thiết kế phương án quan trắc lún công trình nhà chung cư 25 tầng khu đô thị Đông nam đường Trần Duy Hưng

thiết kế phương án quan trắc lún công trình nhà chung cư 25 tầng khu đô thị Đông nam đường Trần Duy Hưng

Lời nói đầu

Những năm gần đây cùng với sự phát triển về kinh tế, thì nhu cầu vềxây dựng cũng rất phát triển đặc biệt là các công trình nhà cao tầng đợc xâydựng ở khắp nơi trên đất nớc để giải quyết nhu cầu về nhà ở và nhu cầu về vănphòng cho thuê và dịch vụ kinh doanh ở các thành phố lớn nh ở Hà Nội, HảiPhòng và thành phố Hồ Chí Minh

Theo khảo sát địa chất vùng sông Hồng, nhất là khu vực Hà Nội chothấy đây là vùng đất có lịch sử lâu đời hình thành là đồng bằng tích tụ nên khảnăng chịu tải, chịu nén của một số tầng địa chất là rất kém Mặt khác do nhucầu của cuộc sống, việc khai thác nớc ngầm để phục vụ sinh hoạt ngày càngtăng làm điều kiện địa chất ở đây bị thay đổi

Từ những nguyên nhân trên cùng với một số các nguyên nhân khác nhthiết kế kết cấu móng công trình, chất lợng vật liệu xây dựng, điều kiện khíhậu 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 donhiều nguyên nhân gây nên trong đó chủ yếu là công trình bị lún không đềudẫn đến công trình bị vặn xoắn

Để đảm bảo an toàn và tuổi thọ thiết kế cho công trình trong thời gianthi công cũng nh trong quá trình sử dụng, chúng ta cần tiến hành quan trắcbiến dạng của công trình (kể cả biến dạng ngang và đứng)

Thực hiện phơng châm học tập kết hợp với thực tiễn, trong thời gian

làm đồ án tốt nghiệp tôi đã đợc giao thực hiện đề tài "Thiết kế phơng án quan trắc lún công trình nhà chung c 25 tầng khu đô thị Đông Nam đờng Trần Duy Hng"

Nội dung của đồ án gồm 3 chơng

Chơng I khái niệm chung về quan trắc độ lún công trình

Chơng II Phơng pháp thiết kế và ớc tính độ chính xác lới quan trắc độlún công trình

Chơng III Thiết kế phơng án quan trắc độ lún công trình nhà chung c

25 tầng khu đô thị mới Đông Nam đờng Trần Duy Hng

Mục đích của đề tài là thiết kế các phơng án quan trắc độ lún và xử lý

số liệu đo lún, từ đó chọn ra phơng án tốt nhất, phù hợp với đặc điểm côngtrình

Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp đợc sự ân cần chỉ bảo của Thầy

giáo TS Trần Viết Tuấn cùng các thầy cô giáo trong khoa, sự góp ý kiến

chân thành của các đồng nghiệp cùng với sự nỗ lực của bản thân tôi đã hoàn

thành nội dung đề tài đặt ra.

Mặc dù đã cố gắng nhng do kinh nghiệm và kiến thức còn hạn hẹp, thờigian nghiên cứu tại liệu còn ít nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót.Tôi rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến của các thầy công cùng các đồngnghiệp để đề tài hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cám ơn thầy giáo TS Trần Viết Tuấn cùng tất cả cácthầy giáo, cô giáo trong khoa

Hà Nội tháng 10 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Cao Thế Hải

Chơng 1 khái niệm chung về quan trắc độ lún công trình

1.1 Khái niệm về biến dạng công trìnhCác công trình kỹ thuật, dân dụng công nghiệp trong quá trình xâydựng và vận hành có thể bị dịch chuyển khỏi vị trí ban đầu và làm thay đổihình dạng gây nên các hiện tợng trồi, lún, nghiêng, trợt công trình Quá trìnhdịch chuyển đó gọi là hiện tợng biến dạng công trình Đây chính là sự thay đổi

vị trí của công trình theo không gian và thời gian Nếu công trình dịch chuyểntheo mặt phẳng thẳng đứng thì gọi là quá trình trồi lún của công trình, đó là sựthay đổi của nền móng công trình theo độ cao Trong trờng hợp công trìnhdịch chuyển trong mặt phẳng nằm ngang thì gọi là quá trình dịch chuyểnngang của công trình Quá trình biến dạng là do dịch chuyển không đều củatừng bộ phận trong công trình, hiện tợng biến dạng cục bộ gây nên sự uốncong, vặn xoắn, nứt nẻ công trình

