Đồ án: Quan trắc chuyển vị ngang

Đồ án: Quan trắc chuyển vị ngang

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Hiện nay, việc phát triển các công trình nhà cao tầng tai Việt Nam nói chung, tại Tp.HCM nói riêng đã và đang kéo theo hàng loạt các yêu cầu về kỹ thuật và quan niệm cần phải giải quyết làm rõ, bao gồm các lĩnh vực từ thiết kế quy hoạch, thiết kế công trình, thi công xây dựng công trình, ứng dụng vật liệu mới, áp dựng các giải pháp mới về khoa học kỹ thuật – công nghệ, môi trường

Riêng trong lĩnh vực thi công nền móng nhà cao tầng, nhiều thành tựu khoa học và công nghệ tiên tiến của thế giới đã và đang được áp dụng tại Tp.HCM, trong đó có công nghệ quan trắc Địa kỹ thuật

Ứng công nghệ quan trắc Địa kỹ thuật trong thi công xây dựng công trình có thể dự báo và phòng ngừa sự cố cho chính công trình đang thi công cũng như các công trình lân cận; mặt khác quan trắc Địa kỹ thuật còn góp phần vào điều chỉnh biện pháp kỹ thuật thi công công trình, trong một số trường hợp dẫn đến điều chỉnh hồ sơ thiết kế cho phù hợp điều kiện thực tế Quan trắc Địa kỹ thuật còn góp phần tạo cơ sở, bằng chứng kỹ thuật để giải quyết tranh chấp pháp lý xảy ra khi có khiếu kiện hư hỏng công trình do xây dựng công trình khác

Vì trong phạm vi của một đồ án môn học nên nội dung trình bày là những khái niệm, tiêu chuẩn xây dựng, nguyên lý cơ bản liên quan đến thực hiện quan trắc chuyển vị ngang trong thi công nền móng nhà cao tầng, thi công các công trình ngầm và hố đào sâu của các công trình xây dựng bao gồm nội dung công tác quan trắc, nguyên lý lắp đặt và hoạt động của các thiết bị quan trắc, chuẩn bị quan trắc và tiến hành quan trắc

CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM

Một số khái niệm chung và từ ngữ

a Giá trị cho phép: Là những quy định về dịch chuyển (độ lún, dịch chuyển ngang,

ứng suất) sao cho kết quả đo vượt quá kết quả này thì cần dừng quá trình thi công công trình lại để sử lý và xem xét lại biện pháp thi công

b Chu kỳ đo: Là khoảng thời gian giữa hai lần đo được xác định theo từng khoảng chịu

tải của công trình và khả năng xuát hiện sự cố Ví dụ như trong thi công hố đào một cấp đào sâu được là một cấp tải Trong trường hợp phần hố đào tiếp giáp với khu vực nhạy cảm với sự cố, chu kỳ đo có thể là ngày/lần hoặc 0.5 ngày/lần

c Các thông số quan trắc: Là những dấu hiệu đặc trưng nhất trong quá trình phát triển

trạng thái ứng suất biến dạng công trình, bao gồm:

- Biến dạng (độ nghiêng, lún, vết nứt, trồi đáy hố…)

- Lực (ứng suất): áp lực nươc trong lòng đất, áp lực lên tương chắn, ứng suất trong hệ thanh chống

CHƯƠNG 3: MỤC ĐÍCH QUAN TRẮC.

Thiết bị đo dịch chuyển ngang được sử dụng để theo dõi các dịch chuyển ngang trong đất Chúng thường được sử dụng để theo dõi độ lệch của các tường chắn và cọc khi chịu tải trọng

3.1 Đánh giá điều kiện hiện trường.

