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

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

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 240C Mùa hè nóng nhiệt độ cao nhất lên tới

400C, 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 100C 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 9249m2, diện tích xây dựng là 2541m2, tổng diện tích mặt sàn xây dựng 39990m2,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

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.3.2 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

- 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

- 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

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:

trong đó: a và b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trớc

2 2

hAB = 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

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, H1, H2, 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 ≤ 25m ≤ 25m ≤ 25m

2 Chiều cao tia ngắm, m 0 8 ≤h≤ 25 0 5 ≤h≤ 25 0 3 ≤h≤ 25

hai tuyến đo đi và đo về

6 Sai số khép tuyến giới hạn

fh / gh (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)

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 N1, N2 ( hình 1.3) Để đo chênh cao giữa 2 điểm A, B đặt bình N1 tại A, bình N2 tại B ( đo thuận ) Hoặc ngợc lại, khi đo đảo đặt bình N1 tại B, bình N2 tại A

d 1

d 2

s 1

1 t

N2

N1

A hAB

B B

AB h A

2 N

1 N

t11

s

2 d

1 d

Khi đo thuận, chênh cao hAB giữa 2 điểm A, B đợc tính theo công thức :

) (

) (d1 s1 d2 t1

h AB = − − − (1.4) trong đó:

) (t1 s1 d1 d2

h AB = − + − (1.5)Tơng tự, khi đo đảo chênh cao đợc tính theo công thức:

) (

) (t2 s2 d1 d2

h AB = − − − (1.6)Hiệu (d1−d2)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

) (

) (t1 s1 t2 s2

h AB = − + − (1.7)

và sai số MO:

2

) (

) (t1 s1 t2 s2

MO= − − − (1.8)

(a)- Vị trí đo thuận (b)- Vị trí đo đảo Hình 1.3 Sơ đồ máy đo cao thủy chuẩn thuỷ tĩnh

Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng đến độ chính xác đo cao thủy tĩnh là các sai số do điều kiện ngoại cảnh Vì vậy trong quá trình đo phải áp dụng các biện pháp sau để giảm ảnh hởng của sai số này.

- Lựa chọn tuyến đo gradien nhiệt độ thấp, tức là chọn tuyến đo có sự thay đổi ít nhất

về nhiệt độ và môi trờng

- Lựa chọn chất lỏng trong ống dẫn giữa các bình thông nhau

- Tính số hiệu chỉnh kết quả đo do sự thay đổi nhiệt độ, áp suất dọc theo ống dẫn

- Thực hiện đọc số đồng thời trên các máy thủy tĩnh để làm giảm ảnh hởng của sự giao động chất lỏng trong bình thông nhau

I.6.3 Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao lợng giác

Trong những điều kiện không thuận lợi hoặc kém hiệu quả đối với đo cao hình học và yêu cầu độ chính xác đo lún không cao thì có thể áp dụng phơng pháp đo cao lợng giác tia ngắm ngắn ( chiều dài tia ngắm không quá 100m) Hiện nay để đo cao lợng giác thờng dùng các loại máy toàn đạc điện tử chính xác cao nh TC-2002, TC-

2003, Geodimeter…

Để xác định chênh cao giữa các điểm, đặt máy kinh vĩ (A) và ngắm điểm (B), cần phải đo các đại lợng là khoảng cách ngang D, góc thiên đỉnh Z (hoặc góc đứng V) chiều cao máy (i) và chiều cao tiêu (l) ký hiệu ở hình 1.4

Chênh cao giữa 2 điểm A và B đợc xác định theo công thức :

Hình 1.4 Đo cao lợng giác

f l i ctgZ D

h AB = + − + (1.9)Hoặc

f l i ctgV D

h AB = + − + (1.10)trong đó: f là số hiệu chỉnh độ cao do chiết quang đứng của trái đất theo công thức gần đúng:

