thiết kế kỹ thuật khu đô thị Nam Thăng Long

thiết kế kỹ thuật khu đô thị Nam Thăng Long

Lời nói đầu Những năm gần đây cùng với sự phát triển về kinh tế, các công trình nhà cao tầng 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 Sông Hồng, 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 tầng Hải 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 nguyên nhân khác nh thiết kế kết cấu móng công trình, chất lợng vật liệu công trình, điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, ma nhiều đã làm cho các công trình xây dựng bị biến dạng, dẫn đến kết cấu bị phá vỡ làm cho một số công trình không thể sử dụng đợc. Biến dạng công trình do nhiều nguyên nhân gây nên trong đó nguyên nhân chủ yếu là công trình bị lún và lún không đều dẫn đến công trình bị vặn xoắn. Để có cơ sở đánh giá mức độ và khả năng biến dạng của công trình, từ đó có biện pháp kịp thời can thiệp, khắc phục trớc khi công trình bị h hỏng trầm trọng thì công tác quan trắc lún công trình là không thể thiếu và phải đợc tiến hành thờng xuyên. Theo thực tế hiện nay, công tác quan trắc lún công trình không những đợc quan tâm mà còn không thể thiếu đợc khi xây dựng và sử dụng công trình. Trong công tác quan trắc lún công việc quan trọng nhất là việc xử lý số liệu sau khi quan trắc. Nhng với sự phát triển của công nghệ thông tin hiện nay thì việc xử lý kết quả quan 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 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 1 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 nhng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của cô giáo hớng dẫn em đã hoàn thành bản đồ án này đúng thời hạn. 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. Hà Nội, tháng 6 năm 2008 Sinh viên thực hiện Đoàn Đức Thuận 2 Chơng I 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 nam của 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 vi thành phố Hà Nội trong vùng đồng bằng bắc bộ, khi hậu nhiệt đới ẩm có gió mùa, nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 24 0 C. Mùa hè nóng nhiệt độ cao nhất lên tới 40 0 C, 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 10 0 C 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 móng công 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 phóng mặt phục vụ cho việc quy hoạch của thành phố Hà Nội. Công trình đợc xây dựng trên khu đất có diện tích 9249m 2 , diện tích xây dựng là 2541m 2 , tổng diện tích mặt sàn xây dựng 39990m 2 ,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 chủ yếu 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 3 Các yếu tố tự nhiên có ảnh hởng tới quá trình chuyển dịch thẳng đứng của công 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, hớng chiếu nắng - 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 đ- ợc quy định nh sau [6]: 1 Công trình xây dựng trên nền đá gốc 1.0mm 2 Công trình xây dựng trên nền đất sét hoặc các nền chịu lực 3.0mm 3 Công trình đập đá chịu áp lực cao 5.0mm 4 Công trình xây dựng trên nền trợt 10mm 5 Công trình bằng đất 15mm I.3.2 Chu kỳ quan trắc Thời gian thực hiện chu kỳ quan trắc phụ thuộc vào: loại công trình, nền móng công trình, từng giai đoạn xây dựng và vận hành công trình. 4 - Chu kỳ quan trắc đầu tiên đợc thực hiện ngay sau khi xây dựng móng công trình. - Trong thời kỳ xây dựng, chu kỳ quan trắc đợc thực hiện tùy thuộc vào mức tăng 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 6tháng hoặc 1năm một lần). - Khi phát hiện các biến dạng bất thờng cần phải bổ xung ngay chu kỳ quan trắc. I.4 Mục đích nhiệm vụ quan trắc lún Quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình là để xác định mức độ chuyển dịch biến dạng, nghiên cứu tìm ra nguyên nhân chuyển dịch biến dạng và từ đó có các 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 hành công 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. 