thiết kế kỹ thuật và lập dự toán quan trắc lún chung cư cao tầng ct14-a khu đô thị nam thăng long

Để xác định giá trị lún tuyệt đối tại từng vị trí vàcác tham số lún chung của công trình, công tác quan trắc lún bằng phơng pháp trắc địa đợc thực hiện trên cơ sở nguyên tắc sau: - Độ l

Lời nói đầu

Những năm gần đây cùng với sự phát triển về kinh tế, các công trình nhà caotầng đợc xây dựng khắp nơi trên đất nớc để giải quyết nhu cầu nhà ở cho ngời dân,

đặc biệt ở các thành phố lớn Theo tài liệu khảo sát địa chất vùng châu thổ SôngHồng, nhất là khu vực Hà Nội cho thấy đây là vùng đất có lịch sử hình thành là

đồng bằng tích tụ nên có khả năng chịu tải của một số tầng địa chất kém nh tầngHải Hng, tầng Thái Bình, có thể nói đây là vùng đất yếu, kém chịu nén Mặt khác

do nhu cầu cuộc sống, việc khai thác nớc ngầm ngày càng tăng, làm cho điều kiện

địa chất ở đây bị thay đổi Từ những nguyên nhân nêu trên cùng với một số nguyênnhân khác nh thiết kế kết cấu móng công trình, chất lợng vật liệu công trình, điềukiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, ma nhiều …đã làm cho các công trìnhđã làm cho các công trìnhxây dựng bị biến dạng, dẫn đến kết cấu bị phá vỡ làm cho một số công trình khôngthể sử dụng đợc Biến dạng công trình do nhiều nguyên nhân gây nên trong đónguyên nhân chủ yếu là công trình bị lún và lún không đều dẫn đến công trình bịvặn xoắn

Để có cơ sở đánh giá mức độ và khả năng biến dạng của công trình, từ đó cóbiện pháp kịp thời can thiệp, khắc phục trớc khi công trình bị h hỏng trầm trọng thìcông tác quan trắc lún công trình là không thể thiếu và phải đợc tiến hành thờngxuyên

Theo thực tế hiện nay, công tác quan trắc lún công trình không những đợcquan tâm mà còn không thể thiếu đợc khi xây dựng và sử dụng công trình Trongcông tác quan trắc lún công việc quan trọng nhất là việc xử lý số liệu sau khi quantrắc Nhng với sự phát triển của công nghệ thông tin hiện nay thì việc xử lý kết quảquan trắc đã đợc thực hiện nhanh và chính xác

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp : “ Thiết kế kỹ Thiết kế kỹ thuật và lập dự toán quan trắc lún chung c cao tầng CT14-A khu đô thị Nam Thăng Long ”

Nội dung của đồ án bao gồm

Chơng I : Giới thiệu chung

Chơng II: Thiết kế kỹ thuật thành lập lới quan trắc độ lún công trình

Chơng III: Lập dự toán quan trắc độ lún công trình

Phần thực nghiệm

Do thời gian làm đồ án không nhiều, khả năng chuyên môn còn hạn chế

nh-ng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của cô giáo hớnh-ng dẫn em đã

Em xin chân thành cảm ơn cô Đinh Thị Lệ Hà cùng các thầy, cô trong bộ môn

Trắc địa công trình nói riêng và các thầy, cô trong khoa Trắc địa đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án này.

Giới thiệu chung

I.1 Giới thiệu về công trình CT14A- khu đô thị Nam Thăng Long

I.1.1 Vị trí địa lý khu đo

Công trình CT14-A khu đô thị Nam Thăng Long đợc xây dựng ở phía namcủa thành phố Hà Nội.Công trình xây dựng thuộc địa phận phờng Phú Thợng –Xuân La, Quận Tây Hồ, Hà Nội

I.1.2 Điều kiện tự nhiên khu đo

Công trình CT14A- khu đô thị Nam Thăng Long nằm ở khu vực ngoại vithành phố Hà Nội trong vùng đồng bằng bắc bộ, khi hậu nhiệt đới ẩm có gió mùa,nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 240C Mùa hè nóng nhiệt độ cao nhất lên tới

400C, độ ẩm cao, thờng có ma bão vận tốc gió mạnh có thể lên tới 40km/h Mùa

đông lúc lạnh nhất trung bình vào khoảng 100C thờng có ma phùn ẩm ớt độ ẩm

không cao Mùa xuân thời gian từ tháng 1 đến tháng 3 hàng năm thời tiết nồm, độ

ẩm rất cao, hơi nớc nhiều, không khí đọng trên bề mặt công trình và trang thiết bị

Công trình CT14A- khu đô thị Nam Thăng Long đợc xây dựng trên khu vực

có điều kiện địa chất biến động phức tạp, không ổn định Lớp đất dới nền móngcông trình là đất yếu, chiều dày lớp bùn pha cát có thể tới hàng chục mét

I.1.3 Giới thiệu tổng quan về công trình CT14A-khu đô thị Nam Thăng Long

Công trình nhà ở cao tầng đợc xây dựng nhằm mục đích di dân giải phóngmặt phục vụ cho việc quy hoạch của thành phố Hà Nội Công trình đợc xây dựngtrên khu đất có diện tích 9249m2, diện tích xây dựng là 2541m2, tổng diện tích mặtsàn xây dựng 39990m2,và tổng số tầng là16 tầng (cha kể tầng hầm)

I.2 Nguyên nhân gây nên biến dạng công trình

Công trình chung c cao tầng bị chuyển dịch, biến dạng là do tác động chủyếu của hai yếu tố là điệu kiện tự nhiên và quá trình xây dựng, vận hành công trình

I.2.1 Tác động của yếu tố tự nhiên

Các yếu tố tự nhiên có ảnh hởng tới quá trình chuyển dịch thẳng đứng củacông trình bao gồm:

- Do tính chất cơ lý của các lớp đất đá dới nền móng công trình

- Do ảnh hởng của các yếu tố khí tợng nh là : nhiệt độ, độ ẩm, gió, hớngchiếu nắng…đã làm cho các công trình

- Sự thay đổi chế độ nớc mặt và nớc ngầm

- Sự vận động nội sinh trong lòng trái đất

I.2.2 Tác động của các yếu tố liên quan đến quá trình xây dựng và vận hành công trình

- Do sự gia tăng tải trọng công trình

- Do xây dựng công trình ngầm hoặc xây chen

- Do khai thác nớc ngầm

- Do những sai sót trong khảo sát địa chất công trình

I.3 Chỉ tiêu kỹ thuật quan trắc lún

I.3.1 Độ chính xác

Độ chính xác quan trắc lún đợc quy định tuỳ thuộc vào từng loại công trình, loại nền móng và

điệu kiện chất của nền móng các công trình Sai số giới hạn quan trắc lún đợc quy định nh sau [6]:

I.3.2 Chu kỳ quan trắc

Thời gian thực hiện chu kỳ quan trắc phụ thuộc vào: loại công trình, nềnmóng công trình, từng giai đoạn xây dựng và vận hành công trình

- Chu kỳ quan trắc đầu tiên đợc thực hiện ngay sau khi xây dựng móng côngtrình

- Trong thời kỳ xây dựng, chu kỳ quan trắc đợc thực hiện tùy thuộc vào mứctăng tải trọng của công trình (mức 25%,50%,75% và 100%)

- Trong thời kỳ vận hành, chu kỳ quan trắc đợc thực hiện tùy thuộc vào tốc

độ chuyển dịch của công trình (1tháng, 2tháng, 3tháng hoặc 6tháng một lần)

- Thời kỳ công trình đi vào ổn định (2mm/năm) chu kỳ quan trắc 6thánghoặc 1năm một lần)

- Khi phát hiện các biến dạng bất thờng cần phải bổ xung ngay chu kỳ quantrắc

I.4 Mục đích nhiệm vụ quan trắc lún

Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình là để xác định mức độ chuyểndịch biến dạng, nghiên cứu tìm ra nguyên nhân chuyển dịch biến dạng và từ đó cócác biện pháp xử lý, đề phòng tai biến đối với công trình Cụ thể là:

- Xác định giá trị chuyển dịch biến dạng công trình, để đánh giá mức độ ổn

định của công trình

- Kiểm tra việc tính toán, thiết kế công trình

- Nghiên cứu quy luật chuyển dịch trong những điều kiện khác nhau và dự

đoán sự chuyển dịch trong tơng lai

- Xác định xem mức độ chuyển dịch có ảnh hởng đến quá trình vận hànhcông trình không, từ đó có biện pháp điều tiết, khai thác công trình một cách hợp lí

Để quan trắc lún một công trình, trớc hết cần phải thiết kế phơng án kinh tế

-kỹ thuật bao gồm:

- Nhiệm vụ kỹ thuật

- Khái quát về công trình, điều kiện tự nhiên và chế độ vận hành

- Sơ đồ phân bố mốc khống chế và mốc quan trắc

- Sơ đồ quan trắc

-Yêu cầu độ chính xác quan trắc ở những giai đoạn khác nhau.

- Phơng pháp và dụng cụ đo

- Phơng pháp chỉnh lý kết quả đo

- Sơ đồ lịch cho công tác quan trắc

- Biên chế nhân lực và dự toán kinh phí

I.5 Nguyên tắc quan trắc lún công trình

Do điều kiện địa chất nền móng công trình thờng không đồng nhất, côngtrình có kết cấu phức tạp, tải trọng không đều nên độ lún ở các vị trí khác nhaucũng có thể không giống nhau Để xác định giá trị lún tuyệt đối tại từng vị trí vàcác tham số lún chung của công trình, công tác quan trắc lún bằng phơng pháp trắc

địa đợc thực hiện trên cơ sở nguyên tắc sau:

- Độ lún công trình đợc xác định thông qua các mốc lún gắn tại những vị tríchịu lực của đối tợng quan trắc Số lợng mốc lún lắp đặt tại mỗi công trình phụthuộc vào đặc điểm nền móng, kết cấu, qui mô và kích thớc của công trình đó Độlún của các mốc quan trắc đặc trng cho độ lún công trình ở vị trí mà mốc đợc gắn

- Phơng pháp quan trắc độ lún thông dụng là đo cao chính xác trong mỗi chu

kỳ để xác định độ cao của các mốc quan trắc tại thời điểm đo, độ lún đợc tính làhiệu độ cao tại thời điểm quan trắc so với độ cao ở chu kỳ trớc đợc chọn làm mức

so sánh:

S = H(j) – H(i) (1.1)trong đó: H(j), H(i) là độ cao đo đợc ở chu kỳ thứ j và i

Nh vậy, nếu S < 0 thì mốc của công trình bị lún xuống, nếu S > 0 thì mốccủa công trình bị trồi lên

Độ cao của mốc lún ở các chu kỳ khác nhau phải đợc xác định trong cùng một

hệ độ cao, có thể là hệ độ cao quốc gia hoặc hệ độ cao cục bộ giả định, nhng yêucầu bắt buộc là các mốc khống chế độ cao ( đợc chọn làm cơ sở so sánh ) phải có

độ ổn định trong suốt thời kỳ theo dõi độ lún công trình

I.6 Các phơng pháp quan trắc lún công trình

I.6.1 Quan trắc lún bằng đo cao hình học

I.6.1.1 Nguyên tắc chung

Đo cao hình học dựa trên nguyên lý tia ngắm nằm ngang của máy thủy chuẩn.

