thi cụng Top-down Hỡnh 3.2. Biện phỏp thi cụng bỏn Top-down Hỡnh 3.3. Biện phỏp thi cụng đào mở
3.1.1.2. Cỏc biện phỏp chắn đất để thi cụng hố đào trong quỏ trỡnh thi cụng múng và tầng hầm
Khi thi cụng tầng hầm cho cỏc cụng trỡnh nhà cao tầng, một vấn đề phức tạp đặt ra là giải phỏp thi cụng hố đào sõu trong khu đất chật hẹp liờn quan đến cỏc yếu tố kỹ thuật và mụi trƣờng. Thi cụng hố đào sõu làm thay đổi trạng thỏi ứng suất dẫn tới biến dạng trong đất nền xung quanh khu vực hố đào và cú thể làm thay đổi mực nƣớc ngầm dẫn đến nền đất bị chuyển dịch và cú thể lỳn gõy hƣ hỏng cụng trỡnh lõn cận nếu khụng cú giải phỏp thớch hợp chống đỡ thành hố đào.
Hiện nay, cỏc giải phỏp chống đỡ thành hố đào thƣờng đƣợc ỏp dụng là: tƣờng barrette - tƣờng trong đất (tƣờng võy), tƣờng cừ thộp, tƣờng chắn đất bằng cọc khoan nhồi, tƣờng chắn đất bằng cọc xi măng đất, tƣờng chắn đất bằng vỏn + sƣờn thộp hỡnh.
Hỡnh 3.4 đến hỡnh 3.8 thể hiện cỏc giải phỏp chống đỡ thành hố đào trong quỏ trỡnh thi cụng tầng hầm nhà cao tầng.
Hỡnh 3.4. Tường chắn đất bằng bờ tụng cốt thộp (tường
Barrette) - Tường võy
Hỡnh 3.5. Tường chắn đất bằng cừ thộp Hỡnh 3.6. Tường chắn đất bằng cọc khoan nhồi Hỡnh 3.7. Tường chắn đất bằng cọc xi măng đất Hỡnh 3.8. Tường chắn đất bằng vỏn + sườn thộp hỡnh
Hiện nay đối với cỏc nhà cao tầng cú tầng hầm đƣợc xõy chen trong khu dõn cƣ thỡ tƣờng võy là giải phỏp thớch hợp để chống đỡ thành hố đào.
3.1.1.3. Tường võy nhà cao tầng
Tƣờng võy (tƣờng trong đất) là tƣờng bờ tụng cốt thộp đổ tại chỗ cú độ rộng 0.5m đến 1.5m, chiều sõu của tƣờng võy phụ thuộc vào điều kiện địa chất khu vực xõy dựng cụng trỡnh, chiều sõu của tầng hầm, biện phỏp thi cụng tầng hầm và múng cụng trỡnh. Chiều sõu tƣờng võy thƣờng từ 12m đến 30m [23]. Tƣờng võy ngồi nhiệm vụ chống giữ thành hố đào cũn đƣợc sử dụng để làm tường tầng hầm nhà cao tầng. Do vậy, việc quan trắc chuyển dịch tƣờng võy nhằm phũng ngừa sự cố cú
tầng hầm là việc làm hết sức cần thiết. Hỡnh 3.9 thể hiện giải phỏp chống đỡ thành hố đào trong quỏ trỡnh thi cụng tầng hầm nhà cao tầng bằng tƣờng võy. Hỡnh 3.10 thể hiện quỏ trỡnh thi cụng tƣờng võy nhà cao tầng.
Hỡnh 3.9. Tường võy (tường barrette) chống đỡ thành hố đào
Hỡnh 3.10. Thi cụng tường võy
Tƣờng võy đƣợc giữ ổn định trong quỏ trỡnh thi cụng bằng cỏc giải phỏp sau: Giữ ổn định bằng hệ dàn thộp hỡnh, giữ ổn định bằng phƣơng phỏp neo trong đất, giữ ổn định bằng phƣơng phỏp thi cụng Top-down.
3.1.2. Nguyờn nhõn gõy ra chuyển dịch biến dạng của tường võy
Trong quỏ trỡnh đào đất để thi cụng múng và tầng hầm cụng trỡnh nhà cao tầng, khi lấy đi một lƣợng đất nào đú sẽ làm thay đổi trạng thỏi ứng suất dẫn tới biến dạng của khối đất quanh hố đào. Đất sẽ chuyển dịch về phớa hố đào và làm cho tƣờng võy cú thể bị chuyển dịch.