Quá trình biến dạng công trình gây nên bởi hai nguyên nhân chính đó là

điều kiện tự nhiên và tác động nhân tạo

Điều kiện tự nhiên gây nên sự biến dạng công trình bao gồm:

Sự thay đổi khả năng chịu nén, trợt của lớp đất đá dới nền móng công trình

Sự thay đổi mực nớc ngầm

Độ co giãn của đất đá

Do tính chất cơ lý đất đá dới nền móng của công trình phân bố không đều màtạo nên sự lún không đồng đều giữa các bộ phận khác nhau của công trình

Các yếu tố tác động nhân tạo bao gồm:

ảnh hởng của tải trọng bản thân công trình

Sự suy yếu của nền móng công trình có liên quan tới việc thi công công trình

Sự rung của nền móng do vận hành các máy móc và phơng tiện giao thông

Sự sai lệch trong quá trình khảo sát địa chất dẫn đến sai số trong tínhtoán thiết kế

Sự thay đổi của áp lực đến nền móng của công trình do việc xây dựngcác công trình khác ở gần

Các công trình xây dựng dới sự ảnh hởng của tải trọng một phía (cáccông trình xây dựng trên sờn dốc) sẽ gây nên sự chuyển dịch ngang và trợt

Nh vậy hiện tợng biến dạng luôn có thể xảy ra đối với mỗi công trình

xây dựng trong thời gian vận hành và sử dụng công trình Khi số liệu biếndạng lớn thì móng của công trình sẽ tạo thành các khe nứt gây nên các hiện t-ợng sụt lở công trình, làm cho máy móc và dây chuyền sản xuất hoạt độngkhông bình thờng, tạo ra nhiều sự cố gây thiệt hại đến tài sản của nhà nớc.Chình vì vậy mà công tác quan trắc biến dạng đối với mỗi công trình là cầnthiết, các thông số biến dạng đợc quá các chu kỳ quan sát sẽ giúp ta tìm đợcbiện pháp xử lý kịp thời, ngăn ngừa các biến cố xảy ra khi công trình bị biếndạng Mặt khác từ các thông số đó kết hợp với một số giả thuyết lý thuyết, ta

có thể rút ra những kết luận bộ ích nhằm bổ xung hoàn chỉnh lý luận trong cácngành công trình có liên quan

Có hai cách để xác định chênh cao giữa hai điểm là phơng pháp đo cao từgiữa và phơng pháp đo cao phía trớc

Phơng pháp đo cao từ giữa: đặt máy thủy chuẩn ở giữa hai điểm AB, tạihai 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

*Máy móc và dụng cụ đo

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

đ-ơng Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với từng công trình cụthể để chọn máy đo thích hợp

Mia đợc sử dụng trong đo lún là mia invar thờng hoặc mia invar chuyêndùng 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

*Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu

Khi quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao thủy chuẩn hình học tia ngắmngắn cần phải tuân thủ theo các chỉ tiêu kỹ thuật sau [6]:

Bảng 1.1

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

5 Chênh lệch chênh cao giữa  0 3 n(mm)  0 5 n(mm)  1 0 n(mm)hai tuyến đo đi và đo về

6 Sai số khép tuyến giới hạn  0 3 n(mm)  1 0 n(mm)  2 0 n(mm)

fh / gh (n-số trạm đo)

*Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng tới kết quả đo

- 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 trụcquang học (sai số điều quang)

Để làm giảm ảnh hởng của các sai số này ta dùng phơng pháp đo caohình học từ giữa, tức là đặt máy thủy chuẩn giữa hai mia sao cho chênh lệchkhoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau nằm trong giới hạn cho phép

- Sai số do điều kiện ngoại cảnh

Do ảnh hởng độ cong quả đất: để làm giảm ảnh hởng của sai số này thìkhi đo cần chọn vị trí đặt máy sao cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến haimia (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 cầnchọn thời điểm đo thích hợp và bố trí trạm đo sao cho tia ngắm không đi qualớp không khí ở sát mặt đất

