Nghiền cứu dự báo độ lún công trình theo các số liệu trắc địa

MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1 Những khái niệm chung 1.2 Các quy định chung trong quan trắc chuyển địch và biến dạng công trình 1.3 Thực trạng biến dạng công trình hiện nay   CHƯƠNG 2: QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRẮC ĐỊA 2.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu và nhiệm vụ của công tác quan trắc độ lún công trình 2.2 Lưới khống chế và các loại mốc dùng trong quan trắc độ lún công trình 2.3 Độ chính xác và chu kỳ quán trắc độ lún công trình 2.4 Các phương pháp quan trắc độ lún công trình 2:5 Máy móc và dụng cụ đo trong quan trẩc độ lún công trình 2.6 Tiêu chuẩn độ ổn định của các điểm khống chế cơ sở 2.7 Phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình CHƯƠNG 3: DỰ BÁO CHUYỂN DỊCH THẲNG ĐỨNG THEO SỐ LIỆU QUAN TRẮC 3.1 Mục đích dự bạo chuyển địch thẳng đứag theo số liệu quan trắc 3.2 Bài toán xấp xỉ hàm 3.3 Dự báo chuyển dịch thẳng đứng theo số liệu quan trắc TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG

TRÌNH

1.1 Những khái niệm chung

1.2 Các quy định chung trong quan trắc chuyển địch và biến dạng công trình1.3 Thực trạng biến dạng công trình hiện nay

CHƯƠNG 2: QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG

PHÁP TRẮC ĐỊA 2.1 Mục đích, ý nghĩa, yêu cầu và nhiệm vụ của công tác quan trắc độ lún công

trình

2.2 Lưới khống chế và các loại mốc dùng trong quan trắc độ lún công trình 2.3 Độ chính xác và chu kỳ quán trắc độ lún công trình

2.4 Các phương pháp quan trắc độ lún công trình

2:5 Máy móc và dụng cụ đo trong quan trẩc độ lún công trình

2.6 Tiêu chuẩn độ ổn định của các điểm khống chế cơ sở

2.7 Phương pháp xử lý số liệu quan trắc độ lún công trình

CHƯƠNG 3: DỰ BÁO CHUYỂN DỊCH THẲNG ĐỨNG THEO SỐ LIỆU QUAN TRẮC

3.1 Mục đích dự bạo chuyển địch thẳng đứag theo số liệu quan trắc

3.2 Bài toán xấp xỉ hàm

3.3 Dự báo chuyển dịch thẳng đứng theo số liệu quan trắc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

MỞ ĐẦU

Hiện nay quá trình xây dựng cơ sở hạ tầng ở nước ta đang phát triển rấtmạnh mẽ Các công trình công nghiệp, công trình xây dựng công trình giaothông được tiến hành xây dựng rất nhiều

Trong quá trình sử dụng các công trình xây dựng công trình côngnghiệp nói trên có thể bị trồi lún Thời gian tắt lún của chúng có thể dài ngắnkhác nhau tuỳ thuộc vào tính chất cơ lý của nền đất đá dưới chân công trình cũngnhư tải trọng bản thân công trình và tác động của điều kiện ngoại cảnh.Xún củacông trình kéo theo những biến dạng khác làm hư hại tới công trình và có thểgây ra những hậu quả nghiêm trọng

Trong thực tế, chúng ta mối chỉ quan tâm tới công tác đo lún công trình màchưa qua tâm tời vấn đề dự báo lún Dự báo lún công trình giúp cho những nhàquản lý có kế hoạch duy tu, bảo dưỡng công trình, ngăn chặn những hậu quả xấu

có thể xảy đến vói công trình Vì thế công tác dự báo độ lún công trình .có ýnghĩa xã hội và kinh tế hết sức sâu sắc

Nhận thức được tầm quan trọng của công tác dự báo độ lún công trình nênkhi được giao làm đồ án tốt nghiệp tôi đã chọn để tài: “Nghiền cứu dự báo độlún công trình theo các số liệu trắc địa”

Nội dung của đồ án được trình bày trọng ba chương:

Chương 1: Tổng quan về chuyển dịch và biến dạng công trình

Chương 2: Quan trắc độ lún công trình bằng phương pháp trắc địa

Chương 3: Dự báo độ lún công trình theo số Liệu trắc địa

Do thời gian và trình độ bản thân còn hạn chế nên cuốn đổ án không tránhkhỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các Thầy,

Cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp để đồ án được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn Thầỵ Nguyễn Quang Phúc đã huớng dẫn tận

tình sâu sắc trong suốt quá trình làm đồ án.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo trong Khoa cùng bạn

bè đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành cuốn đồ án này

Hà Nội, tháng 6 năm 2006 Sinh viên: Nguyễn Văn Quang

CHƯƠNG :1 TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH 1.1 NHŨNG KHÁI NIỆM CHUNG

1.1.1 Khái niệm về chuyển dịch và biến dạng công trình

a Chuyển dịch công trình

Chuyển dịch công trình là sự thay đổi vị trí của công trình trong không gian

và theo thời gian

Chuyển dịch công trình được chia là hai loại:

* Chuyển dịch thẳng đứng (sự trồi lún): là chuyển dịch thẳng đứng của côngtrình theo phương dây dọi

* Chuyển dịch ngang: là sự chuyển dịch của công trình trong mặt phẳngnằm ngang

bộ phận

* Độ cong của công trình là hiện tượng biến dạng làm cho vị trí hình thểkhông gian của công trình bị uốn cong so với vị trí ban đầu.