3.1.3. Mục đớch quan trắc chuyển dịch ngang của tường võy
Quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy nhằm cỏc mục đớch xỏc định mức độ chuyển dịch biến dạng, nghiờn cứu tỡm ra nguyờn nhõn chuyển dịch biến dạng của tƣờng võy và từ đú cú biện phỏp xử lý, đề phũng sự cố đối với cụng trỡnh và cụng trỡnh lõn cận, cụ thể là:
- Xỏc định giỏ trị chuyển dịch ngang của tƣờng võy để đỏnh giỏ độ ổn định của tƣờng võy (tƣờng tầng hầm), phũng ngừa cỏc sự cố hƣ hỏng, đổ vỡ cú thể xảy ra.
- Kết quả quan trắc là số liệu đối chứng để kiểm tra cỏc tớnh toỏn trong giai đoạn thiết kế hố đào để đề ra chế độ thi cụng hố đào một cỏch hợp lý.
3.1.4. Yờu cầu độ chớnh xỏc và chu kỳ quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
3.1.4.1. Yờu cầu độ chớnh xỏc quan trắc
Yờu cầu độ chớnh xỏc quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy phụ thuộc chủ yếu vào đặc điểm kết cấu của tƣờng võy, biện phỏp thi cụng hố đào và đƣợc xỏc định bằng một trong hai cỏch sau:
Cỏch 1: Dựa vào giỏ trị chuyển dịch ngang dự bỏo (do đơn vị thiết kế cung
cấp) xỏc định yờu cầu độ chớnh xỏc quan trắc theo cụng thức (3.1): ε
q
q m
2 (3.1)
Trong đú: mq - yờu cầu độ chớnh xỏc quan trắc chuyển dịch ngang ở thời điểm ti; q - giỏ trị chuyển dịch ngang dự bỏo giữa 2 chu kỳ quan trắc; - hệ số đặc trƣng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, phụ thuộc vào xỏc xuất đƣợc chấp nhận. Đối với cụng tỏc quan trắc biến dạng thƣờng lấy xỏc xuất P = 0.997, (tƣơng ứng với =3) và khi đú cụng thức tớnh độ chớnh xỏc quan trắc chuyển dịch là:
q
m 0.17q (3.2)
Cỏch 2: Trong thực tế, yờu cầu độ chớnh xỏc quan trắc thƣờng đƣợc xỏc
định dựa vào điều kiện nền múng, đặc điểm kết cấu đối với từng loại cụng trỡnh cụ thể (cỏc tiờu chuẩn này do cơ quan quản lý ngành ban hành). Hiện nay vẫn chƣa cú một tiờu chuẩn nào quy định cụ thể về độ chớnh xỏc quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy. Vỡ vậy, cú thể sử dụng cỏc cấp đo chuyển dịch ngang trong TCVN 9399:2012 “Nhà và cụng trỡnh xõy dựng – Xỏc định chuyển dịch ngang bằng
phương phỏp trắc địa” [38] để quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy. Theo tiờu
chuẩn này việc đo chuyển dịch ngang cụng trỡnh đƣợc chia làm ba cấp: cấp I, cấp II và cấp III. Sai số trung phƣơng cho phộp quan trắc chuyển dịch ngang và cỏc cấp đo đƣợc đƣa ra ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Sai số trung phương cho phộp quan trắc chuyển dịch ngang và cỏc cấp đo
TT Cấp đo Sai số trung phƣơng quan trắc chuyển dịch ngang (mm)
1 Cấp 1 1 đến 5
2 Cấp 2 5 đến 10
3.1.4.2. Chu kỳ quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
Quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy là dạng cụng tỏc đo lặp, đƣợc thực hiện nhiều lần, mỗi lần đo gọi là một chu kỳ quan trắc. Thời gian thực hiện cỏc chu kỳ quan trắc phải đƣợc tớnh toỏn sao cho kết quả quan trắc phản ỏnh đỳng thực chất quỏ trỡnh chuyển dịch của tƣờng võy. Nếu chu kỳ đo thƣa thỡ sẽ khụng xỏc định đƣợc đỳng quy luật chuyển dịch, ngƣợc lại nếu ấn định chu kỳ quan trắc quỏ dày sẽ dẫn đến lĩng phớ nhõn lực, tài chớnh và cỏc chi phớ khỏc (thực tế chu kỳ quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy thƣờng phụ thuộc vào tốc độ thi cụng hố đào). Chu kỳ quan trắc đầu tiờn cần đƣợc thực hiện trƣớc khi thi cụng hố đào.