5 - 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, công trình có kết cấu phức tạp, tải trọng không đều nên độ lún ở các vị trí khác nhau cũng có thể không giống nhau. Để xác định giá trị lún tuyệt đối tại từng vị trí và các 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 trí chịu lực của đối tợng quan trắc. Số lợng mốc lún lắp đặt tại mỗi công trình phụ thuộc vào đặc điểm nền móng, kết cấu, qui mô và kích thớc của công trình đó. Độ lún 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 là hiệu 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 mốc của 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 yêu cầu 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 6 điểm đặt máy đến mia đợc hạn chế đáng kể ( không vợt quá 25 30m ), do đó đợc gọi 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 theo công thức: h AB = a b (1.2) trong đó: a và b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trớc. 2 2 1 1 b b A B a a A B a b Ds Dt b. Phơng pháp đo cao thủy chuẩn phía trớc: đặt máy thủy bình tại một điểm, còn điểm kia ta đặt một mia, khi đó chênh cao giữa điểm đặt máy và điểm đặt mia tính theo công thức: h AB = 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 7 Hình 1.1 Trạm đo cao hình học Hình 1.2. Tuyến đo cao hình học Thiết bị dùng trong đo lún là các loại máy thủy chuẩn chính xác nh: H-05, Ni002, H 1 , H 2 , Ni004, Ni007 và các loại máy khác có độ chính xác tơng đơng. Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với từng công trình cụ thể để chọn máy 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 dùng mia invar với mã vạch. Ngoài ra còn có các dụng cụ hỗ trợ khác nh nhiệt kế, cóc mia, ô che nắng. Trớc và sau mỗi chu kỳ đo, máy và mia phải đợc kiểm nghiệm theo 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 m25 m25 m25 2 Chiều cao tia ngắm, m 258.0 h 255.0 h 253.0 h 3 Chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia - Trên một trạm đo m4.0 m0.1 m0.2 - Tích lũy trên đoạn đo m0.2 m0.1 m0.5 4 Chênh lệch chênh cao đo trên trạm, mm m5.0 m5.0 m0.1 5 Chênh lệch chênh cao giữa hai tuyến đo đi và đo về 6 Sai số khép tuyến giới hạn f ghh / (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 đứng không song song với nhau ( gọi là sai số góc i ). Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chính xác trên trục quang học (sai số điều quang). 8 Để làm giảm ảnh hởng của các sai số này ta dùng phơng pháp đo cao hình học từ giữa, tức là đặt máy thủy chuẩn giữa hai mia sao cho chênh lệch khoảng cách 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 đo cần 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 chọn thời điểm đo thích hợp và bố trí trạm đo sao cho tia ngắm không đi qua lớp không khí 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 và sai 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 xây dựng 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 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 N 1 , N 2 ( hình 1.3). Để đo chênh cao giữa 2 điểm A, B đặt bình N 1 tại A, bình N 2 tại B ( đo thuận ). Hoặc ngợc lại, khi đo đảo đặt bình N 1 tại B, bình N 2 tại A. 9 d 1 d 2 s 1 1 t N 2 N 1 A h AB BB AB h A 2 N 1 N t 1 1 s 2 d 1 d Khi đo thuận, chênh cao h AB giữa 2 điểm A, B đợc tính theo công thức : )()( 1211 tdsdh AB = (1.4) trong đó: :, 11 ts số đọc trên thanh số tại các bình 21 , NN tơng ứng :, 21 dd khoảng cách từ vạch 0 của thanh số đến mặt phẳng đáy của bình. Từ (1.4) ta có : )()( 2111 ddsth AB += (1.5) Tơng tự, khi đo đảo chênh cao đợc tính theo công thức: )()( 2122 ddsth AB = (1.6) Hiệu )( 21 dd 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 công thức (a), (b) sẽ xác định đợc chênh cao theo kết quả 2 chiều đo: 2 )()( 2211 stst h AB + = (1.7) và sai số MO: 2 )()( 2211 stst MO = (1.8) 10 (a)- Vị trí đo thuận (b)- Vị trí đo đảo Hình 1.3. Sơ đồ máy đo cao thủy chuẩn thuỷ tĩnh [...]