* Vết nứt giữa các liên kết công trình theo các hướng khác nhau hoặc dohiện tượng trồi lún không đều hay do kết cấu công trình không đảm bảo kỹ thuật

1.1.2 Nguyên nhăn của chuyển dịch, biến dạng công trình

Các công trình bị chuyển dịch, biến dạng là do tác động của hai nhóm yếu

tố chủ yếu là tác động của điều kiện tự nhiên và quá trình xây dựng, vận hành côngtrình

* Tác động của các yếu tố tự nhiên bao gồm:

a-Khả năng lún, trượt của lớp đất đá đuối nền móng công trình và các hiệntượng địa chất công trình, địa chất thuỷ văn khác

b-Sự co giãn của đất đá

c-Sự thay đổi của điều kiện thuỷ văn theo nhiệt độ, độ ẩm và mực nướcngầm

* Các yếu tố liên quan đến quá trình xây dựng, vận hành công trình:

a-Do tải trọng công trình

b-Do sự hoạt động của máy móc, thiết bị trong công trình, hoạt động củacác phương tiện giao thông

c-Sự suy yếu của nền móng công trình do thi công các công trình ngầm dưóicông trình

d-Sự sai lệch trong khảo sát địa chất công trình, địa chất thuỷ văn.e-Do sai lệch trong tính toán, thiết kế

1.1.3 Đặc tính và các tham số chuyển dịch.

a) Độ lún tuyệt đối

Độ lún tuyệt đối của một điểm là đoạn thẳng (tính theo chiều thẳng đứng)

từ mặt phảng ban đầu của nền móng đến mặt phẳng lún ồ thời điểm quan trắcsau đó

Độ lún tuyệt đối của các điểm khác nhau trong công trình có giá trị bằngnhau thì lún đó được coi là lún đều Lún đều chỉ xảy ra khi áp lực của công trình

và mức độ chịu nén của các lớp đất đá ở những điểm khác nhau là như nhau Độlún không đều xảy ra khi áp lực lên nền móng công trình và mức độ chịu néncủacáclớp đất đá là khác nhau Lún không đều làm cho công trình bị

Trong đó: Hj i là độ cao của mốc thứ j trong chu kỳ đo thứ i

Hj i-1 là độ cao của mốc thứ j trong chu kỳ đo thứ i-1

c ) Chênh lệch tương đối độ lún của hai điểm: là tỷ số giữa hiệu độ lún vàkhoảng cách giữa hai điểm đó: ∆ S l

d) Độ nghiêng của nền móng công trình : là tỷ số giữa hiệu độ lún giữahai điểm ở hai đẩu công trình và chiều dài công trình

e ) Độ cong của công ưình: Độ cong tươũg đối của công trình là tỷ số

giữa tên trương cung và dây cung f L

Độ cong tuyệt đối dọc theo trục công trình:

Hình 1.1 Sơ đồ lún các điểm dọc theo trục công trình

f) Độ vặn soắn tương đối: của công trình được đặc trưng bằng góc oe

g) Độ lún trung bình của nền móng Stb

Độ lún trung bình của công trình trong chu kỳ đo thứ i được xác định theocông thức:

Stbi =∑

J=1

N

s TBI p I J❑p

p là diện tích của toàn bộ nền móng cồng trình

Thông thường, có thể tính độ lún trung bình theo công thức sau:

Trong đó: 30 là số ngày trong tháng

k ) Biểu diễn đồ hoạ quá trình lún

Độ lún công trình có thể được thể hiện bằng phương pháp đồ hoạ, cách thểhiện này cho phép cảm nhận độ lún công trình một cách trực quan Thông thường kếthợp phân tích đồ hoạ kết hợp phân tích số sẽ cho phép phân tích,

đánh giá chuẩn xác hơn Có nhiều hình thức thể hiên đồ hoạ Trong đó có ba loạihiểu diễn đồ hoạ thường gặp là:

I.Biểu đồ lún công trình theo hướng chỉ định (Hình 1.2).

