Ph−ơng pháp quan trắc phải bao hàm mọi phần tử của kết cấu chống đỡ, đ−ợc tạo thành từ đất đá bao quanh và vỏ bêtông phun, bao gồm cả neo đá, s−ờn chống thép, cũng nh− vỏ hầm bêtông cuối cùng đổ tại chỗ. Hệ thống thiết bị đ−ợc lắp đặt có mục đích theo dõi biến động của kết cấu nhằm điều chỉnh các thông số thiết kế khi cần thiết, trong suốt quá trình thi công. Nó cho phép so sánh các giá
56
trị ghi đ−ợc với các giá trị dự báo tại các giai đoạn thi công, cũng nh− tạo nên cảm giác an tâm rằng các số liệu quan trắc và tốc độ biến đổi vẫn nằm trong phạm vi cho phép.
Có nhiều ph−ơng pháp theo dõi, chúng liên quan đến:
♦ Đo đạc chuyển vị t−ơng đối và chuyển vị toàn bộ;
♦ Đo đạc ứng suất trong đất nền và và trong các phần tử vỏ hầm khác nhau (bêtông phun, vì chống thép, neo chủ động hay bị động);
♦ Đo đạc áp lực và l−u l−ợng n−ớc ngầm.
Các phép đo về chuyển vị t−ơng đối đ−ợc sử dụng rộng rãi và đáng tin cậy nhất. Chúng dễ thực hiện và việc phân tích chúng cho phép điều chỉnh nhanh chóng hệ thống chống đỡ. Các phép đo khác có thể dễ gây lỗi do thủ tục theo dõi phức tạp cũng nh− những khó khăn gặp phải khi lắp đặt thiết bị và các mốc đo.
3.2.2.1 Các phép đo biến dạng
Công tác đo biến dạng đòi hỏi phải ghi nhận đ−ợc mức độ biến dạng theo ba chiều với độ chính xác cao và thể hiện d−ới dạng biểu đồ.
Quá trình biến dạng của vỏ hầm xuất hiện ngay khi nổ mìn, do đó việc ghi lại quá trình biến dạng phải kịp thời để lựa chọn kết cấu chống đỡ phù hợp.
Các điểm khống chế toạ độ phải đ−ợc đặt ở vị trí ổn định không bị biến dạng trong quá trình quan trắc biến dạng.
Có ba nhóm ph−ơng pháp dùng để đo biến dạng:
♦ Các mốc trắc địa đặt tại bề mặt phía trong của vỏ bê tông phun;
♦ Các điểm đo đặt trong các lỗ khoan đ−ợc khoan từ bên trong hầm;
♦ Các điểm đo đặt trong nền đất đ−ợc thực hiện từ mặt đất hoặc từ một hầm kế bên.
ắ Các mốc đo bên trong:
Mốc đo bên trong th−ờng cấu tạo từ các đích ngắm quang học hay các chốt neo. Chúng phải đ−ợc chôn đủ sâu để theo dõi đ−ợc các chuyển vị thực tế của bêtông phun hoặc nền đất. Tính chính xác của các thiết bị đo vẽ hiện đại cho phép thực hiện đ−ợc việc phân tích diễn giải đồng thời các loại báo cáo biến dạng, cả về độ hội tụ và độ lún. Sai số dự kiến nằm trong khoảng 3 đến 5
57
phần m−ời milimét.
ắ Các điểm/mốc đo nền đất đ−ợc lắp đặt từ bên trong hầm:
Các chuyển dịch của nền đất (có gia c−ờng hoặc không) xung quanh hầm đ−ợc đo bằng cách sử dụng các lỗ khoan h−ớng tâm, trong đó đặt các neo làm mốc đo, chuyển dịch sẽ đ−ợc theo dõi bằng các giãn nở kế. Độ chính xác của giãn nở kế là đủ cho việc kiểm soát các chuyển dịch có thể xảy ra, miễn là các mốc neo đ−ợc lắp đặt đúng cách vào trong đất.
ắ Các điểm/mốc đo nền đất đ−ợc lắp đặt từ bên ngoài
Các mốc đo lắp từ bên ngoài hầm nói chung đ−ợc dùng cho hai dạng hầm đặc biệt sau đây:
♦ Hầm đặt nông trong khu đô thị;
♦ Các hang đào lớn nh− gian máy của nhà máy thủy điện.
Với các hầm nông đô thị, đo chuyển dịch nhằm mục đích kiểm soát diễn biến của lún mặt đất hoặc lún gần các công trình kế bên. Các điểm đo này bao gồm các mốc trắc đạc trên mặt đất, kết hợp với các mốc đo lún đặt sâu hay giãn nở kế trong tr−ờng hợp các khu vực quan trọng.
Các thiết bị này (mốc đo lún hay giãn nở kế) cũng đ−ợc dùng để kiểm soát diễn biến của biến dạng đất nền quanh các hang ngầm lớn. Khi đó, thiết bị đ−ợc lắp đặt tại khu vực phía trên của vòm hang từ một hầm phụ nhỏ (15 m2), hầm này đào song song với hang ngầm. Gần đây có xu h−ớng tăng c−ờng sử dụng các máy thủy bình điện tử, trong đó sử dụng các vòng quay đo đ−ợc để suy ra l−ợng lún nền đất.
3.2.2.2 Các phép đo ứng suất
Các đo đạc này chủ yếu nhằm mục đích đánh giá trạng thái ứng suất bên trong lớp bê tông phun và tại mặt tiếp giáp với nền đất. Th−ờng sử dụng các hộp đo ứng suất, đ−ợc lắp đặt nh− trong hình 26, hoặc sử dụng các giãn nở kế dây rung đặt trong lòng bê tông. Mỗi dạng thiết bị này đều có những −u nh−ợc điểm nhất định cần phải xét tới khi phân tích diễn giải số liệu thu đ−ợc.
Hình26: Nguyên tắc làm việc của hộp đo ứng suất.
Trong tr−ờng hợp dùng hộp đo ứng suất, các số đo chịu ảnh h−ởng chủ yếu bởi tình trạng bề mặt mà chúng tựa vào, cũng nh− cách thức lắp đặt và đo. Điều này rất đúng với hộp đo ứng suất h−ớng tâm (ứng suất pháp); hộp đo ứng suất tiếp đ−ợc xem là đáng tin cậy hơn vì chúng đ−ợc bao bọc tốt hơn trong bê tông phun.