Trắc địa

NG Đi rs NG IGUYỄ TT TT-TV * ĐHQGHN 01030 TR Ư Ờ N G Đ Ạ I HỌC KIÊIM TRÚC H À NỘI PGS TS NGUYỄN QUANG TÁC (Chủ biên) - KS BUI VĂN DEO ThS NGUYỄN MAI HẠNH - ThS LÊ MINH PHƯƠNG TRÁC ĐỊA (Tái bản) NHÀ XUẤT BẢN XÂY DựNG HÀ NỘI - 0 LỜI NĨI ĐẨU G iáo trìn h Trắc đ ịa x u ấ t lầ n đ ầ u vào n ă m 1998 tài liệu p h ụ c vụ cho việc y học m ôn Trắc đ ịa trường đ i học có đào tạo n g n h kiến trúc, xảy d ự n g củng n h m ột s ố trường thuộc khôi kỹ thuật T ro n g lần tái này, ch ú n g m uốn sửa đổi, b ố su n g m ột s ố nội d u n g đ ể đáp ứng cho việc d y học theo h ỉn h thức tín chí (tài liệu P G S T S N guyễn Q u a n g Tác chủ biên) Giáo trin h biên soạn dự a theo chương trìn h k h u n g Bộ Giáo dục Đào tạo n h ả m thông n h ấ t nội d u n g chung cho n h iều trường xếp chương m ục m ột cách hợp lý đê th u ậ n tiện cho việc d y học m ôn học N ội d u n g sách gồm bốn p h ầ n : N h ữ n g kiến thức ch u n g Trắc địa; Các p h n g p h p d ụ n g cụ đo đạc bản; T h n h lập đồ tỷ lệ lớn; Ư ng d ụ n g Trăc đ ịa xảy dựng N h ữ n g kiến thức m a n g tín h k in h điền từ n g p h ầ n được, trìn h bày theo lý th u y ết truyền thống Còn lạ i, m ột sơ nội d u n g thay đôi b ổ su n g đ ể tă n g tín h hệ thống, đầy đ ủ đại N ội d u n g sách tro n g lầ n tái n y cập n h ậ t n h ữ n g công nghệ th iết bị đo đạc m ới, h iệ n đ i đ a n g d ầ n th a y th ế cho n h ữ n g công nghệ thiết bị củ, lạc hậu P h ầ n ứng d ụ n g , chủ yếu trìn h bày n h ữ n g nội d u n g liên q u a n đến việc sử d ụ n g đổ lĩn h vực kiến trúc quy hoạch n h công tác trắc địa trung xảy d ự n g d â n d ụ n g công nghiệp T uy nhiên, dây củng n h ữ n g ứng d ụ n g có th ề d ù n g đ ể th a m khảo cho n g n h xảy d ự n g khác n h g iao thông, th u ỷ lợi - th u ỷ điện N g o i m ụ c đ ích p h ụ c vụ cho việc dạy học, sách d ù n g làm tài liệu th a m khảo tốt cho cán kỹ th u ậ t, kỹ sư, kiến trúc sư, n h q u ả n lý m việc viện n ghiên cứu đơn vị chủ đ ầ u tư, tư vấn khảo sát th iế t kế, tư vấn g iá m sá t, n h th ầ u th i công xây d ự n g đông đảo bạn đọc q u a n tâm C h ú n g tỏi x in ch â n th n h cảm ơn n h ữ n g đóng góp q u ỷ báu nhà kh o a học bạn đọc lầ n tái C c t c g iả THUẬT NGỮ - ĐỊNH NGHĨA - VIẾT TẮT - KÝ HIỆU Các thuật ngữ, khái niệm đưa giáo trình giải thích, thống sử dung công tác trắc địa (thống với định nghĩa thuật ngữ chuyên môn quy định tiêu chuẩn quy phạm chuyên ngành 96TCN 42-90 96TCN 43-90) Dưới số thuật ngữ định nghĩa thường gặp: - Điếm trắc địa sở: Là điểm lưới khống chế trắc địa Quốc gia, lưới khống chế phục vụ đo vẽ tỷ lệ lớn, lưới bố trí lưới quan trắc biến dạng cơng trình; - Lưới Nhà nước (Quốc gia): Là hệ thống lưới điểm hệ toạ độ Nhà nước; - Lưới chêm dày: Là hệ thông điểm nhằm tăng mật độ cho lưới Nhà nước; - Lưới đo vẽ: Là hệ thống điểm phục vụ trực tiếp cho việc đo vẽ chi tiết; - Lưới bố trí cơng trình: Là mạng lưới điểm khu đất xây dựng có toạ độ độ cao vói độ xác cần thiết sử dụng đê’ chuyển hạng mục cơng trình từ vẽ thiết kế thực địa; - Lưới ô vuông xây dựng: Là hệ thống điểm khu đất xây dựng cơng trình tạo thành đỉnh hình vng hình chữ nhật có toạ độ chẵn chiểu dài cạnh bôi số 50 hỗc 100; - Bơ trí cơng trình: Là tổ hợp công tác trắc địa để chuyển bán vẽ thiết kế cơng trình thực địa; - Bủn đồ tỷ lệ lớn: Là đồ có tỷ lệ từ 1: 200 đến 1: 5000; - Bán đồ địa hình tỷ lệ lớn bản: Thành lập theo quy định chung quan quản lý Nhà nước để giải nhiệm vụ địa hình Nội dung thê theo quy định