- 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

1.2 2 Phơng pháp đo cao thủy tĩnh

Phơng pháp đo cao thủy tĩnh đợc áp dụng để quan trắc lún của nền kết cấu xâydựng 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 N2tại B đo thuận ) Hoặc ngợc lại, khi đo đảo đặt bình N1 tại B, bình N2 tại A

h A

)

h AB     (1.2)trong đó:

)

h AB     (1.3)Tơng tự, khi đo đảo chênh cao đợc tính theo công thức:

) (

)

h AB     (1.4)Hiệu (d 1 d2)đợc gọi là sai số MO của máy, khi chế tạo cố gắng làmcho MO có giá trị tuyệt đối nhỏ nhất ( MO  0 ) Lần lợt lấy tổng và hiệu cáccông thức (a), (b) sẽ xác định đợc chênh cao theo kết quả 2 chiều đo:

2

) (

) (t1 s1 t2 s2

h AB     (1.5)

và sai số MO:

2

) (

)

MO    (1.6)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 dụngcác biện pháp sau để giảm ảnh hởng của sai số này

- Lựa chọn tuyến đo có 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

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

- 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 hởngcủa sự giao động chất lỏng trong bình thông nhau

1.2.3 Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao lợng giác

Trong những điều kiện không thuận lợi hoặc kém hiệu quả đối với đocao hình học và yêu cầu độ chính xác đo lún không cao thì có thể áp dụng ph-

ơng pháp đo cao lợng giác tia ngắm ngắn ( chiều dài tia ngắm không quá100m) 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

h AB     (1.7)Hoặc

f l i ctgV D

hAB     (1.8)trong đó: f là số hiệu chỉnh độ cao do chiết quang đứng của trái đất theo côngthức gần đúng:

2

D R 2

k 1

f   (1.9)trong công thức (1.7) R là bán kính trung bình của trái đất (R =6372Km), k là

hệ số chiết quang đứng (k  0 12  0 16 )

Một trong những nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng đến kết quả đo cao

l-Hình 1.4 Đo cao lợng giác

này đến kết quả đo cần chọn thời gian đo thích hợp hoặc đo từ 2 3 lần ởnhững thời điểm khác nhau trong ngày và lấy trị trung bình hoặc tính số hiệuchỉnh cho chiết quang đứng cho kết quả đo.

Trong đo lún công trình thì phơng pháp đo cao lợng giác không đảmbảo 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 chínhxác cao lại đo đạc thuận lợi

1.3 Quy trình kỹ thuật quan trắc lún công trình

1.3.1 Thiết kế lới quan trắc lún công trình

Để xác định đợc độ lún công trình cần lập lới khống chế độ cao đo vàxác định độ cao của công trình ở nhiều thời điểm để so sánh giá trị độ lún củacông trình, lới khống chế độ cao trong quan trắc lún là hệ thống khống chế

độc lập 2 cấp lới

* Cấp lới cơ sở: Bao gồm các điểm độ cao cơ sở Nằm ngoài công trình,không quá xa công trình, có yêu cầu ổn định cao, các mốc lới cơ sở này là cơ

sở khởi tính độ cao cho cả hệ thống, về mặt số lợng có ít nhất là 3 mốc để có

điều kiện kiểm tra và đánh giá độ ổn định của lới cơ sở, các mốc cơ sở có cấutạo có thể có 3 loại:

- Mốc chôn sâu: chỉ sử dụng những công trình đặc biệt

- Mốc chôn nông: nh mốc thuỷ chuẩn loại 4 đợc đặt ở nền đất ổn địnhthờng dùng để quan trắc công trình dân dụng và công nghiệp

- Mốc gắn tờng, gắn các dấu mốc lên trên các công trình ổn định ở gần

* Cấp lới quan trắc

Bao gồm các điểm kiểm tra gắn trên công trình và chuyển dịch cùngcông trình

- Các mốc kiểm tra phải đợc bố trí đều trên mặt bằng móng công trìnhtrên những phần chịu lực của công trình và cao hơn sàn đầu trên 0,2 - 0,5 m

- Phải bố trí ở những nơi thuận tiện cho quan trắc nơi dự kiến lún nhiều nhất

- Các mốc kiểm tra thờng cấu tạo là 1 thanh kim loại:

1.3.2 Ước tính độ chính xác lới quan trắc lún

Trong quá trình thực hiện quan trắc độ lún lới

* Ước tính độ chính xác của các bậc lới

- Xác định chỉ tiêu độ chính xác cho từng bậc lới để xác định chỉ tiêu

độ chính xác cho mỗi bậc lới cần phải xuất phát từ độ chính xác quan trắc mS,

giá trị cho trớc trong thiết kế xây dựng

2

m    (1.10)Nếu nh trong các chu kỳ việc đo đạc đợc thực hiện cùng độ chính xác

thì: m hj= m hj 1 = mh (1.11)

Do đó:

ms = mh (1.12) Hay là mh =

m là 2 thành phần ảnh hởng của mỗi bậc lới đến độ chính xác

xác định độ cao công trình để sai số liệu gốc là nhỏ thì giữa 2 bậc l ới cần tồn

m k

m K

2 s

- Xác định đặc trng đo đạc trong mỗi bậc lới ( )

 1 = 11

yn

h Q

m

(1.18)Với lới quan trắc:

 2 = 22

yn

h Q

m

(1.19)Qyn1, Qyn2 là trọng số đảo độ cao điểm yếu của từng bậc lới xác định đợcbằng phơng pháp chặt chẽ gián tiếp

Nội dung của việc việc sử lý số liệu quan trắc bao gồm

+ Bình sai và đánh giá độ ổn định của các mốc lới cơ sở

+ Bình sai và xác định độ cao của các điểm cơ sở

+ Tính toán các thông số độ lún của công trình bao gồm:

- Lún tuyệt đối của các điểm;

SJ = hJ - hJ-1 : Lún giữa 2 chu ký liên tiếp (1.20)

- Lún trung bình của công trình

n

Si S

Hình 1.5

- Bình đồ lún của công trình

Hình 1.6

Chơng 2 Phơng pháp Thiết kế và ớc tính độ chính xác lới quan

trắc độ lún công trình

2.1 thiết kế lới quan trắc lún

Để đảm bảo tính chặt chẽ và độ chính xác cần thiết cho việc xác định

độ cao cần thành lập một mạng lới liên kết các mốc trong một hệ thống nhất

Nh vậy mạng lới độ cao quan trắc lún công trình có cấu trúc là một hệ với ítnhất gồm hai bậc lới:

a.Bậc lới cơ sở

Bao gồm các điểm độ cao cơ sở đặt ngoài công trình có tác dụng là cơ

sở độ cao hoặc đo nối độ cao đến các điểm quan trắc gắn trên thân công trìnhtrong suốt thời gian theo dõi độ lún công trình và có các yêu cầu sau đây:

- Số lợng các điểm gốc lớn hơn hoặc bằng 3 (vì 3 điểm trở lên mới tạo

đợc vòng khép kín, lúc đó mới có điều kiện để phân tích, đánh giá mức độ ổn

định của các điểm khống chế cơ sở)

- Giữ đợc ổn định trong suốt quá trình đo lún công trình

- Cho phép kiểm tra một cách tin cậy độ ổn định của các mốc khác

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

b Bậc lới quan trắc

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

-13.8-10.5

-8.8-5.6

-8.2 -9.8 -12.3 -14.1 -17.6

và thuận tiện cho quá trình quan trắc Toàn bộ bậc lới quan trắc đợc đo nối vớilới cơ sở Khi thiết kế lới quan trắc nên tạo thành nhiều vòng khép để đảm bảo

độ vững chắc đồ hình và có điều kiện kiểm tra sai số khép tuyến trong quátrình đo đạc ở thực địa

2.1.1 Thiết kế lới khống chế cơ sở

*Kết cấu mốc

Mốc cơ sở đợc sử dụng để xác định hệ độ cao cơ sở trong suốt quá trìnhquan 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 cấuthích hợp, đợc đặt ngoài phạm vi ảnh hởng của độ lún công trình hoặc đặt ởtầng đất cứng Tuỳ thuộc vào yêu cầu độ chính xác đo lún và điều kiện địachất 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 mốc: mốc chôn sâu, mốc chôn nông,mốc gắn tờng hoặc gắn nền Xây dựng hệ thống mốc cơ sở có đủ độ ổn địnhcần thiết trong quan trắc độ lún là công việc phức tạp, có ý nghĩa quyết địnhchất lợng và độ tin cậy của kết quả cuối cùng

