thiết kế kỹ thuật khu đô thị Nam Thăng Long

Lời nói đầu
Những năm gần đây cùng với sự phát triển về kinh tế, các công trình nhà cao
tầng đợc xây dựng khắp nơi trên đất nớc để giải quyết nhu cầu nhà ở cho ngời 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 nh tầng Hải Hng,
tầng Thái Bình, có thể nói đây là vùng đất yếu, kém chịu nén. Mặt khác do nhu cầu
cuộc sống, việc khai thác nớc 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 nh
thiết kế kết cấu móng công trình, chất lợng vật liệu công trình, điều kiện khí hậu
nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, ma 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 đợc.
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 trớc khi công trình bị h hỏng trầm trọng thì
công tác quan trắc lún công trình là không thể thiếu và phải đợc tiến hành thờng
xuyên.
Theo thực tế hiện nay, công tác quan trắc lún công trình không những đợc
quan tâm mà còn không thể thiếu đợc 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. Nhng với sự phát triển của công nghệ thông tin hiện nay thì việc xử lý kết quả
quan trắc đã đợc thực hiện nhanh và chính xác.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, em đã chọn đề tài tốt nghiệp : Thiết kế kỹ
thuật và lập dự toán quan trắc lún chung c cao tầng CT14-A khu đô thị Nam
Thăng Long .
Nội dung của đồ án bao gồm
1
Chơng I : Giới thiệu chung
Chơng II: Thiết kế kỹ thuật thành lập lới quan trắc độ lún công trình
Chơng III: Lập dự toán quan trắc độ lún công trình

Phần thực nghiệm
Do thời gian làm đồ án không nhiều, khả năng chuyên môn còn hạn chế nhng
với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của cô giáo hớng dẫn em đã hoàn
thành bản đồ án này đúng thời hạn.
Em xin chân thành cảm ơn cô 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, tháng 6 năm 2008
Sinh viên thực hiện
Đoàn Đức Thuận

2
Chơng I
Giới thiệu chung
I.1 Giới 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 Thăng Long đợc xây dựng ở phía nam
của thành phố Hà Nội.Công trình xây dựng thuộc địa phận phờng Phú Thợng
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, khi hậu nhiệt đới ẩm có gió mùa,
nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 24
0
C. Mùa hè nóng nhiệt độ cao nhất lên tới
40
0
C, độ ẩm cao, thờng có ma bão vận tốc gió mạnh có thể lên tới 40km/h. Mùa
đông lúc lạnh nhất trung bình vào khoảng 10
0