2

2

1

D R

k

f = −

(1.11)trong công thức (1.9) R là bán kính trung bình của trái đất (R =6372Km), k là hệ số chiết quang đứng (k = 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 ữ3 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 không đảm 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

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 gian vì vậy để quan trắc chuyển dịch thẳng đứng phải lập lới khống chế độ cao, xác định độ cao công trình ở các thời điểm để so sánh với nhau tìm ra chuyển dịch.Trong quan trắc lún, lới khống chế độ cao là khống chế hai cấp độc lập

II.1.1.1 Cấp lới cơ sở

Lới cơ sở bao gồm các mốc cơ sở hay còn gọi là mốc chuẩn đặt ngoài công trình có yêu cầu ổn định cao về vị trí độ cao

Số lợng mốc cơ sở ≥ 3, đợc bố trí cách xa công trình ít nhất 1.5 lần chiều cao công trình nhng không quá xa công trình, các mốc cơ sở này có tác dụng khởi tính

độ cao cho bậc lới thứ 2

II.1.1.2 Cấp lới quan trắc lún

Lới quan trắc lún bao gồm các điểm kiểm tra gắn trên công trình, chuyển dịch cùng với công trình Các điểm kiểm tra đợc bố trí đều trên mặt bằng công trình nơi

dự kiến chuyển dịch thẳng đứng là ít nhất, các mốc thờng đợc gắn vào phần chịu lực của công trình, cao hơn cốt “0.0” từ 20 ữ50 cm nơi thuận tiện cho quan trắc

Hai cấp lới này tạo lên một hệ thống độ cao thống nhất và trong mỗi chu kỳ chúng đợc đo đạc đồng thời

II.1.2 Xác định độ chính xác của các bậc lới

Sai số tổng hợp các bậc lới đợc xác định trên cơ sở yêu cầu độ chính xác quan trắc lún Nếu yêu cầu đa ra là sai số tuyệt đối độ lún thì việc xác định sai số độ cao tổng hợp đợc thực hiện nh sau :

Do độ lún đợc tính là hiệu độ cao của hai chu kỳ quan trắc theo công thức (1.1) nên sai số trung phơng độ lún (ms) đợc xác định theo công thức:

2 2 2

Các chu kỳ quan trắc thờng đợc thiết kế với đồ hình và độ chính xác đo tơng đơng nhau, nên có thể coi m H i =m H j =m H0 Nh vậy, công thức tính sai số tổng hợp độ cao

sẽ là :

2

0

S H

m

m = (2.2)Nếu trong nhiệm vụ quan trắc có đề ra chỉ tiêu bảo đảm độ chính xác xác định

độ lún lệch, thì sẽ xuất phát từ công thức:

) (

)

n

i n

j m

i m n

m

m = ∆ (2.4)Trong thực tế hệ thống lới độ cao trong quan trắc lún có cấu trúc là lới 2 bậc vì vậy sai số độ cao tổng hợp bao gồm sai số của 2 bậc lới thể hiện dới dạng:

2 2 2

m : sai số độ cao điểm quan trắc

Đối với lới khống chế :

Nếu hệ thống lới quan trắc đợc xây dựng từ n bậc thì sai số của bậc lới thứ i

đ-ợc tính theo công thức :

) 1 ( 2 2

i i

k k

m k

m (2.8)Nếu chỉ xây dựng một mạng lới khống chế duy nhất cho việc quan trắc nhiều hạng mục công trình thì mạng lới này phải thỏa mãn độ chính xác cao nhất trong số các hạng mục quan trắc

II.2 Kết cấu và phân bố mốc

II.2.1 Mốc cơ sở

Mốc khống chế đợc sử dụng để xác định hệ độ cao cơ sở trong suốt quá trình quan trắc, do đó yêu cầu cơ bản đối với các mốc cơ sở là phải có sự ổn định, không

bị trồi lún hoặc chuyển dịch Vì vậy, mốc khống chế phải có kết cấu thích hợp, đợc

