Quan trắc chuyển dịch ngang tường vây, lún, nứt, nghiêng của công trình

NHIỆM VỤ QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TƯỜNG VÂY, LÚN, NỨT & NGHIÊNG CỦA CÔNG TRÌNH DỰ ÁN: NHÀ Ở CAO TẦNG LÔ C37 - KHU C TẠI KHU ĐÔ THỊ HAI BÊN ĐƯỜNG LÊ TRỌNG TẤN ĐỊA ĐIỂM: LÔ C37 - KHU C TẠI KHU ĐÔ THỊ HAI BÊN ĐƯỜNG LÊ TRỌNG TẤN, PHƯỜNG DƯƠNG NỘI, QUẬN HÀ ĐÔNG, TP. HÀ NỘI Tư vấn thiết kế lập nhiệm vụ quan trắc chuyển dịch ngang tường vây, lún, nứt & nghiêng,... của Công trình, dựa trên nhiệm vụ này để Đơn vị quan trắc thực hiện các công việc sau: - Lập Đề cương (Phương án kỹ thuật) quan trắc lún cho công trình Nhà ở cao tầng Lô C37 - Khu C tại khu đô thị hai bên đường Lê Trọng Tấn và các công trình liền kề với công trình này; - Lựa chọn thiết kế cấu tạo các loại mốc chuẩn và mốc quan trắc; - Phân bố vị trí đặt mốc cơ sở mặt bằng và độ cao; - Gắn các mốc đo lún hoặc đo chuyển dịch cho công trình Nhà ở cao tầng Lô C37 - Khu C tại khu đô thị hai bên đường Lê Trọng Tấn và các công trình liền kề với công trình này mà đánh giá thấy có khả năng bị ảnh hưởng lún, nghiêng, nứt,... trong quá trình thi công; - Sử dụng máy đo các giá trị độ lún, độ chuyển dịch ngang và độ nghiêng; - Sử dụng máy đo kích thước (chiều dài, rộng và chiều sâu) của vết nứt khi xảy ra hiện tượng nứt trên kết cấu công trình; - Tính toán xử lý số liệu và phân tích kết quả đo.

LÊ TRỌNG TẤN, PHƯỜNG DƯƠNG NỘI, QUẬN HÀ ĐÔNG, TP HÀ NỘI

Hà Nội, Ngày tháng năm 2017

CHỦ ĐẦU TƯ TƯ VẤN THIẾT KẾ CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ XÂY DỰNG VÀ

PHÁT TRIỂN HẠ TẦNG (ICID)

CÔNG TY CP TƯ VẤN CÔNG NGHỆ, THIẾT BỊ VÀ KIỂM ĐỊNH XÂY DỰNG -

CONINCO

Hà nội, ngày tháng năm 2017

LÊ TRỌNG TẤN, PHƯỜNG DƯƠNG NỘI, QUẬN HÀ ĐÔNG, TP HÀ NỘI

Tư vấn thiết kế lập nhiệm vụ quan trắc chuyển dịch ngang tường vây, lún, nứt & nghiêng, của Công trình, dựa trên nhiệm vụ này để Đơn vị quan trắc thực hiện các công việc sau:

- Lập Đề cương (Phương án kỹ thuật) quan trắc lún cho công trình Nhà ở cao

tầng Lô C37 - Khu C tại khu đô thị hai bên đường Lê Trọng Tấn và các công trình liền

kề với công trình này;

- Lựa chọn thiết kế cấu tạo các loại mốc chuẩn và mốc quan trắc; - Phân bố vị trí đặt mốc cơ sở mặt bằng và độ cao;

- Gắn các mốc đo lún hoặc đo chuyển dịch cho công trình Nhà ở cao tầng Lô

C37 - Khu C tại khu đô thị hai bên đường Lê Trọng Tấn và các công trình liền kề với

công trình này mà đánh giá thấy có khả năng bị ảnh hưởng lún, nghiêng, nứt, trong quá trình thi công;

- Sử dụng máy đo các giá trị độ lún, độ chuyển dịch ngang và độ nghiêng;