C thờng có ma phùn ẩm ớt độ ẩm
không cao. Mùa xuân thời gian từ tháng 1 đến tháng 3 hàng năm thời tiết nồm, độ
ẩm rất cao, hơi nớc nhiều, không khí đọng trên bề mặt công trình và trang thiết bị.
Công trình CT14A- khu đô thị Nam Thăng Long đợc xây dựng trên khu vực
có điều kiện địa chất biến động phức tạp, không ổn định. Lớp đất dới nền móng công
trình là đất yếu, chiều dày lớp bùn pha cát 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 đợc xây dựng nhằm mục đích di dân giải phóng mặt
phục vụ cho việc quy hoạch của thành phố Hà Nội. Công trình đợc xây dựng trên khu
đất có diện tích 9249m
2
, diện tích xây dựng là 2541m
2
, tổng diện tích mặt sàn xây
dựng 39990m
2
,và tổng số tầng là16 tầng (cha kể tầng hầm).
I.2 Nguyên nhân gây nên biến dạng công trình
Công trình chung c 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. I.2.1
Tác động của yếu tố tự nhiên
3
Các yếu tố tự nhiên có ảnh hởng tới quá trình chuyển dịch thẳng đứng của
công trình bao gồm:
- Do tính chất cơ lý của các lớp đất đá dới nền móng công trình.
- Do ảnh hởng của các yếu tố khí tợng nh là : nhiệt độ, độ ẩm, gió, hớng chiếu
nắng
- Sự thay đổi chế độ nớc mặt và nớc 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 nớc 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 đợc quy định tuỳ thuộc vào từng loại công trình, loại nền
móng và điệu kiện chất của nền móng các công trình. Sai số giới hạn quan trắc lún đ-
ợc quy định nh sau [6]:
1 Công trình xây dựng trên nền đá gốc 1.0mm
2
Công trình xây dựng trên nền đất 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 trợt 10mm
5 Công trình bằng đất 15mm
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.
4
- Chu kỳ quan trắc đầu tiên đợc thực hiện ngay sau khi xây dựng móng công
trình.
- Trong thời kỳ xây dựng, chu kỳ quan trắc đợc 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 đợc 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 thờng 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 tơng lai.
- Xác định xem mức độ chuyển dịch có ảnh hởng 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, trớc hết cần phải thiết kế phơng 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 quan trắc.
- Sơ đồ quan trắc.
-Yêu cầu độ chính xác quan trắc ở những giai đoạn khác nhau.
- Phơng pháp và dụng cụ đo.
5
- Phơng 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 thờng 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 phơng pháp trắc địa đợc thực
hiện trên cơ sở nguyên tắc sau:
- Độ lún công trình đợc xác định thông qua các mốc lún gắn tại những vị trí chịu
lực của đối tợng quan trắc. Số lợng mốc lún lắp đặt tại mỗi công trình phụ thuộc vào
đặc điểm nền móng, kết cấu, qui mô và kích thớc của công trình đó. Độ lún của các
mốc quan trắc đặc trng cho độ lún công trình ở vị trí mà mốc đợc gắn.
- Phơng 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 đợc tính là hiệu độ
cao tại thời điểm quan trắc so với độ cao ở chu kỳ trớc đợc chọn làm mức so sánh:
S = H
(j)
H
(i)
(1.1)
trong đó: H
(j)
, H
(i)
là độ cao đo đợc ở chu kỳ thứ j và i.
Nh 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 đợc xác định trong cùng một
hệ độ cao, có thể là hệ độ cao quốc gia hoặc hệ độ cao cục bộ giả định, nhng yêu cầu
bắt buộc là các mốc khống chế độ cao ( đợc chọn làm cơ sở so sánh ) phải có độ ổn
định trong suốt thời kỳ theo dõi độ lún công trình.
I.6 Các phơng 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 đợc độ chính xác cao trong quan trắc lún công trình, chiều dài tia ngắm từ
6
điểm đặt máy đến mia đợc hạn chế đáng kể ( không vợt quá 25 30m ), do đó đợc
gọi là phơng pháp đo cao hình học tia ngắm ngắn.
Có hai cách để xác định chênh cao giữa hai điểm là phơng pháp đo cao từ giữa
và phơng pháp đo cao phía trớc.
a. Phơng 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 đợc xác định theo công
thức:
h
AB
= a b (1.2)
trong đó: a và b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trớc.
2
2
1
1
b
b
A
B
a
a
A
B
a
b
Ds Dt
b. Phơng pháp đo cao thủy chuẩn phía trớc: 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:
h
AB
= i l (1.3)
trong đó: i là chiều cao đo đợc của máy, l là số đọc chỉ giữa trên mia.
I.6.1.2 Máy móc và dụng cụ đo
7
Hình 1.1 Trạm đo cao hình học
Hình 1.2. Tuyến đo cao hình học
Thiết bị dùng trong đo lún là các loại máy thủy chuẩn chính xác nh: H-05,
Ni002, H
1
, H
2
, Ni004, Ni007 và các loại máy khác có độ chính xác tơng đơng. Tùy
thuộc vào yêu cầu độ chính xác cần thiết đối với từng công trình cụ thể để chọn máy
đo thích hợp.
Mia đợc sử dụng trong đo lún là mia invar thờng hoặc mia invar chuyên dùng
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.
I.6.1.3 Các chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu
Khi quan trắc lún bằng phơng 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
hai tuyến đo đi và đo về
6
Sai số khép tuyến giới hạn
f
ghh /
(n-số trạm đo)
I.6.1.4 Các nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng tới kết quả đo
1. 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 trục quang
học (sai số điều quang).
8
Để làm giảm ảnh hởng của các sai số này ta dùng phơng 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 trớc và mia sau nằm trong giới hạn cho phép.
2. Sai số do điều kiện ngoại cảnh
Do ảnh hởng độ cong quả đất: để làm giảm ảnh hởng của sai số này thì khi đo
cần chọn vị trí đặt máy sao cho chênh lệch khoảng cách từ máy đến hai mia (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 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 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.
I.6.2 Phơng pháp đo cao thủy tĩnh
Phơng pháp đo cao thủy tĩnh đợc áp dụng để quan trắc lún của nền kết cấu xây
dựng 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 N
1
, N
2
( hình 1.3). Để đo chênh cao giữa 2 điểm A, B đặt bình N
1
tại A, bình N
2
tại B
( đo thuận ). Hoặc ngợc lại, khi đo đảo đặt bình N
1
tại B, bình N
2
tại A.
9
d
1
d
2
s
1