-Mốc chôn sâu

Mốc chôn sâu có thể đặt gần đối tợng quan trắc, nhng đáy mốc phải đạt đợc

độ sâu ở dới giới hạn lún của lớp đất nền công trình, tốt nhất là đến tầng đá gốc,tuy vậy trong nhiều trờng hợp thực tế có thể đặt mốc đến tầng đất cứng là đạt yêucầu Điều kiện bắt buộc đối với mốc chôn sâu là phải có độ ổn định trong suốt quátrình quan trắc Để đảm bảo yêu cầu trên cần có biện pháp tính số hiệu chỉnh giãn

nở lõi mốc do thay đổi nhiệt độ, nếu lõi mốc đợc căng bằng lực kéo thì phải tínhcả đến số hiệu chỉnh do độ đàn hồi của mốc

+Mốc chôn sâu lõi đơn

A A

3 1

4

2

Hình 2.1:Kết cấu mốc chôn sâu lõi đơn

Do có sự giãn nở chiều dài lõi mốc theo nhiệt độ nên trong mỗi chu kỳquan trắc cần tính số hiệu chỉnh vào độ cao mốc theo công thức:

∆L = L.(t - t0) (2.1)Trong đó:  là hệ số giãn nở nhiệt của lõi mốc

L là chiều dài lõi mốc

t, t0 là nhiệt độ trung bình trong thân mốc ở thời điểm đo và nhiệt

độ ở chu kỳ đầu tiên

Nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng đến độ chính xác xác định số hiệuchỉnh chiều dài của mốc (lõi kim loại) là sai số đo nhiệt độ Để hiệu chỉnh độcao của mốc do ảnh hởng của nhiệt độ cần phải dùng nhiệt kế đặc biệt để đonhiệt độ ở nhiều vị trí khác nhau trong lỗ khoan và tính nhiệt độ trung bìnhcủa thân mốc

Nhợc điểm chủ yếu của mốc chôn sâu lõi đơn là ở việc đo nhiệt độtrong thân mốc, vấn đề xác định chính xác nhiệt độ trung bình trong thân mốc

là phức tạp và đòi hỏi phải có loại nhiệt kế chuyên dùng

+Mốc chôn sâu lõi kép

Về cách thức cấu tạo, mốc chôn sâu lõi kép có kết cấu gần giống mốclõi đơn, điểm khác biệt duy nhất là mốc chôn sâu có 2 lõi, một lõi chính vàmột lõi phụ với hệ số giãn nở nhiệt khác nhau là c và p Kết cấu mốc 2 lõicho phép xác định số hiệu chỉnh vào chiều dài mốc mà không cần phải đonhiệt độ trong thân mốc Cơ chế hoạt động của mốc chôn sâu lõi kép nh sau:

Khi nhiệt độ trung bình trong thân mốc là t, chênh lệch nhiệt độ củathân mốc so với nhiệt độ ở thời điểm chu kỳ đầu là ∆t, dẫn đến độ giãn nở của

Thay giá trị ∆t vào biểu thức thứ nhất của công thức (2.3) sẽ xác định

đ-ợc độ giãn nở của lõi chính:

∆Lc = .

) (

Hình 2.2: Kết cấu mốc chôn sâu lõi Kép

Có thể gia công sao cho chiều dài lõi chính và phụ bằng nhau (Lc=Lp=L),khi đó hiệu độ giãn nở giữa 2 lõi chính và phụ ∆ đợc xác định trực tiếp tại thời

điểm quan trắc, bằng cách đo chênh cao giữa 2 đầu mốc của các lõi

Mốc chôn sâu có độ ổn định cao, có thể đặt ở gần công trình, tuy nhiênthi công loại mốc này tơng đối phức tạp và đòi hỏi nhiều chi phí

*Mốc chôn nông và mốc gắn tờng

Trong trờng hợp đo lún với yêu cầu độ chính xác tơng đơng với đo caohạng II, III có thể sử dụng loại mốc chôn nông hoặc mốc gắn tờng, gắn nềnlàm cơ sở