quy phạm hành; - Bán đổ địa hình tỷ ]ệ lớn chuyên ngành: Chủ yếu loại đồ địa hình cơng trình loại mặt cắt Ngồi u cầu đồ tỷ lệ lớn bản, loại đồ u cầu có độ chi tiết cao hơn, dùng làm tài liệu sở địa hình, địa vật phục vụ cho kháo sát, thiết kế quy hoạch, thiết kế san nền, thi cơng xây dựng sử dụng cơng trình; - Bản đồ số: Là đồ lưu giữ dạng tệp liệu; - Điếm nút: Là điểm giao tuyến đường chuyền toạ độ - 1: M tỷ lê đồ (bản vẽ), M mẫu số tỷ lệ; độ cao; - Độ cao gốc: Là độ cao điểm dùng làm gốc; Đo vẽ hồn cơng: Là xác định kích thước, hình dạng, vị trí thực tế cơng trình hay hạng mục cơng trình sau hồn tất xây lắp; Biến dạng cơng trình: Là thay đổi vị trí, hình dạng, kích thước cơng trình so với vị trí, hình dạng, kích thước ban đẩu nó; Biến dạng cơng trình theo thời gian: Là thay đổi vị trí, hình dạng, kích thước cơng trình theo thời gian so với thời điểm gốc đó; Chu kỳ quan trắc: Là lần đo đạc theo định kỳ; GPS (Global Positioning System): Là Hệ thống định vị toàn cầu; WGS (World Geodetic System): Là Hệ tham chiếu giới; ASh: Số hiệu chỉnh vào khoảng cách chênh lệch độ cao mặt đất mật chiếu; m p: Sai số trung phương vị trí điểm; m H: Sai số trung phương đo độ cao; h: Khoảng cao (chênh lệch độ cao đường đồng mức liền kề nhau); Đường đồng mức (đường bình độ): Là đường biểu diễn điểm có độ cao thực địa; ơ: Độ lệch cho phép; t: Hệ số đặc trưng cho cấp xác; m: Sai số trung phương đại lượng đo; Ald: Dung sai công tác trắc địa; Axl: Dung sai công tác xây lắp; ppm: Parts per million - Thừa số phần sai số chịu ảnh hưởng khoảng cách đo đo chiều dài sóng điện từ (m s = a + bppni) hiếu D 10'6, b - thường m ột số tự nhiên; Máy Toàn đạc điện tử (Electronic Total Station): TĐĐT Phẩn thứ NHỮNG KIẾN THÚC CHUNG VẾ TRẮC ĐỊA Chương MỞ ĐÂU 1.1 KHÁI N IÊM V Ể MÔN HỌC VÀ NHIỆM v ụ CỦA TRẮC đ ìa Trắc địa m ột m ơn khoa học trái đất Trắc địa nghiên cứu hình dạng, kích thước bề mặt tự nhiên Quả đất, nghiên cứu vị trí khơng gian kích thước yếu tổ tự nhiên địa hình, thủy văn, thực vật cơng trình nhân tạo thành phố, đô thị, khu công nghiệp cơng trình kinh tế, quốc phòng khác Nhờ trình đo đạc mặt đất, qua xử lý số liệu, ta lập đồ, biểu diễn toàn hay phần bề mặt Quả đất, xác định tọa độ độ cao điểm thực địa, lập mặt cắt Như nói, Trắc địa mơn khoa học phương pháp, phương tiên đo đạc xử lý số liệu nhằm xác định hình dạng, kích thước đối tượng đo để phục vụ cho mục đích nghiên cứu khoa học, đáp ứng yêu cầu ngành kinh tế quốc dân quốc phòng Nhiệm vụ Trắc địa tiến hành đo đạc yếu tố cần thiết góc, cạnh, độ cao; Tính tốn xử lý số liệu thể chúng dạng bình đồ, đồ, mặt cắt Trắc địa trực tiếp giải tham gia giải nhiều tốn ứng dụng q trình khảo sát, quy hoạch, thiết kế, xây dựng sử dụng cơng trình lĩnh vực kinh tế, qn Khi thiết kế, quy hoạch xây dựng công trình, trước hết cần có tư liệu m ặt khu vực, sở thiếu nhà quy hoạch, kiến trúc sư kỹ sư xây dụng Sau đó, cơng trình thiết kế vẽ chuyến thực địa phương pháp máy móc trắc địa Vì thế, nhà quy hoạch, kiến trúc sư kỹ sư xây dựng cần trang bị kiến thức định bình đồ, đồ, hiểu biết dụng cụ phương pháp đo đạc Trắc địa để ứng dung chúng thiết kế, xây dựng sử dụng công trình Trong trình phát triển mình, Trắc địa ứng dụng thành tựu nhiều lTnh vực khoa học khác toán học, vật lý, gắn liền với nhiều ngành khoa học Trái đất địa chất, địa lý, địa mạo, môi trường ngành khoa học vũ trụ thiên văn, viễn thám Trắc địa cung chia ngành hẹp Trắc địa cao cấp, Trắc địa