kỹ thuật chủ yếu: Khi quan trắc theo phương pháp đo cao hình học tia ngắm cần phải tuân thủ theo tiêu kỹ thuật sau: TT Chỉ tiêu kỹ thuật Chiều dài tia ngắm Chiều cao tia ngắm Chênh lệch khoảng cách từ Hạng I 25m 0.8h25 Hạng II 25m 0.5h25 Hạng III 25m 0.3h25 -Trên trạm đo 0.4m 1.0m 2.0m -Tích luỹ đoạn đo Chênh lệch chênh cao đo 2.0m 4.0m 5.0m 0.5m 0.5m 1.0m trạm Chênh lệch chênh cao tuyền đo đo Sai số khép giới hạn() 0.3(mm) 0.3(mm) 0.5(mm) 1.0(mm) 1.0(mm) 2.0(mm) máy đến mia:  Các nguồn sai số ảnh hưởng tới kết đo: -Sai số máy mia Sai số ống trục ngắm ống trục thuỷ dài chiếu lên mặt phẳng đứng không song song với Đào Minh Hiếu Sai số lăng kính điều quang chuyển dịch khơng xác trục quang học Để làm giảm nguồn sai số ta dùng phương pháp đo cao hình học từ tức ta đặt máy hai mia cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước mia sau nằm giới hạn cho phép  Sai số điều kiện ngoại cảnh Do ảnh hưởng độ cong trái đất: để làm giảm ảnh hưởng sai số đo cần chọn vị trí đặt máy cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến hai mia nằm hạn sai cho phép Do ảnh hưởng chiết quang: Để làm giảm ảnh hưởng sai số cần chọn thời điểm đo thích hợp bố trí trạm đo cho tia ngắm không sát lớp khơng khí mặt đất Sai số người đo Nhóm sai số liên quan đến người đo gồm có: số làm trùng bọt thuỷ dài đo cực nhỏ sai số đucợ giảm sử dụng máy tự đông cân máy thuỷ chuẩn điện tử  Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh áp đụng để quan trắc lún kết cấu xây dựng điều kiện trật hẹp khơng thuận lợi cho vị trí đặt máy , dựng mia Đo cao thuỷ tĩnh dựa định luật thuỷ lực “ bề mặt chất lỏng bình thơng ln có vị trí nằm ngang có độ cao không phụ thuộc vào dạng mặt cắt khối lượng chất lỏng bình” Đào Minh Hiếu Dụng cụ để đo thuỷ tĩnh hệ thống gồm hai bình thơng (hình vẽ) Đào Minh Hiếu Khi đo thuận chênh cao hai điểm tính theo cơng thức: =( - ) - (- ) Trong đó: số đọc tương ứng khoảng cách từ vạch “ “đến thành bình Tương tự ta có: =( )+()  Phương pháp đo cao lượng giác Nguyên lý phương pháp dựa vào mối tương quan hàm lượng giác tam giác tạo tia ngắm nghiêng, khoảng cách hai điểm cần xác định chênh cao Máy sử dụng đo cao lượng giác máy kinh vĩ máy toàn đạc điện tử Giả sử ta cần xác định chênh cao điểm A B Đào Minh Hiếu 10 Chênh cao điểm A,B xác định theo công thức: = D.ctgZ + i – l + f hoặc: = D.ctgV + i – l + f Trong đó: f số hiệu chỉnh độ cao chiết quang đứng trái đất theo cơng thức tính gần đúng: f= Trong công thức R bán kính trái đất ( R = 6372 km) k sai số chiết quang đứng ( k = 0.12-0.16) Một nguồn sai số ảnh hưởng đến đo cao lượng giác sai số chiết quang đứng để làm giảm ảnh hưởng nguồn sai số đến kết đo ta cần chọn thời gian đo phù hợp đo từ đến lần ngày lấy số liệu trung bình tính hiệu chỉnh cho kết đo Trong đo lún cơng trình đo cao lượng giác khơng đảm bảo độ xác Còn đo cao thuỷ tĩnh lại phức tạp lên người ta thường sử dụng phương pháp đo cao hình học phương pháp có độ xác cao lại đo đạc thuận lợi Đào Minh Hiếu 11