Đánh giá điều kiện hiện trường trong địa kỹ thuật liên quan đến đánh giá về cường độ đất và tính ổn định Thiết đo dịch chuyển ngang cho phép theo dõi trực tiếp Công tác quan trắc này được sử dụng để mô tả các điều kiện hiên trường mà trong quá trình khảo sát chưa phát hiện được Vì vậy, chúng thường được dùng để đánh giả điều kiên hiện trường

3.2 Kiểm chứng các giả định thiết kế và điều chỉnh trong quá trình thi công.

Quá trình thiết kế được dựa trên những giả thuyết và lý thuyết gần đúng Vì vậy tiến hành sử dụng công nghệ quan trắc để thực hiện việc kiểm chứng lại kết quả thiết kế Các

số liệu quan trắc giai đoạn đầu công trình có thể bộc lộ nhu cầu điệu chỉnh thiết kế trong

giai đoạn sau Ví dụ: một đầu đo nghiêng có thể lắp đặt phía sau một tường chắn để kiểm tra rằng độ lệch của nó không quá 7.5cm (thiết kế) khi chịu một phần tải trọng công trình Nếu đầu đo phát hiện độ lệch quá 7.5cm tại giá tri tải trọng dự tính, người thiết kế có thể

bổ sung gia cường cho tường chắn để đảm bảo tính ổn định của công trình trong các giai đoạn chịu tải tiếp theo.

3.3 Đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình thi công cũng như trong quá trình sử dụng.

Các thiết bị quan trắc có thể cung cấp cảnh báo sớm các sự cố, dự báo thời gian cho phép để sơ tán an toàn khỏi khu vực có sự cố và thời gian để thực hiện sửa chữa Các hệ thong này có thể được lắp đặt gần đường cao tốc, đường xe lửa, và các đường ống chạy qua khu vực có khả năng trượt lở

3.4 Cung cấp bằng chứng kỹ thuật khi xảy ra tranh chấp pháp lý.

Các số liệu quan trắc có thể cung cấp bằng chứng kỹ thuật khi xảy ra vụ việc pháp lý: giải quyết tranh chấp khi sử lý khiếu kiện hư hỏng công trình do xây dựng công trình lân cận

Hệ thống thoát nước

Mặt trượt

Mặt đất

Đất yếu

Hình 4.2 và 4.3: Tường chắn

- Kiểm tra độ lệch của tường chắn có nằm trong giới hạn thiết kế

- Kiểm tra dịch chuyển đất có ảnh hưởng tới công trình xung quanh

- Kiểm tra việc thực hiện các thanh chông và các neo

- Đo kiểm tra độ xoay lệch của tường chắn

Hình 4.4: Cọc chịu tải ngang

- Kiểm tra độ cong, lệch của cọc (cho thấy ổn định của mái dốc)

Hình 4.1: Mái dốc và trượt đất

- Xác định các vùng cắt Giúp xác định mặt cắt phẳng hay tròn

- Xác định liệu dịch chuyển không đổi, tăng hoặc giảm

3.5 Phân loại quan trắc và tiêu chuẩn áp dụng

3.5.1Phân loại quan trắc.

Có các loại quan trắc sau:

a Quan trắc hiện trạng công trình lân cận

Là những công việc khảo sát, quan trắc, tiến hành cho các công trình nằm bên cạnh khu vực thi công công trình, thực hiện với những mục đích sau:

- Khảo sát để làm bằng chứng kỹ thuật khi sử lý các tranh chấp xảy ra

- Khảo sát dung dể đánh giá hiện trạng của công trình lân cận để đưa ra các giải pháp chống đỡ và lựa chọn giải pháp thi công cho công trình đang thi công nhằm giảm thiểu ảnh hưởng đến công trình lân cận

Hình 4.3: Đường hầmKiểm tra các giả định thiết kế Nếu điều kiện thực tế khác với giả định thì các số liệu đo khác với giả định thì có thể

b Quan trắc cho công trình đang thi công

Là công việc xác định giá trị các thông số, chỉ tiêu kỹ thuật có liên quan đến công trình: đất đá, nền móng và công trình ngầm để phục vụ cho mục đích thiết kế, thi công công tác này được áp dụng cho các công trình lân cận và bản thân công trinh đang thi công

3.5.2 Lựa chọn vị trí và thiết bị quan trắc.

a Vị trí lắp đặt thiết bị quan trắc

Là những điểm có khả năng phát sinh những giá tri lớn nhất về chuyển vị hay ứng suất hoặc là vị trí dễ phát sinh sự cố công trình nhất

b Lựa chọn thiết bị quan trắc

Thiết bị quan trắc phải đáp ứng được vị trí quan trắc và có độ chính xác phù hợp để

phát hiện được sự hình thành sự cố.