3.2. QUAN TRẮC CHUYỂN DỊCH NGANG TƢỜNG VÂY BẰNG PHƢƠNG PHÁP TRẮC ĐỊA
3.2.1. Thiết kế kết cấu và phõn bố mốc quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
3.2.1.1. Thiết kế kết cấu mốc quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
1. Mốc khống chế cơ sở
Mốc khống chế cơ sở (mốc chuẩn) đƣợc đặt ngồi phạm vi chuyển dịch của tƣờng võy, tại những vị trớ cú điều kiện địa chất ổn định. Mốc cơ sở cú 3 loại thƣờng dựng là mốc nổi, mốc chỡm và mốc cú định tõm bắt buộc. Trong TCVN 9399:2012 [38] đĩ thể hiện đầy đủ cấu tạo mốc chuẩn đo chuyển dịch ngang cụng trỡnh mà cú thể sử dụng để làm mốc chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy.
2. Mốc quan trắc tường võy
Mốc quan trắc đƣợc gắn trờn đỉnh tƣờng võy tại những vị trớ cần theo dừi chuyển dịch. Kết cấu mốc phải đƣợc lựa chọn cẩn thận để bảo đảm độ bền vững, cú thể bảo quản lõu dài và thuận lợi cho cho việc đặt thiết bị quan trắc.
3.2.1.2. Phõn bố mốc quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
Mốc khống chế cơ sở đƣợc đặt ngồi phạm vi chuyển dịch của tƣờng võy, tại những vị trớ cú điều kiện địa chất ổn định. Số lƣợng mốc khống chế cơ sở cần ớt nhất là 3 mốc để mỗi chu kỳ quan trắc cú thể tiến hành phõn tớch đỏnh giỏ độ ổn định của mốc khống chế cơ sở. Cỏc mốc khống chế cơ sở đƣợc bố trớ sao cho khi đo nối cỏc này với nhau tạo thành một mạng lƣới gọi là lƣới khống chế cơ sở.
Mốc quan trắc đƣợc đặt tại cỏc vị trớ đặc trƣng của tƣờng võy và thƣờng đặt theo chu vi của tƣờng. Khoảng cỏch giữa cỏc mốc thƣờng đƣợc bố trớ tựy vào hỡnh dạng của tƣờng võy và do đơn vị thiết kế chỉ định (thụng thƣờng khoảng cỏch giữa cỏc mốc từ 20m đến 30m).
3.2.2. Thiết kế hệ thống lưới quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
3.2.2.1. Cấu trỳc hệ thống lưới mặt bằng quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
Để thực hiện quan trắc chuyển dịch tƣờng võy cần phải xõy dựng một mạng lƣới khống chế với 2 loại điểm mốc:
Hệ thống mốc loại 1 đƣợc xõy dựng tại cỏc vị trớ cố định bờn ngồi phạm vi ảnh hƣởng chuyển dịch của tƣờng võy, cỏc mốc này cú tỏc dụng là cơ sở tọa độ gốc cho tồn bộ cụng tỏc quan trắc và đƣợc gọi là mốc khống chế cơ sở. Yờu cầu đối với điểm mốc khống chế là phải cú vị trớ ổn định trong suốt quỏ trỡnh quan trắc.
Hệ thống mốc loại 2 là cỏc mốc gắn trờn tƣờng võy, cựng chuyển dịch với tƣờng võy và đƣợc gọi là mốc quan trắc.
Trong mỗi chu kỳ quan trắc cần thực hiện cỏc phộp đo để xỏc định vị trớ tƣơng đối giữa cỏc điểm mốc khống chế nhằm kiểm tra và đỏnh giỏ độ ổn định của cỏc mốc đú, nhƣ vậy sẽ tạo thành một bậc lƣới đƣợc gọi là lƣới khống chế. Đồ hỡnh đo nối giữa hệ thống mốc quan trắc với cỏc mốc khống chế tạo ra bậc lƣới thứ 2, đƣợc gọi là bậc lƣới quan trắc.