đặt ở ngoài phạm vi ảnh hởng của chuyển dịch công trình hoặc đặt ở tầng đất cứng Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính 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 sâu đợc đặt ở gần đối tợng quan trắc nhng đáy mốc phải đạt đợc độ sâu ở dới giới hạn lún của lớp đất đá dới nền công trình và thờng đến tầng đá gốc hoặc đất cứng ổn định Trong trờng hợp đo lún đối với công trình đòi hỏi độ chính xác cao thì phải đặt ít nhất hai mốc chôn sâu Nói chung mốc chôn sâu đợc đặt trong

lỗ khoan, thân mốc cách li với đất đá xung quanh và các kế cấu khác để hạn chế ảnh hởng của nhiệt độ đến sự thay đổi chiều dài (độ cao) của mốc Có hai loại mốc chôn sâu là mốc lõi đơn và mốc lõi kép

A A

3 1

4 2

Hình 2.1 Kết cấu mốc chôn sâu lõi đơn

Hình 2.2 Kết cấu mốc chôn sâu lõi kép

Kết cấu đơn giản của mốc quan trắc gắn cố định lên đối tợng quan trắc là một

đoạn thép kéo dài khoảng 15 cm hoặc 5 ữ6 cm tùy thuộc vào chiều dày tờng (hoặc cột) mà mốc đợc gắn trên đó Để tăng tính thẩm mỹ, loại mốc này thờng đợc gia công từ đoạn thép tròn, một phần gắn vào tờng, phần nhô ra đợc gia công hình chỏm cầu để thuận tiện cho việc đặt mia khi thực hiện quan trắc (hình 2.4- a) Mốc gắn t-ờng loại chìm (hình 2.4- b) đợc gia công gồm hai phần: một ống trụ rỗng chôn cố

định chìm trong tờng và bộ phận đầu đo rời có thể tháo lắp đợc

(b) (a)

Các mốc quan trắc đợc đặt ở những vị trí đặc trng cho quá trình lún của công trình và phân bố đều khắp chu vi công trình Mốc đợc đặt ở những vị trí tiếp giáp của

Hình 2.3 Mốc chôn nông dạng ống

Hình 2.4 Mốc gắn tờng (a)- Loại cố định (b)- Loại chìm

các khối kết cấu, bên cạnh các khe lún, tại những nơi có áp lực động lớn, những chỗ

có điều kiện địa chất kém ổn định

Các mốc quan trắc nên bố trí ở gần cùng độ cao để thuận tiện cho công tác đo

đạc Số lợng và sơ đồ phân bố mốc quan trắc đợc thiết kế cho từng công trình cụ thể

và mật độ phải đủ để xác định đợc các tham số đặc trng cho quá trình lún của công trình

Đối với một số dạng công trình, mốc quan trắc thờng đợc bố trí nh sau:

- Với nhà lắp ghép, móng băng, mốc đợc bố trí ở các cột chịu lực, trên mỗi ớng của trục dọc, trục ngang nên có từ 3 mốc trở lên

h Đối với nhà gạch, móng băng, mốc đợc bố trí dọc theo tờng, ở những chỗ giao nhau của tờng dọc và tờng ngang, khoảng cách giữa các mốc từ 10 ữ15 m

- Đối với công trình nhà lắp ghép nhiều khối, móng rời, các mốc đợc bố trí theo chu vi và theo các trục, khoảng cách giữa các mốc từ 6 ữ 8m

- Đối với các công trình cao, móng băng liền khối thì các mốc bố trí theo chu

vi của công trình, theo các trục dọc, trục ngang sao cho đạt mật độ 1mốc/100m2 diện tích mặt bằng công trình

- Đối với các công trình xây dựng trên móng cọc, mốc đợc đặt bố trí dọc theo các trục, khoảng cách giữa các mốc không quá 15m