cóng trình, Trắc địa ấnh, địa hình ngành đồ Trắc địa cao cấp tiến hành công tác đo đạc, xử lý số liệu cho phạm vi rộng lớn mang tính Quốc gia phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học lập lưới khống chế, theo dõi dịch chuyển vỏ đất, tiến hành đo thiên văn, trọng lực v.v Trắc địa ảnh tiến hành đo chụp loại ảnh (ảnh hàng không, ảnh vũ trụ, ảnh mặt đất) xử lý phim ảnh đê thành lập bình đồ, đồ phục vụ m ục đích ứng dung khác Trắc địa địa hình nghiên cứu phương pháp biểu diễn bề mặt địa hình lên đồ, bình đồ Ngành đồ nghiên cứu phương pháp thành lập loại đồ, tiến hành biên tập, chinh lý, in ấn xuất loại đồ Trắc địa cơng trình lĩnh vực trắc địa ứng dụng xây dựng, nghiên cứu phương pháp, phương tiện đảm bảo trắc địa cho trình thiết kế, thi công xây dụng theo dõi biến dạng loại cơng trình “Trắc địa” dịch từ tiếng Hy Lạp có nghĩa phân chia đất đai, khoa học trắc địa xuất từ 3000 năm trước cơng ngun với chữ số, thước đo hình học Như vậy, trắc địa ngành khoa học cổ xưa nhất, xuất lừ nhu cầu thưc tiễn người Những cơng trình cổ đại Ai Cập, Trung Quốc, Ân Độ, Hy Lạp xây dựng trước cống nguyên hàng nghìn năm cơng trình thành c ổ Loa nước ta ghi lại dấu ấn trắc địa Hàng trăm năm trước công nguyên, nhà bác học Pitago nhà triết học Aristốt nêu giả thuyết đất có dạng hình cầu vào kỷ thứ III trước công nguyên tiến hành đo đạc để xác định bán kính trái đất Từ kỷ XVI - XVII bắt đầu lập đồ cho khu vực rộng lớn Sau nhà bác học Galilê phát minh ống kính, trắc địa bắt đầu phát triển mạnh có dụng cụ đo đạc đời máv nivô máy kinh vĩ Hiện nay, nhờ phát triển nhanh ngành khoa học ứng dụng, đặc biệl lĩnh vực điện tử, tin học, trắc địa nói chung trắc địa cơng trình nói riêng có bước tiến mới, nhiều máy móc, cơng nghệ đo đạc đại đời, nhiều q trình dược tự động hố, đáp ứng yêu cầu thực tế sản xuất nghiên cứu khoa học, tiếp cận quy trình cơng nghệ thi cơng đại Ớ nước ta, vào đầu kỷ 2.0 thực dân Pháp tiến hành đo vẽ đồ chi tiết phục vạ cho mục đích cai trị khai thác tài nguyên Chất lượng công việc theo tiêu chuẩn Châu Âu thời nên nhiều số liệu địa hình số khu vực lưu trữ sử dụng cho số ngành Nhận rõ tầm quan trọng công tác trắc địa xây dựng, phát triển bảo vệ Tổ quốc, sau hồ bình lập lại, năm 1959 Nhà nước ta định thành lập C ịk đo đạc bán đồ trực thuộc Phủ Thủ tướng Trong gần 50 năm xây dựng phát triển, ngành Trắc địa Bán đồ hoạt động quản lý trực tiếp cấp Nhà nước Bộ Tài nguyên Mỏi trường Ngoài ra, Bộ, ngành điều tra xây dựng bán có quan chức quản lý tiến hành còng tác trắc địa phục vu cho chuyên ngành Đến nay, đội ngũ người làm công tác trắc địa ngày lớn mạnh, đào tạo trình độ, riêng trình độ đại học có gần 50 khố trường với hàng ngàn kỹ sư Những khoá đào tạo trường Đại học Bách khoa Hà Nội, kỹ sư khoá trường vào năm 1961 Đến năm 1966, trường Đại học Mỏ - Địa chất thành lập sở tách từ trường Đại học Bách khoa Hà Nội, có khoa Trắc địa Hiện nay, khoa Trắc địa trung tâm đào tạo nghiên cứu khoa học lớn nước lĩnh vực Ngoài ra, cán kỹ thuật trắc địa từ trình độ cơng nhân đến trung cấp đào tạo trường thuộc ngành điều tra xây dựng cư khác 1.2 VAI TRÒ CỦA TRẮC ĐỊA Đ ố i VỚI NG ÀNH XẢY DỤNG Trác địa nằm nhóm ngành điều tra bản, có vai trò quan trọng kinh tế quốc dân quốc phòng nói chung, đặc biệt ngành xây dựng bản, trắc địa ln giữ vị trí quan trọng hàng đầu Những tài liệu, số liệu trắc địa sở ban đầu để giải quvết nhiệm vụ kỹ thuật cụ thê kể từ khâu kháo sát thiết kế, quy