1
t
N
2
N
1
A
h
AB
BB
AB
h
A
2
N
1
N
t
1
1
s
2
d
1
d
Khi đo thuận, chênh cao h
AB
giữa 2 điểm A, B đợc tính theo công thức :
)()(
1211

tdsdh
AB
=
(1.4)
trong đó:
:,
11
ts
số đọc trên thanh số tại các bình
21
, NN
tơng ứng
:,
21
dd
khoảng cách từ vạch 0 của thanh số đến mặt phẳng đáy của bình.
Từ (1.4) ta có :
)()(
2111
ddsth
AB
+=
(1.5)
Tơng tự, khi đo đảo chênh cao đợc tính theo công thức:
)()(
2122
ddsth
AB
=
(1.6)

Hiệu
)(
21
dd

đợc 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 lợt lấy tổng và hiệu các công thức (a),
(b) sẽ xác định đợc chênh cao theo kết quả 2 chiều đo:
2
)()(
2211
stst
h
AB
+
=
(1.7)
và sai số MO:
2
)()(
2211
stst
MO

=
(1.8)
10
(a)- Vị trí đo thuận (b)- Vị trí đo đảo

Hình 1.3. Sơ đồ máy đo cao thủy chuẩn thuỷ tĩnh
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 dụng các biện pháp
sau để giảm ảnh hởng của sai số này.
- Lựa chọn tuyến đo 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.
- 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 hởng của sự
giao động chất lỏng trong bình thông nhau.
I.6.3 Quan trắc lún bằng phơng pháp đo cao lợng 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 phơng pháp đo cao
lợng giác tia ngắm ngắn ( chiều dài tia ngắm không quá 100m). 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.
A
B
v
z
l
i
D
Chênh cao giữa 2 điểm A và B đợc xác định theo công thức :
11
Hình 1.4. Đo cao lợng giác
flictgZDh

AB
++=
.
(1.9)
Hoặc
flictgVDh
AB
++=
.
(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
k
f

=
(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(
ữ=
k
.
Một trong những nguồn sai số chủ yếu ảnh hởng đến kết quả đo cao lợng giác
là sai số chiết quang đứng. Để hạn chế ảnh hởng của nguồn sai số này đến kết quả đo

cần chọn thời gian đo thích hợp hoặc đo từ 2
ữ
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 lún công trình thì phơng pháp đo cao lợng giác không đảm bảo 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 chính xác cao lại đo đạc
thuận lợi.
12
Chơng II
thiết kế phơng án kỹ thuật
quan trắc độ lún công trình
II.1 Nguyên tắc xây dựng lới quan trắc lún
II.1.1 Phơng pháp xây dựng lới 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 lới 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, lới khống chế độ cao là khống chế hai cấp độc lập.
II.1.1.1 Cấp lới cơ sở
Lới 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 lợng mốc cơ sở 3, đợc bố trí cách xa công trình ít nhất 1.5 lần chiều cao
công trình nhng không quá xa công trình, các mốc cơ sở này có tác dụng khởi tính
độ cao cho bậc lới thứ 2.
II.1.1.2 Cấp lới quan trắc lún
Lới quan trắc lún bao gồm các điểm kiểm tra gắn trên công trình, chuyển dịch
cùng với công trình. Các điểm kiểm tra đợc bố trí đều trên mặt bằng công trình nơi
dự kiến chuyển dịch thẳng đứng là ít nhất, các mốc thờng đợc gắn vào phần chịu lực
của công trình, cao hơn cốt 0.0 từ 20

ữ
50 cm nơi thuận tiện cho quan trắc.
Hai cấp lới này tạo lên một hệ thống độ cao thống nhất và trong mỗi chu kỳ
chúng đợc đo đạc đồng thời.
II.1.2 Xác định độ chính xác của các bậc lới
Sai số tổng hợp các bậc lới đợc xác định trên cơ sở yêu cầu độ chính xác quan
trắc lún. Nếu yêu cầu đa ra là sai số tuyệt đối độ lún thì việc xác định sai số độ cao
tổng hợp đợc thực hiện nh sau :
Do độ lún đợc tính là hiệu độ cao của hai chu kỳ quan trắc theo công thức
(1.1) nên sai số trung phơng độ lún (m
s
) đợc xác định theo công thức:
222
ji
HH
S
mmm
+=
(2.1)
13
Các chu kỳ quan trắc thờng đợc thiết kế với đồ hình và độ chính xác đo tơng đơng
nhau, nên có thể coi
0
HHH
mmm
ji
==
. Nh 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:
)()(
j
n
i
n
j
m
i
mnm
HHHHSSS
==
(2.3)
Coi sai số xác định độ cao điểm i và j là nh nhau, sẽ thu đợc công thức ớc tính gần
đúng :
2
0
S
H
m
m

=
(2.4)
Trong thực tế hệ thống lới độ cao trong quan trắc lún có cấu trúc là lới 2 bậc vì
vậy sai số độ cao tổng hợp bao gồm sai số của 2 bậc lới thể hiện dới dạng:
222
0
QTKC
H
mmm
+=
(2.5)
trong đó:

0
H
m
: các sai số tổng hợp,
KC
m
: sai số độ cao điểm khống chế,
QT
m
: sai số độ cao điểm quan trắc.
Đối với lới khống chế :
2
1
0
k
m

m
H
KC
+
=
(2.6)
Đối với lới quan trắc :
2
1
.
0
k
mk
m
H
QT
+
=
(2.7)
Dựa vào công thức (2.6) và (2.7) và các số liệu về yêu cầu độ chính xác quan
trắc sẽ xác định đợc sai số trung phơng độ cao điểm mốc yếu nhất đối với từng bậc l-
ới.
14
Nếu hệ thống lới quan trắc đợc xây dựng từ n bậc thì sai số của bậc lới thứ i đ-
ợc tính theo công thức :

)1(22
1
...1
.

0


+++
=
n
H
i
i
kk
mk
m
(2.8)
Nếu chỉ xây dựng một mạng lới khống chế duy nhất cho việc quan trắc nhiều
hạng mục công trình thì mạng lới này phải thỏa mãn độ chính xác cao nhất trong số
các hạng mục quan trắc.
II.2 Kết cấu và phân bố mốc
II.2.1 Mốc cơ sở
Mốc khống chế đợc 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, đợc
đặt ở ngoài phạm vi ảnh hởng 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 tợng quan trắc, mốc cơ sở dùng trong đo lún có thể đợc thiết kế
theo một trong ba loại là mốc chôn sâu, mốc chôn nông, mốc gắn tờng 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 lợng và độ tin cậy của kết quả cuối
cùng.
II.2.1.1 Mốc chôn sâu
Mốc chôn sâu đợc đặt ở gần đối tợng quan trắc nhng đáy mốc phải đạt đợc độ

sâu ở dới giới hạn lún của lớp đất đá dới nền công trình và thờng đến tầng đá gốc
hoặc đất cứng ổn định. Trong trờng 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 đợc đặt trong
lỗ khoan, thân mốc cách li với đất đá xung quanh và các kế cấu khác để hạn chế ảnh
hởng 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.
15
AA
1 - ống bảo vệ
2 - Tầng đất cứng
3 - Đệm xốp
4 - Nắp bảo vệ
5 - Đầu mốc hình chỏm cầu
6 - Nắp bảo vệ đầu mốc
7 - Hố bảo vệ
7
5
6
3
1
4
2
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 ngời
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 nhng ta có thể sử dụng các phơng pháp phân tích độ ổn định của chúng theo tiêu
chuẩn ổn định đối với mốc khống chế cơ sở. Chính vì vậy mốc 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 đợc đa ra trên hình 2.3.
16
Hình 2.1. Kết cấu mốc chôn sâu lõi đơn
Hình 2.2. Kết cấu mốc chôn sâu lõi kép
5 - Đế mốc
4 - Bê tông
3 - ống bảo vệ
2 - Lõi mốc
1 - Đầu mốc
6
1
2
3