3.2.2.2. Yờu cầu độ chớnh xỏc cỏc bậc lưới quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
Yờu cầu độ chớnh xỏc đối với cỏc cấp lƣới trong quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy đƣợc xỏc định trờn cơ sở yờu cầu độ chớnh xỏc chuyển dịch. Giỏ trị của sai số giới hạn này (ký hiệu là mq) thƣờng đƣợc đƣa ra trong bản thiết kế kỹ thuật cụng trỡnh. Yờu cầu sai số xỏc định chuyển dịch đối với cỏc cấp lƣới đƣợc xỏc định
theo cỏc cụng thức sau: - Đối với lƣới cơ sở:
CS q q 2 m m = 1 k (3.3)
- Đối với lƣới quan trắc:
QT q q 2 k.m m = 1 k (3.4)
Trong cỏc cụng thức (3.3) và (3.4): mq - độ chớnh xỏc yờu cầu quan trắc chuyển dịch ngang; k là hệ số giảm độ chớnh xỏc giữa 2 cấp lƣới (thụng thƣờng k = 2ữ3).
3.2.2.3. Ước tớnh độ chớnh xỏc lưới quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
Giống nhƣ trong trƣờng hợp quan trắc độ lỳn, ƣớc tớnh độ chớnh xỏc lƣới mặt bằng trong quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy đƣợc thực hiện nhằm giải quyết một trong 2 bài toỏn:
1- Xỏc định độ chớnh xỏc cỏc yếu tố của lƣới khi đồ hỡnh lƣới và sai số đo cỏc đại lƣợng (gúc, chiều dài) đĩ đƣợc lựa chọn. Cỏc yếu tố cần ƣớc tớnh trong lƣới quan trắc chuyển dịch ngang thƣờng là: sai số vị trớ điểm, sai số vị trớ theo hƣớng, sai số phƣơng vị và chiều dài cạnh.
2- Xỏc định sai số đo cỏc yếu tố của lƣới trong trƣờng hợp cho trƣớc đồ hỡnh và chỉ tiờu sai số của một số đại lƣợng nào đú mà lƣới cần đỏp ứng.
Ƣớc tớnh lƣới thƣờng đƣợc thực hiện theo phƣơng phỏp chặt chẽ trờn cơ sở thuật toỏn bỡnh sai giỏn tiếp thụng qua cỏc phần mềm chuyờn ngành trờn mỏy tớnh.
3.2.3. Quan trắc chuyển dịch ngang tường võy bằng lưới đo gúc - cạnh
Chuyển dịch ngang của tƣờng võy đƣợc xỏc định trờn cơ sở so sỏnh tọa độ mốc quan trắc ở cỏc thời điểm (chu kỳ) đo khỏc nhau. Trong mỗi chu kỳ thƣờng xõy dựng một bậc lƣới trắc địa liờn kết cỏc mốc quan trắc, mạng lƣới này đƣợc định vị theo hệ tọa độ của lƣới khống chế cơ sở. Tựy thuộc địa hỡnh thực địa và đặc điểm kết cấu của tƣờng võy, cú thể thành lập lƣới quan trắc bằng cỏc phƣơng phỏp tam giỏc, đa giỏc, giao hội hoặc lƣới đo hƣớng chuẩn.
3.2.3.1. Phương phỏp tam giỏc
Phƣơng phỏp tam giỏc (với cỏc đồ hỡnh đo gúc, đo cạnh hoặc đo gúc-cạnh) đƣợc ứng dụng để quan trắc chuyển dịch ngang của tƣờng võy cú hỡnh dạng phức tạp. Cỏc mốc quan trắc đƣợc bố trớ ở những vị trớ đặc trƣng của tƣờng võy, cú kết cấu thuận tiện cho việc đặt mỏy, gƣơng hoặc bảng ngắm. Để đo cỏc yếu tố (gúc, cạnh) trong lƣới hiện nay thƣờng sử dụng mỏy tồn đạc điện tử độ chớnh xỏc cao.
Lƣới quan trắc đƣợc xõy dựng theo hỡnh thức tam giỏc thƣờng là mạng lƣới dày đặc với đồ hỡnh rất chặt chẽ, cho phộp xỏc định tọa độ cỏc điểm trong lƣới với độ chớnh xỏc cao. Tuy nhiờn, do số lƣợng trị đo trong lƣới tam giỏc thƣờng là lớn nờn việc đo đạc trong mạng lƣới cũng tốn nhiều thời gian, cụng sức và cỏc chi phớ khỏc. Trờn hỡnh 3.12 nờu vớ dụ về một mạng lƣới quan trắc chuyển dịch ngang đỉnh tƣờng võy cụng trỡnh nhà cao tầng bằng phƣơng phỏp tam giỏc.
Hỡnh 3.12. Sơ đồ lưới tam giỏc quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
3.2.3.2. Phương phỏp đa giỏc
Phƣơng phỏp đa giỏc đƣợc sử dụng để quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy cú dạng hỡnh cung. Trờn mỗi tuyến quan trắc xõy dựng 1 đƣờng chuyền qua cỏc
mốc gắn tại đỉnh tƣờng võy, ở hai đầu đƣợc dựa trờn 2 điểm khống chế cơ sở và đo nối ớt nhất 2 phƣơng vị gốc. Đo gúc, cạnh trong tuyến đa giỏc bằng mỏy tồn đạc điện tử chớnh xỏc. QT1 QT2 QT3 QT4 QT5 MC3 MC4 MC2 MC1
Hỡnh 3.13. Sơ đồ lưới đa giỏc quan trắc chuyển dịch tường võy
3.2.3.3. Phương phỏp giao hội
Cỏc dạng lƣới giao hội (giao hội gúc, giao hội cạnh và giao hội gúc- cạnh) cú thể đƣợc ỏp dụng để quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy một cỏch hiệu quả. Trong lƣới giao hội, mỏy đo đƣợc đặt tại cỏc điểm khống chế cơ sở, tiờu ngắm (hoặc gƣơng) đặt tại cỏc mốc quan trắc. Từ cỏc điểm lƣới khống chế tiến hành đo cỏc yếu tố cần thiết (gúc, cạnh hoặc gúc - cạnh) đến tất cả cỏc điểm quan trắc trờn tƣờng võy.
Hỡnh 3.14 là sơ đồ lƣới quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy bằng phƣơng phỏp giao hội.
3.2.4. Quan trắc chuyển dịch ngang tường võy bằng phương phỏp hướng chuẩn
Phƣơng phỏp hƣớng chuẩn thƣờng đƣợc ỏp dụng để quan trắc chuyển dịch ngang đối với cụng trỡnh cú dạng thẳng. Trong phƣơng phỏp hƣớng chuẩn thƣờng lấy trục hồnh trựng với hƣớng chuẩn. Cơ sở lý thuyết và phƣơng phỏp xử lý số liệu trong quan trắc chuyển dịch ngang bằng hƣớng chuẩn đĩ đƣợc đề cập ở cỏc tài liệu [7], [17], [38].
Phƣơng phỏp hƣớng chuẩn cú ƣu điểm là đơn giản, dễ thực hiện và cho độ chớnh xỏc cao. Trƣớc đõy phƣơng phỏp này chỉ cho phộp xỏc định chuyển dịch theo một hƣớng (vuụng gúc với hƣớng chuẩn), ngày nay với sự ra đời cỏc mỏy tồn đạc điện tử (TĐĐT) cú độ chớnh xỏc cao thỡ chuyển dịch theo hƣớng cũn lại đƣợc xỏc định bằng cỏch đo bổ sung chiều dài cạnh từ điểm khống chế đến điểm quan trắc. Điều này khắc phục một trong những nhƣợc điểm của phƣơng phỏp hƣớng chuẩn và mở rộng đỏng kể khả năng ứng dụng của sơ đồ đo này.
Phƣơng phỏp hƣớng chuẩn đƣợc ỏp dụng để quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy dạng thẳng, thực tế cỏc tƣờng võy nhà cao tầng hiện nay thƣờng cú chiều dài ngắn (< 200m), do đú đồ hỡnh hƣớng chuẩn để quan trắc chuyển dịch ngang tƣờng võy nhà cao tầng thƣờng cú dạng đồ hỡnh hƣớng tồn phần. Lƣới khống chế cơ sở trong sơ đồ hƣớng chuẩn thƣờng cú 2 dạng đồ hỡnh, đú là: đồ hỡnh tam giỏc và đồ hỡnh hƣớng chuẩn. M1 M2 M3 M4 D C //X A B
Hỡnh 3.15. Sơ đồ hướng chuẩn quan trắc chuyển dịch ngang tường võy
Trờn hỡnh 3.15: A, B, C, D: Điểm khống chế; M1, M2, M3, M4: Điểm quan trắc.
3.2.5. Quan trắc chuyển dịch ngang tường võy bằng hệ thống quan trắc tự động