hoạch, thi công xây dựng khai thác sử dựng cơng trình Các cơng tác trắc địa cơng trình có mối quan hệ chặt chẽ với giai đoạn trình xây dựng với công nghệ thi công xây dựng cơng trình Đối với cơng tác khảo sát, thiết kế, quy hoạch, trắc địa đáp ứng yêu cầu mặt (bản đồ, bình đồ trạng tỷ lệ), mặt cắt dọc, ngang, độ cao, độ sâu, độ dốc v.v , sò liệu kháo sát kể địa chất cơng trình địa chât thuỷ văn Trong giai đoạn này, trắc địa cung cấp tư liệu sở để lập tổng bình đồ cơng trình, chuẩn bị số liệu, vẽ để chuyển cơng trình thực địa, cung cấp vẽ thiết kế quy hoạch mặt độ cao (quy hoạch đứng) từ khâu tính tốn đến lập vẽ chi tiết, tính tốn số liệu san lấp, diện tích khu vực, dung lượng hồ chứa v.v Trong giai đoạn thi công, trắc địa đảm bảo bố trí cơng trình thực địa thiết kế Thòng thường, giai đoạn đòi hỏi độ xác cao giai đoạn khảo sát thiết kế đày, trắc địa cung cấp sở bố trí gồm mạng lưới điểm có toạ độ độ cao với độ xác cần thiết Các cơng tác trắc địa cơng trình đảm bảo chuyển trục cơng trình thực địa, đảm báo số liệu theo dõi thi cơng hố móng xây móng theo chi tiết, đảm bảo bố trí hệ thống cơng trình ngầm, tồ nhà hệ thống tổ hợp cơng trình theo thiết kế Đồng thời tiến hành đo vẽ hồn cơng để đánh giá chất lượng thi cơng hình dạng kích thước cơng trình, sở xác định sai lệch so với thiết kế để có biện pháp khắc phục kịp thời Trong trình lắp đặt điều chỉnh kết cấu xây dựng thiết bị kỹ thuật, trắc địa đảm bảo hướng dẫn lắp đặt, sau điều kết cấu thiết bị mặt bằng, độ cao độ thẳng đứng hướng bán kính, điểm đường cong với độ xác cần thiết nhờ sử dụng phương pháp máy móc chuyên dùng Đây m ột lĩnh vực phát triển mạnh trắc địa công trình, cơng trình lớn có giải pháp kết cấu phức tạp Trong giai đoạn khai thác sử dụng cơng trình cần phải tiến hành cơng tác trắc địa xác để theo dõi độ ổn định chúng theo thời gian sau tác động đột ngột thiên nhiên người động đất, giông bão, lũ lụt, xây dựng cơng trình ngầm, đóng cọc v.v Kết đo đạc xác định dịch chuyển theo phương nằm ngang đập nước, cầu cống , dịch chuyến theo phương thẳng đứng tượng trồi, lún móng cơng trình xác định độ nghiêng, độ rạn nứt Trên sỏ' phát nguyên nhân dự báo phát triển trình biến dạng khẳng định lựa chọn phương án thiết kế, xử lý móng thi cơng cơng trình tương tự nhằm đạt hiệu kinh tế cao tránh cố đáng tiếc xảy 10 Chương NHỮNG KIẾN THỨC c BẨN 2.1 KHÁI NIỆM VỂ HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC CỦA QUẢ ĐÂT Q đất có hình dạng cầu dẹt phía hai cực Tuy nhiên, nhiều lĩnh vực khoa học kỹ thuật thiên văn, địa lý, địa chất cần phải có n^ững hiểu biết xác vể hình dạng kích thước đất Những hiểu biết sử dụng ngành vũ trụ, hàng khơng, hải dương học khảo sát tìm kiếm thăm dò khống sản Bé mặt vật lý đất lồi lõm gồ ghề có tổng diện tích khoảng 510 triệu km bề mặt đại dương chiếm tới 71% chí lại 29% lục địa, đất liền Nhìn từ ngồi vũ trụ, đất cầu nước, đất liền chí đảo, độ cao trung bình cứa đất liền so với mặt biển chí khống 780m, độ sâu trung hình đại dương đạt tới 3800m, chênh lệch nơi cao nơi thấp vỏ đất xấp xỉ 20km Nếu đem so sánh với kích thước đất có đường kính khoảng 12000 km lồi lõm bề mặt đất thật không đáng kể Trên sở coi hình dạng đất hình dạng bể mặt đại dương yên tĩnh Từ đày nảy sinh khái niệm “mặt nước gốc” đất Người ta quy ước bề mặt đại dương yên tĩnh, kéo dài xuyên qua Gấc lục địa tạo thành mặt cong khép kín làm mặt nước gốc đất Hình 'dạng đất tạo mặt nước gốc đất khép kín có tên gọi Geoid