Biểu đồ lún theo hướng chỉ định cho phép đánh giá độ lún công trình trongkhông gian hai chiều ở cùng một thời điểm so sánh Trục ngang đánh dấu vị tríđiểm quan trắc, trục đứng thể hiện giá trị độ lún của các điểm đó ở chu kỳ quantrắc cần đánh đấu các vị trí tương ứng với độ lún của điểm quan trắc, nối lần lượtcác điểm đánh dấu sẽ được một đường gấp khúc thể hiện biểu đồ lún công trìnhtheo hướng chỉ định trong ttìng chu kỳ quan trắc

2 Biểu đồ lún theo thời gian của các điểm kiểm tra (Hình 1.3)

Biểu đồ lún theo thời gian của các điểm kiểm tra cho phép thể hiện độ lúncủa các điểm đó theo thòi gian Trạc ngang thể hiện thời gian ,trên trục này đánhdấu thòi điểm thực hiện quan trắc độ lún các điểm, trục đứng thể hiện giá trị độlún của các điểm Đối với mỗi điểm kiểm tra đánh dấu vị trí độ lún ở tong chu kỳquan trắc và nối các điểm đánh dấu tuần tự chu kỳ đầu đến chu kỳ cuối sẽ thuđược đường biểu đồ lún theo thời gian

3 Bình đồ lún công trình (Hình 1.4)

Bình đồ lún cũng được thể hiện tương tự như cách thể hiện địa hình bằng 'các đường đồng mức Trên sơ đồ mặt bằng công trình, tại vị trí điểm quan trắcghi giá trị độ lún ờ một chu kỳ Dùng phương pháp nội suy nối các đường cócùng giá tri độ lún sẽ thu được đường đẳng lún Bình đồ lún cho phép đánh giátrực quan công trình trong không gian ba chiều

Việc quan trắc được tiến hành ngay từ khi xây xong phần móng công trình Cơquan tổ chức đo xác định và theo dõi chuyển dịch và biến dạng công trình là chủ đầu tư.

Độ chuyển dịch và biến dạng của nền móng công trình cần phải đo mộtcách hệ thống và báo cáo kết quả kịp thời theo chu kỳ, để nhận được các thông

số chuyển dịch, biến dạng của nền móng đồng thòi kiểm tra những số liệu dựtính về độ chuyển dịch, biến dạng của công trình cho từng loại nền Việc quantrắc chuyển dịch, biến dạng được tiến hành thường xuyên cho đến khi đạt được

độ ổn định Đồttg thời cũng có thể dừng ngay việc quan trắc nếu như trong quátrình đo, giá trị chuyển dịch, biến dạng theo chu kỳ của điểm quan trắc thay đổitrong giói hạn độ chính xác cho phép

Kết quả quan trắc dùng để đánh giá kiểm chứng lại lý thuyết của các giảipháp nền móng Đồng thcti, nó còn làm cơ sở để đưa ra những biện pháp cầnthiết phòng tránh sự cố có thể xảy ra

Trước khi quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình cần nghiên cứu vàtham khảo các tài liệu sau:

-Đạc điểm về nền, móng quy mô xây dựng của công trình và yêu cầu kỹthuật hoặc quy phạm về giá tộ chuyển dịch, biến dạng cho phép

-Mặt bằng tổng thể của công trình

Hình 1.3 Biểu đồ lún theo thòi gian của các điểm kiểm tra

-Mặt bằng, mặt cắt của từng công trình riêng biệt

-Các kết quả về khảo sát địa kỹ thuật

-Sơ đồ tải trọng tác động lên nền đất

Khi tiến hành quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình cần căn cứ vàoyêu cầu, nhiệm vụ để lựa chọn giải pháp kỹ thuật

Máy và dụng cụ đo phải có tính năng kỹ thuật phù hợp, đảm vảo độ chínhxác và cần được kiểm tra, kiểm nghiệm chặt chẽ trước khi đo

Việc quan trắc chuyển dịch, biến dạng công trình được tiến hành theo cácgiai đoạn sau:

-Lập chương trình đo: Trong đó nêu mục đích, nhiệm vụ của công tác Cụthể là chuẩn bị kế hoạch đo đạc và lựa chọn phương pháp đo

-Tổ chức đo: Bao gồm việc xác định khối lượng công việc,chuẩn bị mốc,kiểm nghiệm máy, mia và đo ngoài thực địa theo các chu kỳ

-Xử lý số liệu đo đạc: Bao gồm việc kiểm tra kết quả đo ngoài thực địa, bìnhsai và tính toán các giá tộ chuyển dịch, biến dạng, đánh giá độ chính xác kếtquả đo

Phương pháp quan trắc là đo cao chính xác trong mỗi chu kỳ để xác định

độ cao của các đỉểm mốc tại thời điểm đo trong một hệ đô cao thống nhất ngay

từ chu kỳ đầu tiên Hệ độ cao này có thể là hệ độ cao Quốc gia hoặc hệ độ caogiả định nhưng yêu cầu là các mốc cơ sở (khống chế độ cao) được chọn là cơ sở

so sánh phải có độ ổn định trong suốt thời kỳ quan trắc chuyển dịch công trình

1.3 THỰC TRẠNG CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH HIỆN NAY

ở nước ta, trong các năm 1988-1995 để phục vụ cho công tác quan trắcbiến dạng sụt lún thành phố do khai thác nước ngầm dưới đất, đã xây dựng mộtmạng lưới độ cao hình học hạng n, trong đó phần lớn các mốc quan trắc bố trítại các lỗ khoan thăm dò và khoan khai thác nước Nhờ đó, kết quả đo lặp trongkhoảng thời gian 7 năm đã bước đầu đánh giá được mức độ sụt lún của thànhphố