- Sử dụng máy đo kích thước (chiều dài, rộng và chiều sâu) của vết nứt khi xảy ra hiện tượng nứt trên kết cấu công trình;

- Tính toán xử lý số liệu và phân tích kết quả đo

1 Giới thiệu Dự án:

Trọng Tấn

Dương Nội, quận Hà Đông, thành phố Hà Nội

hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 18/6/2014;

lượng công trình xây dựng;

dựng về tăng cường công tác quản lý xây dựng đối với các công trình xây dựng nhà cao tầng;

Và các văn bản quy phạm pháp luật khác có liên quan

Công tác quan trắc lún công trình nhằm mục đích:

nghiêng, chuyển vị ngang, mở rộng khe nứt) của tường vây BTCT khi đào đất thi công tầng hầm;

 Xác định các giá trị độ lún (độ lún lệch, tốc độ lún trung bình ) của công trình so với các giá trị tính toán theo thiết kế

đối với quá trình làm việc bình thường của công trình này và các công trình lân cân trên cơ sở đó đưa ra các giải pháp phù hợp nhằm phòng ngừa các sự cố có thể xảy ra;

trình xây dựng và sử dụng sau này

đánh giá khả năng phát triển mở rộng vết nứt, trên cơ sở đó đưa ra giải pháp phù hợp nhằm khắc phục và ngăn chặn sự phát triển mở rộng vết nứt

định hiện hành của Nhà nước

Mốc chuẩn cần thoả mãn các yêu cầu sau:

khi đo chênh cao giữa hai điểm (mốc chuẩn đến mốc quan trắc, giữa các mốc quan trắc với nhau) mà không thấy trực tiếp bằng một trạm máy thì có thể dùng cóc để truyền độ cao (Cóc: là dụng cụ để đặt mia chuyền độ cao khi đo chênh cao giữa hai điểm không nhìn thấy trực tiếp bằng một trạm máy);

Vị trí các mốc chuẩn cần được đặt vào lớp đất tốt, ổn định, cách nguồn gây chấn động lớn hơn chiều sâu của mốc, nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng lún của công trình;

Khi lợi dụng các công trình cũ (đã hiện hữu lâu) để đặt mốc chuẩn thì các công trình này phải hoàn toàn ổn định (không bị biến dạng do chuyển dịch, lún) Không đặt mốc chuẩn tại các công trình có tải trọng động

b Mốc quan trắc lún

Mốc quan trắc lún là mốc được gắn trực tiếp vào các vị trí đặc trưng trên công trình (nên đặt mốc ở gần cao độ nền công trình để giảm ảnh hưởng do nhiệt độ và độ nghiêng của công trình)

Đối với công trình này thì các mốc quan trắc lún nên đặt theo chu vi nhà Khoảng cách giữa các mốc không quá 20m Tại những vị trí chịu áp lực ngang lớn thì khoảng cách giữa các mốc là 10m ÷ 15m

Hệ thống mốc quan trắc lún được thiết kế và bố trí đảm bảo các yêu cầu sau:

mia không làm thay đổi độ cao của nó;

trình và các điều kiện đo đạc (các vị trí đặc trưng về lún không đều, các vị trí dự đoán lún mạnh, các vị trí đặc trưng về địa chất công trình, hai bên khe lún, nơi có thay đổi tải trọng, thang máy…), tránh sự phá hỏng hoặc mất tác dụng đo đạc trong các chu kỳ sau;

đặc trưng giá trị đo đạc, vừa đảm bảo tính kinh tế

trình dự kiến bố trí 13 mốc quan trắc chuyển vị ngang và nghiêng cho tường vây và 16 mốc quan trắc lún cho các cột và vách thang máy để đảm bảo độ ổn định và tránh sự va chạm trong quá trình thi công và hoàn thiện

c Cấu tạo mốc và bảng ngắm (mia):

mốc có định tâm bắt buộc, cấu tạo của 3 loại này xem hình 1 đến hình 5;

nền và mốc gắn trên tường Yêu cầu chung đối với hai loại này khi một đầu mốc đã gắn vào công trình và cùng chuyển dịch với công trình thì đầu còn lại của mốc phải có cấu trúc thuận tiện cho việc đặt máy hoặc bảng ngắm Cấu tạo các loại mốc quan trắc lún xem hình 6 đến hình 11;

 Cấu tạo bảng ngắm (mia): Bảng ngắm thường dùng để đo chuyển dịch ngang là bảng ngắm phẳng có khắc các đường vạch có mầu sắc tương phản Hình dạng đường vạch khắc là những vòng tròn đồng tâm, vạch đứng, hoặc hình tam giác Chiều rộng và chiều cao của đường vạch khắc phải được tính toán sao cho phù hợp với khoảng cách đo và được tính theo công thức:

lub

Hình 3 Mốc chuẩn loại C dạng khối bê tông

1 Trụ mốc bê tông;

2 Đầu mốc bằng sứ hoặc đồng; 3 Mốc phụ hình ống;

4 Vỏ ống mốc phụ bằng thép hoặc nhựa;

5 Thành cổ mốc bằng bê tông;

6 Nắp đậy bê tông.

Hình 4 Mốc chuẩn loại C dạng hình ống

1 Đầu mốc ( = 2cm ÷ 4cm); 2 Ống mốc ( = 7cm ÷ 8cm); 3 Ống bảo vệ ( = 2cm ÷ 4cm); 4 Vòng kẹp giữ ống bảo vệ; 5 Thanh neo;

6 Đệm bê tông; 7 Nắp;

8 Giếng gạch hoặc bê tông; 9 Cửa nắp;

10 Xi;

11 Lớp đệm bê tông.

Hình 5 Mốc chuẩn loại C dạng cọc

1 Đầu mốc ( = 2cm ÷ 4cm); 2 Cọc mốc ( = 7cm ÷ 8cm); 3 Giếng quét bitum (nhựa đường)

bọc cọc mốc khi chôn; 4 Hố gạch xây, bê tông; 5 Cửa nắp;

6 Xi;

7 Lớp đệm bê tông khi đặt trong hố móng (loại mốc này được lắp đặt bằng cách đóng cọc hay chôn chặt dưới hố có độ sâu từ 1m ÷ 2m.

Nắp bảo vệ Chỏm cầu

Hình 6 Mốc quan trắc lún có cấu tạo vững chắc Hình 7 Mốc quan trắc lún có bản lề quay

Hình 8 Mốc quan trắc lún có ren

Hình 9 Mốc quan trắc lún dạng hộp Hình 10 Mốc quan trắc lún nền đất

Hình 11 Mốc đo lún mặt nền

Vị trí các mốc được bố trí cụ thể trong bản vẽ đính kèm

4.2 Phương pháp quan trắc chuyển vị ngang của tường vây

Hiện nay có nhiều phương pháp quan trắc chuyển vị ngang của tường vây, Đơn vị tư vấn thiết kế đề xuất một phương pháp phổ biến hiện nay là dùng thiết bị Inclinometer

Thiết bị Inclnometer được nhiều hãng sản xuất như Soil Instrument (Anh), Slope Indicator, Geokon (Mỹ), RST (Canada), v.v

4.2.1 Tiêu chuẩn áp dụng

- Quy chuẩn xây dựng Việt Nam tập 1,2,3;

- TCVN 9398:2012 - Công tác trắc địa trong xây dựng công trình - Yêu cầu chung

- TCVN 3972-1985 Công tác trắc địa trong xây dựng

- TCVN 9364:2012 – Nhà cao tầng - Kỹ thuật đo đạc phục vụ công tác thi công - ASTM D6230 - 98(2005) “Standard Test Method for Monitoring Ground Movement Using Probe-Type Inclinometers”;

4.2.2 Thiết bị phục vụ công tác quan trắc

Đơn vị thiết kế giới thiệu thiết bị Inclnometer do Slope Indicator (Mỹ) sản xuất Thiết bị quan trắc chuyển vị ngang này dùng các bộ cảm biến bên trong đầu đo để thể hiện phương hướng tương đối của đầu đo so với đường trọng lực Hệ thống hoàn chỉnh bao gồm:

Hình 12 Đầu đo dịch chuyển ngang và cáp nối

Đơn vị: mét hoặc foot;

Khoảng cách đọc nhỏ nhất: 0,5m hoặc 1 foot;

Dung lượng bộ nhớ: 320 lần quan trắc và 100 dòng số liệu cho mỗi lần

b Đầu đo dịch chuyển ngang

Đầu đo dịch chuyển ngang đo độ nghiêng của ống đo và được dịch chuyển bằng 02 bộ bánh xe dẫn hướng đã được cân bằng lực (accelerometer) Đầu đo có các bánh xe chạy theo các rãnh dọc theo chiều sâu ống vách Một tốc kế đo độ nghiêng trong

mặt phẳng các bánh xe của đầu đo chuyển dịch ngang, tốc kế kia đo độ nghiêng trong mặt phẳng vuông góc

e Phần mềm và nguyên lý xử lý số liệu:

Kết quả đo được tại hiện trường sẽ được xử lý bằng phần mềm DigiPro, đầu đo nghiêng có bánh xe chạy theo các rãnh dọc theo ống vách Nó bao gồm hai tốc kế đã cân bằng lực Một tốc kế đo độ nghiêng trong mặt phẳng của các bánh xe đầu đo nghiêng, mặt phẳng này được gọi là trục A Tốc kế kia đo độ nghiêng trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng của các bánh xe, mặt phẳng này được gọi là trục B

Kết quả được hiển thị trên thiết bị thu tín hiệu và xuất ra không phải là góc nghiêng hay độ lệch của ống vách Giá trị đo được phụ thuộc vào góc nghiêng của ống và hằng số quan trắc, được thể hiện theo công thức sau:

Trong phép đo hai trục, kết quả có được là hai giá trị trên mỗi trục cho mỗi vị trí đo sau hai lần đo Đầu đo quy ước hướng cho lần đo đầu và “180” cho lần đo thứ hai Phép đo hai trục này cho phép loại bỏ sai số tín hiệu có thể xảy ra trong quá trình đo Ngoài ra phép đo này còn chỉ ra những lỗi thông qua giá trị kiểm tra, giá trị kiểm tra này là tổng đại số giá trị đo theo hai phương “0” và “180” cho mỗi trục Để loại trừ sai

số của phép đo, giá trị đo trên một trục tại mỗi vị trí được tính bằng hiệu đại số giá trị đo theo hai phương “0” và “180”:

0 A

AA 

Độ lệch ngang của ống theo một trục:

Tổng các độ lệch ngang được gọi là tổng độ lệch của ống vách, đồ thị của tổng độ lệch cho thấy độ nghiêng của ống vách so với phương thẳng đứng

Sự thay đổi độ lệch ngang tại mỗi khoảng cách đo cho thấy ống vách có sự chuyển dịch Dịch chuyển được tính bằng cách lấy độ lệch ngang hiện tại trừ đi độ lệch ngang ban đầu Đồ thị của tổng các dịch chuyển ngang cho thấy sự chuyển dịch ngang của ống vách, đây cũng là sự dịch chuyển ngang của tường vây tại vị trí đặt ống vách

4.2.3 Công tác chuẩn bị và thí nghiệm

a Lắp đặt ống vách đầu đo dịch chuyển ngang

Lắp đặt ống nhựa đường kính D110 trong tường vây (xem bản vẽ đính kèm); Sau khi thi công xong tường vây, tiến hành lắp đặt ống vách D70 với một bộ rãnh hướng về phía dự kiến có chuyển dịch ngang, duy trì hướng thích hợp này trong quá trình lắp đặt Tránh làm ống vách bị xoắn trong quá trình lắp đặt

Các đoạn ống vách được nối với nhau, các mối nối được gắn bằng keo để tránh bùn đất tràn vào trong ống Các phụ kiện dùng đề lắp đặt nên được lựa chọn cẩn thận tránh các khuyết tật vì chúng có thể là nguyên nhân dẫn đến các sai số khó phân tích

Ống vách được chôn chặt trong ống nhựa D110 bằng vữa không co

b Bảo vệ ống vách

Đầu ống vách phải được bảo vệ tránh mọi tác động gây mất ổn định hay biến dạng trong suốt quá trình đo quan trắc

c Trình tự thí nghiệm

Kiểm tra đầu đo trước khi tiến hành thí nghiệm bởi những sự cố xảy ra với đầu đo làm ảnh hưởng tới kết quả thí nghiệm;

Lắp đầu đo đã được nối với cáp tín hiệu vào trong ống vách sao cho hướng của bánh xe trùng với hướng dự kiến xảy ra dịch chuyển ngang;

Hạ đầu đo tới độ sâu quan trắc Chiều sâu và vị trí chuẩn để kiểm tra chiều sâu cần phải thống nhất trong tất cả các lần đo;

Ghi lại số liệu 0.5m một lần theo chiều sâu hướng từ dưới lên; Xoay 180 độ và lặp lại các bước trên;

Tháo đầu đo và lắp lại nắp bảo vệ

+ Biểu đồ thể hiện sự dịch chuyển của lần đo hiện tại so với lần đo gốc

+ Sau mỗi chu kỳ quan trắc, đơn vị quan trắc lập báo cáo nhanh kết quả Nộp chủ đầu tư bản báo cáo

+ Kết thúc quá trình quan trắc, đơn vị quan trắc lập báo cáo tổng hợp kết quả Nộp chủ đầu tư bộ báo cáo

e Ý nghĩa các cột tiêu đề trong báo cáo

INITIAL SURVEY Thời điểm tiến hành lần đo gốc

được Thông thường bước đo có biên độ đo tối thiểu là 500 mm

B0 Số liệu dịch chuyển theo phương vuông góc so với phương

chiều kim đồng hồ

dựa trên số liệu A0, A180 hoặc B0, B180

ngang tại từng độ sâu của lần đo được so sánh với lần đo mốc

chuyển luỹ tích tại mỗi độ sâu

f Biểu đồ

Phần mềm chuyên dụng dựa trên các số liệu đã được xử lý để xây dựng biểu đồ dịch chuyển luỹ tích tính từ đáy Mỗi vị trí quan trắc chuyển dịch ngang được thể hiện bằng 02 biểu đồ:

Biểu đồ phía bên trái biểu diễn sự dịch chuyển theo trục A0-A180; Biểu đồ phía bên phải biểu diễn sự dịch chuyển theo trục B0-B180; Mỗi biểu đồ được qui định thống nhất như sau:

+ Trục tung: Độ sâu (Depth đơn vị m)

+ Trục hoành: Chuyển vị luỹ tích tính từ đáy (CUM.DISP đơn vị mm)

Đường thẳng kéo dài bắt đầu từ toạ độ (0,0) đến đáy của biểu đồ được gọi là đường biểu diễn của lần đo gốc (S0) vì đây là lần đo đầu tiên nên không có sự chuyển vị, các giá trị chuyển vị đều bằng 0

Mỗi một đường cong thể hiện giá trị dịch chuyển luỹ tích tính từ đáy của lần đo (Si) so với giá trị dịch chuyển luỹ tích tính từ đáy của lần đo mốc (S0)

4.2.4 Vị trí các điểm thí nghiệm

Trên cơ sở bản vẽ thiết kế, cấu tạo hố đào của công trình và theo yêu cầu của Chủ đầu tư, để theo dõi ảnh hưởng của việc thi công hố đào đối với các công trình trên mặt và công trình ngầm xung quanh công trình, số điểm quan trắc là 13 điểm được đặt tên M1 đến M13 (xem bản vẽ đính kèm)

Theo nguyên lý của phép đo, giá trị dịch chuyển của các lớp đất được so sánh với điểm đáy ống là nơi được coi như không có dịch chuyển Vì vậy, dựa theo cấu tạo địa chất khu vực và hố đào, chiều sâu lắp đặt và quan trắc là 20m

+ Giai đoạn đào tầng hầm 1 + tầng hầm 2 (dự kiến 45 ngày)

Quan trắc từ Chu kỳ 2 đến Chu kỳ 7 (các chu kỳ cách nhau 1 tuần)

+ Giai đoạn đào tầng hầm 3 (dự kiến 60 ngày)

Quan trắc từ Chu kỳ 9 đến Chu kỳ 16 (các chu kỳ cách nhau 1 tuần)

+ Giai đoạn thi công cột vách và đổ sàn tầng hầm 1 (dự kiến 20 ngày) Quan trắc từ Chu kỳ 18 đến Chu kỳ 20 (các chu kỳ cách nhau 1 tuần)

+ Giai đoạn thi công cột vách và đổ sàn tầng 1 (dự kiến 20 ngày) Quan trắc từ Chu kỳ 22 đến Chu kỳ 24 (các chu kỳ cách nhau 1 tuần)

(Số chu kỳ và mật độ trên chỉ là dự kiến có thể thay đổi phụ thuộc vào tốc độ chuyển dịch của nền đất cũng như ảnh hưởng biến dạng theo quy định của các tiêu chuẩn hiện hành.)

4.3 Phương pháp quan trắc lún

Phương pháp sử dụng phổ biến để đo độ lún nhà và công trình là phương pháp đo cao hình học quy định trong tiêu chuẩn TCVN 9360: 2012 “Quy trình kỹ thuật xác định độ lún công trình dân dụng và công nghiệp bằng phương pháp đo cao hình học”

Nội dung của phương pháp là xác định độ cao các mốc đo lún (được gắn tại các vị trí thích hợp trên hạng mục công trình) theo độ cao giả định của hệ thống mốc chuẩn bằng phương pháp thủy chuẩn hình học tia ngắm ngắn

Việc quan trắc lún tiến hành theo các chu kỳ, giá trị lún của từng mốc trong mỗi chu kỳ đo được xác định dựa trên chênh cao độ giữa hai lần đo (hai chu kỳ)

Trong quá trình đo đạc cần tuân thủ các hạn sai trong qui phạm qui định đối với thuỷ chuẩn Hạng I Nhà nước với một số chỉ tiêu kĩ thuật chủ yếu như sau:

so với mặt trên của chướng ngại vật không được nhỏ hơn 0,8m Đối với các tầng hầm của công trình có chiều dài tia ngắm không vượt quá 15m thì được phép thực hiện đo ở độ cao tia ngắm là 0,5m;

0,4 mét Tích luỹ những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trước và mia sau trong một tuyến đo (hoặc vòng khép kín) cho phép không vượt quá 2m;

phụ của mia trước và mia sau Sự khác biệt của các chênh cao nhân đôi theo thang chính và thang phụ không được vượt quá 0,2 mm;

Sai số đơn vị trọng số là 0,15mm/trạm Trong đó: n – là số trạm máy trong tuyến đo cao

điểm công trình, tiến độ xây dựng và tốc độ lún của công trình Chu kỳ quan trắc được tính toán để phản ánh đúng thực chất quá trình chịu tải của nền móng và sự ổn định của công trình Tổng số chu kỳ quan trắc dự kiến ban đầu là 18 chu kỳ, chia làm 2 giai đoạn sau:

Giai đọan xây dựng :

 ………

Giai đọan 6 tháng đầu sử dụng :

Việc quan trắc lún được tiến hành cho tới khi tốc độ lún công trình ổn định (1mm/năm ÷ 2mm/năm) Trường hợp sau 18 chu kỳ, nếu công trình chưa đạt ổn định về độ lún thì việc tiếp tục quan trắc hay không do chủ đầu tư quyết định

4.4 Phương pháp quan trắc nghiêng:

Độ nghiêng của công trình được thể hiện bằng góc nghiêng  và hướng nghiêng 

Góc nghiêng là góc hợp bởi trục đứng lý tưởng (đường dây dọi) và trục đứng thực tế của công trình Góc nghiêng  (hình 14) được xác định theo công thức:

Hình 14 Sơ đồ xác định góc nghiêng và hướng nghiêng của công trình

Hướng nghiêng  là góc định hướng của véc tơ e, là góc hợp bởi nửa trên của trục Y và hình chiếu của véc tơ e trên mặt phẳng (hình 14) Hướng nghiêng sẽ được xác định theo công thức:

Việc quan trắc độ nghiêng phải được thực hiện bằng các máy móc, thiết bị phù hợp với từng phương pháp và độ chính xác yêu cầu Trước khi đưa vào sử dụng các