Đặc điểm mặt nước gốc nằm ngang điểm, tức điểm phương đường pháp tuyến trùng với phương dây dọi Tuy nhiên, phân bố vật chất không đồng cấu tạo vỏ trái đất, nên trạng thái yên tĩnh Geoid có hình dạng phức tạp Để giải tốn liên quan đến cơng thức toán học, trắc địa người ta sử dụng mặt Elipxơid tròn xoay thay cho mặt Geoid Mặt Elipxơid tròn xoay nhận cách quay hình Elip quanh trục nhỏ PP| (hình 2.1) Kích thước Elipxơid đất xác định đại lượng bán trục lớn a (a = QO), bán trục nhỏ b (b = PO) độ dẹt a: a= — a (2 1) 11 Đó lún trung bình Stb tốc độ lún trung bình Vtb phần tồn cơng trình; Hiệu độ ỉiin hay độ lún lệch AS điểm móng; Độ lún lệch tương đối — , / khoảng cách hai điểm; z\S Độ nghiêng i móng i = ——, AS độ lún lệch điểm nằm biên móng đối diện, L chiều rộng chiều dài móng đường kính móng m óng tròn Độ nghiêng móng dẫn tới độ nghiêng cơng trình Q, độ lệch vị trí trục đứng cơng trình đỉnh so với phương thẳng đứng; f Độ võng tương đối —, đó: f - độ võng móng, / - chiều dài móng; Góc xoay cơng trình; Đó dịch chuyến ngang u cơng trình 12.2 N H IỆ M VỤ Q U A N T R Ắ C , Đ Ộ C H ÍN H X ÁC VÀ C H U KỲ Q U A N T R Ắ C Mục đích cơng tác quan trắc biến dạng xác định đại lượng biến dạng để đánh giá độ bền vững cơng trình kịp thời đưa giải pháp đảm bảo cho cơng trình hoạt động bình (hường Kết quan trắc biến dạng cơng trình minh chứng cho độ tin cậy giải pháp thiết k ế móng kết cấu xây dựng, cho phcp áp dụng biện pháp phòng chống biến dạng hay khắc phục hậu có biến dạng vượt giới hạn cho phép, xác định quy luật biến dạng để dự báo liìnli biến dạng tránh tổn thất bất ngờ xảy Quan trắc biến dạng cơng trình tập hợp công tác đo đạc phức tạp, xác, chun gia có kinh nghiệm phụ trách nhằm xác định giá trị biến dạng nguyên nhân gây biến dạng Đối với công trình phức tạp, quan trắc biến dạng cơng trình phải đặt từ thiết kế tiến hành xây móng cơng trình Cơng tác kéo dài đến năm đầu sử dụng có kết luận độ ổn định cơng trình Việc quan trắc tiến hành theo nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể đơn vị tư vấn thiết kế quy định hay đơn vị thi công đề xuất có tính đến mục đích giải pháp kết cấu nhà cơng trình cấu tạo địa chất cơng trình móng Riêng cơng trình đặc biệt, phải thường xun quan trắc suốt trình sử dụng Việc quan trắc tiến hành lặp lặp lại, có hệ thống, qua khoảng thời gian định, lần đo gọi chu kỳ đo Trong trường hợp bất thường thay đổi tải trọng, bão lụt, động đất , cần tiến hành đo chu kỳ bổ sung 233 Song song với việc quan trắc biến dạng cơng trình, để phát ngun nhân gây b ên dạng cần tổ chức theo dõi thêm trạng thái nhiệt độ, mực nước ngầm hay thay iổi tải trọng lên móng Để tiến hành quan trắc biến dạng cơng trình cần lập thiết k ế đo đạc đặc biệt, trcng nêu rõ mục đích u cầu, đặc điểm kết cấu cơng trình, cấu tạo sơ đồ bố trí m ốc, t nh tốn độ xác cần thiết, lựa chọn phương tiện, phương pháp đo xử lý số 1ệu đo Việc lựa chọn phương tiện phương pháp đo chi phí đo đạc phụ thuộc vào độ xác, vào điều kiện đo số lượng chu kỳ đo Độ xác số chu kỳ đo cều phải rõ nhiệm vụ thiết kế tiêu chuẩn kỹ thuật Tuy nhiên, lấy quy định sai số trung phương đo biến dạng sau: mm - nhà cơng trình xây đá gốc m óng cọc; 2mrn - nhà cơng trình xây cát, sét đất chịu nén khá:; 5mm - nhà cơng trình xây đất đắp đất chịu nén kém; 15mm - công trình đất đắp Đ ộ nghiêng ống khói, cột ăng ten, tháp cao xác định với độ xác 0,0005H, H chiều cao cỏng trình Đối với cơng trình quan trọng phức tạp, độ xác quan trắc biến dang cần phải tính tốn cụ thể Xác định độ xác quan trắc biến dạng cơng trình vấn đề tương đối phức tạp, thực tế nhiều trường hợp áp dụng cơng thức: m b < 0,2 AB; (12.1) đó: m b - sai số trung phương đo biến dạng; ÀB - giá trị biến dạng hai chu kỳ đo liền kề Hoặc lấy sai số xác định biến dạng khơng vượt từ 5% -T- 10% giá trị biến dạng cho phép tuỳ thuộc vào mục đích tầm quan trọng việc quan trắc Khoảng thời gian hai chu kỳ đo liên tiếp chọn tuỳ thuộc vào loại cóng trình, vào đặc điểm xây dựng tốc độ biến dạng cơng trình Chu kỳ quan trắc giai đoạn thi công tiến hành vào thời điểm xây xong phần m óng cóng trình Các chu kỳ ấn định tuỳ thuộc vào tiến độ xây dựng mức tăng tải trọng cơng trình, thường tiến hành đo vào thời điểm cơrig trình đạt 25%, 50%, 75% 100% tải trọng Đối với cơng trình quan trọng có chiều cao lớn, có địa chất nén móng kết cấu phức tạp tăng thêm chu kỳ đo 12.3 Q U A N T R Ắ C Đ Ộ LÚN C Ơ N G T R ÌN H Trong kiến nghị đo lún cơng trình quy định: Tất cơng trình xây dựng khu đất mói đất dễ lún, thiết phải đuợc tiến hành độ lún Độ trồi lún cơng trình xác định phương pháp trắc địa như: 234 - Phương pháp đo cao hình học xác khoảng cách ngắn (25m); - Phương pháp đo cao lượng giác khoảng cách ngắn (dưới lOOm); - Phương pháp đo cao thuỷ tĩnh; - Phương pháp đo chụp ảnh lập thể Phương pháp áp dụng phổ biến phương pháp đo cao hình học, có nhiều ưu điểm nên xem phương pháp thơng dụng nhất, có độ xác cao, tiến hành đo đạc đơn giản, nhanh chóng, máy móc thiết bị khơng q đắt tiền, có thê tiến hành đo nhũng điều kiện khó khăn, chật hẹp Phương pháp đo cao hình học xác khoảng cách ngắn xác định hiệu độ cao điểm cách -r lOm với sai số từ 0,05 -r 0,1 mm điểm cách hàng trăm mét với sai số khoảng 0,5mm Tuỳ thuộc vào độ xác u cầu xác định độ lún, áp dụng cấp đo khác nhau, ví dụ, xác định độ lún đập bê tông, công trình cao tầng xây móng cọc đo theo tiêu chuẩn hạng I II Nhà nước với sai số trung phương đo chênh cao trạm m áy khoảng 0,3 -r 0,5mm; xác định độ lún cơng trình cơng nghiệp dân dụng thường đo theo tiêu chuẩn hạng II III Nhà nước với sai số trung phương đo chênh cao trạm m áy khoảng 0,5 H- 0,9mm Đê xác định độ lún cơng trình theo phương pháp đo cao hình học cần bố trí hệ thống điểm mốc chuẩn m ốc lún Những mốc giữ vai trò quan trọng cơng tác quan trắc độ lún cơng trình Mốc chuẩn bố trí ngồi vùng chịu ảnh hưởng lún, nơi có độ ổn định cao, cho độ cao mốc chuẩn không thay đổi suốt thời gian đo lún, hàng năm độ cao mốc chuẩn khơng thay đổi q lmm, ngồi mốc chuẩn khơng bố trí q xa cơng trình đế hạn chế tích luỹ sai số đo Đê đánh giá độ ổn định mốc chuẩn đảm bảo mức độ Núm m ốc hình tin cậy xác định độ lún, đối vói chỏm cầu cơng trình độc lập cần xây dựng Ống m ốc mốc chúng mốc chôn sâu m ốc chúng mốc gắn tường Mốc chôn sâu phổ biến mốc dạng ống thép (hình 12.1) Độ sâu chôn m ốc tuỳ thuộc vào đặc điểm địa chất nơi bố trí mốc, cho thân mốc đưa xuống tói đất ổn định Nếu cần chơn sâư (ị)50-í-80mm Ĩ ng thép bảo vệ 100-r120mm Tấm lót Vòng đệm C hất cách nhiệt Thành hố m ốc Nắp đậy Hinn IZ.1 IVIOC cnon sau 235 tới hàng chục mét cần phải sử dụng loại ống thép có đường kính tới 170mm Mốc chơn sâu dạng cọc bê tơng đóng sâu xuống đất Mốc đo lún gắn trực tiếp lên thân móng, lên cột, hai bên khe lún phần chịu lực xung quanh cơng trình vị trí dự đốn lún mạnh Mốc lún bố trí sơ đồ hình 12.2 Hình 12.3 Một s ố dạng mốc lún gắn cơng trình Mốc lún phải có kết