Để đạt đợc độ chính xác cao trong quan trắc lún công trình, chiều dài tia ngắm từ

điểm đặt máy đến mia đợc hạn chế đáng kể ( không vợt quá 25 – 30m ), do đó đợcgọi là phơng pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn

Có hai cách để xác định chênh cao giữa hai điểm là phơng pháp đo cao từ giữa

và phơng pháp đo cao phía trớc

a Phơng pháp đo cao từ giữa: đặt máy thủy chuẩn ở giữa hai điểm AB, tại hai điểm

A và B đặt hai mia ( hình 1.1), chênh cao giữa hai điểm A, B đợc xác định theocông thức:

trong đó: a và b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trớc

2 2

hAB = i – l (1.3)trong đó: i là chiều cao đo đợc của máy, l là số đọc chỉ giữa trên mia

I.6.1.2 Máy móc và dụng cụ đo

Thiết bị dùng trong đo lún là các loại máy thủy chuẩn chính xác nh: H-05,Ni002, H1, H2, Ni004, Ni007 và các loại máy khác có độ chính xác tơng đơng Tùythuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với từng công trình cụ thể để chọnmáy đo thích hợp

Mia đợc sử dụng trong đo lún là mia invar thờng hoặc mia invar chuyên dùng

có kích thớc ngắn ( chiều dài mia từ 1.5m đến 2m ), nếu là thủy chuẩn số thì dùngmia invar với mã vạch Ngoài ra còn có các dụng cụ hỗ trợ khác nh nhiệt kế, cóc

Hình 1.1 Trạm đo cao hình

học

Hình 1.2 Tuyến đo cao hình học

mia, ô che nắng Trớc và sau mỗi chu kỳ đo, máy và mia phải đợc kiểm nghiệmtheo đúng qui định trong qui phạm đo cao.

I.6.1.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu

Khi quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn cần phải tuân thủ theo các chỉ tiêu kỹ thuật sau [6]:

TT Chỉ tiêu kỹ thuật Hạng I Hạng II Hạng III

1 Chiều dài tia ngắm  25m  25m  25m

2 Chiều cao tia ngắm, m 0 8 h 25 0 5 h 25 0 3 h 25

hai tuyến đo đi và đo về

6 Sai số khép tuyến giới hạn

) ( 3

fh / gh (n-số trạm đo)

I.6.1.4 Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng tới kết quả đo

1 Sai số do máy và mia

Sai số do trục ống ngắm và trục ống thủy dài khi chiếu lên mặt phẳng đứngkhông song song với nhau ( gọi là sai số góc i )

Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chính xác trên trục quanghọc (sai số điều quang)

Để làm giảm ảnh hởng của các sai số này ta dùng phơng pháp đo cao hìnhhọc từ giữa, tức là đặt máy thủy chuẩn giữa hai mia sao cho chênh lệch khoảngcách từ máy đến mia trớc và mia sau nằm trong giới hạn cho phép

2 Sai số do điều kiện ngoại cảnh

Do ảnh hởng độ cong quả đất: để làm giảm ảnh hởng của sai số này thì khi đocần chọn vị trí đặt máy sao cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến hai mia (trớc

và sau) nằm trong giới hạn đã đợc quy định

Do ảnh hởng của chiết quang: để làm giảm ảnh hởng của sai số này cần chọnthời điểm đo thích hợp và bố trí trạm đo sao cho tia ngắm không đi qua lớp khôngkhí ở sát mặt đất

3 Sai số do ngời đo

Nhóm sai số liên quan đến ngời đo gồm có: sai số làm trùng bọt thủy dài vàsai số đọc số trên bộ đo cực nhỏ, các sai số này đợc giảm đáng kể khi sử dụng máy

có bộ tự cân bằng và máy thủy chuẩn điện tử

I.6.2 Phơng pháp đo cao thủy tĩnh

Phơng pháp đo cao thủy tĩnh đợc áp dụng để quan trắc lún của nền kết cấu xâydựng trong điều kiện rất chật hẹp không thể dựng máy, dựng mia đợc

Đo cao thủy tĩnh đợc dựa trên định luật thủy lực là “ Thiết kế kỹ Bề mặt chất lỏng trong các bình thông nhau luôn có vị trí nằm ngang ( vuông góc phơng dây dọi ) và có cùng một độ cao, không phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt cũng nh khối lợng chất lỏng trong bình”

Dụng cụ đo thủy tĩnh là một hệ thống gồm ít nhất 2 bình thông nhau N1, N2( hình 1.3) Để đo chênh cao giữa 2 điểm A, B đặt bình N1 tại A, bình N2 tại B( đo thuận ) Hoặc ngợc lại, khi đo đảo đặt bình N1 tại B, bình N2 tại A

AB

h A

) (d1 s1 d2 t1

h AB     (1.4)trong đó:

) (t1 s1 d1 d2

h AB     (1.5)Tơng tự, khi đo đảo chênh cao đợc tính theo công thức:

) (

) (t2 s2 d1 d2

h AB     (1.6)

(a)- Vị trí đo thuận (b)- Vị trí đo đảo Hình 1.3 Sơ đồ máy đo cao thủy chuẩn thuỷ tĩnh

Hiệu (d 1 d2)đợc gọi là sai số MO của máy, khi chế tạo cố gắng làm cho

MO có giá trị tuyệt đối nhỏ nhất ( MO  0 ) Lần lợt lấy tổng và hiệu các côngthức (a), (b) sẽ xác định đợc chênh cao theo kết quả 2 chiều đo:

2

) (

) (t1 s1 t2 s2

h AB     (1.7)

và sai số MO:

2

) (

) (t1 s1 t2 s2

MO    (1.8)

Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng đến độ chính xác đo cao thủy tĩnh là cácsai số do điều kiện ngoại cảnh Vì vậy trong quá trình đo phải áp dụng các biệnpháp sau để giảm ảnh hởng của sai số này

- Lựa chọn tuyến đo gradien nhiệt độ thấp, tức là chọn tuyến đo có sự thay đổi ítnhất về nhiệt độ và môi trờng

- Lựa chọn chất lỏng trong ống dẫn giữa các bình thông nhau

- Tính số hiệu chỉnh kết quả đo do sự thay đổi nhiệt độ, áp suất dọc theo ống dẫn