- Đối với các công trình dạng tháp, cần bố trí không ít hơn 4 mốc quan trắc theo chu vi công 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 vẽ mặt bằng công trình sau khi đã khảo sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế ở thực địa Vị trí đặt và kết cấu mốc khống

chế phải đợc lựa chọn cẩn thận sao cho mốc đợc bảo toàn lâu dài, thuận lợi cho việc

đo nối đến công trình, đặc biệt cần chú ý bảo đảm sự ổn định của mốc trong suốt quá trình quan trắc Các mốc cơ sở đợc đặt tại những vị trí bên ngoài phạm vi ảnh hởng lún của công trình (cách không dới 1,5 lần chiều cao công trình quan trắc), tuy nhiên cũng không nên đặt mốc ở quá xa đối tợng quan trắc nhằm hạn chế ảnh hởng tích lũy của sai số đo nối độ cao

2 là đặt mốc rải đều xung quanh công trình (hình 2.6)

Trên sơ đồ thiết kế ghi rõ tên mốc, vạch các tuyến đo và ghi rõ số lợng trạm đo hoặc chiều dài đờng đo (dự kiến) trong mỗi tuyến, cần tạo các vòng đo khép kín để có điều kiện

kiểm tra chất lợng đo chênh cao, đồng thời đảm bảo tính chặt chẽ của toàn bộ mạng lới.

Để xác định cấp hạng đo và các chỉ tiêu hạn sai, cần thực hiện ớc tính để xác

định sai số đo chênh cao trên một trạm khác hoặc 1 km chiều dài tuyến đo So sánh

số liệu này với chỉ tiêu đa ra trong quy phạm để xác định cấp hạng đo cần thiết Thực

tế quan trắc độ lún tại nhiều dạng công trình ở Việt Nam và các nớc khác cho thấy

l-ới khống chế cơ sở thờng có độ chính xác tơng đơng thủy chuẩn hạng I hoặc hạng II nhà nớc

II.3.2 Ước tính độ chính xác đo đạc trong lới

Việc ớc tính độ chính xác đợc thực hiện theo các tiêu chuẩn: hạn sai xác định

độ lún tuyệt đối và hạn sai chênh lệch độ lún giữa hai điểm kề nhau, đợc thực hiện

nh sau:

+ Xác định trọng số đảo của điểm yếu nhất trong lới:

y

H y

P

R = 1

Việc xác định trọng số đảo của điểm yếu đợc dựa trên sơ đồ mạng lới đo lún

và thực hiện theo một trong các phơng pháp: phơng pháp thay thế trọng số tơng

đ-ơng, phơng pháp nhích dần hoặc phơng pháp ớc tính theo các chơng trình đợc lập trên máy tính

+ Xác định sai số trung phơng trọng số đơn vị (SSTP):

y

H H

Độ chính xác đo trong hai chu kỳ liên tiếp thờng đợc chọn tơng đơng nhau nên

ta có:

y

S H

định độ lún tuyệt đối

Ước tính độ chính xác đo cao theo hạn sai xác định chênh lệch độ lún đợc thực hiện nh sau:

+ Xác định trọng số đảo của chênh cao yếu nhất giữa hai điểm kiểm tra trong lới:

+ Xác định sai số trung phơng trọng số đơn vị:

H

H H

Dựa vào àH tính đợc từ (2.11) và (2.12) để lựa chọn cấp hạng đo cao hợp lý Đối với một công trình mà công tác đo 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 vòng khép, các tuyến đo nối với lới khống chế đợc bố trí đều quanh công trình

Các mốc lún đợc đặt ở những vị trí chịu lực của công trình và phân bố đều khắp mặt bằng công trình Mốc đợc đặt ở vị trí tiếp giáp của các khối kết cấu, bên cạnh khe lún, tại những nơi có áp lực động lớn, những khu vực có điều kiện địa chất công trình kém ổn định Các mốc lún nên bố trí ở gần cùng độ cao để thuận lợi cho đo đạc và hạn chế ảnh hởng của một số nguồn sai số trong quá trình đo đạc, thi công lới