Các mốc chôn nông đợc đặt ở ngoài phạm vi lún của đối tợng quan trắc(cách ít nhất 1,5 lần chiều cao công trình), mốc gắn tờng đợc đặt ở chân cộthoặc ở chân tờng, mốc gắn nền đợc đặt ở nền của những công trình đã ổn

định, không bị lún Trong khả năng cho phép cố gắng bố trí mốc cơ sở cách

đối tợng quan trắc không quá xa để hạn chế ảnh hởng sai số chuyền độ cao

đến các mốc lún gắn trên công trình

2

n3

p2

p3R

n5

Do khả năng ổn định của các mốc chôn nông là không cao nên các mốcloại này đợc đặt thành từng cụm, mỗi cụm có không dới 3 mốc Trong từngchu kỳ quan trắc thực hiện đo kiểm tra giữa các mốc trong cụm và giữa cáccụm mốc nhằm mục đích để phân tích, xác định các mốc ổn định nhất làm cơ

sở độ cao cho toàn công trình

định của cácmốc trong lới

Hình 2.5: Sơ đồ lới khống chế dạng điểm đơn

2.1.2 Thiết kế lới độ cao quan trắc lún

*Kết cấu mốc

Mốc lún thờng có 2 loại: mốc gắn tờng và mốc gắn nền

Kết cấu đơn giản của mốc lún dạng gắn tờng là một đoạn thép dàikhoảng 15ữ16 cm tuỳ thuộc 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

đặt mia khi thực hiện quan trắc

(b)(a)

Hình 2.6: Mốc gắn tờng

Mốc gắn tờng loại chìm đợc kết cấu gồm 2 phần: một ống trụ rỗng chôn

cố định chìm trong tờng và bộ phận đầu đo rời có thể tháo lắp đợc (hình 2.6)

Các mốc lún đặt ở nền móng công trình gồm 2 phần chính: một thanhkim loại dài khoảng 60ữ100mm, phía trên có chỏm cầu bằng kim loại không

rỉ, đờng kính 20ữ30mm Mốc có thể đợc đặt trong ống bảo vệ ( = 100mm),

trên có nắp đậy (hình 2.7)

*Hình thức lới

Các mốc lún đợc đặt ở những vị trí đặc trng cho quá trình lún của côngtrình và phân bố đều khắp mặt bằng công trình Mốc đợc đặt ở vị trí tiếp giápcủa các kết cấu, bên cạnh các 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 việc đo ngắm và hạn chế ảnh hởngcủa một số nguồn sai số trong quá trình đo đạc , thi công lới Số lợng và sơ đồphân bố mốc lún đợc thiết kế cho từng công trình cụ thể, mật độ điểm mốcphải đủ để xác định đợc các tham số đặc trng cho quá trình lún của công trình

Đối với các toà nhà có kết cấu móng băng, tờng chịu lực: mốc đợc đặt theochu vi nhà, tại vị trí giao nhau các tờng ngang và dọc, qua 10ữ15m đặt 1 mốc

Đối với nhà dân dụng công nghiệp kết cấu cột, mốc lún đặt tại các cộtchịu lực với mật độ không dới 3 mốc trên mỗi hớng trục nhà Đối với nhà lắpghép, mốc lún đợc đặt theo chu vi tại các vị trí trục nhà với mật độ 6ữ8m mộtmốc Tại công trình có kết cấu móng cọc, mốc lún đợc đặt dọc theo trục côngtrình với mật độ không quá 15m/ mốc Đối với công trình dạng tháp (silo, thápphát thanh truyền hình, ống khói…) mốc đợc bố trí đều quanh chân đế côngtrình, số lợng mốc tối thiểu là 4 Tại công trình cầu, mốc quan trắc đợc bố trítrên 2 mố và các trụ cầu, tại công trình đờng hầm, bố trí mốc ở nền và 2 bênvách hầm

2.2 Ước tính độ chính xác của lới quan trắc lún

2.2.1 Phơng pháp ớc tính độ chính xác lới độ cao cơ sở

lới độ cao cơ sở đợc ớc tính theo nguyên lý của phơng pháp bình saigián tiếp kèm điều kiện và đợc trình bầy theo các bớc sau:

a Chọn ẩn số

Lới khống chế cơ sở là mạng lới độc lập không có điểm độ cao gốc, do

đó thực chất đây là mạng lới tự do, khi tính toán xử lý số liệu chúng ta coi độcao tất cả các điểm trong lới đều là ẩn số