Đặc biệt, một số nhà bị biến dạng rất nghiêm trọng, gây ảnh hưởng tới antoàn và tính mạng của người dân Ví dụ như nhà T1 Thành Công, nhà đã bị biếndạng rất lớn, có thể xảy ra đổ vỡ bất cứ lúc nào Ngoài ra các công trình bị nứt,nghiêng như nhà B, C, D của bệnh viện Nhi Thuỵ Điển có vết nứt 6-7 cm

Các công trình bị trượt thường nằm ở sườn đồi, sườn núi Đó là do đặc điểmđịa chất dưói nền móng của công trình Các hiện tượng sói mòn, sạt lở sảy ra làmcho công trình bị trượt theo

1.3.2 Một số công trình công nghiệp

Hiện nay, nước ta đã xây dung được khá nhiều công trình lớn như: nhà máythuỷ điện Hoà Bình, thuỷ điện YALY là những công trình có tầm cỡ, mang lạinguồn lợi kinh tế lớn cho đất nước

Bên cạnh đó còn có các nhà máy, xí nghiệp được xây dung trên khắp cácvùng của tổ quốc Các công trình nhà máy, xí nghiệp xây dung đã lâu do ảnh

hưởng của nhiều yếu tố nên đã bị chuyển dịch, biến dạng gây ảnh hưởng tới điềukiện kỹ thuật và năng suất sản xuất Ví dụ như nhà máy xi măng Hoàng Thạch,Silô bột liệu 362 của dây chuyền 2 đã có:

- Độ lún tổng cộng là 40 cm

- Độ lún lệch là 16 cm

- Độ nghiêng của silô đó là 40 cm trên độ cao 70 m

Các công trình kể trên phần nhiều là do ảnh hưởng của quá trình vận hànhcông trình Các silô đã không đảm bảo được tải trọng thiết kế dẫn tới làm giảmnăng suất và chất lượng của nhà máyl

Ví dụ: Silô 362, tải trọng thiết kế là 25000 tấn nhưng do bị lệch nên chỉđược phép cấp tải 16.000 tấn nghĩa là chỉ sử dụng 2/3 tải trọng thiết kế

Với những công trình bị chuyển dịch, biến dạng như vậy cần phải có biệnpháp xử lý kỹ thuật hoặc phá bỏ để đảm bảo an toàn cho sản xuất và lao động

Trên đây chúng tôi chỉ giới thiệu một và công trình điển hình bị biến dạng

ở nước ta Ngoài ta còn rất nhiều công trình khác mà chúng tôi chưa có diều kiện

đề cập, kiểm tra được

Như vậy quan trắc lún nói riêng và quan trắc chuyển dịch, biến dạng côngtrình nói chung là một việc là cấp thiết Về mặt thực tiễn, nó giúp các cơ quanchủ quản có trắc nhiệm xử lý và quản lý công trình một cách hệ thống Về mặt lýthuyết, kết quả quan trắc chuyển dịch, biến dạng cho phép chúng ta chính xáchoá lại các vấn đề, các phương án thiết kế nền móng công trình

Chương 2: QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP

TRẮC ĐỊA 2.1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA, YÊU CẦU VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÔNG TÁC QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH

2.1.1 Mục đích, ý nghĩa của quan trắc độ lán công trình

Quan trắc độ lún công trình vừa có ý nghĩa khoa học (xác định tính đứngđắn của phép tính lý thuyết về độ bền vững của công trình) vừa có ý ngỉna thựctiễn (để sử dụng các công trình bình thường và có biện pháp xử lý khi phát hiện

hệ số chuyển dịch vượt quá giới hạn cho phép)

Quan trắc độ lún công trình là để xác định mức độ chuyển dịch công trìnhtrong mặt phẳng thẳng đứng, nghiên cứu tìm ra nguyên nhân chuyển dịch từ đó

có biện pháp xử lý, đề phòng tai biến với công trình Cụ thể là:

a Xác định giá tri chuyển dịch biến dạng để đánh giá mức độ ổn định củacông trình

b Kiểm tra việc tính toán thiết kế công trình

c Nghiên cứu quy luật chuyển dịch, biến dạng công tình trong những .điều kiện khác nhau và dự đoán chuyển dịch, biến dạng của công trình trongtương lai

d Xác định các loại chuyển dịch, biến dạng có ảnh hưởng đến quá trìnhcông nghệ, vận hành công trình

2.1.2 Yêu cầu và nhiệm vụ của công tác quan trắc độ lún công trình Trong quá trình quan trắc độ lún công trình, yêu cầu đặt ra là:

- Xây dựng hệ thống lưới quan trắc

- Phân tích đô ổn đinh của các mốc cơ sở

- Tính toán các thông số độ lún

- Thành lập mô hình dự báo quan trắc độ lún

- Rút ra các kết luận từ lý thuyết và thực nghiệm

Để quan trắc chuyển dịch biến dạng một công trình, trước hết cần phảithiết kế phương án kinh tế - kỹ thuật bao gồm:

a Nhiệm vụ kỹ thuật

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

c Sơ đổ phân bố mốc khống chế và mốc kiểm tra

d Sơ đồ quan trắc

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

f Phương pháp và dụng cụ đo

g Phương pháp chỉnh lý kết quả đo

h Sơ đồ lịch cho công tác quan trắc

i Biên chế nhân lực và dự toán kinh phí

2.2 LƯỚI KHỐNG CHẾ VÀ CÁC LOẠI MỐC DÙNG TRONG QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH

2.2.1 Lưới khống chế

Để đảm bảo tính chặt chẽ và độ chính xác cần thiết cho việc xác định độcao cần thành lập một mạng lưới liên kết các mốc trong một hệ thống nhất Nhưvậy mạng lưới độ cao quan trắc lún công trinh có cấu trúc là một hệ với ít nhấtgồm hai bậc lưới:

a ) Bậc lưới cơ sở

Bao gồm các điểm độ cao cơ sở đặt ngoài công trình có tác đụng là cơ sở độcao hoặc đo nối độ cao đến các điểm quan trắc gắn trên thân công trình'trongsuốt thời gian theo dõi độ lún công trình và có các yêu cầu sau đây:

-Số lượng các điểm gốc lớn hơn hoặc bằng 3 (vì 3 điểm trở lên mới tạo đượcvòng khép kín, lúc đó mới có điều kiện để phân tích, đánh giá mức độ ổn địnhcủa các điểm khống chế cơ sở)

-Không quá xa công trinh

-Có yêu cầu cao về mức độ ổn định vị tá, độ cao

b ) Bậc lưới quan trắc

Bậc lưới này được thành lập bằng cách đo nối liên kết các điểm kiểm tragắn trên nền hoặc tường công trình, cùng chuyển dịch với công trình Các điểmkiểm tra này gắn chặt vào công trinh ở những nơi dự kiến là chuyển dịch lớnnhất Do đó thường các điểm này được gắn tại nơi chịu lực chính của công trình

và thuận tiện cho quá trình quan trắc Toàn bộ bậc lưới quan trắc được đo nối vớilưới cơ sở Khi thiết kế lưới quan trắc nên tạo thành nhiều vòng để bảo đảm độvững chắc đồ hình và có điều kiện kiểm tra sai số khép tuyến trong quá trình đođạc ở thực địa

2.2.2 Các loại mốc dùng trong quan trắc độ lún công trình

a) Mốc cơ sở

Mốc cơ sở dùng trong đo lún công trình là mốc khống chế độ cao, là cơ sở

để xác định độ lún công trình Mốc cơ sở thoả mãn các yêu cầu sau:

- Giữ được ổn định trong suốt quá trình đo độ lún công trình

- Cho phép kiểm tra độ tin cậy của các mốc khác

- Cho phép dẫn độ cao đến các mốc đo lún một cách thuận lợi

Vị trí các mốc cơ sở được đặt vào lớp đất tốt, ổn định (có bề dày lớn), cáchnguồn gây ra chấn động lớn hơn chiều sâu của mốc cơ sở đến công trình (côngtrình dân dụng và công nghiệp thường là từ 50 - 100 m)

Khi lợi dụng các công trinh cũ để đặt mốc cơ sở thì các công trình này phảihoàn toàn ổn định (không có hiện tượng chuyển dịch, biến dạng) Không đặtmốc cơ sở tại các công trình có tải trọng động (tải trọng thay đổi)

Tuỳ theo tính chất,diện tích mặt bằng và tầm quan trọng của công trình, màthiết kế số lượng mốc cơ sở cho phù hợp với TCVN 3972:85 và được chia thành

ba loại: A, B, c Mốc cơ sở loại A là mốc có dạng cọc ống Mốc này thường ápdụng khi đo lún các công trình quan trọng xây trên nền đất đá ổn định, chiều sâukhá lớn, khu vực thi công chịu tác động của lực động học Mốc cơ sở loại B là loạimốc có dạng cọc bê tông cốt thép Mốc này thường áp dụng khi đo độ lúncủa các công trình xây dựng trên móng cọc có chiều sâu đạt đến lớp đất đá tốtđược sử dụng để tựa cọc công trình Mốc cơ sở loại c là mốc có dạng cọc ngắnhoặc khối bê tông được chôn vào lớp đất tốt nguyên thổ đầu tiên Loại mốc nàythường áp dụng khi đo độ lún các công trình dân dụng được xây trên nền đất đákém ổn định

Mốc cơ sở loại A Mốc cơ sở loại B

Hình 2.1 Mốc cơ sở quan trắc lún công trình

Cấu tạo đầu đo của mốc cơ sở có dạng hình cầu, chỏm cầu bằng thépkhông gỉ, bằng đồng hoặc bằng sứ Phần đầu của các mốc cơ sở cần được xâybảo vệ có nắp đạy sao cho tác động của mặt đất không làm ảnh hưởng tới vị trícủa mốc.