- Thực hiện đọc số đồng thời trên các máy thủy tĩnh để làm giảm ảnh hởng của sựgiao động chất lỏng trong bình thông nhau

I.6.3 Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao lợng giác

Trong những điều kiện không thuận lợi hoặc kém hiệu quả đối với đo caohình học và yêu cầu độ chính xác đo lún không cao thì có thể áp dụng phơng pháp

đo cao lợng giác tia ngắm ngắn ( chiều dài tia ngắm không quá 100m) Hiện nay để

đo cao lợng giác thờng dùng các loại máy toàn đạc điện tử chính xác cao nh

h AB     (1.9)Hoặc

f l i ctgV D

h AB     (1.10)trong đó: f là số hiệu chỉnh độ cao do chiết quang đứng của trái đất theo công thứcgần đúng:

2

2

1

D R

đứng cho kết quả đo

Trong đo lún công trình thì phơng pháp đo cao lợng giác không đảm bảo độchính xác, còn phơng pháp đo cao thủy tĩnh quá phức tạp nên ngời ta sử dụng phổbiến phơng pháp đo cao hình học vì phơng pháp này cho độ chính xác cao lại đo

đạc thuận lợi

Hình 1.4 Đo cao lợng giác

Chơng II

thiết kế phơng án kỹ thuật quan trắc độ lún công trình

II.1 Nguyên tắc xây dựng lới quan trắc lún

II.1.1 Phơng pháp xây dựng lới quan trắc lún

Chuyển dịch thẳng đứng là sự thay đổi độ cao của công trình theo thời gianvì vậy để quan trắc chuyển dịch thẳng đứng phải lập lới khống chế độ cao, xác định

độ cao công trình ở các thời điểm để so sánh với nhau tìm ra chuyển dịch.Trongquan trắc lún, lới khống chế độ cao là khống chế hai cấp độc lập

II.1.1.1 Cấp lới cơ sở

Lới cơ sở bao gồm các mốc cơ sở hay còn gọi là mốc chuẩn đặt ngoài côngtrình có yêu cầu ổn định cao về vị trí độ cao

Số lợng mốc cơ sở  3, đợc bố trí cách xa công trình ít nhất 1.5 lần chiềucao công trình nhng không quá xa công trình, các mốc cơ sở này có tác dụng khởitính độ cao cho bậc lới thứ 2

II.1.1.2 Cấp lới quan trắc lún

Lới quan trắc lún bao gồm các điểm kiểm tra gắn trên công trình, chuyểndịch cùng với công trình Các điểm kiểm tra đợc bố trí đều trên mặt bằng côngtrình nơi dự kiến chuyển dịch thẳng đứng là ít nhất, các mốc thờng đợc gắn vàophần chịu lực của công trình, cao hơn cốt “ Thiết kế kỹ0.0” từ 20 50 cm nơi thuận tiện choquan trắc

Hai cấp lới này tạo lên một hệ thống độ cao thống nhất và trong mỗi chu kỳchúng đợc đo đạc đồng thời

II.1.2 Xác định độ chính xác của các bậc lới

Sai số tổng hợp các bậc lới đợc xác định trên cơ sở yêu cầu độ chính xácquan trắc lún Nếu yêu cầu đa ra là sai số tuyệt đối độ lún thì việc xác định sai số

độ cao tổng hợp đợc thực hiện nh sau :

Do độ lún đợc tính là hiệu độ cao của hai chu kỳ quan trắc theo công thức(1.1) nên sai số trung phơng độ lún (ms) đợc xác định theo công thức:

2 2 2

Các chu kỳ quan trắc thờng đợc thiết kế với đồ hình và độ chính xác đo tơng đơngnhau, nên có thể coi m H i m H j m H0 Nh vậy, công thức tính sai số tổng hợp độ cao

)

n

i n

j m

i m n

m

 (2.4)Trong thực tế hệ thống lới độ cao trong quan trắc lún có cấu trúc là lới 2 bậcvì vậy sai số độ cao tổng hợp bao gồm sai số của 2 bậc lới thể hiện dới dạng:

2 2 2

0 KC QT

m   (2.5)trong đó:

m : sai số độ cao điểm quan trắc

Đối với lới khống chế :

Nếu hệ thống lới quan trắc đợc xây dựng từ n bậc thì sai số của bậc lới thứ i

đợc tính theo công thức :

) 1 ( 2 2

k k

m k

m (2.8)

Nếu chỉ xây dựng một mạng lới khống chế duy nhất cho việc quan trắc nhiềuhạng mục công trình thì mạng lới này phải thỏa mãn độ chính xác cao nhất trong sốcác hạng mục quan trắc.

II.2 Kết cấu và phân bố mốc

II.2.1 Mốc cơ sở

Mốc khống chế đợc sử dụng để xác định hệ độ cao cơ sở trong suốt quá trìnhquan trắc, do đó yêu cầu cơ bản đối với các mốc cơ sở là phải có sự ổn định, không

bị trồi lún hoặc chuyển dịch Vì vậy, mốc khống chế phải có kết cấu thích hợp, đợc

đặt ở ngoài phạm vi ảnh hởng của chuyển dịch công trình hoặc đặt ở tầng đất cứng Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác đo lún và điều kiện địa chất nền xungquanh khu vực đối tợng quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể đợc thiết kếtheo một trong ba loại là mốc chôn sâu, mốc chôn nông, mốc gắn tờng hoặc gắnnền Xây dựng hệ thống mốc cơ sở có đủ ổn định cần thiết trong quan trắc độ lún làcông việc phức tạp có ý nghĩa quyết định đến chất lợng và độ tin cậy của kết quảcuối cùng

