Đồ án: Quan trắc chuyển vị ngang

ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
CHƯƠNG MỞ ĐẦU
Hiện nay, việc phát triển các công trình nhà cao tầng tai Việt Nam nói chung, tại
Tp.HCM nói riêng đã và đang kéo theo hàng loạt các yêu cầu về kỹ thuật và quan niệm cần
phải giải quyết làm rõ, bao gồm các lĩnh vực từ thiết kế quy hoạch, thiết kế công trình, thi
công xây dựng công trình, ứng dụng vật liệu mới, áp dựng các giải pháp mới về khoa học
kỹ thuật – công nghệ, môi trường.
Riêng trong lĩnh vực thi công nền móng nhà cao tầng, nhiều thành tựu khoa học và
công nghệ tiên tiến của thế giới đã và đang được áp dụng tại Tp.HCM, trong đó có công
nghệ quan trắc Địa kỹ thuật.
Ứng công nghệ quan trắc Địa kỹ thuật trong thi công xây dựng công trình có thể dự báo
và phòng ngừa sự cố cho chính công trình đang thi công cũng như các công trình lân cận;
mặt khác quan trắc Địa kỹ thuật còn góp phần vào điều chỉnh biện pháp kỹ thuật thi công
công trình, trong một số trường hợp dẫn đến điều chỉnh hồ sơ thiết kế cho phù hợp điều
kiện thực tế. Quan trắc Địa kỹ thuật còn góp phần tạo cơ sở, bằng chứng kỹ thuật để giải
quyết tranh chấp pháp lý xảy ra khi có khiếu kiện hư hỏng công trình do xây dựng công
trình khác.
Vì trong phạm vi của một đồ án môn học nên nội dung trình bày là những khái niệm,
tiêu chuẩn xây dựng, nguyên lý cơ bản liên quan đến thực hiện quan trắc chuyển vị ngang
trong thi công nền móng nhà cao tầng, thi công các công trình ngầm và hố đào sâu của các
công trình xây dựng bao gồm nội dung công tác quan trắc, nguyên lý lắp đặt và hoạt động
của các thiết bị quan trắc, chuẩn bị quan trắc và tiến hành quan trắc.
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
CHƯƠNG 1: CÁC KHÁI NIỆM
Một số khái niệm chung và từ ngữ.
a. Giá trị cho phép: Là những quy định về dịch chuyển (độ lún, dịch chuyển ngang,
ứng suất) sao cho kết quả đo vượt quá kết quả này thì cần dừng quá trình thi công công
trình lại để sử lý và xem xét lại biện pháp thi công.
b. Chu kỳ đo: Là khoảng thời gian giữa hai lần đo được xác định theo từng khoảng chịu
tải của công trình và khả năng xuát hiện sự cố. Ví dụ như trong thi công hố đào một cấp

đào sâu được là một cấp tải. Trong trường hợp phần hố đào tiếp giáp với khu vực nhạy
cảm với sự cố, chu kỳ đo có thể là ngày/lần hoặc 0.5 ngày/lần
c. Các thông số quan trắc: Là những dấu hiệu đặc trưng nhất trong quá trình phát triển
trạng thái ứng suất biến dạng công trình, bao gồm:
- Biến dạng (độ nghiêng, lún, vết nứt, trồi đáy hố…)
- Lực (ứng suất): áp lực nươc trong lòng đất, áp lực lên tương chắn, ứng suất trong hệ
thanh chống.
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
CHƯƠNG 3: MỤC ĐÍCH QUAN TRẮC.
Thiết bị đo dịch chuyển ngang được sử dụng để theo dõi các dịch chuyển ngang trong
đất. Chúng thường được sử dụng để theo dõi độ lệch của các tường chắn và cọc khi chịu
tải trọng.
3.1 Đánh giá điều kiện hiện trường.
Đánh giá điều kiện hiện trường trong địa kỹ thuật liên quan đến đánh giá về cường độ
đất và tính ổn định. Thiết đo dịch chuyển ngang cho phép theo dõi trực tiếp. Công tác quan
trắc này được sử dụng để mô tả các điều kiện hiên trường mà trong quá trình khảo sát chưa
phát hiện được. Vì vậy, chúng thường được dùng để đánh giả điều kiên hiện trường.
3.2 Kiểm chứng các giả định thiết kế và điều chỉnh trong quá trình thi công.
Quá trình thiết kế được dựa trên những giả thuyết và lý thuyết gần đúng. Vì vậy tiến
hành sử dụng công nghệ quan trắc để thực hiện việc kiểm chứng lại kết quả thiết kế. Các
số liệu quan trắc giai đoạn đầu công trình có thể bộc lộ nhu cầu điệu chỉnh thiết kế trong
giai đoạn sau. Ví dụ: một đầu đo nghiêng có thể lắp đặt phía sau một tường chắn để kiểm
tra rằng độ lệch của nó không quá 7.5cm (thiết kế) khi chịu một phần tải trọng công trình.
Nếu đầu đo phát hiện độ lệch quá 7.5cm tại giá tri tải trọng dự tính, người thiết kế có thể
bổ sung gia cường cho tường chắn để đảm bảo tính ổn định của công trình trong các giai
đoạn chịu tải tiếp theo.
3.3 Đảm bảo an toàn cho công trình trong quá trình thi công cũng như trong quá
trình sử dụng.
Các thiết bị quan trắc có thể cung cấp cảnh báo sớm các sự cố, dự báo thời gian cho

phép để sơ tán an toàn khỏi khu vực có sự cố và thời gian để thực hiện sửa chữa. Các hệ
thong này có thể được lắp đặt gần đường cao tốc, đường xe lửa, và các đường ống chạy
qua khu vực có khả năng trượt lở.
3.4 Cung cấp bằng chứng kỹ thuật khi xảy ra tranh chấp pháp lý.
Các số liệu quan trắc có thể cung cấp bằng chứng kỹ thuật khi xảy ra vụ việc pháp lý:
giải quyết tranh chấp khi sử lý khiếu kiện hư hỏng công trình do xây dựng công trình lân
cận.
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 3
Hệ thống thoát nước
neo
Inclinometer trong tường chắn
Mặt đất
Mặt trượt
Mặt đất
trước khi trượt
Mặt đất
sau khi trượt
Mặt trượt
Mặt đất
Đất yếu
Đất cứng
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
Hình 4.2 và 4.3: Tường chắn
- Kiểm tra độ lệch của tường chắn có nằm trong giới hạn thiết kế.
- Kiểm tra dịch chuyển đất có ảnh hưởng tới công trình xung quanh
- Kiểm tra việc thực hiện các thanh chông và các neo
- Đo kiểm tra độ xoay lệch của tường chắn.
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 4
Hình 4.4: Cọc chịu tải ngang
- Kiểm tra độ cong, lệch của cọc

(cho thấy ổn định của mái dốc)
- Cảnh báo sự có đe dọa (đầu đo
nghiêng tại chỗ)
Hình 4.1: Mái dốc và trượt đất
- Xác định các vùng cắt. Giúp xác
định mặt cắt phẳng hay tròn.
- Xác định liệu dịch chuyển không
đổi, tăng hoặc giảm.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
3.5 Phân loại quan trắc và tiêu chuẩn áp dụng
3.5.1Phân loại quan trắc.
Có các loại quan trắc sau:
a. Quan trắc hiện trạng công trình lân cận
Là những công việc khảo sát, quan trắc, tiến hành cho các công trình nằm bên cạnh khu
vực thi công công trình, thực hiện với những mục đích sau:
- Khảo sát để làm bằng chứng kỹ thuật khi sử lý các tranh chấp xảy ra.
- Khảo sát dung dể đánh giá hiện trạng của công trình lân cận để đưa ra các giải pháp
chống đỡ và lựa chọn giải pháp thi công cho công trình đang thi công nhằm giảm thiểu ảnh
hưởng đến công trình lân cận.
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 5
Hình 4.3: Đường hầm
Kiểm tra các giả định thiết kế.
Nếu điều kiện thực tế khác với giả
định thì các số liệu đo khác với
giả định thì có thể
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
b. Quan trắc cho công trình đang thi công
Là công việc xác định giá trị các thông số, chỉ tiêu kỹ thuật có liên quan đến công trình:
đất đá, nền móng và công trình ngầm để phục vụ cho mục đích thiết kế, thi công. công tác
này được áp dụng cho các công trình lân cận và bản thân công trinh đang thi công.

3.5.2 Lựa chọn vị trí và thiết bị quan trắc.
a. Vị trí lắp đặt thiết bị quan trắc
Là những điểm có khả năng phát sinh những giá tri lớn nhất về chuyển vị hay ứng suất
hoặc là vị trí dễ phát sinh sự cố công trình nhất.
b. Lựa chọn thiết bị quan trắc
Thiết bị quan trắc phải đáp ứng được vị trí quan trắc và có độ chính xác phù hợp để
phát hiện được sự hình thành sự cố.
3.5.3 Tiêu chuẩn áp dụng
ASTM D6230-98: “Standard Test Method for Monitoring Ground Movement Using
Probe-Type Inclinometers”;
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU THIẾT BỊ
4.1 Ống vách
Ống vách của đầu đo nghiêng có đường kính ngoài là 80, 70 và 48 mm, trong ống có
bốn rãnh tạo thành hai mặt phẳng vuông góc với nhau qua tâm. Các ống được kéo dài bằng
ống nối khi chiều dài lơn hơn 3m. Ống vách được làm từ nhựa ABS hoặc kim loại. Nó
thực hiện ba chức năng:
— Dẫn hướng cho đầu dò của đập đo nghiêng, cho phép nó thu các số đo sát mặt đất;
— Biến dạng với mặt đất hoặc công trình xung quanh; do đó các số đo nghiêng của
vách ống vách biểu thị một cách chính xác các dịch chuyển của nền.
— Các rãnh tạo sẵn bên trong khống chế hướng của đầu đo nghiêng có bánh xe.
Ống vách được lắp đặt trong một hố khoan gần như thẳng đứng đã được khoan qua các
khu vực nghi ngờ có dịch chuyển. Ống vách cũng có thể được đặt trong bờ đắp, bên trong
bê tông hoặc được gắn vào các công trình.
3 m
1
1
123
Hình 4.1: Cấu tạo ống vách đo dịch chuyên ngang.

1. ống vách 2. ống nối 3. Nắp đáy
Vị trí ban đầu của ống vách được thiết lập khi khảo sát cùng với đầu dò đo nghiêng.
Dịch chuyển của mặt đất làm cho ống vách dịch chuyển khỏi vị trí ban đầu của nó. Tốc độ,
độ sâu và độ lớn của dịch chuyển này được tính toán bằng cách so sánh số liệu khảo sát
ban đầu với các số liệu khảo sát sau đó.
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
Hình 4.2: Ống vách
4.2 Đầu dò đo nghiêng
Đầu dò đo nghiêng có bánh xe chạy theo các rãnh dọc trong ống vách. Nó bao gồm hai
tốc kế đã cân bằng lực. Một tốc kế đo độ nghiêng trong mặt phẳng của các bánh xe đầu đo
nghiêng. Mặt phẳng này được gọi là trục A. Tốc kế kia đo độ nghiêng trong mặt phẳng
vuông góc với mặt phẳng của các bánh xe. Mặt phẳng này được gọi là trục B. Các số đọc
nghiêng thường thu được ở các khoảng cách đều đặn 2m khi đầu dò được kéo từ đáy lên
đỉnh của ống vách. Các khoảng cách 2 feet được dùng cho các đầu dò của Anh.
Chỉ sử dụng một loại đầu dò cho tất cả các chu kỳ đo
Hình 4.3 đầu dò đo nghiêng
4.3 Cáp điều khiển
Cáp điều khiển được sử dụng để kiểm tra độ sâu của đầu dò đầu đo nghiêng. Nó cũng
dẫn điện và các tín hiệu giữa đầu dò và bộ phận thu. Các dây cáp điểu khiển (theo đơn vị
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
mét) được đánh dấu đều đặn 0,5m một. Các dây cáp điều khiển (theo đơn vị Anh) được
đánh dấu đều đặn 1 foot một.
4.4 Bộ hiển thị số liệu Digitilt
Bộ hiển thị số đo nghiêng nhận được từ đầu dò đầu đo nghiêng. Các thiết bị thu số liệu
tình vi như Digitilt Date Mate lưu giữ các số đọc trong bộ nhớ, loại trừ nhu cầu ghi các số
đọc với bút chì và giấy.
Hình 4.4 – Bộ hiển thị số Inclinometer Logger GK-603
4.5 Đo nghiêng

Đầu dò đầu đo nghiêng và cảm biên đặt tại chỗ đo độ nghiêng của ống vách. Với đầu
dò, các số đo nghiêng thường được lấy ở các cự ly để đặn 1/2m hoặc 2 feet từ đáy lên đỉnh
của ống vách. Các cảm biến đặt tại chỗ được lắp đặt tại các vị trí cố định trong ống vách
tại các khoảng cách đều đặn hoặc lớn hơn. Trong cả hai trường hợp, số đọc nghiêng quan
hệ với độ sâu hoặc cao độ.
4.6 Độ lệch ngang
Khi các số đọc của đầu đo nghiêng được xử lý, độ nghiêng được chuyển đổi sang một
khoảng cách theo chiều ngang như hình vẽ dưới đây. Độ lệch tại mỗi khoảng cách được
gọi là độ lệch khoảng cách tăng dần. Tổng các độ lệch khoảng cách được gọi là tổng độ
lệch cho thấy độ nghiêng của ống vách.
Các độ lệch cho thấy vị trí của ống vách. Đồ thị của tổng độ lệch cho thấy đo nghiêng
của ống vách
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: TS. NGUYỄN ĐÌNH TỨ 2010
Measurement Interval(L)
Inclinometer Casing
θ
Angle
Inclinometion
(θ)
vertical
Lateral
Deviation
(L Sin
θ
)
Incremental Deviation
Cumulative Deviation
θ3
Cumulative

Deviation
L
Inclinometer
Casing
L
L
θ2
θ1
Hình 4.5: Độ lệch ngang
4.7 Dịch chuyển ngang
Đầu dò luôn được thả theo một hướng bánh xe cố định cho tất cả các chu kỳ đo
Dịch chuyển biểu thị một sự thay đổi vì trí của ống vách, tức là một sự thay đổi độ
lệch. Dịch chuyển được tính bằng cách lấy độ lệch hiện tại trừ đi độ lệch ban đầu. Độ lệch
khoảng cách là sự thay đổi tại một khoảng cách. Tổng dịch chuyển là tổng của các dịch
chuyển khoảng cách.
Trong đồ thị dưới đây, các dịch chuyển được tham khảo so sánh với một điểm cố định
gần đáy của ống vách. Khi đáy của ống vách không ổn định trong đất, các dịch chyển được
so sánh với đỉnh của ống vách đã được khảo sát.
SVTH: VƯƠNG HOÀNG ANH 10