cấu đon giản, dễ bố trí phải đảm bảo độ bền suốt trình đo lún Một số dạng mốc lún tiêu biểu nêu hình 12.3 - 12.4 Trong quan trắc độ lún cơng trình phải sử dụng loại máy thuỷ bình xác có đo cực nhỏ với khoảng chia 0,1 -ỉ- 0,05mm, ống kính có độ phóng đại từ 30 lần trở lên, có ống thuỷ với độ nhạy cao, giá trị vạch chia không 12"/2mm loại máy thuỷ bình tự động, máy thuỷ bình điện tử có độ xác tương đương M ia sủ dựng đo lún cơng trình phải loại mia inva có khoảng chia mia khơng mm loại rnia chuyên dùng Số lượng chu kỳ khoảng thời gian hai chu kỳ quan trắc tính toỂn, lựa chọn cho kết đo phản ánh thực chất trình lún cơng trình, qua trình cố kết đất ổn định móng 236 Nói chung chọn khống thời gian a) hai chu kỳ đo dựa vào giai đoạn: - Giai đoạn thi cơng còng trình; - Giai đ o n đầu vận hành cơng trình; - Giai đoạn cơng trình bắt đầu ổn định Trong giai đoạn thi cơng cần theo dõi thường xuyên đê đảm bảo thi công an tồn Hình 12.4 Dạng mốc ẹắn nên cung cấp số liệu độ lún cách khách quan Trong giai đoạn đầu vận hành cơng trình, khoảng thời gian hai lần quan trắc k ế tiếp xác định tuỳ thuộc vào tốc độ lún cơng trình, chọn từ đến tháng Khi độ lún cơng trình chu kỳ liên tiếp khơng thay đổi, có thê xem cơng trình bắt đầu giai đoạn ổn định lún Trong giai đoạn này, thời gian chu kỳ quan trắc cách từ tháng đến năm Kết đo chu kỳ đáu xem sở gốc để xác định độ lún điểm cơng trình chu kỳ sau Dựa vào kết tính tốn, xử lý chu kỳ đo tiếp theo, ta xác định thông số lún lập biểu đồ lún bao gồm: Đồ kín s hai chu kỳ liên tiếp (j - 1) j: SK H > = Hi - H - Tổng độ lún tính từ chu kỳ đầu: Sj = Hị - H ( 12.2) (12.3) - Độ lún lệch hai điểm chu kỳ j: ASị_2 = (S2 - Sị)j (12.4) từ tính độ nghiêng móng - Tốc độ lún điểm: V Í = ỄL: (12.5) tốc độ lún trung bình cơng trình: ỉ Vi V tb = ^ ( 12.6 ) đó: r - số lượng mốc lún gắn cơng trình Đê cho dễ nhìn nhận hình dung xu hướng lún cơng trình cần lập biểu đồ độ lún theo trục (hình 12.5), bình đồ đường đẳng lún (hình 12.2) biểu đồ lún số mốc đặc trưng (hình 12.6) Ngồi cần ghi nhận lại tác động người thiên nhiên có ảnh hưởng đến độ ổn định cơng trình hoạt động xây 237 dựng, khai thác lân cận, ngầm, thay đổi mực nước ngầm, thay đổi nhiệt độ tượng giông bão, động đất Hình 12.5 Biểu đồ độ lún theo trục p, kG/cm2 Trẽn sở kết quan trắc xử lý số liệu dự đốn q trình phát triển lún, điều có ý nghĩa quan trọng cho trình vận hành sử dụng cơng trình lựa chọn phương án thiết kế, xử lý m óng lựa chọn cơng nghệ thi cơng cho cơng trình, móng tương tự Phương pháp thuỷ tĩnh có độ xác cao, ưu tiên áp dụng nơi kh ó lui tới, tầng hầm chật chội, độ chiếu sáng kém, có tác động có hại cho sức khoẻ người tầng hầm nhà máy gia tốc hạt, nhà m áy điện nguyên tử Phương pháp đo cao lượng giác có độ xác thấp hơn, lại thuận lợi nhữns trường hợp phải auan trắc nhiều điểm cơng trình độ cao khác cơng trình đập thuỷ điện Hiện nay, công nghệ CiPS bắt đầu áp dụng có hiệu quan trắc biến dạng 12.4 Q U A N T R Ắ C C H U Y Ê N d ịc h n g a n g c n g t r ìn h Quan trắc chuyển dịch ngang phần nhà toàn bơ cơng trình tiến hành nhiều phương pháp trắc địa phương pháp đo hướng chuẩn, phương pháp 238 toạ độ (dùng m áy toàn đạc điện tử, đo tam giác, toàn cạnh, đo hướng giao hội, đo đường chuyền ), phương pháp đo chụp ảnh lập thể, phương pháp dùng công nghệ GPS phương pháp kết hơp Đ ộ chuyển dịch tuyệt đối công trình xác định so với điểm gốc cố định nằm phạm vi bị dịch chuyển Ngoài có thê xác định