R h + b = 0 (2.7)

Vì lới tự do nên các cột của ma trận A có một cột phụ thuộc vì vậy hệphơng trình chuẩn (2.7) có det(R) = 0 , hệ có vô số nghiệm Muốn giải đợccần có thêm các điều kiện ràng buộc ẩn số có dạng:

CT h = 0

C1 H1 + C2.h2 + … + Cn nH = 0 (2.8)Kết hợp (2.7) và (2.8) ta đợc hệ phơng trình chuẩn mở rộng dạng khối

m h j = à Q j (2.13)Trong đó: à là sai số trung phơng trọng số đơn vị

Qj là trọng số đảo điểm i là phần tử nằm trên đờng chéo chínhcủa ma trận nghịch đảo R~

m

(2.19)Trong đó: m h j - sai số trung phơng xác định độ cao điểm

Q h j - trọng số đảo yếu nhất trong lới, là phần tử nằm trên đờng chéochính ma trận R-1

2.3 Thiết kế chu kỳ đoQuan trắc lún đợc tiến hành nhiều lần, mỗi lần quan trắc đợc gọi là mộtchu kỳ Thời gian tiến hành các chu kỳ đợc xác định trong khi thiết kế kỹthuật quan trắc lún Chu kỳ quan trắc phải tính toán sao cho kết quả quan trắcphản ánh đợc thực chất quá trình lún của công trình Nếu chu kỳ quan trắc thathì sẽ không phản ánh đúng qui luật chuyển dịch, ngợc lại nếu chu kỳ quan

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

*Giai đoạn thi công

Chu kỳ quan trắc đầu tiên đợc tiến hành lúc thi công xong phần móngcông trình Các chu kỳ tiếp theo đợc ấn định tuỳ thuộc tiến độ xây dựng vàmức tăng tải trọng công trình, nếu dự định thực hiện 4 chu kỳ trong giai đoạnthi công thì thời điểm quan trắc sẽ chọn vào lúc công trình xây dựng đạt 25%,50%, 75%, 100% tải trọng của bản thân công trình Đối với các công trìnhquan trọng có điều kiện địa chất đặc biệt, có thể tăng thêm chu kỳ đo

*Giai đoạn đầu vận hành công trình

Các chu kỳ quan trắc đợc ấn định phụ thuộc vào tốc độ chuyển dịch và

đặc điểm vận hành công trình Thời gian đo giữa hai chu kỳ trong giai đoạnnày có thể chọn từ 2 ữ 6 tháng

*Giai đoạn công trình đi vào ổn định

Thời gian quan trắc giữa hai chu kỳ kế tiếp đợc ấn định tha hơn, có thể

từ 6 tháng tới 1 hoặc 2 năm, việc quan trắc sẽ kết thúc khi công trình hoàntoàn ổn định

Trong một số trờng hợp đặc biệt, khi phát sinh yếu tố ảnh hởng không

có lợi đến độ ổn định của công trình, cần thực hiện các chu kỳ quan trắc bổxung Riêng đối với các công trình chịu áp lực biến đổi theo chu kỳ (nh cáccông trình chịu áp lực tại nhà máy thuỷ điện, đập nớc của hồ chứa), công tácquan trắc biến dạng đợc thực hiện thờng xuyên trong suốt quá trình vận hành,khai thác công trình

2.4 Tiêu chuẩn ổn định lới cơ sở

- Các mốc khống chế cơ sở mặc dù đã cố gắng tạo ra độ ổn định nhng trong suốt quá trình quan trắc rất nhiều nguyên nhân làm cho các mốc cơ sở không hoàn toàn ổn định vì vậy cần phải xây dựng một tiêu chuẩn bằng số để đánh giá mức độ ổn định của các điểm cơ sở

gọi ms - là sai số thành phần xác định độ lún công trình (thờng cho trớc khi thiết kế kỹ thuật)

mSI, mSII là thành phần ảnh hởng của mỗi bậc lới đến độ chính xác xác định lún Lúc đó có thể viết ms2 = mS12 + mS22