Số lợng mốc đo lún đợc tính theo công thức sau:

L P

N = (2.13)

trong đó :

N: số lợng mốc đo độ lún,

P: chu vi nhà hoặc chiều dài móng (m),

L: khoảng cách giữa các mốc đo lún (m)

Sơ 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 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

ph-ơng pháp lới độ cao tự do, còn lới quan trắc đợc ớc tính theo phph-ơng pháp chặt chẽ

Bớc 1 : Chọn ẩn

Chọn ẩn số là độ cao các điểm cần xác định trong lới Vì lới độ cao cơ sở là

ới tự do nên đối với bậc lới này cần chọn ẩn số là độ cao của tất cả các điểm trong ới

ợc tính theo công thức:

i i

n

P = 1 (2.16)

Bớc 4 : Tính ma trận nghịch đảo

Đối với bậc lới quan trắc, tính ma trận nghịch đảo thờng thể hiện dới dạng:

Q = R-1Còn đối với lới khống chế, thay cho việc tính ma trận nghịch đảo Q cần sử dụng ma trận giả nghịch đảo R~, tính theo công thức:

) ) ( ( ) ) ( ( )

~ = R+BB − − B B B − B B B −

Bớc 5 : Tính các chỉ tiêu sai số của lới

1 Cho biết sai số đo chênh cao trên một trạm đo, cần xác định sai số độ cao điểm hoặc sai số hiệu độ cao giữa 2 điểm Trọng số đảo của hàm số ứng với các trờng hợp

đó là:

-Trọng số độ cao điểm i:

ii H

Q

P1i = (2.18)-Trọng số hiệu độ cao giữa hai điểm k và n:

kn nn

kk H

Q Q

Q

1

− +

=

∆ (2.19)-Sai số trung phơng của hàm tơng ứng là:

F F

h

P

m m

1 1

/ = à =

(2.21)

Dựa vào sai số chênh cao 1 trạm đo (à) tính đợc và đối chiếu với tiêu chuẩn

đo độ cao trong lới trắc địa công trình để xác định đợc cấp hạng, chỉ tiêu kỹ thuật đo cao trong lới

II.6 Tổ chức đo đạc ngoại nghiệp

II.6.1 Phơng án đo đạc

Lới cơ sở đợc đo với tiêu chuẩn độ chính xác tơng đơng với lới hạng I nhà nớc Lới quan trắc đợc đo với tiêu chuẩn độ chính xác tơng đơng với lới hạng II nhà nớc Phơng án đo đạc dùng phơng pháp đo cao hình học

II.6.1.1 Đo độ lún công trì bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I nhà nớc

Đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I nhà nớc, đợc tiến hành bằng phơng pháp kết hợp đo hai chiều: đo đi và đo về, bằng máy đo cao có độ chính xác cao loại H1 và máy tự động cân bằng loại Ni 002 – của cộng hòa dân chủ Đức (cũ), máy NA 3003– của Thụy Sỹ hoặc các máy có độ chính xác tơng đơng

- Độ phóng đại của ống kính yêu cầu từ 40X trở lên

- Giá trị khoảng chia trên mặt ống thủy dài không vợt quá 12 " / 2 mm

- Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ 0 05mm và 0 10mm.Việc đo độ lún ở mỗi chu kỳ đợc thực hiện theo sơ đồ thiết kế từ trớc, có thể sử dụng các sơ đồ đơn giản từ một đến hai tuyến đơn Trớc khi đo độ lún, máy và mia cần phải kiểm tra, kiểm nghiệm theo yêu cầu đo cao hạng I