Trong những trường hợp cần thiết hoặc chủ đầu tư yêu cầu thì dẫn độ cao

từ điểm độ cao nhà nước gần nhất vào hệ thống các mốc cơ sở.b) Mốc quan trắc

Mốc quan trắc lún là mốc được gắn trực tiếp vào các vị trí đặc trưng cho độlún công trình Ví dụ các kết cấu chịu lực trên nền móng hoặc thân công trình

Mốc này dùng để quan trắc độ trồi lún của công trình Mốc quan trắc lún đượcphân ra như sau:

-Mốc gắn tường, cột

-Mốc gắn nền

-Các mốc chôn sâu dùng để quan trắc các lớp đất

Mốc quan trắc độ lún phải có kết cấu vững chắc, đơn giản và thuận tiện choviệc đo đạc, khi đặt mia, treo mia, không làm thay đổi độ cao của nó

Khi thiết kế các mốc quan trắc lún phải nghiên cứu các tài liệu mặt bằng bốtrí móng, mặt bằng công trình để đặt mốc vào đúng vị trí cần thiết kế, tránh sựphá hỏng hoặc mất tác dụng của mốc trong các chu kỳ đo sau

Mốc quan trắc lún cần bố trí sao cho phản ánh được đầy đủ nhất về độ lúntoàn công trình và bảo đảm được các điều kiện đo đạc, khi bố trí mốc quan trắclún cần tham khảo ý kiến của người thiết kế Số lượng mốc quan trắc độ lún chomột công trình cần được tính toán hợp lý sao cho vừa phản ánh được đầy đủ tínhchất lún của công trình, vừa đảm bảo được tính kinh tế Khoảng cách giữa cácmốc quan trắc độ lún phụ thuộc vào điều kiện địa chất công trình, cấu tạo máy

đo, giá trị độ lún ước tính và mục đích của việc đo lún

Mốc quan trắc độ lún được đặt sao cho có thể chuyền độ cao trực tiếp từmốc này sang mốc khác, đặc biệt ở vị trí có liên quan đến sự thay đổi kết cấu,đồng thời có thể đo nối vói mốc cơ sở một cách thuận lợi nhất

Mốc quan trắc lún phải được đặt ở những noi đặc trưng về độ lún khổngđều, các vị trí dự đoán là lún manh, các kết cấu chịu lực khác nhau, các vị tríthay đổi về điề kiện địa chất cồng trình, nơi có thay đổi về tải trọng công trình

Đối với các công trình công nghiệp và nhà khung chịu lực, mốc quan trắc

độ lún được đặt tại các cột chịu lực theo chu vi của công trình bên trong sao chocông trinh có các mốc được phân bố theo trục ngang, trục dọc tối thiểu 3 mốcmỗi hướng Tại khu vực bệ lò hoặc móng máy các mốc qua trắc lún được bố trídày hơn theo các trục đối xứng

Đối vói các nhà chung cư cao tầng ca các sàn tấm panen lớn và các nhà tậpthể có các móng lắp ghép thì các mốc được đặt theo chu vi và trục của nhà cáchnhau từ 6 - 8 m(tương ứng với hai tấm panen hay còn gọi là tương ứng qua haibước panen)

Đối vói các nhà xưởng được xây trên nền móng cọc thì các mốc phân bốcách nhau tối đa là 15 m theo trục dọc và trục ngang của công trình Khi chiềurộng của nhà xưởng lớn hơn 25 m thì số lượng mốc quan trắc lún được bố trítăng thêm một hàng 10 m theo các trục

Đối với các nhà sản xuất nhiều tầng và các công trình có móng bãng giaothì mốc quan trắc lún sẽ được bố trí theo hướng dọc và ngang của trục móng vàtheo chu vi của công trình, với mật độ một mốc trên 100 m 2 diện tích

Đối với các công trình loại ống khói, silô, lò luyện gang, công trình dạngtháp mốc được đặt tối thiểu 4 chiếc theo chu vi Với các công trình cần bảođảm chuyển động theo một trục, cần đặt mốc quan trắc lún đối xứng qua hai bêncủa chúng Đối với các dầm cầu chạy,, giá đỡ, đặt mốc tại các cột chịu lực và bốtrí theo đường trục

Đối vcd các công trình qua trọng, các công trình nghệ thuật mặt ngoài ốpbằng vật liệu quý nên chọn loại mốc quan trắc lún có bản lề quay, có nắp đạynhằm bảo đảm mỹ quan cho công trình