4
5
7
8
100
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 thờng có hai loại: mốc gắn tờng, đợc sử dụng để lắp vào tờng
hoặc cột công trình và mốc gắn nền.
Kết cấu đơn giản của mốc quan trắc gắn cố định lên đối tợng quan trắc là một
đoạn thép kéo dài khoảng 15 cm hoặc 5
ữ
6 cm tùy thuộc vào 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 cho việc đặt mia khi thực hiện quan trắc (hình 2.4- a). Mốc gắn t-
ờng loại chìm (hình 2.4- b) đợc gia công gồm hai phần: một ống trụ rỗng chôn cố
định chìm trong tờng và bộ phận đầu đo rời có thể tháo lắp đợc.
(b)
(a)
Các mốc quan trắc đợc đặt ở những vị trí đặc trng cho quá trình lún của công
trình và phân bố đều khắp chu vi công trình. Mốc đợc đặt ở những vị trí tiếp giáp của
17
Hình 2.3. Mốc chôn nông dạng ống
Hình 2.4 Mốc gắn tờng
(a)- Loại cố định (b)- Loại chìm
các khối kết cấu, bên cạnh các khe lún, tại những nơi có áp lực động lớn, những chỗ
có điều kiện địa chất kém ổn định.

Các mốc quan trắc nên bố trí ở gần cùng độ cao để thuận tiện cho công tác đo
đạc. Số lợng và sơ đồ phân bố mốc quan trắc đợc thiết kế cho từng công trình cụ thể
và mật độ phải đủ để xác định đợc các tham số đặc trng cho quá trình lún của công
trình.
Đối với một số dạng công trình, mốc quan trắc thờng đợc bố trí nh sau:
- Với nhà lắp ghép, móng băng, mốc đợc bố trí ở các cột chịu lực, trên mỗi h-
ớng của trục dọc, trục ngang nên có từ 3 mốc trở lên.
- Đối với nhà gạch, móng băng, mốc đợc bố trí dọc theo tờng, ở những chỗ
giao nhau của tờng dọc và tờng ngang, khoảng cách giữa các mốc từ 10
ữ
15 m.
- Đối với công trình nhà lắp ghép nhiều khối, móng rời, các mốc đợc bố trí
theo chu vi và theo các trục, khoảng cách giữa các mốc từ 6
ữ
8m.
- Đối với các công trình cao, móng băng liền khối thì các mốc bố trí theo chu
vi của công trình, theo các trục dọc, trục ngang sao cho đạt mật độ 1mốc/100m
2
diện
tích mặt bằng công trình.
- Đối với các công trình xây dựng trên móng cọc, mốc đợc đặt bố trí dọc theo
các trục, khoảng cách giữa các mốc không quá 15m.
- Đối với các công trình dạng tháp, cần bố trí không ít hơn 4 mốc quan trắc
theo chu vi công trình.
II.3 Thiết kế lới khống chế cơ sở
II.3.1 Sơ đồ phân bố điểm lới cơ sở
Lới khống chế độ cao cơ sở bao gồm các tuyến đo chênh cao liên kết toàn bộ
điểm mốc độ cao cơ sở. Mạng lới này đợc thành lập và đo trong từng chu kỳ quan
trắc nhằm hai mục đích:
- Kiểm tra, đánh giá độ ổn định các điểm mốc.

- Xác định hệ thống độ cao cơ sở thống nhất trong các chu kỳ đo.
Thông thờng, sơ đồ lới đợc thiết kế trên bản vẽ mặt bằng công trình sau khi đã
khảo sát, chọn vị trí đặt mốc khống chế ở thực địa. Vị trí đặt và kết cấu mốc khống
18
chế phải đợc lựa chọn cẩn thận sao cho mốc đợc bảo toàn lâu dài, thuận lợi cho việc
đo nối đến công trình, đặc biệt cần chú ý bảo đảm sự ổn định của mốc trong suốt quá
trình quan trắc. Các mốc cơ sở đợc đặt tại những vị trí bên ngoài phạm vi ảnh hởng
lún của công trình (cách không dới 1,5 lần chiều cao công trình quan trắc), tuy nhiên
cũng không nên đặt mốc ở quá xa đối tợng quan trắc nhằm hạn chế ảnh hởng tích lũy
của sai số đo nối độ cao.
n
5
n
4
n
6
n
8
n
7
n
2
n
3
n
1
R
p6
R
p5