II.2.1.1 Mốc chôn sâu

Mốc chôn sâu đợc đặt ở gần đối tợng quan trắc nhng đáy mốc phải đạt đợc

độ sâu ở dới giới hạn lún của lớp đất đá dới nền công trình và thờng đến tầng đágốc hoặc đất cứng ổn định Trong trờng hợp đo lún đối với công trình đòi hỏi độchính xác cao thì phải đặt ít nhất hai mốc chôn sâu Nói chung mốc chôn sâu đợc

đặt trong lỗ khoan, thân mốc cách li với đất đá xung quanh và các kế cấu khác đểhạn chế ảnh hởng của nhiệt độ đến sự thay đổi chiều dài (độ cao) của mốc Có hailoại mốc chôn sâu là mốc lõi đơn và mốc lõi kép

A A

3 1

4 2

Hình 2.1 Kết cấu mốc chôn sâu lõi đơn

2 3 4 5

(hoặc cột) mà mốc đợc gắn trên đó Để tăng tính thẩm mỹ, loại mốc này thờng đợcgia công từ đoạn thép tròn, một phần gắn vào tờng, phần nhô ra đợc gia công hìnhchỏm cầu để thuận tiện cho việc đặt mia khi thực hiện quan trắc (hình 2.4- a) Mốcgắn tờng loại chìm (hình 2.4- b) đợc gia công gồm hai phần: một ống trụ rỗng chôn

cố định chìm trong tờng và bộ phận đầu đo rời có thể tháo lắp đợc

(b) (a)

Các mốc quan trắc đợc đặt ở những vị trí đặc trng cho quá trình lún của côngtrình và phân bố đều khắp chu vi công trình Mốc đợc đặt ở những vị trí tiếp giápcủa các khối kết cấu, bên cạnh các khe lún, tại những nơi có áp lực động lớn,những chỗ có điều kiện địa chất kém ổn định

Các mốc quan trắc nên bố trí ở gần cùng độ cao để thuận tiện cho công tác

đo đạc Số lợng và sơ đồ phân bố mốc quan trắc đợc thiết kế cho từng công trình cụthể và mật độ phải đủ để xác định đợc các tham số đặc trng cho quá trình lún củacông trình

Đối với một số dạng công trình, mốc quan trắc thờng đợc bố trí nh sau:

- Với nhà lắp ghép, móng băng, mốc đợc bố trí ở các cột chịu lực, trên mỗihớng của trục dọc, trục ngang nên có từ 3 mốc trở lên

- Đối với nhà gạch, móng băng, mốc đợc bố trí dọc theo tờng, ở những chỗgiao nhau của tờng dọc và tờng ngang, khoảng cách giữa các mốc từ 10 15 m

- Đối với công trình nhà lắp ghép nhiều khối, móng rời, các mốc đợc bố trítheo chu vi và theo các trục, khoảng cách giữa các mốc từ 6  8m

- Đối với các công trình cao, móng băng liền khối thì các mốc bố trí theo chu

vi của công trình, theo các trục dọc, trục ngang sao cho đạt mật độ 1mốc/100m2diện tích mặt bằng công trình

- Đối với các công trình xây dựng trên móng cọc, mốc đợc đặt bố trí dọctheo các trục, khoảng cách giữa các mốc không quá 15m

Hình 2.4 Mốc gắn tờng (a)- Loại cố định (b)- Loại chìm

- Đối với các công trình dạng tháp, cần bố trí không ít hơn 4 mốc quan trắctheo chu vi công trình.

II.3 Thiết kế lới khống chế cơ sở

II.3.1 Sơ đồ phân bố điểm lới cơ sở

Lới khống chế độ cao cơ sở bao gồm các tuyến đo chênh cao liên kết toàn bộ

điểm mốc độ cao cơ sở Mạng lới này đợc thành lập và đo trong từng chu kỳ quantrắc nhằm hai mục đích:

- Kiểm tra, đánh giá độ ổn định các điểm mốc

- Xác định hệ thống độ cao cơ sở thống nhất trong các chu kỳ đo

Thông thờng, sơ đồ lới đợc thiết kế trên bản vẽ mặt bằng công trình sau khi

đã khảo sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế ở thực địa Vị trí đặt và kết cấu mốckhống chế phải đợc lựa chọn cẩn thận sao cho mốc đợc bảo toàn lâu dài, thuận lợicho việc đo nối đến công trình, đặc biệt cần chú ý bảo đảm sự ổn định của mốctrong suốt quá trình quan trắc Các mốc cơ sở đợc đặt tại những vị trí bên ngoàiphạm vi ảnh hởng lún của công trình (cách không dới 1,5 lần chiều cao công trìnhquan trắc), tuy nhiên cũng không nên đặt mốc ở quá xa đối tợng quan trắc nhằmhạn chế ảnh hởng tích lũy của sai số đo nối độ cao

bố thứ 2 là đặt mốc rải đều xung quanh công trình (hình 2.6)

Hình 2.5 Sơ đồ lới khống chế cơ sở dạng cụm

Trênsơ đồ thiết

kế ghi rõ tên mốc, vạch các tuyến đo và ghi rõ số lợng trạm đo hoặc chiều dài đờng

đo (dự kiến) trong mỗi tuyến, cần tạo các vòng đo khép kín để có điều kiện kiểmtra chất lợng đo chênh cao, đồng thời đảm bảo tính chặt chẽ của toàn bộ mạng lới

Để xác định cấp hạng đo và các chỉ tiêu hạn sai, cần thực hiện ớc tính để xác

định sai số đo chênh cao trên một trạm khác hoặc 1 km chiều dài tuyến đo So sánh

số liệu này với chỉ tiêu đa ra trong quy phạm để xác định cấp hạng đo cần thiết.Thực tế quan trắc độ lún tại nhiều dạng công trình ở Việt Nam và các nớc khác chothấy lới khống chế cơ sở thờng có độ chính xác tơng đơng thủy chuẩn hạng I hoặchạng II nhà nớc