Khi đặt mốc lún cần lưu ý đến độ cao của mốc so với mặt nề đất xungquanh và khoảng cách từ đầu mốc đến mặt phẳng của tường hay cột để cho việcđặt mía được thuận tiện Đối với các loại mia đạt trên đầu mốc, nên đặt mốc ở độcao từ 15 - 20 cm so với mặt nền Khoảng cách từ đầu mốc tới tường hoặc cộtthưòng là từ 3 cm - 4 cm Noi đặt các mốc cần phải kí hiệu quy ước trên đồ áncủa công trinh hay toà nhà với tỷ lệ 1:100 - 1:500 và đặt tên cho mỗi mốc

Mốc quan trắc lún nền đất Mốc quan trắc lún gắn tường

Hình 2.2 Các loại mốc quan trắc lún

Trong quá trình đo đạc nếu phát hiện thất mốc bị mất, cần phải bổ sungmốc mới Vị trí của nó cách mốc cũ không qua 3 m Sauk hi gắn mốc phải đặttên cho mốc và ghi ký hiệu quy ước

Số lượng mốc quan trắc lún đặt cho nhà dân dụng hoặc công trình côngnghiệp được ước tính theo công thức sau đây [Ổ] :

(2.1)

Trong đó:

N - số lượng mốc quan trắc lún

p - chu vi nhà hoặc chiều dài móng(m)

L - khoảng cách giữa các IĨ1ỐC quan trắc lún

Đối với các nhà xây trên móng cọc hoặc mổng bè, số lượng đầu mốcđược tính bằng công thức:

(2.2)Trong đó:

s - diện tích mặt móng (m2)

F - diện tích khống chế của một mốc(m2)

Mốc quan trắc lún công trình cần được bảo quản, có nắp bảo vệ và tránh

va đập Trường hợp cần thiết nên có biên bảo bàn giao việc bảo quản mốc vóiđơn vị chủ quản và thi công công trình

2.3 ĐỘ CHÍNH XÁC VÀ CHU KỲ QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH 2.3.1 Yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún công trình

Trong quan trắc lún, yêu cầu độ chính xác phụ thuộc chủ yếu vào tính chất

cơ lý đất đá dưới nền móng công trình và phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu, vậnhành công trình

Độ chính xác quan trắc lún được xác đinh bằng công thức:

m Si❑

=s ti❑

−s t (i−1)❑

Trong đó: msti - độ chính xác quan trắc độ lún ở thòi điểm ti

Sti, St(i-1) độ lún dự báo ở thời điểm ti, t(i-l)

∈ - hệ số đặc trưng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, thông

thường ∈ =4-6

Xác định độ chính xác quan trắc độ lún là cần thiết cho công tác đo đạc Khi xácđịnh yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún công trình cần thamkhảo chỉ tiêu giới hạn lún từng công trình cụ thể Theo quy phạm thì việc quantrắc độ ME của công trình xây dựng được thực hiện bằng phương pháp thuỷchuẩn hình học có độ chính xác cần thiết của quan trắc chuyển dịch được đề ratrên cơ sờ quy mô của công trình, mục đích sử dụng của công trình và tính chất

cơ lý của nền đất Cụ thể sai số cho phép xác định độ lún của công trình khôngđược vượt quá ±1 mm đối với những công trình xây trên nền đá cứng; ±2 mmđối với các công trình xây trên nền đất chịu nén tốt; ± 5 mm đối với các côngtrình xây trên nền đất đắp, nền đất lún và nền đất chịu nén kém

Từ yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún công trình có thể xác định đượcsai số tổng hợp các bậc Nếu yêu cầu độ chính xác đưa ra là sai số tuyệt đối độlún công trình thì việc xác định sai số đô cao tổng hợp được xác định như sau:

Do độ lún công trinh được tính là hiệu đọ cao của hai chu kỳ quan trắc theocông thức:

sai số tổng hợp độ cao là:

m h20=m kc2 m qt2 (2.7)Trong đó m h0, m kc , m qt là sai số tổng hợp, sai số độ cao điểm khống chế

và sai số độ cao điểm quan trắc

Đối vối mạng lưới được xây dựng từ hai bậc lưới trở lên thì sai số bậc lướithứ i được xác định theo công thức:

m i= k i−1 m h0

√1+k2+…+k 2(n−1)(2.8)Như vậy đối với mạng lưới có hai bậc lưới ta có:

m kc= m h0

√1+k2(2.9)Sai số độ cao điểm quan trắc là:

m qt= k m h0

√1+k2(2.10)Dựa vào các công thức trên và yêu cầu độ chính xác quan trắc ta sẽ xácđịnh được giá trị sai số độ cao của từng điểm và sai số độ cao của điểm yếu đốivới từng bậc lưới