Đối với các máy đo cao mới nhận ở xởng về hoặc các máy mới sửa chữa thì

tr-ớc khi sử dụng đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực địa theo những nội dung của quy phạm Máy và mia đang dùng để đo độ lún các công trình thì không đợc sử dụng vào việc khác

Khi đo độ lún công trình bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I thì cần sử dụng mia có băng inva, có hai thang chia vạch, sự xê dịch của một vạch tơng đơng với vạch khắc là 2 5mm Chiều dài của mia là 1mữ 3m Trên mia phải có ống nớc

trong với giá trị độ khắc là 10 ữ 12"trên 2mm Giá trị khoảng chia của các vạch trên mia có thể là 5mm hoặc 10mm Sai số khoảng chia 1m của các tham số không đợc vợt quá 0 10mm Khi đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I ở miền núi

thì sai số này không đợc vợt quá 0 05mm Sai số khoảng chia dm của các thang số khi đo độ lún hạng I không vợt quá ± 0 10mm Khi đó ở vùng núi thì sai số này không đợc vợt quá 0 05mm.

Trớc khi bắt đầu công việc đo độ lún cần thiết phải phải kiểm tra mia nhằm

đảm bảo là mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số trên mia rõ ràng, ống thủy của mia phải tốt Khi đo độ lún ngời cầm mia phải chú ý quan sát các điều

Trình tự thao tác trên một trạm đo gồm các công việc sau:

- Đặt chân máy: chân máy thủy chẩm đặt trên trạm khi đo phải đợc thăng bằng không đợc nghiêng lệch, hai chân của máy đợc đặt song song với đờng đo, chân thứ

ba cắt ngang khi bên phải, khi bên trái, tất cả ba chân của chân máy phải ở trong điều kiện giống nhau

- Lắp máy vào chân bằng ốc nối

- Cân bằng bọt thủy theo ống thủy gắn trên máy Độ lệch của bọt thủy tối đa là hai vạch khắc của ống thủy

Việc tính toán ghi chép số đọc trên mia đợc thực hiện theo các chơng trình ghi ở bảng sau:

Mức độ cao thứ nhất của máy Sc Tc Tp Sp Sc Sp Tc TpMức độ cao thứ hai của máy Tc Sc Sp Tp Tc Tp Sc Sptrong đó :

Sc: số đọc trên thang chính mia sau

Sp: số đọc trên thang phụ mia sau

Tc: số đọc trên thang chính mia trớc

Tp: số đọc trên thang chính mia trớc

S : chữ viết tắt của từ sau

T : chữ viết tắt của từ trớc

c : chữ viết tắt của từ thang chính

p : chữ viết tắt của từ thang phụ

Khi đo độ lún bằng một mia và đặt trên nền đất cứng thì nên đo dứt mia

Chiều dài của tia ngắm không vợt quá 25m Chiều cao của tia ngắm so với mặt

đất trên của chớng ngại vật không đợc nhỏ hơn 0.8m Trong những trờng hợp cá biệt khi đo trong các tầng hầm của công trình có chiều dài tia ngắm không vợt quá 15m thì đợc phép thực hiện việc ở độ cao tia ngắm là 0.5m

Công việc đo ngắm chỉ đợc phép thực hiện trong điều kiện hoàn toàn thuận lợi

và hình ảnh của các vạch khắc trên mia rõ ràng, ổn định

Trớc khi bắt đầu những công việc đo ngắm 15 phút, cần đa máy ra khỏi hòm

đựng để tiếp nhận nhiệt độ môi trờng Trong trờng hợp phải chuyền qua các lỗ hổng, cửa sổ thì đ… ờng kính các lỗ hổng, cửa sổ tối thiểu là 0.5m Không nên đặt máy ở nơi ranh giới giữa không khí nóng và lạnh

