Việc xây dựng mốc cơ sở đo lún Như chúng ta đã biết, mốc đo lún CTXD được xây dựng ở nơi có tác động địa chấn nhỏ nhất trong điều kiện có thể, ví dụ nơi cách xa công trường đang đóng cọc
Trang 1MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ MỐC CƠ SỞ TRONG ĐO LÚN CÔNG TRÌNH
Công ty cổ phần Tư vấn đầu tư và xây dựng HUD - CIC
Trang 21 Đặt vấn đề:
Với tốc độ đô
thị hoá đang diễn ra
ngày càng nhanh trên
đất nước ta, hàng trăm
khu đô thị mới đang
triển khai xây dựng
hoặc mới đi vào hoạt
động Hơn bao giờ hết,
công tác đảm bảo an
toàn chất lượng cho
các công trình xây
dựng(CTXD) lại được
quan tâm như hiện
nay Chất lượng CTXD
được đánh giá bằng
nhiều tiêu chí, trong đó
việc xác định độ ổn
định của công trình qua
thời gian sử dụng là
điều hết sức quan
trọng Để thực hiện
điều này, thế giới
thường tiến hành kiểm
tra độ chuyển dịch
( ngang và đứng) của
CTXD (thế giới gọi
chung là biến dạng),
qua đó nhận được cái
nhìn khách quan và
trung thực về tính ổn
định của CTXD, từ đó
đề xuất những giải
pháp thiết kế hoặc gia
cường CTXD cho phù
hợp
2 Về đo lún
công trình
Việc đánh giá
độ lún của CTXD
thường thực hiện bằng
phép đo nhiều chu kỳ
thuỷ chuẩn hình học tia
ngắm ngắn với tiêu
chuẩn hạng I, hạng II
Nhà nước Các quy
trình đo cũng như loại
máy sử dụng đã được
trình bày trong các giáo
trình của Khoa Trắc
địa, trường Đại học Mỏ
Địa chất, các tiêu
chuẩn xây dựng Việt
Nam do Bộ Xây dựng
ban hành Trong công
tác xác định độ lún của
CTXD, có 3 bước phải
tiến hành Thứ nhất là
xây dựng hệ thống mốc
cơ sở (tối thiểu 3 mốc),
thứ hai là quy trình đo
và loại phương tiện sử
dụng, thứ ba là giải
pháp xử lý nội nghiệp
Bước thứ ba đóng vai trò rất lớn trong việc xác định độ lún CTXD và đã được trình bày trong số 3/2005 Tạp chí Xây dựng[1] Bước thứ hai cũng được cụ thể hoá bằng TCXDVN 271 –
2002 Bước đầu tiên là việc xây dựng mốc cơ
sở thì lâu nay thực hiện vẫn còn một số bất cập
Trong nội dung bài báo này, tác giả mong muốn đưa ra một cái nhìn tổng quát, khách quan và khoa học về vấn đề mốc
cơ sở đo lún CTXD
3 Việc xây dựng mốc cơ sở đo lún
Như chúng ta đã biết, mốc đo lún CTXD được xây dựng ở nơi có tác động địa chấn nhỏ nhất trong điều kiện có thể, ví dụ nơi cách xa công trường đang đóng cọc, cách xa đường giao thông chính có xe tải nặng hoạt động, không nằm trên địa tầng trượt hay mái trượt, .Việc lựa chọn đầy đủ những yếu tố về địa chất trong phạm vi một khu đô thị mới, khu công nghiệp hay khu chế xuất cũng là điều khó Trên thế giới (Nga, Ucraina, Mêhico,
Mỹ, Bungari ) thường phân chia 3 loại mốc cơ sở: Mốc chôn sâu(đến tầng đá gốc), mốc chôn nông (khoảng 2 m), mốc gắn tường hoặc gắn nền các công trình đã lún ổn định Do trên khu vực cần đo lún ít có công trình hiện hữu mà độ lún
đã ổn định, nên các mốc
cơ sở dạng gắn tường hay gắn nền ít được sử
dụng Các mốc chôn nông dễ bị ảnh hưởng bởi các xung động của lớp đất mặt như: tải trọng của công trình gần
đó, tải trọng động của các phương tiện vận tải,
Nên việc xây dựng các mốc dạng chôn sâu là ưu tiên
hàng đầu Để tiến hành đặt mốc cơ sở đo lún (loại chôn sâu) vào tầng
đá gốc, phải thực hiện nhiều giai đoạn: sau khi khoan tạo lỗ với độ sâu đến hàng trăm mét[2], [4], đặt ống thép cách ly với đất đá xung quanh thân mốc nhằm hạn chế ảnh hưởng của nhiệt độ các địa tầng đến sự thay đổi chiều dài (độ cao) của mốc Chu kì đầu, công tác đo đạc xác định
độ cao của mốc (đỉnh mốc) được tiến hành đồng thời với việc đo nhiệt độ thân mốc, để qua đó hiệu chỉnh vào
độ cao mốc trong các chu kì sau này Để xác định nhiệt độ thân mốc, người ta thả xuống lỗ khoan đặt mốc nhiều đầu đo nhiệt độ, ứng với nhiều độ sâu khác nhau, nhiệt độ trung bình của mốc được tính dựa trên nhiệt độ không khí tại các vị trí khác nhau trong lỗ khoan và khoảng cách giữa các điểm đo nhiệt độ Do việc đo nhiệt độ trong lòng hố khoan rất khó khăn, nên ngày nay phương pháp này ít dùng trên thế giới Nếu thân mốc được làm bằng thép ống, thì do hệ số giãn nở của thép, chiều dài thân mốc có thể thay đổi cỡ 0.5 mm /
4 m giữa hai mùa đông
-hè (giả thiết giữa hai
mùa chênh nhiệt độ là 100
C)[3], nghĩa là với chiều dài thân mốc khoảng 50
m, ta có sự thay đổi chiều dài (độ cao) mốc giữa hai mùa đông - hè cỡ 6 mm
Trên đây là với mốc lõi đơn, hiện nay trên thế giới người ta xây dựng mốc cơ sở đo lún dạng chôn sâu với kết cấu lõi kép: gồm một lõi chính và một lõi phụ[4]
Chiều dài của lõi chính và lõi phụ lúc ban đầu (khi chưa chôn mốc) được xác định Sau khi chôn mốc,
do nhiệt độ trong lòng ống khoan thay đổi theo mùa khí hậu, do hệ số giãn nở nhiệt của lõi chính và lõi phụ khác nhau, lúc này chiều dài giữa lõi chính và lõi phụ
có một lượng chênh so với ban đầu Ta xác định được sự thay đổi chiều dài của mốc chính LC
nhờ biết trước hệ số giãn
nở nhiệt của lõi chính C, lõi phụ P:
Trong công thức:
đo được tại thời điểm công tác
C, P là hệ số giãn nở nhiệt đã biết trước
LC độ giãn nở của lõi chính do nhiệt độ tại thời điểm công tác
Hiệu chỉnh LC vào độ cao của mốc, ta có độ cao chuẩn
4 Thực trạng ở nước ta
Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình hiện nay
ở nước ta được thực hiện với hầu hết các mốc chôn sâu lõi đơn Khu vực đô thị như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, với điều kiện địa tầng là sỏi cuội cũng phải ở độ sâu khoảng 50 m Nếu mốc
cơ sở đo lún được đặt vào tầng sỏi cuội thì độ dài
C P
C C
L
Trang 3của mốc cũng cỡ 50 m.
Hơn nữa, chúng ta đều
xây dựng mốc đo lún
với kết cấu lõi đơn
được làm bằng thép
ống có mạ kẽm bên
trong và bên ngoài,
đường kính khoảng 40
mm Việc làm này
cũng có lý do, một
phần vì thi công mốc
dễ dàng hơn, phần khác
vì kinh phí có hạn Tuy
nhiên như trên đã phân
tích, với loại mốc đó
thì độ cao mốc sẽ có
biến động lớn khi nhiệt
độ không khí thay đổi
Đây chính là bất cập
mà lâu nay các chuyên
gia trắc địa gặp phải
Để giải bài toán này, từ
những năm 90 của thế
kỉ trước đã có đề xuất
xây dựng quanh Hà
Nội một hệ thống mốc
cơ sở đo lún dạng chôn
sâu theo đúng quy trình
công nghệ (với kinh
phí khá lớn) Nhưng
cho đến nay, dự án vẫn
chưa thực hiện được
5 Giải pháp cho
mốc cơ sở đo lún
Trước mắt, để
thực hiện công tác đo
lún công trình, chúng
ta vẫn phải xây dựng
các mốc cơ sở đo lún
tại khu đô thị mới hoặc
công trình công nghiệp
Tuy nhiên, có thể giảm
thiểu phần nào sự thay
đổi độ cao mốc do
nhiệt độ Đó là xây
dựng các mốc đo lún
dạng lõi đơn với chiều
sâu khoảng 10 m, lúc
này L do nhiệt độ
thay đổi khoảng 1 mm
và nên chọn vị trí sao
cho địa tầng đặt mốc
(-10 m) là sét dạng dẻo
đến dẻo cứng hoặc cát
hạt mịn Đồng thời
trong hệ thống mốc cơ
sở phải có một mốc
được đặt tới địa tầng
ổn định ( ví dụ như
tầng sỏi cuội tại Hà Nội) Áp dụng phân tích xác xuất thống kê [5] ta
sẽ tìm được mốc ổn định trong chu kì đo Tác giả
đã thực hiện ý tưởng này bằng việc xây dựng một
hệ thống mốc cơ sở đo lún với độ sâu 10 m trong một dự án đô thị mới, qua hơn hai năm tiến hành quan trắc, kết quả nhận được tương đối khả quan, sự thay đổi độ cao của mốc được hiệu chỉnh kịp thời theo mùa khí hậu và phản ánh trung thực độ lún công trình
Có 5 mốc cơ sở trong hệ thống Khi lưới
có vừa đủ yếu tố gốc tối thiểu thì được xem là lưới tự do bậc 0 ( số khuyết d = 0 ) Với lưới
độ cao tự do, số khuyết
d = 1 và được gọi là lưới
tự do bậc 1 Lưới cơ sở
đo lún được bình sai theo phương pháp bình sai lưới tự do với điều kiện ràng buộc đối với vecto ẩn số dạng:
CT x+
Lc = 0 Thoả mãn : -Số lượng điều kiện bằng số khuyết d trong lưới
-Các hàng của ma trận
CT độc lập tuyến tính đối với các hàng của ma trận hệ số (A) hệ phương trình số hiệu chỉnh
Lựa chọn các phần tử của vectơ C theo quy tắc:
(11111)T
1, 5 Kết quả bình sai cho ta thấy: Vào mùa
hè, mốc M4 có chiều dài 60m độ cao thay đổi khá lớn +6,98mm Các mốc còn lại có chiều dài 10m
độ cao thay đổi tuỳ thuộc địa tầng nơi đặt mốc Trong những chu
kì nhất định có thể thấy
độ ổn định của từng mốc trong hệ thống Từ tháng
11 năm 2004 đến tháng
8 năm 2005, mốc M1 ổn định, mốc M4 trồi +5,58mm Từ tháng 8 năm 2005 đến tháng 9 năm 2006 mốc M2 ổn định, mốc M4 rút ngắn lại - 4,49mm vào tháng
1 năm 2006 nhưng lại trồi lên +5,88mm vào tháng 9 năm 2006 Tiêu chuẩn mốc ổn định được chọn là: sai số trung phương phải nhỏ hơn 3 lần sai số giới hạn Biểu
đồ dưới đây biểu diễn độ biến dạng về độ cao các mốc cơ sở trong hệ thống mốc được xây dựng tại một khu đô thị
-40 -30 -20 -10 0 10 20
M1 0 0.68 1.28 M2 0 1.81 5.61 M3 0 1.48 5.01 M4 0 4.47 5.58 M5 0 -8.43 -17.48 Nov-04 Mar-05 Aug-05
§é lón (mm)
6 Kết luận
Mốc cơ sở đo lún là yếu tố quan trọng
để phản ánh độ lún công trình xây dựng Việc thi công xây dựng mốc theo đúng quy trình công nghệ là vượt quá khả năng hiện có và khá tốn kém kinh phí Thực hiện giải pháp đã nêu đạt hiệu quả kinh tế và kĩ thuật sâu sắc, phù hợp điều kiện đầu tư và thi công của Việt Nam Kết
quả nghiên cứu trên góp phần làm phong phú thêm
cơ sở lí luận và hoàn thiện công nghệ đo lún công trình
Tài liệu tham khảo:
[1] Đinh Xuân
Vinh(2005), “Xử lý số
liệu đo lún công trình xây dựng bằng phần mềm BS-Lun.FOR”, Tạp chí Xây
Dựng-Bộ Xây Dựng, tháng 3 năm 2005 [2] Trần Mạnh Nhất
(1996), Một số kết quả
nghiên cứu lún mặt đất
và công trình ở khu vực
Hà Nội bằng phương pháp trắc địa, Tạp chí
khoa học, trường Đại học
Mỏ Địa chất, Hà Nội [3] Trần Khánh (2003),
Nghiên cứu quy trình công nghệ công tác quan trắc biến dạng công trình,
Đề tài cấp Bộ mã số B2000 – 36 - 14, Bộ Giáo dục và Đào tạo
[4] Phan Văn Hiến
(1997), Quan trắc chuyển
dịch và biến dạng công trình, bài giảng cao học
ngành trắc địa, trường Đại học Mỏ - Địa chất,
Hà Nội
[5] Đinh Xuân Vinh(2005), “Phương
pháp chênh lệch trung bình trong xử lý số liệu
đo lún công trình ”, Tạp
chí Xây Dựng-Bộ Xây Dựng, tháng 8 năm 2005
Summary
SOME PROBLEM FOR BASIC HEIGHT SURVEY MARKERS IN MEASURING ENGINEERING SUBSIDENCE
This article analyses
disadvantages of the construction methos for basic height survey markers in measuring engineering subsidence After that, new basic markers construction methos has a large sense
Trang 4about economy and technology, conformity with economic and working conditions in VietNam.