II.3.2 Ước tính độ chính xác đo đạc trong lới

Việc ớc tính độ chính xác đợc thực hiện theo các tiêu chuẩn: hạn sai xác

định độ lún tuyệt đối và hạn sai chênh lệch độ lún giữa hai điểm kề nhau, đợc thựchiện nh sau:

+ Xác định trọng số đảo của điểm yếu nhất trong lới:

y

H y

P

R  1

Việc xác định trọng số đảo của điểm yếu đợc dựa trên sơ đồ mạng lới đo lún

và thực hiện theo một trong các phơng pháp: phơng pháp thay thế trọng số tơng

đ-ơng, phơng pháp nhích dần hoặc phơng pháp ớc tính theo các chơng trình đợc lậptrên máy tính

+ Xác định sai số trung phơng trọng số đơn vị (SSTP):

y

H H

Độ chính xác đo trong hai chu kỳ liên tiếp thờng đợc chọn tơng đơng nhaunên ta có:

y

S H

 (2.11)

H

S H

 (2.12)trong đó : mS là SSTP xác định chênh lệch độ lún đợc tính từ hạn sai xác địnhchênh lệch độ lún

Dựa vào H tính đợc từ (2.11) và (2.12) để lựa chọn cấp hạng đo cao hợp lý Đốivới một công trình mà công tác đo lún phải thỏa mãn cả hai yêu cầu về độ chínhxác nh đã nêu trên thì phải ớc tính theo cả hai công thức và lấy giá trị nhỏ hơn làmcơ sở lựa chọn cấp hạng đo cao hợp lý

II 4 Thiết kế lới quan trắc

Lới quan trắc là mạng lới độ cao liên kết giữa các điểm lún gắn trên côngtrình và đo nối với hệ thống điểm mốc lới khống chế cơ sở Các tuyến đo cần đợclựa chọn cẩn thận, bảo đảm sự thông hớng tốt, tạo nhiều vòng khép, các tuyến đonối với lới khống chế đợc bố trí đều quanh công trình

Các mốc lún đợc đặt ở những vị trí chịu lực của công trình và phân bố đều khắpmặt bằng công trình Mốc đợc đặt ở vị trí tiếp giáp của các khối kết cấu, bên cạnhkhe lún, tại những nơi có áp lực động lớn, những khu vực có điều kiện địa chấtcông trình kém ổn định Các mốc lún nên bố trí ở gần cùng độ cao để thuận lợi cho

đo đạc và hạn chế ảnh hởng của một số nguồn sai số trong quá trình đo đạc, thicông lới

Số lợng mốc đo lún đợc tính theo công thức sau:

P: chu vi nhà hoặc chiều dài móng (m),

L: khoảng cách giữa các mốc đo lún (m)

Sơ đồ phân bố mốc lún đợc thiết kế cho từng công trình cụ thể, mật độ điểmmốc phải đủ để xác định đợc các tham số đặc trng cho quá trình lún của công trình

II.5 Phơng pháp ớc tính độ chính xác lới độ cao trong quan trắc lún công trình

Ước tính độ chính xác lới là một trong những việc quan trọng trong toàn bộquá trình thiết kế lới trắc địa (lới khống chế mặt bằng hoặc độ cao ) Kết quả ớctính độ chính xác cho phép chúng ta lựa chọn đợc phơng án đo và thiết bị đo hợp lý

đáp ứng đợc các yêu cầu đo về cả kinh tế và kỹ thuật

Trong quan trắc lún công trình lới khống chế cơ sở thờng đợc ớc tính theophơng pháp lới độ cao tự do, còn lới quan trắc đợc ớc tính theo phơng pháp chặtchẽ

Bớc 1 : Chọn ẩn

Chọn ẩn số là độ cao các điểm cần xác định trong lới Vì lới độ cao cơ sở làlới tự do nên đối với bậc lới này cần chọn ẩn số là độ cao của tất cả các điểm tronglới

Còn đối với lới khống chế, thay cho việc tính ma trận nghịch đảo Q cần sử dụng matrận giả nghịch đảo R~, tính theo công thức:

) ) ( ( ) ) ( ( )

Bớc 5 : Tính các chỉ tiêu sai số của lới

1 Cho biết sai số đo chênh cao trên một trạm đo, cần xác định sai số độ cao điểmhoặc sai số hiệu độ cao giữa 2 điểm Trọng số đảo của hàm số ứng với các trờnghợp đó là:

-Trọng số độ cao điểm i:

ii H

Q P

i



1

(2.18)-Trọng số hiệu độ cao giữa hai điểm k và n:

kn nn

kk H

Q Q

F F

h

P

m m

1

1 /  

(2.21)

Dựa vào sai số chênh cao 1 trạm đo () tính đợc và đối chiếu với tiêu chuẩn

đo độ cao trong lới trắc địa công trình để xác định đợc cấp hạng, chỉ tiêu kỹ thuật

đo cao trong lới

II.6 Tổ chức đo đạc ngoại nghiệp

II.6.1 Phơng án đo đạc

Lới cơ sở đợc đo với tiêu chuẩn độ chính xác tơng đơng với lới hạng I nhà

n-ớc Lới quan trắc đợc đo với tiêu chuẩn độ chính xác tơng đơng với lới hạng II nhànớc Phơng án đo đạc dùng phơng pháp đo cao hình học

II.6.1.1 Đo độ lún công trì bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I nhà nớc

Đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I nhà nớc, đợc tiến hànhbằng phơng pháp kết hợp đo hai chiều: đo đi và đo về, bằng máy đo cao có độ

chính xác cao loại H 1 và máy tự động cân bằng loại Ni – 002 của cộng hòa dân

chủ Đức (cũ), máy NA – 3003 của Thụy Sỹ hoặc các máy có độ chính xác tơng

đ-ơng

- Độ phóng đại của ống kính yêu cầu từ 40X trở lên.