3.5.3 Tiêu chuẩn áp dụng

ASTM D6230-98: “Standard Test Method for Monitoring Ground Movement Using Probe-Type Inclinometers”;

CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ

4.1 Ống vách

Ống vách của đầu đo nghiêng có đường kính ngoài là 80, 70 và 48 mm, trong ống có bốn rãnh tạo thành hai mặt phẳng vuông góc với nhau qua tâm Các ống được kéo dài bằng ống nối khi chiều dài lơn hơn 3m Ống vách được làm từ nhựa ABS hoặc kim loại Nó thực hiện ba chức năng:

— Dẫn hướng cho đầu dò của đập đo nghiêng, cho phép nó thu các số đo sát mặt đất;

— Biến dạng với mặt đất hoặc công trình xung quanh; do đó các số đo nghiêng của vách ống vách biểu thị một cách chính xác các dịch chuyển của nền

— Các rãnh tạo sẵn bên trong khống chế hướng của đầu đo nghiêng có bánh xe

Ống vách được lắp đặt trong một hố khoan gần như thẳng đứng đã được khoan qua các khu vực nghi ngờ có dịch chuyển Ống vách cũng có thể được đặt trong bờ đắp, bên trong

bê tông hoặc được gắn vào các công trình

3 m

1 1

1 2

Hình 4.2: Ống vách

4.2 Đầu dò đo nghiêng

Đầu dò đo nghiêng có bánh xe chạy theo các rãnh dọc trong 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 Các số đọc nghiêng thường thu được ở các khoảng cách đều đặn 2m khi đầu dò được kéo từ đáy lên đỉnh của ống vách Các khoảng cách 2 feet được dùng cho các đầu dò của Anh

Chỉ sử dụng một loại đầu dò cho tất cả các chu kỳ đo

Hình 4.3 đầu dò đo nghiêng

4.3 Cáp điều khiển

Cáp điều khiển được sử dụng để kiểm tra độ sâu của đầu dò đầu đo nghiêng Nó cũng dẫn điện và các tín hiệu giữa đầu dò và bộ phận thu Các dây cáp điểu khiển (theo đơn vị

mét) được đánh dấu đều đặn 0,5m một Các dây cáp điều khiển (theo đơn vị Anh) được đánh dấu đều đặn 1 foot một

4.4 Bộ hiển thị số liệu Digitilt

Bộ hiển thị số đo nghiêng nhận được từ đầu dò đầu đo nghiêng Các thiết bị thu số liệu tình vi như Digitilt Date Mate lưu giữ các số đọc trong bộ nhớ, loại trừ nhu cầu ghi các số đọc với bút chì và giấy

Hình 4.4 – Bộ hiển thị số Inclinometer Logger GK-603

4.5 Đo nghiêng

Đầu dò đầu đo nghiêng và cảm biên đặt tại chỗ đo độ nghiêng của ống vách Với đầu

dò, các số đo nghiêng thường được lấy ở các cự ly để đặn 1/2m hoặc 2 feet từ đáy lên đỉnh của ống vách Các cảm biến đặt tại chỗ được lắp đặt tại các vị trí cố định trong ống vách tại các khoảng cách đều đặn hoặc lớn hơn Trong cả hai trường hợp, số đọc nghiêng quan

hệ với độ sâu hoặc cao độ

4.6 Độ lệch ngang

Khi các số đọc của đầu đo nghiêng được xử lý, độ nghiêng được chuyển đổi sang một khoảng cách theo chiều ngang như hình vẽ dưới đây Độ lệch tại mỗi khoảng cách được gọi là độ lệch khoảng cách tăng dần Tổng các độ lệch khoảng cách được gọi là tổng độ lệch cho thấy độ nghiêng của ống vách