Việc đo ngắm nên bắt đầu sau khi mặt trời mọc nửa giờ và kết thúc trớc khi mặt trời lặn nửa giờ Không nên đo khi nhiệt độ không khí cao, gió mạnh từng hồi, bởi vì lúc này việc kẹp vạch và bắt mục tiêu là không chính xác Trong khi đo phải sử dụng ô che máy, tránh tác động trực tiếp của tia nắng mặt trời dọi vào máy Khi di chuyển từ trạm máy này đến trạm máy khác phải che máy bằng túi, bao trọng làm

khoảng cách từ máy tới mia trớc và mia sau tối đa là 0.4m Tích lũy những chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau trong một tuyến đo ( hoặc vòng khép kín) cho phép không đợc vợt quá 2m Khoảng cách từ máy đến mia đợc đo bằng máy đo khoảng cách hoặc bằng thớc dây Việc bố trí các khoảng cách từ máy

đến mia trớc và mia sau gần bằng nhau đợc thực hiện bằng dây thừng, thớc dây hoặc thớc thép Khi góc i của máy đo < 4 " ữ 8 " có thể cho phép chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trớc và mia sau là 0.8m và tích lũy chênh lệch khoảng cách trong một tuyến đo hoặc vòng khép kín là 4m

Trên mỗi 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 chính và thang phụ không đợc lớn hơn 4 vạch chia của bộ đo cực nhỏ 0.2mm Khi có sự khác biệt lớn, việc đo ngắm phải đợc làm lại

- Tính toán chênh cao: số khác biệt về chênh cao ở hai vị trí máy cho phép không hơn 0 2 ữ 0 3mm

Sau khi thực hiện xong một tuyến đo khép kín, cần phải tính sai số khép vòng

đo Sai số khép vòng đo không đợc vợt quá sai số giới hạn cho phép là:

) ( 3

0 n mm

trong đó: n là số trạm máy trong tuyến đo cao.

II.6.1.2 Đo độ lún công trình bằng phơng pháp đo cao hình học hạng II

Đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng II đợc tiến hành bằng máy

đo cao loại H1, H2, NAK2, Ni004 và các máy đo có độ chính xác tơng đơng Có thể dùng các loại máy đo cao tự động cân bằng: KONi-007

- Độ phóng đại ống kính của các máy đo cao yêu cầu từ 35X ữ40X

- Giá trị vạch khắc trên mặt ống nớc dài không vợt quá 12 " / 2 mm

- Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0 05 ữ 0 10mm

Việc đo cao đợc tiến hành theo các vòng đo bằng một độ cao máy Tất cả các máy và dụng cụ để đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng II đều phải đợc kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực địa theo nội dung, yêu cầu của quy phạm

Khi đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng II cần dùng mia có băng inva hoặc hai thang chia vạch Giá trị khoảng chia của các vạch trên mia có thể là 5mm hoặc 10mm Chiều dài của mia từ 1 ữ 3mm Sai số các khoảng chia 1m, 1dm và toàn chiều dài mia không vợt quá 0.20mm Khi mia dùng để đo độ lún ở miền núi thì sai số này không đợc vợt quá 0.10mm

Trình tự đo ngắm trên một trạm máy: tơng tự nh trình tự của phơng pháp đo cao 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 đợc

Chiều dài của tia ngắm không đợc vợt quá 30m, trong trờng hợp cá biệt khi đo dài và sử dụng mia khắc vạch có bề rộng là 2mm, thì cho phép tăng chiều dài của tia ngắm đến 40m Chiều cao tia ngắm phải đặt cách mặt đất tối thiểu là 0.5m

Chênh lệch của khoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau không vợt quá 1m Tích lũy khoảng cách từ máy đến mia trong các tuyến đo hoặc một vòng đo khép kín không đợc vợt quá 3mữ 4m Khi góc i của máy < 4 " ữ 8 ", có thể cho phép chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia là 2m và tích lũy chênh lệch khoảng cách từ máy tới mia trong một tuyến đo hoặc vòng đo khép kín không đợc vợt quá 8m