độ dịch chuyển tương đối điểm cơng trình so với Độ xác quan trắc chuyển dịch ngang phần tồ nhà cơng trình quy định tuỳ thuộc đặc điểm m óng chúng khơng vượt giá trị sau : - 1mm nhà cơng trình xây đá gốc nửa gốc; - 3m m nhà cơng trình xây cát, sét đất chịu nén; - 5m m nhà cơng trình xây đất lấp, dễ lún đất chịu nén khác; - 15mm cơng trình đắp đất Đối với cơng trình quan trọng, đòi hỏi độ xác cao, độ xác quan trắc chuyển dịch xác định sở tính tốn cụ thể Số lượng khoảng Ihời gian hai chu kỳ quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình phụ thuộc vào đặc điểm móng, vào dạng cơng trình, vào độ chuyển dịch dự tính vào tiến độ cơng nghệ thi cơng cơng trình Chu kỳ quan trắc tiến hành sau mốc chuẩn bắt đầu ổn định chưa có áp lực ngang lên cơng trình Chu kỳ thường đo đo lại -r lần Chu kỳ thứ hai tiến hành sau có áp lực ngang lên cơng trình Sau tiến hành đo chu kỳ dựa vào sức tăng giảm áp lực ngang lên cơng trình vượt q 25% áp lực thiết kế Sau cơng trình đưa vào sử dựng, việc quan trắc tiến hành để kiểm tra độ ổn định bền cách đo vài chu kỳ năm vào thời điểm có thay đổi đột ngột yếu tố bên ngoài, thường trước sau m ùa mưa Quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình kết thúc tốc độ chuyển dịch giảm dần đạt giá trị không 2mm/năm Trong trường hợp thay đổi ch ế độ điều kiện vận hành cơng trình xuất tượng biến dạng vượt quy định thiết kế cần phải khôi phục lại công tác quan trắc Đê quan trắc chuyển dịch ngang cần bố trí mốc chuyển dịch vào gần móng tốt để giảm ảnh hưởng biến dạng nhiệt độ độ nghiêng cơng trình Các mốc bố trí cách từ 10 đến 20m Mốc chuẩn bố trí ngồi phạm vi chuyển dịch, nơi ổn định đo nối tới điểm định hướng để kiểm tra Nếu chư kỳ phát mốc chuẩn bị dịch chun vượt q giới hạn phải tính tốn hiệu chỉnh Mốc chuẩn cột bê tơng cốt thép (hình 12.7) hay dạng ống thép (hình 12.8) 239 H ình 12.7 Cột bêtơng Hình 12.8 Ong thép Hình 12.9 Bàng ngắm cố định Bảng ngắm sử dụng quan trắc chuyển dịch ngang cơng trình thường có hai loại, loại bảng ngắm cố định loại bảng ngắm di động Bảng ngắm cố định (hình 12.9) thường dùng phương pháp có đo góc đo hướng Bảng ngắm di động (hình 12.1 Oa, b) loại bảng ngắm xê dịch tới ,0 lm m phạm vi định thang số nằm ngang, thường sử dụng phương pháp đo hướng chuẩn b) Ị ' W |i » ij Ị Ị M p g n q g g H m r n ifi.ii|iii'.|iin |T n f '.' Hình 12.10 Hai loại bảng ngắm di dộng 240 Đối với cơng trình có cấc mốc chuyển dịch gán nhiều độ cao khấc đập thuý điện, tiện lợi áp dụng phương pháp toạ độ có sử dụng máy tồn đạc điện tử cơng nghệ CiPS, hình 12.1 Trcn sờ so sánh toạ độ điểm chuyển dịch I cơng trình xác định chu kỳ tiế p t h e o với to đ ộ c ú a c h ú n g đ ã x c đ ịn h đ ợ c Hình 12.11 IA(ởi CỊUCỈÌÌ trắc troim chu kỳ đầu ta có thê tính giá trị chuyến dịclì hướng chuyển dịch điểm Hiện nay, nhờ có phát triển mạnh tiến kỹ thuật xuất nhiều loại thiết bị đo đạc đại loại máy toàn đạc điện tử lúc xác định toạ độ khơng gian điếm với độ xấc cao nên việc áp dụng phương pháp toạ độ tiện lợi kinh tế Đối với còng trình có thê gắn mốc chuyến dịch gần độ cao th n g hàng, tiện lợi áp dụng phương pháp hướng chuẩn, hai đầu hướng chuán cần bố trí mốc chuẩn A ị, A (hình 12.12) mốc quan trắc I, hướng chuẩn Độ dịch chuyển điểm 1, gắn cơng trình II nằm xác định qua thay đối dộ lệch y so với hướng chuẩn chu kỳ quan trắc Độ lệch xác định gián tiếp phương pháp đo góc hay xác định trực tiếp nhờ sử dụng hang ngắm di động /, n X =— r '1 fy -