Các độ lệch cho thấy vị trí của ống vách Đồ thị của tổng độ lệch cho thấy đo nghiêng của ống vách

Inclinometer Casing

Đầu dò luôn được thả theo một hướng bánh xe cố định cho tất cả các chu kỳ đo

Dịch chuyển biểu thị một sự thay đổi vì trí của ống vách, tức là một sự thay đổi độ lệch Dịch chuyển được tính bằng cách lấy độ lệch hiện tại trừ đi độ lệch ban đầu Độ lệch khoảng cách là sự thay đổi tại một khoảng cách Tổng dịch chuyển là tổng của các dịch chuyển khoảng cách

Trong đồ thị dưới đây, các dịch chuyển được tham khảo so sánh với một điểm cố định gần đáy của ống vách Khi đáy của ống vách không ổn định trong đất, các dịch chyển được

so sánh với đỉnh của ống vách đã được khảo sát

Gray Silty

Sand and Gravel

Hình 4.6 - Biểu đồ dịch chuyển và cột địa tầng

4.8 Nguyên lý đo

Sự chuyển dịch của tường chắn làm thay đổi độ nghiêng của ống vách, sự thay đổi này được ghi lại bởi bộ thu số liệu INCLINOMETER LOGGER thông qua các tốc kế cân bằng lực (accelerometer)

Giá trị chuyển dịch ngang của tường chắn được xác định trên cơ sự thay đổi vị trí của ống vách Số liệu đo được của chu kỳ 1 được xem là giá trị ban đầu (dịch chuyển bằng 0) Các số liệu của các chu kỳ tiếp theo là giá trị dịch chuyển thực tế đo được

Ký hiệu Miêu tả

Z Góc phương vị thực tế

ZY Tính toán góc phương vị

ZZ Chỉnh góc (thông thường là 0º)

RINT Khoảng đọc tuyệt đối bằng mét

IA+, IA- Trục dữ liệu số A ban đầu

PA+, PA- Trục dữ liệu số A ban đầu

IB+, IB- Trục dữ liệu số B ban đầu

PB+, PB- Trục dữ liệu số B hiện tại

SA Tính toán sự thay đổi số liệu cho trục A

SB Tính toán sự thay đổi số liệu cho trục B

M Tổng hợp 2sin =0.0025 for mỗi mét, milimet

CA Độ lệch A (bằng centimet hoặc milimet, đơn vị mét, không chỉnh sửa)

CB Độ lệch B (bằng centimet hoặc milimet, đơn vị mét, không chỉnh sửa)

Hình 4.7: Các hướng quy ước trong quan trắc chuyển dịch ngang

Trục A: Đánh dấu trục này, luôn bắt đầu đo với các bánh xe phía trên đạt trong trục

này, các trục “A” được sắp thẳng hàng với hướng dịch chuyển

-CHƯƠNG 5: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG

5.1 Kiểm tra đầu dò.

Kiểm tra bánh xe đầu dò quay nhe nhàng không Nếu cần thiết, lau chùi các bánh xe và phun chất bôi trơn hoặc một lượng nhỏ vào mỗi vòng bi

Kiểm tra các kẹp bánh xe chuyển động một cách tự do không Ấn kẹp bánh xe vào than đầu dò sau đó nhả ra từ từ Kẹp bánh xe cần quay hoàn toàn trở lại vị trí ban đầu

Kiểm tra các khe hở trong các bánh xe và kẹp bénh xe

Kiểm tra các đinh vít không bị hỏng

Kiểm tra các đầu nối và các miếng đệm hình chữ O để phát hiện sự ăn mòn

Nối đầu dò với thiết bị thu số liệu Bởi thiết bị thu, các số đọc cần lớn hơn 0 (dương) khi đầu dò nghiêng đằng hướng A+ và B+

Đặt đầu dò vào hộp của nó để vận chuyển

5.2 Lắp đặt tại hiện trường

Trải tấm chất dẻo hoặc nhựa gần nơi lắp đặt ống vách Tấm nhựa giữ cho thiết bị sạch

sẽ trong khi đo, giữ cáp trên tấm nhựa tốt hơn là để trên mặt đất tự nhiên Một hộp hoạc thùng chứa có thỉ có ích để đựng cáp điều khiển

Tháo nắp khỏi ống vách Gán bộ ròng rọc

5.2.1 Nối cáp

-Tháo các nắp bảo vệ ra khỏi đầu dò và cáp điều khiển

-Giữ đầu dò ngang dưới kẹp bánh xe phía trên như trong hình vẽ minh họa không giữ vảo các bánh xe đầu dò

-Nối các đầu nối của cáp điều khiển với đầu dò Không cố nối bằng cách xoay đầu nối

-Vặn chặt các đai ốc để bảo vệ đầu nối không văn quá chặt vì vong

5.2.2 Định vị đầu dò

-Bật thiết bị thu để tiếp điện cho các tóc kế các tố kế đã được tiếp điện ít khả năng bị ảnh hưởng đầu dò bị thả rợi một cách tình cờ

-Chỉnh các bánh xe trên vào rãnh AO sau đó đặt đầu dò vào ống vách Nếu sử dụng bộ ròng rọc tháo bỏ bánh xe ròng rọc, đặt đầu dò rồi lắp lại bánh xe ròng rọc

Hạ thấp đầu dò từ từ xuống đầu ống vách Không cho phép đầu dò rơi tự do xuống ống vách Để 5 đến 10m phút cho đầu dò tự điều chỉnh với nhiệt độ bên trong ống vách

Hình 5: Đầu dò

-Tháo đầu dò ra khỏi ống vách

-Nếu sử dụng Datamate, chạy lệnh: valid date data (xác định tính hợp lệ của số liệu)

5.3 Lau chùi

-Lau sạch đầu dò và cáp điều khiển

-Lắp các nắp đậy vào đầu dò đầu cáp

-Cất đầu dò vào hộp bảo vệ

-Đậy các ổ cắm trong thiết bị thu

-Cuộn cáp điều khiển

-Tháo bộ ròng rọc.

-Lắp nắp đậy lên ống vách

5.4 Bảo dưỡng

-Lau sạch thiết bị thu số liệu và nạp điện cho pin

-Bôi dầu lên các bánh xe của đầu do

-Nếu nơi cất giữ khô ráo, tháo bỏ các nắp bảo vệ khỏi đầu dò và đầu cáp

-Điều khiển để làm khô tất cả các đầu nối

CHƯƠNG 6: LẮP ĐẶT ỐNG QUAN TRẮC CHUYỂN VỊ NGANG

6.1 Các lưu ý chung

Đường kính ống vách ảnh hưởng tới tuổi thọ lắp đặt Dịch chuyển têng làm cho ống vách biến dạng và cản trở đầu đò chuyển động trong ống vách Ống vách đường kính lớn hơn cho phép dịch chuyển của tường lớn hơn và tạo đường vào dài hơn so với ống vách đường kính nhỏ hơn Luôn sử dụng ống vách đường kính lớn nhất mà thiết bị khoan và cỡ

lỗ khoan có thể thích ứng được

Một lớp bảo vệ thường được lắp đặt tại đỉnh của ống vách Lớp bảo vệ phải đủ rộng để gắn bộ ròng rọc vào đỉnh của ống vách Lớp bảo vệ cũng phải định vị dễ dàng đưa đầu dò vào ống vách khi lún xảy ra

Chiều sâu đặt ống được chọn trong lớp đất tốt mà tại độ sâu đấy, dưới tác dụng của công trình không có hiện tượng dịch chuyển ngang, người ta thường cho ống ngàm vào lớp đất này một khoảng tối thiểu 3m Dưới đây là minh họa việc lắp đặt đúng và chưa đúng các ống đo nghiêng Đối với trường hợp chiều dài ống không đủ đạt độ sâu yêu cầu, dịch chuyển ngang của ống được phát hiện tại vị trí lân cận đáy ống