thiết kế phương án quan trắc lún công trình dân dụng

Mục lục
Lời nói đầu 2
Chơng I: Những vấn đề chung 4
1.1. Khái niệm chung về chuyển dịch và biến dạng công trình 4
1.1.1. Phân loại chuyển dịch và biến dạng công trình 4
1.1.2. Nguyên nhân gây chuyển dịch và biến dạng công trình 4
1.1.3. Đặc tính và các tham số chuyển dịch lún công trình 5
2.2. Mục đích và nhiệm vụ quan trắc 6
2.2.1. Mục đích và nhiệm vụ 7
2.2.2. Nguyên tắc chung thực hiện quan trắc chuyển dịch và biến dạng
công trình 7
2.2.3. Độ chính xác và chu kỳ 8
Chơng 2: Quan trắc lún công trình bằng phơng pháp trắc địa 10
2.1. Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao hình học 10
2.1.1. Máy và dụng cụ đo 10
2.1.2. Sơ đồ và chơng trình đo 13
2.1.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu 17
2.1.4. Các nguồn sai số chủ yếu làm ảnh hởng đến kết quả đo 18
2.2. Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao thuỷ tĩnh 19
2.2.1. Khái niệm 19
2.2.2. Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng đến độ chính xác đo cao thuỷ
tĩnh 21
2.1.3. Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao lợng giác 23
Chơng 3: Thiết kế phơng án quan trắc ngoại nghiệp 27
3.1. Nguyên tắc chung thành lập lới khống chế trong quan trắc lún
trong quan trắc lún công trình 27
3.1.1. Xác định số lợng bậc khống chế 27
3.1.2. Yêu cầu độ chính xác của mỗi bậc lới 28
3.2. Thiết kế lới khống chế cơ sở 30
3.2.1. Chọn sơ đồ lới và vị trí đặt mốc 30
3.2.2. Kết cấu mốc khống chế cơ sở 31

3.2.3. Ước tính độ chính xác bậc lới cơ sở 34
3.3. Thiết kế lới quan trắc 36

1
3.3.1. Chọn sơ đồ lới và vị trí đặt mốc 36
3.3.2. Cấu tạo mốc quan trắc 39
3.3.3. Ước tính độ chính xác bậc lới quan trắc 40
3.4. Tổ chức công tác đo đạc ngoại nghiệp 42
3.4.1. Yêu cầu chung 42
3.4.2. Thực hành đo đạc ngoại nghiệp 48
3.5. Thiết kế phơng án xử lý nội nghiệp 50
3.5.1. phân tích độ ổn định các mốc trong bậc lới cơ sở 50
3.5.2. Các phơng pháp có thể sử dụng để phân tích độ ổn định các mốc
51
3.5.3. Lựa chọn phơng pháp phân tích độ ổn định của các điểm cơ sở
nhà N5D 54
3.6. Bình sai lới quan trắc 62
3.6.1. Chọn ẩn số 62
3.6.2. Lập hệ phơng trình số hiệu chỉnh 62
3.7. Tính toán các thống số chuyển dịch của công trình nhà N5D 64
3.7.1.Tính trồi (lún) tuyệt đối của điểm quan trắc thứ (i) giữa 2 chu kỳ
64
3.7.2. Độ tồi (Lún) lệch 64
3.7.3. độ trồi (lún) trung bình của công trình 64
3.7.4. Tốc độ trồi (lún) trung bình của công trình 64
Kết luận

2
Lời nói đầu
Hiện nay, ở nớc ta quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá diễn ra rất

nhanh chóng và mạnh mẽ. Nhất là nền kinh tế nớc ta đang trên đà phát triển,
cộng với các nguồn vốn đầu t nớc ngoài rất lớn cũng nh sự năng động của các
doanh nghiệp trong nớc. Để đáp ứng sự phát triển chung của đất nớc đòi hỏi
phải có cơ sở hạ tầng tốt. Chính vì vậy, ngày càng có nhiều công trình vừa to,
vừa hiện đại đã và đang xây dựng lên nh: Nhà cao tầng, các khu công nghiệp,
các công trình giao thông, thuỷ lợi, thuỷ điện
Trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật yêu cầu thi công công trình đòi
hỏi có độ chính xác cao, đảm bảo cho công trình đợc ổn định và sử dụnglâu
dài. Cho nên công tác trắc địa đóng một via trò quan trọng trong xây dựng
công trình, nó phục vụ từ giai đoạn khảo sát, giai đoạn thi công đến giai đoạn
sử dụng vận hành công trình. Để đảm bảo yêu cầu độ chính xác đo vẽ bản đồ,
bố trí lắp ráp, quan trắc chuyển dịch công trình ứng với mỗi giai đoạn trên và
thuận lợi cho công tác trắc địa tiếp theo đòi hỏi chúng ta phải thiết kế mạng l-
ới trắc địa, cũng nh độ cao thoả mãn những yêu cầu đặt ra. Vì vậy, buộc ngời
làm công tác trắc địa cần phải xem xét các phơng pháp đo đạc đã có, nghiên
cứu phơng pháp và các thiết bị đo đạc mới để đảm bảo cho công trình đợc ổn
định và lâu dài.
Với mục đích mong muốn đợc tìm hiểu vẫn đề này tôi đã nhận đề tài:
"thiết kế phơng án quan trắc lún công trình dân dụng"
Nội dung của đề tài sẽ đợc trình bày trong 3 chơng:
Chơng I: Những vấn đề chung
Chơng II: Quan trắc lún công trình bằng phơng pháp trắc địa
Chơng III: Thực nghiệm thiết kế phơng án quan trắc lún công trình
Đợc sự chỉ đạo bảo hớng dẫn tận tình của thầy giáo ThS. Nguyễn Quang
Phúc và sự nỗ lực tìm tòi học hỏi của bản thân đồ án tốt nghiệp của tôi đã đợc
hoàn thành. Tuy nhiên, do cha có phong phú về tài liệu sử dụng và kinh
nghiệm thực tiễn cho nên khó tránh khỏi những sai sót trong nội dung cũng

3
nh trong công việc sử dụng các thuật ngữ khoa học. Vì thế, tôi rất mong nhận

đợc những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để
bản đồ án của tôi đợc hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, tháng 8 năm 2005
Sinh viên thực hiện
Hoàng Anh Hiền
Lớp trắc địa B - K45 - TC

4
Chơng 1
Những vấn đề chung
1.1. Khái niệm chung về chuyển dịch và biến dạng
công trình
1.1.1. Phân loại chuyển dịch và biến dạng công trình
Trong quá trình thi công cũng nh vận hành công trình thì xảy ra hiện t-
ợng: một phần công trình hay toàn bộ công trình thay đổi vị trí theo thời gian.
Sự thay đổi đó gọi là sự chuyển dịch công trình. sự thay đổi vị trí của công
trình theo phơng dây dọi đợc gọi là chuyển dịch thẳng đứng. Nếu công trình bị
chuyển dịch theo hớng lên trên trong mặt phẳng thẳng đứng thì ta nói công
trình bị trồi và ngợc lại thì ta nói công trình bị lún. ở các thời điểm quan trắc
khác nhau nếu các điểm quan trắc đều có một giá trị trồi (lún) nh nhau thì ta
gọi đó là hiện tợng trồi (lún) đều và ngợc lại là trồi (lún) không đều. Sự thay
đổi vị trí của công trình trong mặt phẳng nằm ngang theo thời gian thì đợc gọi
là chuyển dịch ngang. Khi công trình có sự chuyển dịch không đều có thể gây
nên biến dạng. Các biến dạng thờng gặp: cong, vặn, xoắn, đứt, gẫy, đổ, vỡ
Do đó nhiệm vụ của ngời làm công tác trắc địa là phải tìm nguyên nhân gây
chuyển dịch biến dạng, từ đó đa ra các biện pháp phòng và chống. Sau đây là
các nguyên nhân gây chuyển dịch và biến dạng công trình.
1.1.2. Nguyên nhân gây chuyển dịch và biến dạng công trình
Có rất nhiều nguyên nhân làm cho công trình bị chuyển dịch và biến dạng

nhng quy nạp lại có hai nhóm nguyên nhân chính sau đây:
Nhóm nguyên nhân thứ nhất: Do tác động của các yếu tố tự nhiên gây
nên. Trái đất của chúng ta luôn luôn chuyển động và biến đổi không ngừng
với các hoạt động kiến tạo và hoạt động nội sinh của lớp vỏ trái đất. Chính các
hoạt động đó đã làm cho các lớp đất đã, các hiện tợng địa chất công trình, địa
chất thuỷ văn dới nền móng công trình bị thay đổi tính chất cơ lý (lún, tr-
ợt ) dẫn đến sự chuyển dịch và biến dạng công trình.

5
Nhóm nguyên nhân thứ hai: Liên quan đến quá trình xây dựng và vận
hành công trình.
Trong quá trình xây dựng do thiếu chính xác của quá trình khảo sát địa
chất, do sự tăng trực tiếp và gián tiếp tải trọng của công trình, do sự thay đổi
áp lực của nền móng bởi các công trình khác ở gần đã làm cho công trình bị
chuyển dịch. Ngoài ra, ảnh hởng của quá trình vận hành máy móc, quá trình
hoạt động của các phơng tiện giao thông và quá trình thi công các công trình
ngầm cũng góp phần không nhỏ vào sự rung động của nền móng công trình
để gây ra chuyển dịch, biến dạng.
1.1.3. Đặc tính và các tham số chuyển dịch lún công trình
Các đặc điểm ở vị trí khác nhau của công trình có độ lún bằng nhau thì
quá trình lún đợc coi là lún đều. Lún đều chỉ xảy ra khi áp lực của công trình
và mức độ chịu nén của đất đá ở các vị trí khác nhau của nền là nh nhau.
Độ lún không đều xảy ra do sự chênh lệch áp lực lên nền và mức độ chịu
nén của đất đá là không nh nhau. Lún không đều làm cho công trình bị
nghiêng, cong, vặn, xoắn và biến dạng khác.
Biến dạng lớn có thể dẫn đến hiện tợng gãy, nứt ở nền móng và tờng của
công trình.
Sự chuyển dịch của công trình đợc đặc trng bởi các tham số:
1) Các tham số lún
a. Độ lún tuyệt đối giữa chu kỳ thứ i và chu kỳ không là đoạn thẳng (tính

theo chiều thẳng đứng) từ mặt phẳng ban đầu của nền móng đến mặt phẳng
lún ở thời điểm quan trắc.
S = H
(i)
H
(0)
(1.1)
H
(i)
: Cao độ của điểm ở chu kì thứ i
H
(0)
: Cao độ của điểm ở chu kỳ không
Nếu S = 0: Điểm ổn định không xảy ra sự trồi lún
Nếu S < 0: Điểm bị lún
Nếu S > 0: Điểm bị trồi
b. Tốc độ lún
V
S
= (mm/tháng) (1.2)
S: Độ lún
T: Là khoảng thời gian từ chu kì không đến chu kì thứ i

6
c. Độ lún trung bình của nền móng
S
TB
=
N
S

N
1i
i

=
(1.3)
S
i
: Là độ lún tuyệt đối của điểm thứ i
N: Là điểm số quan trắc
d. Độ lún lệch và độ nghiêng của công trình
+ Độ lún lệch
S = S
1
S
2
(1.4)
+ Độ nghiêng
= arctag (1.5)
S
1
, S
2
: Là độ lún tuyệt đối của hai điểm ở hai đầu công trình
L : Là độ dài công trình
e. Độ cong võng công trình
+ Độ võng tuyệt đối
f= 2S
2
(S

1
+ S
3
) (1.6)
S
1
, S
3
: Là độ lún tuyệt đối của hai điểm ở hai đầu công trình
S
2
: Là độ lún tuyệt đối của điểm ở giữa công trình
+ Độ võng tơng đối
f
0
= (1.7)
2.2. Mục đích và nhiệm vụ quan trắc

7

S
2
1
2
S
S
1
S
2
Hình 1.1

S
1
S
3
S
2
S
2
f
3
2
1
L
Hình 1.2
2.2.1. Mục đích và nhiệm vụ
Trong những năm gần đây, ở nớc ta có rất nhiều công trình xây dựng đòi
hỏi độ chính xác cao trong thi công xây lắp cũng nh quá trình sử dụng và vận
hành công trình. Xuất phát từ thực tế đó công tác trắc địa nói chung và công
tác quan trắc chuyển dịch biến dạng công trình nói riêng đóng một vai trò hết
sức quan trọng. Mục đích của quá trình quan trắc chuyển dịch biến dạng công
trình là để xác định mức độ chuyển dịch biến dạng công trình, nghiên cứu tìm
ra nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng và quy luật biến dạng. Từ đó đa
ra những dự báo trong tơng lai và tìm ra biện pháp phòng chống. Ngoài ra việc
quan trắc biến dạng còn góp phần vào công tác điều chỉnh bổ sung lý thuyết
cơ học đất nền móng, đề ra những kinh nghiệm về tính toán thiết kế công
trình.
2.2.2. Nguyên tắc chung thực hiện quan trắc chuyển dịch
và biến dạng công trình
Để công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình đạt đợc kết
quả tốt chúng ta cần thực hiện theo 4 nguyên tắc sau:

- Nh chúng ta đã biết, chuyển dịch biến dạng công trình thờng diễn ra
theo thời gian. Do đó để phát hiện ra mức độ chuyển dịch của công trình
chúng ta cần phải tiển hành đo nhiều lần ỏ nhiều thời điểm khác nhau, mỗi lần
đo đợc gọi là một chu kỳ.
- Trong từng chu kỳ quan trắc cần phải so sánh tơng đối độ cao của các
điểm quan trắc với một: "đối tợng" nằm ở bên ngoài công trình đợc xem là ổn
định để phát hiện ra độ lún của công trình.
- Mức độ chuyển dịch của công trình là rất nhỏ nên ta cần chọn máy và
dụng cụ đo độ lún có các tính năng kỹ thuật phù hợp, đảm bảo độ chính xác.
Máy và dụng cụ đo cần đợc kiểm tra, kiểm nghiệm chặt chẽ trớc khi đo. Để
bảo đảm độ chính xác yêu cầu trong các chu kỳ đo nên theo một sơ đồ đo,
một loại dụng cụ đo, cùng một ngời đo và cố gắng đo trong những điều kiện t-
ơng tự nhau.

8
- Lới khống chế dùng để quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình
khác với các lới khống chế phục vụ cho các mục đích khác (lới khống chế
dùng để đo vẽ địa hình, địa chính ). Vì vậy, chúng ta cần có ph ơng pháp
riêng để xử lý số liệu sao cho phù hợp với những đặc điểm và bản chất của lới
đo biến dạng, bảo đảm cho các kết quả đo trong các chu kỳ không chịu ảnh h-
ởng của sai số số liệu gốc và đợc định vị trong cùng một hệ thống toạ độ đã
chọn từ chu kỳ đầu tiên.
2.2.3. Độ chính xác và chu kỳ
a. Độ chính xác quan trắc
Yêu cầu độ chính xác quan trắc lún công trình phụ thuộc chu yếu vào
tính chất cơ lý đất đá dới nền móng công trình và phụ thuộc vào đặc điểm kết
cấu, vận hành công trình.Việc đo độ lún công trình đợc chia làm 3 cấp: Cấp I,
cấp II, cấp III. Độ chính xác yêu cầu của tng cấp đợc đặc trng bởi sai số trung
phơng nhận đợc từ hai chu kỳ đo.
- Đối với cấp I:

1mm
- Đối với cấp II:

2mm
- Đối với cấp III:

5mm
Yêu cầu độ chính xác quan trắc lún đợc xác định bằng biểu thức :
m
S ti
=

)1(

iStSti
(1.8)
Trong đó : m
S ti
yêu cầu độ chính xác quan trắc độ lún ở thời điểm t
S
ti
, S
t(i-1)
- độ lún (dự báo) ở thời điểm t
i
, t
i-1

- hệ số đặc trng cho độ tin cậy của kết quả quan trắc, thông th-
ờng

= 4
ữ
6.
b. Chu kỳ quan trắc
Chu kỳ : là khoảng thời gian cần thiết giữa hai thời điểm quan trắc chuyển
dịch biến dạng. Hiệu số độ cao của các điểm quan trắc giữa các chu kỳ là giá
trị trồi( lún) của các điểm. Thời gian tiến hành các chu kỳ đo đợc xác định
trong thời gian thiết kế kỹ thuật quan trắc lún. Chu kỳ quan trắc lún phải đợc
tính toán sao cho kết quả quan trắc phản ánh đợc thực chất quá trình lún của
công trình.

9
Có thể phân ra làm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn thi công :
Chu kỳ quan trắc đầu tiên đợc tiến hành lúc thi công xong phần móng
công trình. Các chu kỳ tiếp theo đợc ấn định tùy thuộc tiến độ xây dựng và
mức tải trọng công trình.
Thờng thực hiện các chu kỳ quan trắc vào lúc tiến độ công trình xây
dựng đạt đợc 25%, 50%, 75% và 100% tải trọng của bản thân nó. Đối với
những công trình quan trọng có điều kiện địa chất đặc biệt, có thể tăng thêm
chu kỳ đo.
- Giai đoạn vận hành công trình:
Các chu kỳ quan trắc phụ thuộc vào tốc độ lún công trình, đặc điểm vận
hành công trình. Thời gian đo giữa hai chu kỳ trong giai đoạn này có thể chọn
từ 2 đến 6 tháng.
- Giai đoạn công trình đi vào ổn định:
Thời gian giữa hai chu kỳ kế tiếp có thể từ 6 tháng đến 1 năm hoặc 2

năm.
Trong một số trờng hợp đặc biệt khi xuất hiện yếu tố ảnh hởng đến độ ổn
định của công trình, cần thực hiện những chu kỳ quan trắc đột xuất.
Sai số cho phép đo độ lún theo giai đoạn (đv.mm)
Bảng 1.1

Giá trị độ lún dự tính Giai đoạn xây dựng Giai đoạn khai thác sử dụng
(mm) Loại đất nền
Cát Đất sét Cát Đất sét
1 2 3 4 5
<50 1 1 1 1
50-100 2 1 1 1
100-250 5 2 1 2
250-500 10 5 2 5
>500 15 15 5 10
10
chơng 2
Quan trắc lún công trình bằng phơng pháp
trắc địa
Để quan trắc lún công trình ta vẫn phải dùng các phơng pháp đo cao
thông thờng nh phơng pháp đo cao hình học, phơng pháp đo cao thuỷ tĩnh, ph-
ơng pháp đo cao hình học. Ngoài ra, có thể xác định cao độ bằng phơng pháp
đo ảnh phi địa hình (nhng ít đợc sử dụng). Dới đây tôi xin phép trình bày ba
phơng pháp cơ bản nhất thờng đợc dùng trong quan trắc lún công trình.
2.1. Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao hình học
Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao hình học nhằm xác định hiệu
chênh cao giữa hai điểm dựa trên nguyên lý tia ngắm nằm ngang song song
với mặt thuỷ chuẩn gốc và vuông góc với phơng dây dọi.
Để xây dựng, lắp đặt và theo dõi sử dụng những công trình yêu cầu độ
chính xác cao, ngời ta áp dụng khá phổ biến phơng pháp này. Phơng pháp đo

cao hình học chính xác tia ngắm ngắn này có u điểm là độ chính xác cao, thiết
bị đo đơn giản và không đắt tiền và có thể tiến hành đo đạc trong điều kiện
xây dựng phức tạp. Phơng pháp đo cao hình học chính xác tia ngắm ngắn có
thể xác định hiệu độ cao giữa hai điểm cách nhau 10-15m với sai số trung ph-
ơng 0,03-0,05mm, hiệu độ cao các điểm nằm cách nhau hàng trăm mét cũng
có thể đợc xác định với sai số trung phơng khoảng 0,1-0,2mm. Điều quan
trọng để đảm bảo độ chính xác cao trong đo cao hình học chính xác tia ngắm
ngắn là sử dụng những máy thuỷ bình độ chính xác cao có lắp thêm tấm kính
phẳng song song và bộ đo cực nhỏ, máy có giá trị góc i nhỏ, và ổn định trong
quá trình điều chỉnh tiêu cự ống kính. Sau đây tôi xin đa ra một số máy và
dụng cụ đo để đo lún công trình theo từng cấp.

2.1.1. Máy và dụng cụ đo
2.1.1.1. Máy

11
- Đối với đo lún bằng phơng pháp đo cao hình học cấp I thì đợc tiến hành
bằng phơng pháp kết hợp đo 2 chiều: đo đi và đo về bằng máy thuỷ chuẩn có
độ chính xác cao loại H
1
và máy tự động cân bằng loại Ni-002, máy NA3003
hoặc các máy có độ chính xác tơng đơng.
+) Độ phóng đại của ống kính yêu cầu từ 40
x
trở lên
+) Giá trị khoảng chia trên mặt ống thuỷ dài không vợt quá 12''/2m
+) Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0,05mm và
0,10mm
Việc đo độ lún ở mỗi chu kỳ đợc thực hiện theo sơ đồ đã thiết kế, có thể
sử dụng các sơ đồ đơn giản từ một đến hai tuyến đơn. Trớc khi đo độ lún máy

và mia phải đợc kiểm tra, kiểm nghiệm theo yêu cầu đo chênh lệch độ cao cấp
I.
- Đối với đo lún bằng phơng pháp đo cao hình học cấp II, đợc tiến hành
bằng máy thuỷ chuẩn loại H
1
, H
2
, NAK2, Ni-004 và các máy thuỷ chuẩn có
độ chính xác tơng đơng. Có thể dùng cả loại máy thuỷ chuẩn tự động cân
bằng KONi007.
+) Độ phóng đại ống kính của các máy đo cao yêu cầu từ 35
x
đến 40
x
+) Giá trị vạch khắc trên mặt ống nớc dài không đợc vợt quá 12''/2mm
+) Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ là 0,05mm - 0,10mm
Việc đo cao đợc tiến hành theo các vòng đo bằng một độ cao máy. Tất cả
các máy và dụng cụ dùng để đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học cấp
II đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực địa theo nội
dung yêu cầu của quy phạm.
- Đối với đo độ lún công trình bằng phơng pháp đo cao hình học cấp III,
có thể dùng máy thuỷ chuẩn H
3
, máy thuỷ chuẩn tự động cân bằng, máy loại
KONi007, máy NAK2. Không cần lắp micrometer và các máy thuỷ chuẩn có
độ chính xác tơng đơng.
+) Độ phóng đại ống kính của các máy yêu cầu từ 24
x
trở lên.

12
+) Giá trị khoảng chia trên mặt ống nớc dài không đợc vợt quá 15''/2mm
và nếu là bọt nớc tiếp xuxcs thì giá trị khoảng chia trên mặt ống nớc không đ-
ợc vợt quá 30''/2mm.
+) Lới chỉ chữ thập của máy có 3 chỉ ngang.
2.1.1.2. Dụng cụ đo
- Khi đo độ lún công trình bằng phơng pháp đo cao hình học cấp I, cần sử
dụng mia Invar có hai thang chia vạch.
+) Giá trị vạch khắc là 2,5mm
+) Chiều dài của mia từ 1m - 3m
+) Trên mia có ống nớc tròn với giá trị vạch khắc là 10'' - 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 thang số không đợc vợt quá 0,10mm
+) Khi đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học cấp 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 lún cấp I không quá 0,10mm. Khi đo ở vùng núi thì sai số này không
đợc vợt quá 0,05mm.
- Khi đo lún bằng phơng pháp đo cao hình học cấp II cần dùng mia có
băng Ivar có một 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 1m - 3m
+) Sai số các khoảng chia 1m, 1dm
+) Toàn chiều dài mia không đợc vợt quá 0,20mm
+) Khi mia dùng để đo lún ở miền núi thì sai số này không đợc vợt quá
0,10 mm.
- Khi đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học cấp III, cần sử dụng
các loại mia sau:
+) Mia hai mặt chiều dài từ 2m - 3m, với vạch chia bằng cm
+) Mia có chiều dài từ 1m - 3m, có khắc vạch ở hai thang, vạch chia nhỏ
nhất là 0,5cm.

13
+) Mia một mặt có lắp bọt nớc và có vạch khắc xen kẽ đen đỏ có vạch
chia nhỏ nhất là 1cm.
+) Có thể sử dụng treo với chiều dài từ 0,5m - 1,2m với vạch chia ở thang
nh mia thông thờng.
+) Số 0 của mia treo phải trùng với lỗ trung tâm để chốt khi mia đợc treo
trên đó.
+) Sai số khoảng chia dm và m của cặp mia không đợc vợt quá 0,5mm.
Trên đây tôi đa ra một số tiêu chuẩn loại máy và dụng cụ đo lún các cấp
I, II, III. Nhng trớc khi tiến hành công việc đo lún cần phải kiểm tra mia,
nhằm đảm bảo cho mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số trên
mia rõ ràng, ống nớc tròn của mia phải có độ nhạy cao. Ngời cầm mia phải
chú ý quan sát các điều kiện sau:
- Để mia phải tuyệt đối sạch
- Mia phải đợc đặt thẳng đứng dựa vào ống nớc tròn, ổn định và trên
điểm cao nhất của mốc, theo hiệu lệnh của ngời đo, khi di chuyển nên cẩn
thận nhẹ nhàng để mia không bị va đập.
- Trong điều kiện làm việc thiếu ánh sáng thì mia phải có đèn chiếu sáng.
- Khi dựng mia trên mốc thì ngời cầm mia phải đọc tên của mốc. Không
có hiệu lệnh của ngời đo mia không đợc rời khỏi mốc. Trong thời gian giải lao
cần bảo quản mia không để va đập, chấn động, dựng mép mia vào tờng, khi đo
xong đẻ mia trong các chu kỳ đo khác nhau chỉ nên sử dụng một mia.
Đặc biệt cần lu ý là chúng ta phải kiểm nghiệm máy và mia, trớc và sau
mỗi chu kỳ đo. nhất là phải xác định độ ổn định của góc i.
2.1.2. Sơ đồ và chơng trình đo
2.1.2.1. Sơ đồ
Đối với sơ đồ lới đo cao phải đợc lựa chọn và ớc tính độ chính xác trong
khi lập thiết kế đo lún.
2 .1.2.2. Chơng trình đo

Trình độ thao tác đo lún theo phơng pháp đo cao hình học cấp I, II, II
trên một trạm đo gồm các công việc sau:

14
- Đặt chân máy: chân mày thuỷ chuẩn đặt trên trạm khi đo phải đợc
thăng bằng và đảm bảo độ ẩm định cao, hai chân của chân máy 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 những vị trí chắc chắn
- Chăn máy dùng để đo độ lùn công trình cần có độ ổn định cao
- Lắp mày vào chân bằng ốc nối
- Cân bằng máy theo ba ốc cân và bột nớc gắn trên máy. Độ lệch của bọt
nớc tối đa là hai vạch khắc của ống nớc
- Quá trình đo máy đặt giữa e điểm A và B trên hình 2.1 và chênh cao
giữa hai điểm đợc xác định theo công thức:
h
AB
= a - b (2.1)
A
a
b
h
B
AB
H
A
H
B
Mặt thuỷ chuẩn
Hình 2.1

15
Trong đó a, b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trớc trong trờng hợp
không thể bố trí đợc trạm máy ở chính giữa, ta có thể áp dụng phơng pháp đo
kép với điều kiện giữ cho chênh lệch dài tia ngắm không thay đổi nh hình 2.2.
Chênh lệch độ cao theo sơ đồ trên đợc tình theo công thức sau:
h
1
= h'
1
+ D
1
. - D
2
(2.2)
h
2
= h'
2
+ D
3
. - D
4
. (2.3)
Trong đó: i
1
, , i
4
, là giá trị góc i ở các vị trí điều quang khác nhau. Nếu
giữ đợc vị trí điều quang không thay đổi ở chiều dài tra ngắm D
2

và D
3
, tức là
i
2
= i
3
đồng thời ta đặt i
4
= i
1
+
i'
ta đợc:
H
tb
= h'
tb
+ (D
1
- D
4
) - D
4
. + (D
3
- D
2
) . (2.4)
Nếu giữ cho các khoảng cách D

1
= D
4
và D
2
= D
3
thì
H
tb
= h'
tb
- D
4
. (2.5)
Nếu sai số cho phép đo chênh cao do ảnh hởng của góc i thay đổi khi
điều quang bằng h thì góc i không đợc thay đổi quá:
i (2.6)
Nếu bố trí theo hình 2.2 thì ta có thể tính kiểm tra góc i nh sau:
I = " . (2.7)
Ngoài ra ta có thể áp dụng phơng pháp đo cao thuỷ chuẩn phía trớc nh
sau:
Máy đợc đặt tại một điểm còn điểm kia đợc đặt mia, chênh cao giữa 2
điểm đặt máy và đặt mia đợc tính theo công thức:
h
MN
= i-l

16
1

2
T
S
D
1
D
4
D
2
D
3
Hình 2.2

Mặt thuỷ chuẩn
h
MN
i
m
N
M
l

Hình 2.3
Trong đó :
i : là chiều cao đo đợc của máy
l : là số đọc chỉ giữa trên mia
Vậy sau khi ta thực hiện song qui trình đo lún thì ta phải ớc tính đợc các
hạn sai xác định độ lún của công trình?
a) Ước tính độ chính xác đo cao theo hạn sai xác định độ lún tuyệt đối.
- Xác định trọng số bảo đảm của điểm yếu nhất trong lới: Ry

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

à
H
= (2.8)
Với m
Hy
là sai số trung phơng độ cao của điểm yếu nhất.
- Độ chính xác đo trong hai chu kỳ liên tiếp thờng đợc chọn tơng đơng
nhau nên ta có:

17

à
H
=
Ry
mSy
2
(2.9)
Với m
Sy
là sai số trung phơng xác định độ lún tuyệt đối đợc tính từ hạn
sai xác định độ lún tuyệt đối.
b) Ước tính độ chính xác đo cao theo hạn sai xác định chênh lệch độ lún.
- Xác định trọng số đảo của chênh cao yếu nhất giữa hai điểm kiểm tra
trong lới: R

H
- Xác định sai số trung phơng trọng số đơn vị:

à
H
= (2.10)
Hoặc giữa hai chu kỳ kế tiếp nhau

à
H
= (2.11)
Với m

S
là sai số trung phơng xác định chênh lệch độ lún đợc tính từ hạn
sai xác định chênh lệch độ lún.
Vậy dựa vào à
H
tính đợc để lựa chọn cấp hạng đo cao hợp lý đối với công
trình mà công tác đo lún phải thoả 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 à
H
nhỏ hơn làm cơ
sở lựa chọn cấp hạng đo cao hợp lý. Khi đó sơ đồ và chơng trình đo đợc quy
định thông nhất cho tất cả các chu kỳ quan trắc để giảm ảnh hởng của các
nguồn sai số hệ thống đối với kết quả đo lún.
2.1.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu
Khi đo lún bằng phơng pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn cần phải tuân
theo các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu sau:
Bảng 2.2
Các chỉ tiêu kỹ thuật
Cấp thuỷ chuẩn

I II III
1, Chiều dài tia ngắm
25
m

25
m
40
m
2, Chênh lệch khoảng ngắm
- Trên 1 trạm máy
0,4
m
1.0
m
2.0
m
- Trên toàn tuyến
2.0
m
4.0
m
5.0
m

18
3, Chiều cao tia ngắm tối thiểu
0.8
m
0.5

m
0.3
m
4, Sai số giới hạn khép tuyến (mm)
0,3 0,6 1.2
Chú ý: Đối với các công trình đợc xây dựng trên nền đất yếu và các đập đất đá
thì yêu cầu độ chính xác quan trắc lún tơng đơng với độ chính xác đo cao
hạng III và có thể thấp hơn.
2.1.4.Các nguồn sai số chủ yếu làm ảnh hởng đến kêt quả đo
*Các nguồn sai số do máy và mia
- Sai số do trục ngắm và trục ống thủy tĩnh dài khi chiếu lên mặt phẳng đứng
không song song với nhau(gọi là sai số góc i)
Để làm giảm ảnh hởng của sai số này ta dùng phơng pháp đo thuỷ chuẩn
học ,máy để giữa hai mia sao cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia tr-
ớc và mia sau là nhỏ nhất.
- Sai số do lăng kính điều quang chuyển dịch không chuẩn xác trên trục quang
học(sai số điều quang).
Để làm giảm ảnh hởng sai số này đến kết quả đo lún ta cố gắng bố trí sao cho
chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau la nhỏ nhất để không
phải thay đổi tiêu cự(không phải điều quang).
Đối với mia trong đo lún công trình cần chú ý các sai số sau:
-Sai số chiều dài thực trên 1m chiều dài mia
-Sai số vạch 0 của mia
-Sai số do ống thuỷ tròn trên mia
Trớc khi tiến hành đo đạc cần phải kiểm nghiệm các nội dung trên một cách
cẩn thận trớc mỗi chu kì đo.
* Sai số do ngời đo:
- Sai số làm tròn số đọc.
- Sai số do chập vạch Parabol.
- Sai số kẹp.

* Sai số do ảnh hởng của ngoại cảnh :
- Sai số do ảnh hởng độ cong quả đất.

19
Để làm giảm ảnh hởng của sai số này thì khi đo thuỷ chuẩn từ giữa ta bố trí
sao cho sự chênh lệch khoảng cách từ máy đến mia trớc và mia sau la nhỏ
nhất.
- Sai số do ảnh hởng của chiết quang.
ảnh hởng của chiết quang khí quyển trong đo lún công trình chủ yếu là chiết
quang đứng.Sai số này có ảnh hởng lớn khi chiều cao tia ngắm gần mặt đất.
Để làm giảm ảnh hởng của sai số này ta nên chọn thời điểm đo thích hợp và
đặt máy cao hơn mặt đất từ 1,5m .
2.2. Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao thuỷ tĩnh
2.2.1. Khái niệm
Phơng pháp đo cao thuỷ tĩnh độ chính xác cao đợc áp dụng khi lắp đặt và
điều chỉnh về độ cao các thiết bị công nghệ nh băng tải dây chuyền xử lý lạnh
trong sản xuất kính gơng, các tổ hợp máy phát điện các công trình ngầm và
trong quan trắc biến dạng móng và nền móng. Nhất là phơng pháp này đợc áp
dụng để quan trắc lún của nền các kết cấu xây dựng trong điều kiện rất chật
hẹp, không thể quan trắc bằng phơng pháp đo cao hình học. Các loại máy đo
cao thuỷ tĩnh đều có cấu tạo dựa trên nguyên lý bình thông nhau rất đơn giản
và thực chất chỉ khác nhau ở chổ phơng pháp đọc số xác định vị trí bề mặt
chất lỏng trong các bình.
Phơng pháp đo cao thuỷ tĩnh là phơng pháp xác định chênh cao, dựa trên
định luật cơ bản của thuỷ tĩnh học: "Mặt thoáng của chất lỏng luông vông góc
với hớng của trọng lực và một hệ thống các bình thông nhau thì luôn nằm trên
cùng một mặt thuỷ chuẩn. Không phụ thuộc vào khối lợng chất lỏng và thiết
điện ngang của bình"
Giả sử hệ thống đo cao thuỷ tĩnh gồm hai bình N
1

và N
2
dùng để xác định
chênh cao giữa hai điểm A và B. Chênh cao này cũng đợc tính tơng tự nh
trong thuỷ tĩnh hình học.
h= (d
1
- S
1
) (d
2
-T
1
) (2.12)

20
Trong đó: d
1
và d
2
là chênh cao của các bình và cũng là khoảng cách tù
điểm 0 của vạch thang đến mặt phẳng tựa của các bình N
1
và N
2
S
1
và T
1
là số đọc trên vạch đọc số của các bình sau và bình trớc

T1
S1
d1
h
d2
N1
N
2
A
B
Hình 2.4
h= (T
1
-S
1
) + (d
1
- d
2
) vị trí thuận (2.13)
Khi ta đổi chố các bình cho nhau (vị trí nghịch) ta có.
Hình 2.5

21
T
2
S
2
d

2
h
d
1
N
2
N
1
A
B
h=(T
2
- S
2
) + (d
1
- T
2
) (2.14)
h=(T
2
- S
2
) + (d
1
- d
2
) (2.15)
Trong đó hiệu (d
1

- d
2
) là sai số vị trí điểm 0 của dụng cụ hay gọi là
hằng số của dụng cụ. Nó thể hiện độ chính xác của công tác lắp ráp chế tạo
dụng cụ về giá trị nhỏ nhất.
Lờy trung bình cộng các kết qủa thuận và đảo, ta đợc giá tri trung bình
của chênh cao xác định tại điểm đo.
h=
2
)()(
2211
STST
+
(2.16)
2.2.2. Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng đến độ chính xác đo cao
thuỷ tĩnh
Là do các sai số điều kiện ngoại cảnh nh:
+) Sự không cân bằng chất lỏng trong bình và ảnh hởng của hiện tợng mao
dẫn.
+) Sự tiếp xúc thiếu chính xác giữa đầu nhọn vủa vít đo cực nhỏ với chất lỏng
trong bình.
+) ảnh hởng của sai số đặt dụng cụ vào bề mặt cân đo thuỷ chuẩn.
+) Do ảnh hởng của sai số áp suất và nhiệt độ.
Để đạt đợc độ chính xác cần thiết phải áp dụng những biện pháp giảm
ảnh hởng của hai nguồn sai số chủ yếu là sai số do dụng cụ và sai số do ảnh h-
ởng của ngoại cảnh. Sau đây tôi đa ra những biện pháp tối u để giảm đợc ảnh
hởng của các nguồn sai số đã nêu trên:

22
1, Để đạt đợc độ chính xác cao, hệ thống thuỷ tĩnh cần đợc cách nhiệt

tốt, các ống nối nên nằm trên một mặt phẳng nằm ngang (chênh lệch trong
phạm vi 5 - 10mm). Không cho phép có lẫn các bọt khí trong ống nối khi để
đầy dung dịch
2, Sự đột nóng có ảnh hởng không đáng kể đến độ chính xác đo cao
thuỷ tĩnh khi các ống nối đợc đặt nằm ngang. ảnh hởng của sự đốt nóng ống
nối đợc giảm bằng cách lắp đặt hệ thống thuỷ tĩnh trên cùng một mặt phẳng
và chọn thời gian đo thích hợp
3, Sự đốt nóng cục bộ tại các đầu đo trong hệ thống sẽ ảnh hởng đáng
kể đến độ chính xác đo đạc vì thế nếu ở các đầu đo có chênh lệch về nhiệt độ,
cần tính số hiệu chỉnh vào vị trí bề mặt chất lỏng do ảnh hởng này. Để tính đ-
ợc số hiệu chỉnh do ảnh hởng của nhiệt đột. Cần theo dõi nhiệt độ tại các đầu
đo bằng các bộ chỉ báo
4, Thời gian tốt nhất để tiến hành đo đạc khi cả hệ thống hoàn toàn nằm
trong điều kiện nhiệt độ mát lạnh hoặc khi nóng lên đến mức nhiệt độ bị thay
đổi không đáng kể theo thời gian. Không nên đo khi nhiệt độ đang từ nóng
chuyển dần sang lạnh
5, Nếu ống nối đợc đặt trên một mặt phẳng nằm ngang thì các bọt khí
trong ống nối sẽ ảnh hởng không đáng kể tới độ chính xác đo đạc
6, Đầu đo, nhất là phần chứa chất lỏng nên có hình dạng đơn giản, tốt
nhất là hình trụ. Đờng kính bình chứa không quá lớn để có sự phân bố nhiệt
độ trong đó đợc đồng đều. Để không phải xác định nhiệt độ chất lỏng trong
bình với độ chính xác cao thì chiều cao cột chất lỏng trong bình nên điều
chỉnh ở mức 30 - 40mm
7, Nên sử dụng tế bào quang điện cho phép xác định vị trí bề mặt chất
lỏng với độ chính xác m = 0,025mm và độ chính xác xác định độ cao của các
điểm thiết bị bằng khoảng 0,06mm
8, Tính số hiệu chỉnh cho kết quả đo do sự thay đổi nhiệt độ áp xuất dọc
theo tuyến ống dẫn của máy thủy tĩnh.

23

Nh vậy độ chính xác của phơng pháp đo cao thuỷ tĩnh có thể đạt cao
hơn phơng pháp đo cao hình học. ở phơng pháp đo cao thuỷ tĩnh thì các kết
quả đo không phụ thuộc vào các nguồn sai số chủ quan và thời gian đo mỗi
chu kỳ rất ngắn so với phơng pháp đo cao hình học.
2.1.3.Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao lợng giác
2.1.3.1.Nguyên lý đo cao lợng giác
Trong nhng điều kiện không thuận lợi hoặc kém hiệu quả đối với đo hình học
và yêu cầu độ chính xác đo lún không cao thì áp dụng phơng pháp đo lợng
giác tia ngắm ngắn (chiều dài tia ngắm không quá 100m). Hiện nay để đo cao
lợng giác thờng sử dụng các loại máy toàn đạc điện tử chính xác cao nh TC-
2002, TC-2003, geodimeter . Các máy trên cho phép đo góc đứng (hoặc góc
thiên đỉnh) và đo chiều dài cạnh vói độ chính xác ( theo 10, Wild-T2, T2 .)
i
l
A
D
z
v
B
Hình 2.6
Tuy nhiên trong trờng hợp này cần phải có biện pháp xác định chiều dài cạnh
đạt độ chính xác cần thiết.
Để xác định chênh cao giữa điểm ngắm B và điểm đặt máy kinh vĩ A, máy I
và chiều cao tiêu ngắm l.
Chênh cao giữa hai điểm A và B đợc tính theo công thức.
h
AB
=D. ctgZ + i- l + f (2.17)
hoặc h
AB

=D.tgV+ i- l + f (2.18)

24
Trong các công thức trên số cảI chính f do chiét quang đứng dợc tinh gần
đúng theo công thức
f=
2
.
2
D
R
Kl

(2.19)
Trong đó: R là bán kính trung bình của Trái Đất
K là hệ số chiết quang đứng
Với R= 6371 km, f=0.12ữ 0.16
Các nguồn sai số chủ yếu trong đo cao lợng giác là:
-sai số đo chiều dài m
D
- sai số đo góc thiên đỉnh m
z
hoặc góc đứng m
V

- sai số đo chiều cao may m
i
- sai số đo chiều cao tiêu m
1
- sai số chiết quang m

f
Sai số trung phơng chênh cao trong thuỷ chuẩn lợng giác
m
h
2
= ctg
2
Z. m
D
2
+ (D.secZ)
2
. (

Z
m
)
2
+ m
i
2
+ m
l
2
+ m
f
2
(2.20)
Trong đó:
m

i
là sai số trung phơng xác định chiều cao máy
m
l
là sai số trung phơng xác định chiều cao tiêu
m
f
là sai số trung phơng do ảnh hởng của độ cong tráI đất và chiết
quang khí quyển
Các khảo sat lý thuyết cà thực nghiệm cho thấy, đo cao lợng giác có thể đạt độ
chính xác tơng đơng thuỷ chuẩn hình học hạng IV. Để nâng cao độ chính xác
đo cao lợng giác có thể áp dụng các đồ hình đo cao từ giữa hoặc đồ hình đo
cao đối hớng

25