- Giá trị khoảng chia trên mặt ống thủy dài không vợt quá 12" / 2mm

- Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ 0 05mm và 0 10mm.Việc đo độ lún ở mỗi chu kỳ đợc thực hiện theo sơ đồ thiết kế từ trớc, có thể sửdụng các sơ đồ đơn giản từ một đến hai tuyến đơn Trớc khi đo độ lún, máy và miacần phải kiểm tra, kiểm nghiệm theo yêu cầu đo cao hạng I

Đối với các máy đo cao mới nhận ở xởng về hoặc các máy mới sửa chữa thìtrớc khi sử dụng đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực địatheo những nội dung của quy phạm Máy và mia đang dùng để đo độ lún các côngtrình thì không đợc sử dụng vào việc khác

Khi đo độ lún công trình bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I thì cần sửdụng mia có băng inva, có hai thang chia vạch, sự xê dịch của một vạch t ơng đơngvới vạch khắc là 2 5mm Chiều dài của mia là 1 m 3m Trên mia phải có ống nớctrong với giá trị độ khắc là 10  12 "trên 2mm Giá trị khoảng chia của cácvạch trên mia có thể là 5mm hoặc 10mm Sai số khoảng chia 1m của các tham sốkhông đợc vợt quá 0 10mm Khi đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng

I ở miền núi thì sai số này không đợc vợt quá 0 05mm Sai số khoảng chia dm củacác thang số khi đo độ lún hạng I không vợt quá  0 10mm Khi đó ở vùng núi thìsai số này không đợc vợt quá 0 05mm

Trớc khi bắt đầu công việc đo độ lún cần thiết phải phải kiểm tra mia nhằm

đảm bảo là mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số trên mia rõ ràng,

ống thủy của mia phải tốt Khi đo độ lún ngời cầm mia phải chú ý quan sát các

điều kiện sau:

- Đế mia phải sạch

- Ngời cầm mia phải đặt mia trên điểm cao nhất của mốc, theo hiệu lệnh củangời đo Khi di chuyển phải cẩn thận nhẹ nhàng để mia không bị va đập

- Mia và ống thủy tròn của mia phải đợc đặt thẳng đứng để giữ mia thẳng

đứng khi đo Không đợc xê dịch mia trên điểm đặt trong thời gian đo

- Khi làm việc trong điều kiện thiếu ánh sáng, trên mia phải gắn đèn chiếusáng

- Mia đợc dựng im trên mốc, ngời cầm mia đọc tên của mốc Không có hiệulệnh của ngời đo, mia không đợc rời khỏi mốc Trong thời gian giải lao cần bảoquản mia không để va đập, chấn động, dựng mép mia vào tờng, khi đo xong để mia

trong phòng khô ráo và trong hòm riêng Trên một mốc đo trong các chu kỳ đokhác nhau chỉ nên sử dụng một mia.

Trình tự thao tác trên một trạm đo gồm các công việc sau:

- Đặt chân máy: chân máy thủy chẩm đặt trên trạm khi đo phải đợc thăngbằng không đợc nghiêng lệch, hai chân của máy đợc đặt song song với đờng đo,chân thứ ba cắt ngang khi bên phải, khi bên trái, tất cả ba chân của chân máy phải ởtrong điều kiện giống nhau

- Lắp máy vào chân bằng ốc nối

- Cân bằng bọt thủy theo ống thủy gắn trên máy Độ lệch của bọt thủy tối đa

là hai vạch khắc của ống thủy

Việc tính toán ghi chép số đọc trên mia đợc thực hiện theo các chơng trình ghi ởbảng sau:

Mức độ cao thứ nhất của máy Sc Tc Tp Sp Sc Sp Tc TpMức độ cao thứ hai của máy Tc Sc Sp Tp Tc Tp Sc Sptrong đó :

Sc: số đọc trên thang chính mia sau

Sp: số đọc trên thang phụ mia sau

Tc: số đọc trên thang chính mia trớc

Tp: số đọc trên thang chính mia trớc

S : chữ viết tắt của từ sau

T : chữ viết tắt của từ trớc

c : chữ viết tắt của từ thang chính

p : chữ viết tắt của từ thang phụ

Khi đo độ lún bằng một mia và đặt trên nền đất cứng thì nên đo dứt mia

Chiều dài của tia ngắm không vợt quá 25m Chiều cao của tia ngắm so vớimặt đất trên của chớng ngại vật không đợc nhỏ hơn 0.8m Trong những trờng hợpcá biệt khi đo trong các tầng hầm của công trình có chiều dài tia ngắm không vợtquá 15m thì đợc phép thực hiện việc ở độ cao tia ngắm là 0.5m

Công việc đo ngắm chỉ đợc phép thực hiện trong điều kiện hoàn toàn thuậnlợi và hình ảnh của các vạch khắc trên mia rõ ràng, ổn định

Trớc khi bắt đầu những công việc đo ngắm 15 phút, cần đa máy ra khỏi hòm

đựng để tiếp nhận nhiệt độ môi trờng Trong trờng hợp phải chuyền qua các lỗhổng, cửa sổ …đã làm cho các công trình thì đờng kính các lỗ hổng, cửa sổ tối thiểu là 0.5m Không nên đặtmáy ở nơi ranh giới giữa không khí nóng và lạnh

Việc đo ngắm nên bắt đầu sau khi mặt trời mọc nửa giờ và kết thúc trớc khimặt trời lặn nửa giờ Không nên đo khi nhiệt độ không khí cao, gió mạnh từng hồi,bởi vì lúc này việc kẹp vạch và bắt mục tiêu là không chính xác Trong khi đo phải

sử dụng ô che máy, tránh tác động trực tiếp của tia nắng mặt trời dọi vào máy Khi

di chuyển từ trạm máy này đến trạm máy khác phải che máy bằng túi, bao trọnglàm bằng vật liệu mịn chuyên dụng

Chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trớc và mia sau tối đa là 0.4m Tíchlũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau trong một tuyến

đo ( hoặc vòng khép kín) cho phép không đợc vợt quá 2m Khoảng cách từ máy

đến mia đợc đo bằng máy đo khoảng cách hoặc bằng thớc dây Việc bố trí cáckhoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau gần bằng nhau đợc thực hiện bằng dâythừng, thớc dây hoặc thớc thép Khi góc i của máy đo  4 "  8 " có thể chophép chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trớc và mia sau là 0.8m và tích lũychênh lệch khoảng cách trong một tuyến đo hoặc vòng khép kín là 4m

Trên mỗi trạm máy cần thiết kiểm tra ngay công việc đo Việc kiểm tra này bao gồm các công việc sau:

- Tính hiệu số đọc thang chính và thang phụ của mỗi mia Hiệu số củachúng phải ở trong giới hạn của hai vạch thang ( 0.1mm), khi có sự khác biệt lớn,việc đo ngắm phải đợc làm lại

- Tính các chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụ của mia trớc vàmia sau Sự khác biệt của các chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụkhông đợc lớn hơn 4 vạch chia của bộ đo cực nhỏ 0.2mm Khi có sự khác biệt lớn,việc đo ngắm phải đợc làm lại

- Tính toán chênh cao: số khác biệt về chênh cao ở hai vị trí máy cho phépkhông hơn 0 2  0 3mm

Sau khi thực hiện xong một tuyến đo khép kín, cần phải tính sai số khépvòng đo Sai số khép vòng đo không đợc vợt quá sai số giới hạn cho phép là:

) ( 3

trong đó: n là số trạm máy trong tuyến đo cao.

II.6.1.2 Đo độ lún công trình bằng phơng pháp đo cao hình học hạng II

Đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng II đợc tiến hành bằng máy

đo cao loại H1, H2, NAK2, Ni004 và các máy đo có độ chính xác tơng đơng Có thể dùng các loại máy đo cao tự động cân bằng: KONi-007

- Độ phóng đại ống kính của các máy đo cao yêu cầu từ 35X 40X

- Giá trị vạch khắc trên mặt ống nớc dài không vợt quá 12" /2mm

- Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0 05  0 10mm

Việc đo cao đợc tiến hành theo các vòng đo bằng một độ cao máy Tất cả cácmáy và dụng cụ để đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng II đều phải đ-

ợc kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực địa theo nội dung, yêu cầucủa quy phạm

Khi đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng II cần dùng mia cóbăng inva hoặc hai thang chia vạch Giá trị khoảng chia của các vạch trên mia cóthể là 5mm hoặc 10mm Chiều dài của mia từ 1  3mm Sai số các khoảng chia 1m,1dm và toàn chiều dài mia không vợt quá 0.20mm Khi mia dùng để đo độ lún ởmiền núi thì sai số này không đợc vợt quá 0.10mm

Trình tự đo ngắm trên một trạm máy: tơng tự nh trình tự của phơng pháp đocao hình học hạng I

Khi đo độ lún khu chung c cao tầng, quá trình đo ngắm bắt đầu từ một cọcmốc và kết thúc cũng nên kết thúc ở cọc mốc đó Cũng có thể kết thúc việc đongắm trên một cọc mốc khác theo các đờng đo khép kín hoặc đờng đo nối vào cácmốc chuẩn Số trạm máy trong tuyến đo treo đợc phép tối đa là 2 Số trạm máytrong tuyến đo khép kín phải bảo đảm độ chính xác cần thiết của giá trị độ lún nhận

đợc

Chiều dài của tia ngắm không đợc vợt quá 30m, trong trờng hợp cá biệt khi

đo dài và sử dụng mia khắc vạch có bề rộng là 2mm, thì cho phép tăng chiều dàicủa tia ngắm đến 40m Chiều cao tia ngắm phải đặt cách mặt đất tối thiểu là 0.5m

Chênh lệch của khoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau không vợt quá1m Tích lũy khoảng cách từ máy đến mia trong các tuyến đo hoặc một vòng đokhép kín không đợc vợt quá 3 m 4m Khi góc i của máy  4 "  8 ", có thểcho phép chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia là 2m và tích lũy chênh lệchkhoảng cách từ máy tới mia trong một tuyến đo hoặc vòng đo khép kín không đợcvợt quá 8m

Việc đo độ lún phải đợc thực hiện trong điều kiện thuận lợi cho việc đongắm theo quy tắc: tơng tự nh phơng pháp đo cao hình học hạng I

Nếu sử dụng các điểm chuyển tiếp khi đo độ lún công trình thì phải sử dụngcác “ Thiết kế kỹcóc” để đặt mia

Tại mỗi trạm máy cần kiểm tra ngay các kết quả đo ở ngoài thực địa Công tác kiểm tra này bao gồm:

- Tính hiệu số đọc của thang chính và thang phụ của mia Hiệu số này phải

đợc phân biệt với số cố định không lớn hơn 3 vạch chia của bộ đo cực nhỏ

- Tính toán chênh cao đo

Sau khi thực hiện các tuyến đo khép kín, phải tính toán kiểm tra sai số khépvòng đo Sai số khép vòng đo không đợc vợt quá sai số cho phép tính theo côngthức:

) ( 5

trong đó: n là số trạm máy trong tuyến đo cao khép kín

II.7 Quy trình tính toán bình sai lới quan trắc

II.7.1 Xử lý số liệu đo lún

Việc xử lý số liệu đo lún công trình đợc bắt đầu từ việc kiểm tra sổ đo ngoạinghiệp Nếu các số liệu ghi trong sổ đo ngoại nghiệp không có sai sót thì tiến hànhxác định chênh cao trung bình theo thang chính và thang phụ hoặc chênh cao trungbình giữa hai lần đọc số

Vẽ sơ đồ các tuyến đo và ghi trên sơ đồ các số liệu sau:

- Chênh cao trung bình đợc tính theo thang chính và thang phụ hoặc theo hailần đọc số

- Số trạm máy trên tuyến đo

- Hớng của tuyến đo