R
p4
R
p2
R
p1
R
p3
Để có điều kiện kiểm tra, nâng cao độ tin cậy của lới khống chế thì đối với
mỗi công trình quan trắc cần xây dựng không dới 3 mốc khống chế độ cao cơ sở. Hệ
thống mốc cơ sở có thể đợc phân bố thành từng cụm (hình 2.5), các mốc trong cụm
cách nhau khoảng 15 50m để có thể đo nối đợc từ một trạm đo. Cách phân bố thứ
2 là đặt mốc rải đều xung quanh công trình (hình 2.6).
Trên
sơ đồ thiết kế ghi rõ tên mốc, vạch các tuyến đo và ghi rõ số lợng trạm đo hoặc chiều
dài đờng đo (dự kiến) trong mỗi tuyến, cần tạo các vòng đo khép kín để có điều kiện
19
1
n
2
n
3
4
n
R
p1
p2
R
p4
p3

R
n
5
Hình 2.5. Sơ đồ lới khống chế cơ sở dạng cụm
Hình 2.6. Sơ đồ lới khống chế cơ sở dạng điểm đơn
kiểm tra chất lợng đo chênh cao, đồng thời đảm bảo tính chặt chẽ của toàn bộ mạng
lới.
Để xác định cấp hạng đo và các chỉ tiêu hạn sai, cần thực hiện ớc tính để xác
định sai số đo chênh cao trên một trạm khác hoặc 1 km chiều dài tuyến đo. So sánh
số liệu này với chỉ tiêu đa ra trong quy phạm để xác định cấp hạng đo cần thiết. Thực
tế quan trắc độ lún tại nhiều dạng công trình ở Việt Nam và các nớc khác cho thấy l-
ới khống chế cơ sở thờng có độ chính xác tơng đơng thủy chuẩn hạng I hoặc hạng II
nhà nớc.
II.3.2 Ước tính độ chính xác đo đạc trong lới
Việc ớc tính độ chính xác đợc thực hiện theo các tiêu chuẩn: hạn sai xác định
độ lún tuyệt đối và hạn sai chênh lệch độ lún giữa hai điểm kề nhau, đợc thực hiện
nh sau:
+ Xác định trọng số đảo của điểm yếu nhất trong lới:
y
H
y
P
R
1
=
Việc xác định trọng số đảo của điểm yếu đợc dựa trên sơ đồ mạng lới đo lún
và thực hiện theo một trong các phơng pháp: phơng pháp thay thế trọng số tơng đ-
ơng, phơng pháp nhích dần hoặc phơng pháp ớc tính theo các chơng trình đợc lập
trên máy tính.
+ Xác định sai số trung phơng trọng số đơn vị (SSTP):

y
H
H
R
m
y
2
=
à
(2.9)
trong đó :
y
H
m
là SSTP 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:
y
S
H
R
m
y
2
=
à
(2.10)
trong đó :
y
S

m
là sai số trung phơng xác định độ lún tuyệt đối đợc tính từ hạn sai xác
định độ lún tuyệt đối.
20
Ước tính độ chính xác đo cao theo hạn sai xác định chênh lệch độ lún đợc
thực hiện nh sau:
+ Xác định trọng số đảo của chênh cao yếu nhất giữa hai điểm kiểm tra
trong lới:
+ Xác định sai số trung phơng trọng số đơn vị:
H
H
H
R
m


=
2
à
(2.11)
H
S
H
R
m


=
2
à

(2.12)
trong đó :
S
m

là SSTP xác định chênh lệch độ lún đợc tính từ hạn sai xác định
chênh lệch độ lún.
Dựa vào
H
à
tính đợc từ (2.11) và (2.12) để lựa chọn cấp hạng đo cao hợp lý. Đối với
một công trình mà công tác đo lún phải thỏa 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 nhỏ hơn làm cơ sở lựa
chọn cấp hạng đo cao hợp lý.
II. 4 Thiết kế lới quan trắc
Lới quan trắc là mạng lới độ cao liên kết giữa các điểm lún gắn trên công trình
và đo nối với hệ thống điểm mốc lới khống chế cơ sở. Các tuyến đo cần đợc lựa chọn
cẩn thận, bảo đảm sự thông hớng tốt, tạo nhiều vòng khép, các tuyến đo nối với lới
khống chế đợc bố trí đều quanh công trình.
Các mốc lún đợc đặt ở những vị trí chịu lực của công trình và phân bố đều khắp mặt
bằng công trình. Mốc đợc đặt ở vị trí tiếp giáp của các khối kết cấu, bên cạnh 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 đo đạc và
hạn chế ảnh hởng của một số nguồn sai số trong quá trình đo đạc, thi công lới.
Số lợng mốc đo lún đợc tính theo công thức sau:
L
P
N
=
(2.13)

21
trong đó :
N: số lợng mốc đo độ lún,
P: chu vi nhà hoặc chiều dài móng (m),
L: khoảng cách giữa các mốc đo lún (m).
Sơ đồ phân bố mốc lún đợc thiết kế cho từng công trình cụ thể, mật độ điểm
mốc phải đủ để xác định đợc các tham số đặc trng cho quá trình lún của công trình.
II.5 Phơng pháp ớc tính độ chính xác lới độ cao trong quan trắc
lún công trình
Ước tính độ chính xác lới là một trong những việc quan trọng trong toàn bộ
quá trình thiết kế lới trắc địa (lới khống chế mặt bằng hoặc độ cao ). Kết quả ớc tính
độ chính xác cho phép chúng ta lựa chọn đợc phơng án đo và thiết bị đo hợp lý đáp
ứng đợc các yêu cầu đo về cả kinh tế và kỹ thuật.
Trong quan trắc lún công trình lới khống chế cơ sở thờng đợc ớc tính theo ph-
ơng pháp lới độ cao tự do, còn lới quan trắc đợc ớc tính theo phơng pháp chặt chẽ.
Bớc 1 : Chọn ẩn
Chọn ẩn số là độ cao các điểm cần xác định trong lới. Vì lới độ cao cơ sở là l-
ới tự do nên đối với bậc lới này cần chọn ẩn số là độ cao của tất cả các điểm trong l-
ới.
Bớc 2 : Lập hệ phơng trình số hiệu chỉnh
V = AX + L (2.14)
Bớc 3 : Lập ma trận hệ số (R) của hệ phơng trình chuẩn
Ma trận hệ số của hệ phơng trình chuẩn đợc tính theo công thức:
R = A
T
PA (2.15)
trong đó : P là ma trận trọng số của trị đo. Đối với lới độ cao trong quan trắc lún
công trình (là lới có kích thớc nhỏ), thì trọng số của các đoạn đo chênh cao thờng đ-
ợc tính theo công thức:
i

i
n
P
1
=
(2.16)
Bớc 4 : Tính ma trận nghịch đảo
22
Đối với bậc lới quan trắc, tính ma trận nghịch đảo thờng thể hiện dới dạng:
Q = R
-1
Còn đối với lới khống chế, thay cho việc tính ma trận nghịch đảo Q cần sử dụng ma
trận giả nghịch đảo
~
R
, tính theo công thức:
))(())(()(
111~

+=
BBBBBBBBRR
TTTT
(2.17)
Bớc 5 : Tính các chỉ tiêu sai số của lới
1. Cho biết sai số đo chênh cao trên một trạm đo, cần xác định sai số độ cao điểm
hoặc sai số hiệu độ cao giữa 2 điểm. Trọng số đảo của hàm số ứng với các trờng hợp
đó là:
-Trọng số độ cao điểm i:
ii
H

Q
P
i
=
1
(2.18)
-Trọng số hiệu độ cao giữa hai điểm k và n:
knnnkk
H
QQQ
P
kn
2
1
+=

(2.19)
-Sai số trung phơng của hàm tơng ứng là:
F
F
P
m
1
.
à
=
(2.20)
2. Cho trớc chỉ tiêu độ chính xác mà lới cần đáp ứng, cần tính sai số đo chênh cao
trên 1 trạm đo. Trong trờng hợp này sử dụng công thức:
F

F
tramh
P
m
m
1
1/
==
à
(2.21)
Dựa vào sai số chênh cao 1 trạm đo (
à
) tính đợc và đối chiếu với tiêu chuẩn
đo độ cao trong lới trắc địa công trình để xác định đợc cấp hạng, chỉ tiêu kỹ thuật đo
cao trong lới.
II.6 Tổ chức đo đạc ngoại nghiệp
23
II.6.1 Phơng án đo đạc
Lới cơ sở đợc đo với tiêu chuẩn độ chính xác tơng đơng với lới hạng I nhà nớc.
Lới quan trắc đợc đo với tiêu chuẩn độ chính xác tơng đơng với lới hạng II nhà nớc.
Phơng án đo đạc dùng phơng pháp đo cao hình học.
II.6.1.1 Đo độ lún công trì bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I nhà nớc
Đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I nhà nớc, đợc tiến hành
bằng phơng pháp kết hợp đo hai chiều: đo đi và đo về, bằng máy đo cao có độ chính
xác cao loại H
1

và máy tự động cân bằng loại Ni 002 của cộng hòa dân chủ Đức
(cũ), máy NA 3003 của Thụy Sỹ 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 thủy dài không vợt quá
mm2/12
"
.
- Giá trị vạch khắc vành đọc số của bộ đo cực nhỏ
mm05.0
và
mm10.0
.
Việc đo độ lún ở mỗi chu kỳ đợc thực hiện theo sơ đồ thiết kế từ trớc, có thể sử dụng
các sơ đồ đơn giản từ một đến hai tuyến đơn. Trớc khi đo độ lún, máy và mia cần
phải kiểm tra, kiểm nghiệm theo yêu cầu đo cao hạng I.
Đối với các máy đo cao mới nhận ở xởng về hoặc các máy mới sửa chữa thì tr-
ớc khi sử dụng đều phải kiểm tra, kiểm nghiệm ở trong phòng và ngoài thực địa theo
những nội dung của quy phạm. Máy và mia đang dùng để đo độ lún các công trình
thì không đợc sử dụng vào việc khác.
Khi đo độ lún công trình bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I thì cần sử
dụng mia có băng inva, có hai thang chia vạch, sự xê dịch của một vạch tơng đơng
với vạch khắc là
mm5.2
. Chiều dài của mia là
mm 31
ữ
. Trên mia phải có ống nớc
trong với giá trị độ khắc là
"
1210
ữ

trên
mm2
. Giá trị khoảng chia của các vạch trên
mia có thể là
mm5
hoặc
mm10
. Sai số khoảng chia
m1
của các tham số không đợc
vợt quá
mm10.0
. Khi đo độ lún bằng phơng pháp đo cao hình học hạng I ở miền núi
24
thì sai số này không đợc vợt quá
mm05.0
. Sai số khoảng chia dm của các thang số
khi đo độ lún hạng I không vợt quá
mm10.0

. Khi đó ở vùng núi thì sai số này
không đợc vợt quá
mm05.0
.
Trớc khi bắt đầu công việc đo độ lún cần thiết phải phải kiểm tra mia nhằm
đảm bảo là mia không bị cong, các vạch khắc và các dòng chữ số trên mia rõ ràng,
ống thủy của mia phải tốt. Khi đo độ lún ngời cầm mia phải chú ý quan sát các điều
kiện sau:
- Đế mia phải sạch.
- Ngời cầm mia phải đặt mia trên điểm cao nhất của mốc, theo hiệu lệnh của

ngời đo. Khi di chuyển phải cẩn thận nhẹ nhàng để mia không bị va đập.
- Mia và ống thủy tròn của mia phải đợc đặt thẳng đứng để giữ mia thẳng đứng
khi đo. Không đợc xê dịch mia trên điểm đặt trong thời gian đo.
- Khi làm việc trong điều kiện thiếu ánh sáng, trên mia phải gắn đèn chiếu
sáng.
- Mia đợc dựng im trên mốc, ngời cầm mia 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 để mia trong
phòng khô ráo và trong hòm riêng. Trên một mốc đo trong các chu kỳ đo khác nhau
chỉ nên sử dụng một mia.
Trình tự thao tác trên một trạm đo gồm các công việc sau:
- Đặt chân máy: chân máy thủy chẩm đặt trên trạm khi đo phải đợc thăng bằng
không đợc nghiêng lệch, hai chân của máy đợc 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 trong điều
kiện giống nhau.
- Lắp máy vào chân bằng ốc nối.
- Cân bằng bọt thủy theo ống thủy gắn trên máy. Độ lệch của bọt thủy tối đa là
hai vạch khắc của ống thủy.
Việc tính toán ghi chép số đọc trên mia đợc thực hiện theo các chơng trình ghi ở
bảng sau:
25