... xác đo lún và điều kiện địa chất nền xung quanh khu vực đối tợng quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể đợc thiết kế theo một trong ba loại là mốc chôn sâu, mốc chôn nông, mốc gắn tờng hoặc gắn nền Xây dựng hệ thống mốc cơ sở có đủ ổn định cần thiết trong quan trắc độ lún là công việc phức tạp có ý nghĩa quyết định đến chất lợng và độ tin cậy của kết quả cuối cùng II.2.1.1 Mốc chôn sâu Mốc chôn... 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 quan trắc 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... đồ phân bố mốc lún đợc thiết kế cho từng công trình cụ thể, mật độ điểm mốc 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 bộ quá trình thiết kế lới trắc địa (lới khống chế mặt bằng hoặc độ cao ) Kết quả ớc tính độ chính... hình học hạng I Khi đo độ lún khu chung c cao tầng, quá trình đo ngắm bắt đầu từ một cọc mốc và kết thúc cũng nên kết thúc ở cọc mốc đó Cũng có thể kết thúc việc đo ngắm trên một cọc mốc khác theo các đờng đo khép kín hoặc đờng đo nối vào các mốc chuẩn Số trạm máy trong tuyến đo treo đợc phép tối đa là 2 Số trạm máy trong tuyến đo khép kín phải bảo đảm độ chính xác cần thiết của giá trị độ lún nhận... bảo độ chính xác, còn phơng pháp đo cao thủy tĩnh quá phức tạp nên ngời ta sử dụng phổ biến phơng pháp đo cao hình học vì phơng pháp này cho độ chính xác cao lại đo đạc thuận lợi 12 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... = 0.12 ữ 0.16) Một trong những nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng đến kết quả đo cao lợng giác là sai số chiết quang đứng Để hạn chế ảnh hởng của nguồn sai số này đến kết quả đo cần chọn thời gian đo thích hợp hoặc đo từ 2 ữ 3 lần ở những thời điểm khác nhau trong ngày và lấy trị trung bình hoặc tính số hiệu chỉnh cho chiết quang đứng cho kết quả đo Trong đo lún công trình thì phơng pháp đo cao lợng giác... lún phải thỏa mãn cả hai yêu cầu về độ chính xác nh đã nêu trên thì phải ớc tính theo cả hai công thức và lấy giá trị nhỏ hơn làm cơ 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 công trình và đo nối với hệ thống điểm mốc lới khống chế cơ sở Các tuyến đo cần đợc lựa chọn cẩn thận, bảo đảm sự thông hớng tốt, tạo nhiều... bảo vệ 5 - Đầu mốc hình chỏm cầu 6 - Nắp bảo vệ đầu mốc 7 - Hố bảo vệ 8 - Lõi phụ Hình 2.2 Kết cấu mốc chôn sâu lõi kép II.2.1.2 Mốc chôn nông Trong thực tế để thành lập một hệ thống mốc quan trắc chỉ gồm toàn mốc chôn sâu là một công việc hết sức khó khăn và đòi hỏi chi phí rất lớn Cho nên ngời ta đã thiết kế một loại mốc đơn giản, chi phí để thành lập mốc thấp hơn phù hợp với yêu cầu quan trắc lún... quan trọng trong toàn bộ quá trình thiết kế lới trắc địa (lới khống chế mặt bằng hoặc độ cao ) Kết quả ớc tính 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 theo phơng pháp lới độ cao tự do, còn lới quan trắc đợc ớc tính theo phơng pháp chặt chẽ Bớc... 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 của chúng 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 và mia sau Sự khác biệt của các chênh cao nhân đôi theo thang . 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 nam của thành phố. c cao tầng CT14-A khu đô thị Nam Thăng Long . Nội dung của đồ án bao gồm 1 Chơng I : Giới thiệu chung Chơng II: Thiết kế kỹ thuật thành lập lới