Đồ án Thiết kế kỹ thuật và lập dự toán quan trắc lún chung cư cao tầng công trình CT14-A khu đô thị Nam Thăng Long

Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 1 Mục Lục Trang Lời nói đầu ………………………………………………………………………………… Chương I: giới thiệu chung ………………………………………………………... I.1 Giới thiệu về công trình CT14A - khu đô thị Nam Thăng Long …………………... I.2 Nguyên nhân gây nên biến dạng công trình ………………………………………….. I.3 Chỉ tiêu kỹ thuật quan trắc lún ………………………………………………………….. I.4 Mục đích , nhiệm vụ quan trắc lún ……………………………………………............... I.5 Nguyên tắc quan trắc lún công trình …………………………………………………… I.6 Giới thiệu về các phương pháp quan trắc lún………………………………………..… Chương II: Thiết kế phương án kỹ thuật quan trắc lún công trình ……………………………………………………………………………… II.1 Nguyên tắc xây dựng lưới quan trắc lún …………………….………………………... II.1.1 Phương pháp xây dựng lưới quan trắc chuyển dịch ……………………………….. II.1.1.1 Lưới khống chế cơ sở …………………………..………………………………………….... II.1.1.2 Lưới quan trắc ……………………………………………………………………….... II.1.2 Xác định độ chính xác của các bậc lưới …………………………………………….. II.2 Kết cấu mốc và phân bố mốc quan …………………………………………………... II.2.1 Mốc cơ sở ……………………………………………………………………………….... II.2.2 Mốc quan trắc ……………………………………………………………….................... II.3 Thiết kế lưới khống chế cơ sở ………………………………………………................ II.3.1 Sơ đồ phân bố điểm lưới cơ sở ……………………………………………………….. Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 2 II.3.2 Ước tính độ chính xác đo đạc trong lưới ……………………………………............ II.4 Thiết kế lưới quan trắc chuyển dịch …………………………………………………... II.4.1 Sơ đồ phân bố điểm lưới …………………………………………………..…………… II.4.2 Phương án thiết kế lưới quan trắc …………………………………...……………….. II.5 Phương pháp ước tính độ chính xác lưới độ cao ……………………………….…….. II.6 Tổ chức đo đạc ngoại nghiệp…………………………………………………………..… II.7 Quy trình tính toán bình sai lưới quan trắc………………………………………...... Chương III: lập dự toán quan trắc độ lún công trình ………… III.1 Những căn cứ để lập dự toán ………………………………………………….………. III.2 Phương pháp lập đơn giá khảo sát trắc địa ………………………………..………… III.3 Lập đơn giá khảo sát công tác quan trắc độ lún công trình …………….………... Phần Thực nghiệm ………………………………………………………………......... Kết luận ………………...…......…………………………….……………............................ Tài liệu tham khảo…………………………………...…………………………….... Phụ lục ……………………………………….……………………………………………… Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 3 Lời nói đầu Những năm gần đây cùng với sự phát triển về kinh tế, các công trình nhà cao tầng được xây dựng khắp nơi trên đất nước để giải quyết nhu cầu nhà ở cho người 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 như tầng Hải Hưng, tầng Thái Bình, có thể nói đây là vùng đất yếu, kém chịu nén. Mặt khác do nhu cầu cuộc sống, việc khai thác nước 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 như thiết kế kết cấu móng công trình, chất lượng vật liệu công trình, điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa 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 được. 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 trước khi công trình bị hư hỏng trầm trọng thì công tác quan trắc lún công trình là không thể thiếu và phải được tiến hành thường xuyên. Theo thực tế hiện nay, công tác quan trắc lún công trình không những được quan tâm mà còn không thể thiếu được 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. Nhưng với sự phát triển của công nghệ thông tin hiện nay thì việc xử lý kết quả quan trắc đã được thực hiện nhanh và chính xác. Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, tôi đã chọn đề tài tốt nghiệp : “ Thiết kế kỹ thuật và lập dự toán quan trắc lún chung cư cao tầng công trình CT14-A khu đô thị Nam Thăng Long ”. Nội dung của đồ án bao gồm: Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 4 Chương I : Yêu cầu- nhiệm vụ quan trắc lún Chương II: Thiết kế phương án kỹ thuật quan trắc độ lún công trình Chương III: Lập dự toán quan trắc độ lún công trình CT14A- Khu đô thị Nam Thăng Long Thời gian làm đồ án không nhiều, khả năng chuyên môn còn hạn chế nhưng với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô giáo hướng dẫn tôi đã hoàn thành bản đồ án này đúng thời hạn. Em xin chân thành cảm ơn Thạc sỹ 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 6- 2008 Sinh viên thực hiện: Đoàn Đức Thuận Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 5 Chương I Yêu cầu - nhiệm vụ quan trắc lún I.1Giới 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 Thằng Long được xây dựng ở phía nam của thành phố Hà Nội. Công trình xây dựng thuộc địa phận phường Phú Thượng – 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, khí hậu nhiệt đới ẩm có gió mùa đông lạnh, nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 240C. Mùa hè nóng nhiệt độ cao nhất lên tới 400C độ ẩm cao, mùa lúc lạnh nhất trung bình vào khoảng 100C thường có mưa phùn ẩm ướt độ ẩm không cao. Mùa khô đồng nhất thời gian từ tháng 1 đến tháng 3 hàng năm thời tiết nồm độ ẩm rất cao, hơi nước nhiều, không khí đọng trên bề mặt công trình và trang thiết bị. Mùa hè thường có mưa bão vận tốc gió mạnh có thể lên tới 40km/h. Công trình CT14A- khu đô thị Nam Thăng Long được xây dựng trên khu vực có điều kiện địa chất biến động phức tạp, không ổn định. Lớp đất dưới nền móng công trình là đất yếu, chiều dày lớp bùn 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 được xây dựng nhằm mục đích di dân giải phóng mặt phục vụ cho việc quy hoạch của thành phố Hà Nội. Công trình được 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 là 15,7 tầng. I.2 Nguyên nhân gây nên biến dạng công trình chung cư cao tầng Công trình chung cư 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. Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 6 I.2.1 Tác động của yếu tố tự nhiên Các yếu tố tự nhiên có ảnh hưởng tới quá trình chuyển dịch thẳng đứng của công trình bao gồm: - Do tính chất cơ lý của các lớp đất đá dưới nền móng công trình. - Do ảnh hưởng của các yếu tố khí tượng như là : nhiệt độ, độ ẩm, gió, hướng chiếu nắng… - Sự thay đổi chế độ nước mặt và nước 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 nước ngầm. - Do những sai sót trong khảo sát địa chất công trình. I.3. Chỉ tiêu kỹ thuật quan trắc lún I.3.1 Độ chính xác Độ chính xác quan trắc lún được quy định tuỳ thuộc vào từng loại công trình, loại nền móng và điệu kiện chất của nền móng các công trình đó. Sai số giới hạn quan trắc lún theo được quy định như sau  6 : TT Đối tượng quan trắc Độ chính xác đo độ lún 1 Công trình xây dựng trên nền đá gốc 1.0mm 2 Công trình xây dựng trên nền đất cát, sét hoặc các nền chịu lực 3.0mm 3 Công trình đập đá chịu áp lực cao 5.0mm 4 Công trình xây dựng trên nền trượt 10mm 5 Công trình bằng đất 15mm Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 7 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 được thực hiện ngay sau khi xây dựng móng công trình. - Trong thời kỳ xây dựng, chu kỳ quan trắc được 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 được 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 thường 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 tương lai. - Xác định xem mức độ chuyển dịch có ảnh hưởng 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, trước hết cần phải thiết kế phương 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 kiểm tra. Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 8 -Yêu cầu độ chính xác quan trắc ở những giai đoạn khác nhau. - Phương pháp và dụng cụ đo. - Phương 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 thường 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 phương pháp trắc địa được thực hiện trên cơ sở nguyên tắc sau: - Độ lún công trình được xác định thông qua các mốc lún gắn tại những vị trí chịu lực của đối tượng quan trắc. Số lượng mốc lún lắp đặt tại mỗi công trình phụ thuộc vào đặc điểm nền móng, kết cấu, qui mô và kích thước của công trình đó. Độ lún của các mốc quan trắc đặc trưng cho độ lún công trình ở vị trí mà mốc được gắn. - Phương 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 được tính là hiệu độ cao tại thời điểm quan trắc so với độ cao ở chu kỳ trước được chọn làm mức so sánh: S = H(j) – H(i) (1.1) Trong đó H(j), H(i) là độ cao đo được ở chu kỳ thứ j và i. Như 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 được xác định trong cùng một hệ độ cao, có thể là hệ độ cao quốc gia hoặc hệ độ cao cục bộ giả định, nhưng yêu cầu bắt buộc là các mốc khống chế độ cao ( được chọn làm cơ sở so sánh ) phải có độ ổn định trong suốt thời kỳ theo dõi độ lún công trình. Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 9 I.6 Các phương 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 được độ chính xác cao trong quan trắc lún công trình, chiều dài tia ngắm từ điểm đặt máy đến mia được hạn chế đáng kể ( không vượt quá 25 – 30m ), do đó được gọi là phương pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn. Có hai cách để xác định chênh cao giữa hai điểm là phương pháp đo cao từ giữa và phương pháp đo cao phía trước. a. Phương 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 được xác định theo công thức: hAB = a – b (1.2) trong đó: a và b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trước. 2211 b b A B a a A B a b Ds Dt b. Phương pháp đo cao thủy chuẩn phía trước: đặt máy thủy bình tại một điểm, còn điểm kia ta đặt một mia, khi đó chênh cao giữa điểm đặt máy và điểm đặt mia tính theo công thức: hAB = i – l (1.3) Hình 1.1 Trạm đo cao hình học Hình 1.2. Tuyến đo cao hình học Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 10 trong đó: i là chiều cao đo được của máy, l là số đọc chỉ giữa trên mia. I.6.1.2 Máy móc và dụng cụ đo Thiết bị dùng trong đo lún là các loại máy thủy chuẩn chính xác như: H-05, Ni002, H1, H2, Ni004, Ni007 và các loại máy khác có độ chính xác tương đương. Tùy thuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với từng công trình cụ thể để chọn máy đo thích hợp. Mia được sử dụng trong đo lún là mia invar thường hoặc mia invar chuyên dùng có kích thước 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 như nhiệt kế, cóc mia, ô che nắng. Trước và sau mỗi chu kỳ đo, máy và mia phải được 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 phương 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 m25 m25 m25 2 Chiều cao tia ngắm, m 258.0  h 255.0  h 253.0  h 3 Chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia - Trên một trạm đo m4.0 m0.1 m0.2 - Tích lũy trên đoạn đo m0.2 m0.1 m0.5 4 Chênh lệch chênh cao đo trên trạm, mm m5.0 m5.0 m0.1 5 Chênh lệch chênh cao giữa )(3.0 mmn )(5.0 mmn )(0.1 mmnhai tuyến đo đi và đo về 6 Sai số khép tuyến giới hạn )(3.0 mmn )(0.1 mmn )(0.2 mmnf ghh / (n-số trạm đo) I.6.1.4 Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng tới kết quả đo 1. Sai số do máy và mia Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 11 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 hưởng của các sai số này ta dùng phương 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 trước và mia sau nằm trong giới hạn cho phép. 2. Sai số do điều kiện ngoại cảnh Do ảnh hưởng độ cong quả đất: để làm giảm ảnh hưởng của sai số này thì khi đo cần chọn vị trí đặt máy sao cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến hai mia (trước và sau) nằm trong giới hạn đã được quy định. Do ảnh hưởng của chiết quang: để làm giảm ảnh hưởng 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 người đo Nhóm sai số liên quan đến người đo gồm có: sai số làm trùng bọt thủy dài và sai số đọc số trên bộ đo cực nhỏ, các sai số này được giảm đáng kể khi sử dụng máy có bộ tự cân bằng và máy thủy chuẩn điện tử. I.6.2 Phương pháp đo cao thủy tĩnh Phương pháp đo cao thủy tĩnh được áp dụng để quan trắc lún của nền kết cấu xây dựng trong điều kiện rất chật hẹp không thể dựng máy, dựng mia được. Đo cao thủy tĩnh được dựa trên định luật thủy lực là “ Bề mặt chất lỏng trong các bình thông nhau luôn có vị trí nằm ngang ( vuông góc phương dây dọi ) và có cùng một độ cao, không phụ thuộc vào hình dạng mặt cắt cũng như khối lượng 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 ngược lại, khi đo đảo đặt bình N1 tại B, bình N2 tại A. Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 12 d1 d2 s 1 1t N2 N1 A hAB BB ABhA 2N 1N t11 s 2d 1d Khi đo thuận, chênh cao h giữa 2 điểm A, B được tính theo công thức : )()( 1211 tdsdhAB  (1.4) trong đó: :, 11 ts số đọc trên thanh số tại các bình 21, NN tương ứng :, 21 dd khoảng cách từ vạch “ 0 ” của thanh số đến mặt phẳng đáy của bình. Từ (1.4) ta có : )()( 2111 ddsthAB  (1.5) Tương tự, khi đo đảo chênh cao được tính theo công thức: )()( 2122 ddsthAB  (1.6) Hiệu )( 21 dd  được 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 lượt lấy tổng và hiệu các công thức (a), (b) sẽ xác định được chênh cao theo kết quả 2 chiều đo: 2 )()( 2211 ststhAB  (1.7) và sai số MO: 2 )()( 2211 ststMO  (1.8) Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng 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 hưởng của sai số này: (a)- Vị trí đo thuận (b)- Vị trí đo đảo Hình 1.3. Sơ đồ máy đo cao thủy chuẩn Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 13 - Lựa chọn tuyến đo gradien nhiệt độ thấp, tức là chọn tuyến đo có sự thay đổi ít nhất về nhiệt độ và môi trường. - 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 hưởng của sự giao động chất lỏng trong bình thông nhau. I.6.3 Quan trắc lún bằng phương pháp đo cao lượng 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 phương pháp đo cao lượng giác tia ngắm ngắn ( chiều dài tia ngắm không quá 100m). Hiện nay để đo cao lượng giác thường dùng các loại máy toàn đạc điện tử chính xác cao như 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 lượng 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). A B v z l i D Chênh cao giữa 2 điểm A và B được xác định theo công thức : flictgZDhAB  . (1.9) Hoặc Hình 1.4. Đo cao lượng giác Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 14 flictgVDhAB  . (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 kf  (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 ( )16.012.0( k . Một trong những nguồn sai số chủ yếu ảnh hưởng đến kết quả đo cao lượng giác là sai số chiết quang đứng. Để hạn chế ảnh hưởng của nguồn sai số này đến kết quả đo cần chọn thời gian đo thích hợp hoặc đo từ 2 3 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 độ lún công trình thì phương pháp đo cao lượng giác không đảm bảo độ chính xác, còn phương pháp đo cao thủy tĩnh quá phức tạp nên người ta sử dụng phổ biến phương pháp đo cao hình học vì phương pháp này cho độ chính xác cao lại đo đạc thuận lợi. Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 15 Chương II Thiết kế phương án kỹ thuật quan trắc độ lún công trình II.1 Nguyên tắc xây dựng lưới quan trắc lún II.1.1 Phương pháp xây dựng lưới 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 lưới 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, lưới khống chế độ cao là khống chế hai cấp độc lập. II.1.1.1 Cấp lưới cơ sở Lưới 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 lượng mốc cơ sở ≥ 3, được bố trí cách xa công trình ít nhất là 2/3 chiều cao công trình nhưng không quá xa công trình, các mốc cơ sở này có tác dụng khởi tính độ cao cho bậc lưới thứ 2. II.1.1.2 Cấp lưới quan trắc lún Lưới quan trắc lún bao gồm các điểm kiểm tra gắn trên công trình, chuyển dịch cùng với công trình. Các điểm kiểm tra được bố trí đều trên mặt bằng công trình nơi dự kiến chuyển dịch thẳng đứng là ít nhất, các mốc thường được gắn vào phần chịu lực của công trình, cao hơn cốt “0.0” từ 20 50 cm nơi thuận tiện cho quan trắc. Hai cấp lưới này tạo lên một hệ thống độ cao thống nhất và trong mỗi chu kỳ chúng được đo đạc đồng thời. II.1.2 Xác định độ chính xác của các bậc lưới Sai số tổng hợp các bậc lưới được xác định trên cơ sở yêu cầu độ chính xác quan trắc lún. Nếu yêu cầu đưa ra là sai số tuyệt đối độ lún thì việc xác định sai số độ cao tổng hợp được thực hiện như sau : Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 16 Do độ lún được tính là hiệu độ cao của hai chu kỳ quan trắc theo công thức (1.1) nên sai số trung phương độ lún (ms) được xác định theo công thức: 222 ji HHS mmm  (2.1) Các chu kỳ quan trắc thường được thiết kế với đồ hình và độ chính xác đo tương đương nhau, nên có thể coi 0HHH mmm ji  . Như 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: )()( jninjmimnm HHHHSSS  (2.3) Coi sai số xác định độ cao điểm i và j là như nhau, sẽ thu được công thức ước tính gần đúng : 20 S H m m  (2.4) Trong thực tế hệ thống lưới độ cao trong quan trắc lún có cấu trúc là lưới 2 bậc vì vậy sai số độ cao tổng hợp bao gồm sai số của 2 bậc lưới thể hiện dưới dạng: 222 0 QTKCH mmm  (2.5) trong đó: 0H m : các sai số tổng hợp, KCm : sai số độ cao điểm khống chế, QTm : sai số độ cao điểm quan trắc tương ứng. Đối với lưới khống chế : 21 0 k m m HKC   (2.6) Đối với lưới quan trắc : 21 . 0 k mk m HQT   (2.7) Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 17 Dựa vào công thức (2.6) và (2.7) và các số liệu về yêu cầu độ chính xác quan trắc sẽ xác định được sai số trung phương độ cao điểm mốc yếu nhất đối với từng bậc lưới. Nếu hệ thống lưới quan trắc được xây dựng từ n bậc thì sai số của bậc lưới thứ 2 được tính theo công thức : )1(22 1 ...1 . 0     n H i i kk mk m (2.8) Nếu chỉ xây dựng một mạng lưới khống chế duy nhất cho việc quan trắc nhiều hạng mục công trình thì mạng lưới này phải thỏa mãn độ chính xác cao nhất trong số các hạng mục quan trắc. II.2 Kết cấu và phân bố mốc quan trắc lún II.2.1 Mốc cơ sở Mốc khống chế được 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, được đặt ở ngoài phạm vi ảnh hưởng 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 tượng quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể được thiết kế theo một trong ba loại là mốc chôn sâu, mốc chôn nông, mốc gắn tường 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 lượng và độ tin cậy của kết quả cuối cùng. II.2.1.1 Mốc chôn sâu Mốc chôn sâu được đặt ở gần đối tượng quan trắc nhưng đáy mốc phải đạt được độ sâu ở dưới giới hạn lún của lớp đất đá dưới nền công trình và thường đến tầng đá gốc hoặc đất cứng ổn định. Trong trường 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 được đặt trong lỗ khoan, thân mốc cách li với đất đá xung quanh và các kế cấu Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 18 khác để hạn chế ảnh hưởng 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. 4 8 - Lõi phụ 7 - Hố bảo vệ 6 - Nắp bảo vệ đầu mốc 5 - Đầu mốc hình chỏm cầu 4 - Nắp bảo vệ 3 - Đệm xốp 2 - Tầng đất cứng 1 - ống bảo vệ 7 5 3 2 6 1 8 4 8 - Lõi phụ 7 - Hố bảo vệ 6 - Nắp bảo vệ đầu mốc 5 - Đầu mốc hình chỏm cầu 4 - Nắp bảo vệ 3 - Đệm xốp 2 - Tầng đất cứng 1 - ống bảo vệ 7 5 3 2 6 1 8 II.2.1.2 Mốc chôn nông Trong thực tế để thành lập một hệ thống mốc quan trắc chỉ gồm toàn mốc chôn sâu là một công việc hết sức khó khăn và đòi hỏi chi phí rất lớn. Cho nên người ta đã thiết kế một loại mốc đơn giản, chi phí để thành lập mốc thấp hơn phù hợp với yêu cầu quan trắc lún của hầu hết các công trình công nghiệp và dân dụng gọi là mốc chôn nông. Mốc chôn nông có đặc điểm là sự ổn định về độ cao kém hơn mốc chôn sâu nhưng ta có thể sử dụng các phương pháp phân tích độ ổn định của chúng theo tiêu chuẩn ổn định đối với mốc khống chế cơ sở. Chính vì vậy mốc Hình 2.1. Kết cấu mốc chôn sâu lõi đơn Hình 2.2. Kết cấu mốc chôn sâu lõi kép Đoàn Đức Thuận Trắc địa B-K48 19 chôn nông đặt ngoài phạm vi lún công trình và bố trí thành từng cụm từ 3 mốc trở lên. Sơ đồ mốc chôn nông được đưa ra trên (hình 2.3). 5 - Đế mốc 4 - Bê tông 3 - ống bảo vệ 2 - Lõi mốc 1 - Đầu mốc6 1 2 3 4 5 7 8 10 0 7 - Hố bảo vệ mốc 8 - Lớp bê tông lót 6 - Nắp bảo vệ đầu mốc II.2.2 Mốc quan trắc Mốc quan trắc thường có hai loại: mốc gắn tường, được sử dụng để lắp vào tường hoặc cộ