2.3.2 Chu kỳ quan trắc

Quan trắc lún được tiến hành nhiều lần, mỗi lần quan trắc được gọi làmột chu kỳ Thời gian tiến hành các chu kỳ được xác định trong khi thiết kế kỹthuật quan trắc lún Chu kỳ quan trắc phải được tính toán sao cho kết quả quantrắc phản ánh được thực chất quá trình lún của công trình Nếu chu kỳ qua/trắcthưa thì sẽ không phản ánh đúng quy luật chuyển dịch, ngược lại nếu chu kỳquan trắc quá dày sẽ dẫn tới lãng phí nhân lực , tài chính và các chi phí khác

Có thể phân ra các chu kỳ quan trắc trong ba giai đoạn:

-Giai đoạn thi công;

Chu kỳ quan trắc đầu tiên được tiến hành lúc thi công xong phần móngcông trình

Các chu kỳ tiếp theo được ấn định tuỳ thuộc tiến độ xây dựng và mứctăng tải trọng công trình.

Thường thực hiện các chu kỳ quan trắc vào lúc công trình xây dựng đạt25%, 50 %, 75%, 100% tải trọng của bản thân công trình Khi tiến độ xây dựngđều thì có thể bố trí chu kỳ đo theo tuần hoặc theo tháng

Đối với các côngtrình quan trọng có điều kiện địa chất đạc biệt, có thể tăng thêmchu kỳ đo

-Giai đoạn đầu vận hành công trình.

Giai đoạn độ lún công trình giảm dần, tuỳ thuộc vào dạng móng, loại nềnquyết định chu kỳ đo cho thích hợp Các chu kỳ quan trắc phụ thuộc vào tốc độlún của công trình, đặc điểm vận hành công trình Thời gian đo giữa hai chu kỳtrong giai đoạn này có thể chọn từ 2-6 tháng Các chu kỳ được quyết định trên cơ

sở độ lún của chu kỳ gần nhất đã xác định Số lượng chu kỳ trong giai đoạn nàytuỳ thuộc vào giá trị và tốc độ lún của côngtrình mà quyết định

-Giai đoạn công trình đi vào ổn định.

Thời gian giữa hai chu kỳ kế tiếp có thể từ 6 tháng đến 1 năm hoặc 2năm Trong một số trường hợp đặc biệt khi xuất hiện yếu tố ảnh hường đến độ ổnđịnh của công trình, cần thực hiện các chu kỳ quan trắc đột xuất

Đối với các công trình có tải trọng động: nhà kho, silô .các chu kỳ đothường được tăng cường trước khi chất tải, khi dỡ tải trước khi công trình đưavào vận hành, khi vận hành và sau khi vận hành

2.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC ĐỘ LÚN CÔNG TRÌNH

Trong quan trắc độ lún công trình bằng phương pháp trắc địa người ta sửdụng các phương pháp đo sau:

-Phương pháp đo cao hình học

-Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh

-Phương pháp đo cao lượng giác

2.4.1 Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh

Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh được áp dụng để quan trắc lún của nền cáckết cấu xây dựng trong điều kiện rất chật hẹp, không thể quan trắc bằng phươngpháp đo cao- hình học Máy đo cao thuỷ tĩnh là một hệ thống bình thông nhau

Tuỳ điều kiện cụ thể có thể cố định máy thuỷ tĩnh vói công trình trong suốt quátrình quan trắc độ lún hoặc dùng các máy thuỷ tĩnh cơ động.

Hình 2.3 Sơ đồ đo cao tại một trạm đo thuỷ tĩnhDụng cụ đo thuỷ tĩnh là những khối bình kín nối liền với nhau bằngnhững ống mềm chúa nước và ống mềm chứa không khí, do đó ngăn chặn được

sự thay đổi của áp lực bên ngoài và nâng cao độ chính xác đo đạc Các bộ phậncủa dụng cụ đo thuỷ tĩnh gồm : bình thuỷ tinh đặt trong lớp vỏ bảo vệ bằngđồng, ở trên có nắp kín Trên đầu bình có ốc đo cực nhỏ và vành đọc số Cáchình thuỷ tinh được nối vối nhau bằng các ống cao su mềm chứa không khí vàchứa nước

Nguyên lý đo cao thuỷ tĩnh: Chênh cao tại một trạm đo sẽ được xấc địnhbằng 2 vị trí thuận và nghịch của các bình

Giả sử hệ thống đo thuỷ tĩnh gồm hai bình Nl, N2 dùng xác định chênhcao giữa hai điểm A và B Chênh cao cần xác định được tính theo công thức:

h= (dl - Sl) - (d2 - Tl) (2.11)Trong đó dl,d2 là chiều cao của các bình và cũng chính là khoảng cách từđiểm “0” của thang vạch khắc đến mặt phẳng tựa của các bình Nl, N2

Sl, TI là số đọc trên vành đọc số của bình sau và trước

Như vậy ở vị trí thuận ta có:

h=(Tl-Sl)+(dl-d2)

ở vị trí ngịch ta có: h=(T2-S2)-(đl-d2)Suy ra giá trị trung bình của chênh cao tại một tram đo là:

Độ chính xác của phương pháp:

Từ công thức xác định chênh cao ta có: