Nghiên cứu phương pháp đo đạc và xử lý số liệu quan trắc lún công trình

Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp

MỤC LỤC
Mục lục................................................................................................................................1
Mở đầu.................................................................................................................................3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH...........5
1.1

Những vấn đề chung về quan trắc chuyển dịch và biến dạng
công trình............................................................................................................... 5
1.1.1. Khái niệm chuyển dịch biến dạng công trình......................................5
1.1.2. Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình...................5
1.1.3. Mục đích và nhiệm vụ quan trắc.......................................................... 6
1.1.4. Nguyên tắc chung thực hiện quan trắc chuyển dịch
và biến dạng công trình............................................................................7
1.1.5. Yêu cầu độ chính xác và chu kỳ quan trắc..........................................7

1.2. Quan trắc lún công trình.................................................................................10
1.2.1. Khái niệm..................................................................................................10
1.2.2. Lưới khống chế quan trắc lún công trình..........................................10
1.2.3. Kết cấu và phân bố mốc........................................................................11
1.2.4. Xác định độ chính xác của các bậc lưới...........................................15
1.2.5. Tiêu chuẩn ổn định của các mốc độ cao cơ sở trong đo lún
công trình.....................................................................................................17
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH.......................................................19
2.1. Các phương pháp quan trắc lún công trình..............................................19
2.1.1. Phương pháp đo cao hình học............................................................19
2.1.2. Phương pháp đo cao thủy tĩnh............................................................21

2.1.3. Phương pháp đo cao lượng giác.......................................................24
2.2. Xử lý số liệu quan trắc lún công trình..........................................................26
2.2.1. Yêu cầu và nhiệm vụ.............................................................................26
2.2.2. Tìm hiểu về bình sai lưới tự do..........................................................26
2.2.3. Ứng dụng bình sai lưới tự do vào xử lý số liệu quan trắc lún....31
Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

1

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

2.3. Tớnh cỏc thụng s chuyn dch cụng trỡnh..................................................36
2.3.1. lỳn tuyt i ca cỏc im............................................................36
2.3.2. lỳn trung bỡnh ca ton cụng trỡnh..............................................36
2.3.3. Tc lỳn ca cụng trỡnh.....................................................................36
2.3.4. lỳn lch v nghiờng nn múng cụng trỡnh
theo hng trc.......................................................................................36
2.3.5. cong tuyt i v cong tng i
dc theo trc cụng trỡnh........................................................................37
2.4. D bỏo lỳn cụng trỡnh........................................................................................37
2.4.1. Khỏi nim hm xp x...........................................................................37
2.4.2. Cỏc phng phỏp d bỏo lỳn cụng trỡnh...........................................39
Chng 3: THNH LP CHNG TRèNH X Lí S LIU
QUAN TRC LN V TNH TON THC NGHIM.....44
3.1. Thnh lp chng trỡnh....................................................................................44

3.2. Tớnh toỏn thc nghim.......................................................................................46
3.2.1. X lý s liu quan trc lỳn...................................................................46
3.2.2. Tớnh cỏc thụng s chuyn dch cụng trỡnh.......................................50
3.3.3. D bỏo lỳn cụng trỡnh............................................................................51
Kt lun........................................................................................................................... 53
Ti liu tham kho........................................................................................................ 54
Ph lc 1......................................................................................................................... 55
Ph lc 2...........................................................................................................................56
Ph lc 3...........................................................................................................................59
Ph lc 4...........................................................................................................................61

Sinh viờn: Lu Văn Quản

2

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp
M U

i vi cụng tỏc quan trc lỳn cụng trỡnh, tớnh ỳng n ca quỏ trỡnh lỳn
cụng trỡnh khụng nhng ch ph thuc vo chớnh xỏc quan trc, m cũn
chu nh hng rt ln bi phng phỏp x lý s liu. Tuy nhiờn, phng
phỏp x lý s liu quan trc lỳn cụng trỡnh trờn thc t cha c chỳ trng
ỳng mc. Vỡ vy, vic nghiờn cu ra bin phỏp v quy trỡnh x lý s liu
quan trc lỳn cụng trỡnh mt cỏch hp lý, phự hp vi c im v bn cht
ca li quan trc bin dng l vn rt thi s v rt cn thit trong cụng

tỏc trc a hin nay.
Li trc a cụng trỡnh núi chung v li quan chuyn dch cụng trỡnh
núi riờng c xõy dng theo quy trỡnh v ch tiờu k thut riờng nhm gii
quyt cỏc nhim v a dng ca chuyờn nghnh. Do ú nú khụng ging nh
li o v bn , m nú tớnh c thự cao, nh ũi hi rt cao v chớnh xỏc,
h thng im gc khi tớnh khụng n nh Vi cỏc c thự ca li trc
a cụng trỡnh nờu trờn nú ũi hi phi cú k thut x lý s liu riờng phự hp
vi c im v bn cht ca li.
Nhn thy tm quan trng ca cụng tỏc x lý s liu quan trc lỳn cụng
trỡnh, trong thi gian lm ỏn tt nghip khoỏ hc, em ó chn v nghiờn
cu ti vi ni dung: Nghiờn cu phng phỏp o c v x lý s liu
quan trc lỳn cụng trỡnh .
Ni dung ỏn c trỡnh by trong 3 chng:
Chng 1: Tng quan v quan trc lỳn cụng trỡnh
Chng 2: Phng phỏp o c v x lý s liu lỳn cụng trỡnh
Chng 3: Thit k chng trỡnh v tớnh toỏn thc nghim lỳn cụng trỡnh
Do thi gian v chuyờn mụn cú hn nờn trong ỏn ny khụng trỏnh
khi nhng khim khuyt. Em rt mong nhn c s úng gúp ý kin ca
cỏc thy cụ giỏo v cỏc bn ng nghip ỏn c hon thin hn.

Sinh viờn: Lu Văn Quản

3

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

Em xin chõn thnh cm n PGS.TS. Nguyn Quang Phỳc cựng cỏc thy,
cụ trong b mụn Trc a cụng trỡnh núi riờng v cỏc thy, cụ trong khoa Trc
a ó giỳp em hon thnh bn ỏn ny.
H Ni, ngy 1 thỏng 6 nm 2012
Sinh viờn thc hin
Lu Vn Qun

Sinh viờn: Lu Văn Quản

4

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp
Chương 1

TỔNG QUAN VỀ QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH
1.1. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ CHUYỂN DỊCH VÀ BIẾN DẠNG
CÔNG TRÌNH
1.1.1. Khái niệm chuyển dịch biến dạng công trình
Chuyển dịch công trình là sự thay đổi vị trí của công trình trong không
gian và theo thời gian so với vị trí ban đầu của nó. Có thể chia chuyển dịch
công trình thành hai loại:
- Chuyển dịch thẳng đứng: là sự thay đổi vị trí của công trình theo
phương dây dọi. Chuyển dịch theo hướng xuống dưới gọi là lún. Chuyển dịch
theo hướng lên trên gọi là trồi.

- Chuyển dịch ngang: là sự thay vị trí của công trình trong mặt phẳng
nằm ngang. Chuyển dịch ngang có thể theo một hướng xác định (hướng áp lực
lớn nhất) hoặc theo hướng bất kỳ.
Biến dạng công trình là sự thay đổi hình dạnh và kích thước của công
trình so với trạng thái ban đầu của nó. Biến dạng công trình là hậu quả của sự
chuyển dịch không đều của công trình.Các dạng biểu hiện thường gặp là sự
cong vênh, vặn xoắn, các vết rạn nứt…
1.1.2. Nguyên nhân gây ra chuyển dịch biến dạng công trình
Có nhiều nguyên nhân gây ra chuyển dịch và biến dạng công trình,
song có thể quy nạp thành 2 nhóm nguyên nhân chính sau đây:
a. Nhóm nguyên nhân thứ nhất: Liên quan đến các yếu tố tự nhiên, bao gồm:
- Khả năng lún, trượt của các lớp đất đá dưới nền móng công trình và
các hiện tượng địa chất công trình, địa chất thủy văn.
- Sự co giãn của các lớp đất đá.
- Sự thay đổi theo mùa của các chế độ thủy văn như nước mặt, nước ngầm.
b. Nhóm nguyên nhân thứ hai: Liên quan đến quá trình xây dung và vận
hành công trình, bao gồm:

Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

5

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

- S gia tng ti trng ca cụng trỡnh trong quỏ trỡnh xõy dng.

- S thay i tớnh cht c lý ca cỏc lp t ỏ di nn múng cụng
trỡnh do khai thỏc nc ngm.
- S suy yu ca nn múng cụng trỡnh do thi cụng cỏc cụng trỡnh ngm
di múng cụng trỡnh.
- S thay i ỏp lc nờn nn múng cụng trỡnh do cỏc hot ng xõy chen.
- S sai lch trong kho sỏt a cht cụng trỡnh, a cht thy vn.
- S rung ng ca múng cụng trỡnh do vn hnh mỏy múc hoc hot
ng ca cỏc phng tin giao thụng.
1.1.3. Mc ớch v nhim v quan trc
Mc ớch: Xỏc nh mc chuyn dch bin dng, nghiờn cu tỡm ra
nguyờn nhõn gõy ra chuyn dch bin dng, t ú cú bin phỏp x lý, phũng
cỏc tai bin cú th xy ra trong quỏ trỡnh xõy dng v s dng cụng trỡnh:
- Xỏc nh giỏ tr chuyn dch bin dng ti thi im quan trc ỏnh
giỏ mc n nh ca cụng trỡnh.
- S dng cỏc kt qu quan trc kim tra cỏc tớnh toỏn trong giai
on thit k cụng trỡnh.
- Xỏc nh cỏc loi bin dng cú kh nng nh hng n quỏ trỡnh vn
hnh cụng trỡnh ra ch s dng v khai thỏc hp lý.
Nhim v quan trc:
- Quỏn trit nhim v quan trc.
- Xỏc lp chớnh xỏc quan trc phự hp vi loi cụng trỡnh v nn múng.
- Chn v trớ phõn b cỏc mc khng ch c s v cỏc mc quan trc.
- Thit k s o ca li c s v li quan trc.
- c tớnh chớnh xỏc o c.
- La chn cỏc phng phỏp v phng tin o hp lý.
- o c ngoi nghip.
- Thit k phng ỏn x lý s liu.
- Lp bỏo cỏo v giao np thnh qu.
Sinh viờn: Lu Văn Quản

6

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp

1.1.4. Nguyên tắc chung thực hiện quan trắc chuyển dịch và biến dạng
công trình
Công tác quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình được tiến hành
theo 4 nguyên tắc sau:
- Việc quan trắc chuyển dịch biến dạng phải được thực hiện theo nhiều thời
điểm, mỗi thời điểm được gọi là một chu kỳ. Chu kỳ đầu được gọi là chu kỳ “0”.
- Chuyển dịch biến dạng công trình được so sánh tương đối với một đối
tượng khác được xem là ổn định.
- Chuyển dịch biến dạng công trình thường có trị số nhỏ vì vậy phải có
phương pháp và phương tiện có độ chính xác cao.
- Cần phải có kỹ thuật xử lý riêng phù hợp với đặc điểm và bản chất của một
mạng lưới quan trắc chuyển dịch và biến dạng công trình.
1.1.5. Yêu cầu độ chính xác và chu kỳ quan trắc
1. Yêu cầu độ chính xác quan trắc
Xác lập hợp lý yêu cầu độ chính xác quan trắc mang ý nghĩa kỹ thuật.
Nếu chuyển dịch của công trình diễn ra chậm chạp mà quan trắc với độ chính
xác thấp thì không phát hiện được chuyển dịch vì sai số đo có khi còn lớn hơn
cả giá trị chuyển dịch.ngược lại nếu chuyển dịch của công trình xẩy ra nhanh
thì vẫn có thể phát hiện chuyển dịch ngay cả khi quan trắc với độ chính xác
thấp. Mâu thuẫn là ở chỗ, chỉ khi quan trắc được một số chu kỳ mới biết được
tốc độ chuyển dịch của công trình, từ đó có thể đề ra được độ chính xác quan

trắc hợp lý. Tuy nhiên, độ chính xác cần thiết quan trắc lại được đề ra ngay
khi lập đề cương quan trắc. Vì vậy, cần đưa ra yêu cầu về độ chính xác quan
trắc theo các căn cứ sau đây:
a. Giai đoạn thi công
- Độ chính xác cần thiết quan trắc được quy định tùy thuộc vào loại
công trình và tính chất cơ lý của loại nền móng công trình.

Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

7

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52


Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp

+ Đối với quan trắc lún
Loại công trình, nền móng

Độ chính xác (mm)
±

Công trình bê tông xây dựng trên nền đá cứng
Công trình bê tông xây dựng trên nền chịu nén

±

1.0

(2.0-3.0)
±

Công trình bê tông xây dựng trên nền đất yếu

5.0

+ Đối với quan trắc chuyển dịch ngang
Loại công trình, nền móng

Độ chính xác (mm)
±

Công trình xây dựng trên nền đá cứng
±

Công trình xây dựng trên nền chịu nén

(2.0-3.0)
±

Công trình đập đất đá chịu áp lực cao

±

Công trình xây trên nền đất trượt

±

Các loại đập bằng đất

1.0

5.0

10.0
15.0

b. Giai đoạn sử dụng và vận hành công trình
- Độ chính xác tùy thuộc vào mức độ chuyển dịch thực tế của công
trình và được biểu diễn theo công thức:
mφ = t . φ
t: Hệ số đặc trưng (%), t < 40% (phụ thuộc tính chất, đặc điểm công trình)
φ: Khoảng chuyển dịch dự báo của công trình
2. Chu kỳ quan trắc
a. Giai đoạn thi công
- Đối với quan trắc lún
+ Chu kỳ 0: Dược quan trắc khi các mốc đi vào ổn định, công trình đã
xây xong tầng nền đầu tiên.

Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

8

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

+ Cỏc chu k tip theo c quan trc tựy theo mc tng ti trng cụng
trỡnh, thng c chn vo lỳc cụng trỡnh ó xõy dng t 25%, 50%,75%
v 100% ti trng.
- i vi quan trc chuyn dch ngang
+ Chu k 0: c quan trc ngay sau khi cụng trỡnh c xõy dng
xong,cỏc mc i vo n nh v cha cú ỏp lc ngang tỏc ng vo cụng
trỡnh.
+ Chu k 1: c thc hin ngay khi cú ỏp lc ngang tỏc ng n
cụng trỡnh.
+ Cỏc chu k tip theo: c thc hin tựy theo mc tng gim ỏp
lc ngang lờn cụng trỡnh, nu mc tng gim ny vt quỏ 25 % ỏp lc
tớnh toỏn.
+ i vi cỏ cụng trỡnh cú bin dng tun hon cn phi tin hnh quan
trc theo mựa.
b. Giai on s dng v vn hnh cụng trỡnh
- Chu k quan trc c xỏc nh da vo tc chuyn dch thc t
cụng trỡnh.
- Mi quan h gia cỏc chu k quan trc, chớnh xỏc, tc chuyn
dch thc t ca cụng trỡnh c biu din theo cụng thc:
T=
trong ú: T - Chu k quan trc

- chớnh xỏc quan trc
t - Thi gian quan trc
v - Tc chuyn dch thc t
c. Giai on cụng trỡnh i vo n nh
- Chu k quan trc cú th 6 thỏng ti 1 nm hoc di hn.
- Nu cú nhng chuyn dch bin dng bt thng thỡ cn thit tin

Sinh viờn: Lu Văn Quản

9

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

hnh cỏc chu k quan trc b sung.

1.2. QUAN TRC LN CễNG TRèNH
1.2.1. Khỏi nim
Lỳn cụng trỡnh l s thay i v trớ cao ca cụng trỡnh theo thi gian
v c biu din theo cụng thc nguyờn lý sau õy:
Sj = Hj Hj-1
hoc Sj = Hj H0

(1.1)

Sj : lỳn cụng trỡnh ti thi im quan trc j.
H0, Hj-1, Hj ln lt l cao cụng trỡnh cỏc thi im tng ng.
Quan trc lỳn cụng trỡnh l xỏc nh s thay i cao ca cỏc im
c trng trờn cụng trỡnh.
1.2.2. Li khng ch quan trc lỳn cụng trỡnh
1. Cp li c s: Bao gm cỏc mc cao c s hay cũn gi mc
cao gc. cao ca cỏc mc c s phi rt n nh trong sut quỏ trỡnh quan

trc lỳn cụng trỡnh, vỡ vy chỳng phi c b trớ ni cú iu kin a cht tt,
ngoi khu vc chu nh hng lỳn v trong mt s trng hp cn cú cu to
c bit. cú iu kin phõn tớch, ỏnh giỏ n nh ca cỏc mc trong
quỏ trỡnh s dng cn phi b trớ ớt nht 3 im khng ch c s. Tựy theo c
im cụng trỡnh v iu kin thc t ca a hỡnh m cỏc mc cao c s cú
th phõn b di dng cm hoc im.

Sinh viờn: Lu Văn Quản

10

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp

n1
R p1

n7

R p3
n2

n3
R p2

n6

R p4
n4
n5

n8

R p5

R p6

Hình 1.1 - Sơ đồ lưới khống chế cơ sở dạng cụm
p2

2

R p3
n5

n1

n3

R p1

R p4

n4

Hình 1.2 - Sơ đồ lưới khống chế cơ sở dạng điểm đơn

2. Cấp lưới quan trắc : Bao gồm các mốc kiểm tra được gắn trực tiếp
vào công trình và chuyển dịch cùng công trình. Kết cấu và phân bố các mốc
kiểm tra tùy thuộc vào đặc điểm công trình và phương pháp đo đạc, nhưng
phải đảm bảo thuận tiện cho quá trình quan trắc, có thể bảo quản lâu dài và ở
những vị trí đặc trưng cho quá trình trồi lún công trình.Các mốc quan trắc
được liên kết với nhau bằng các chênh cao đo và cùng với các mốc cơ sở tạo
thành một mạng lưới độ cao độc lập,được đo lặp theo các chu kỳ.
Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

11

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

1.2.3. Kt cu v phõn b mc
1. Mc c s
Mc khng ch c s dng xỏc nh h cao c s trong sut
quỏ trỡnh quan trc, do ú yờu cu c bn i vi cỏc mc c s l phi cú s
n nh, khụng b tri lỳn hoc chuyn dch. Vỡ vy, mc khng ch phi cú
kt cu thớch hp, c t ngoi phm vi nh hng ca chuyn dch cụng
trỡnh hoc t tng t cng.
Tựy thuc vo yờu cu chớnh xỏc o lỳn v iu kin a cht nn
xung quanh khu vc i tng quan trc, mc c s dựng trong o lỳn cú th
c thit k theo mt trong ba loi l mc chụn sõu, mc chụn nụng, mc
gn tng hoc gn nn. Xõy dng h thng mc c s cú n nh cn
thit trong quan trc lỳn l cụng vic phc tp cú ý ngha quyt nh n

cht lng v tin cy ca kt qu cui cựng.
a. Mc chụn sõu
Mc chụn sõu c t gn i tng quan trc nhng ỏy mc phi
t c sõu di gii hn lỳn ca lp t ỏ di nn cụng trỡnh v
thng n tng ỏ gc hoc t cng n nh. Núi chung mc chụn sõu c
t trong l khoan, thõn mc cỏch li vi t ỏ xung quanh v cỏc k cu khỏc
hn ch nh hng ca nhit n s thay i chiu di ( cao) ca
mc. Cú hai loi mc chụn sõu l mc lừi n v mc lừi kộp.

Sinh viờn: Lu Văn Quản

12

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp
7
6

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

5
3
1
A

A

4
2

Hỡnh 1.3- Kt cu mc chụn sõu lừi n
7
6
5
3

1

4

2

8

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
8 - Lõi phụ

Hỡnh 1.4- Kt cu mc chụn sõu lừi kộp

b. Mc chụn nụng
Trong thc t thnh lp mt h thng mc quan trc ch gm ton
mc chụn sõu l mt cụng vic ht sc khú khn v ũi hi chi phớ rt ln.
Cho nờn ngi ta ó thit k mt loi mc n gin, chi phớ thnh lp mc
thp hn phự hp vi yờu cu quan trc lỳn ca hu ht cỏc cụng trỡnh cụng
nghip v dõn dng gi l mc chụn nụng. Mc chụn nụng cú c im l s

Sinh viờn: Lu Văn Quản

13

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

n nh v cao kộm hn mc chụn sõu nhng ta cú th s dng cỏc phng
phỏp phõn tớch n nh ca chỳng theo tiờu chun n nh i vi mc
khng ch c s. Chớnh vỡ vy mc chụn nụng t ngoi phm vi lỳn cụng
trỡnh v b trớ thnh tng cm t 3 mc tr lờn.
7

6

1

100

2
3

8

4
5

1 - Đầu mốc
2 - Lõi mốc
3 - ống bảo vệ
4 - Bê tông
5 - Đế mốc
6 - Nắp bảo vệ đầu mốc
7 - Hố bảo vệ mốc
8 - Lớp bê tông lót

Hỡnh 1.5- Mc chụn nụng dng ng
2. Mc quan trc
Mc quan trc thng cú hai loi: mc gn tng, c s dng lp
vo tng hoc ct cụng trỡnh v mc gn nn.
Kt cu n gin ca mc quan trc gn c nh lờn i tng quan
trc l mt on thộp kộo di khong 15 cm hoc 5

ữ

6 cm tựy thuc vo

chiu dy tng (hoc ct) m mc c gn trờn ú. tng tớnh thm m,
loi mc ny thng c gia cụng t on thộp trũn, mt phn gn vo
tng, phn nhụ ra c gia cụng hỡnh chm cu thun tin cho vic t
mia khi thc hin quan trc (hỡnh 1.6- a). Mc gn tng loi chỡm (hỡnh 1.6- b)
c gia cụng gm hai phn: mt ng tr rng chụn c nh chỡm trong tng
v b phn u o ri cú th thỏo lp c.

Sinh viờn: Lu Văn Quản

14

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp

(b)

(a)

Hình 1.6 - Mốc gắn tường
(a)- Loại cố định

(b)- Loại chìm

Các mốc quan trắc được đặt ở những vị trí đặc trưng cho quá trình lún

của công trình và phân bố đều khắp chu vi công trình. Mốc được đặt ở những
vị trí tiếp giáp của 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 lượng và sơ đồ phân bố mốc quan trắc được thiết kế cho từng
công trình cụ thể và mật độ phải đủ để xác định được các tham số đặc trưng
cho quá trình lún của công trình.
Đối với một số dạng công trình, mốc quan trắc thường được bố trí
như sau:
- Với nhà lắp ghép, móng băng, mốc được bố trí ở các cột chịu lực, trên
mỗi hướng của trục dọc, trục ngang nên có từ 3 mốc trở lên.
- Đối với nhà gạch, móng băng, mốc được bố trí dọc theo tường, ở
những chỗ giao nhau của tường dọc và tường ngang, khoảng cách giữa các
÷

mốc từ 10 15 m.
- Đối với công trình nhà lắp ghép nhiều khối, móng rời, các mốc được
bố trí theo chu vi và theo các trục, khoảng cách giữa các mốc từ 6

÷

8m.

- Đối với các công trình cao, móng băng liền khối thì các mốc bố trí

Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

15

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52

Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp

theo chu vi của công trình, theo các trục dọc, trục ngang sao cho đạt mật độ
1mốc/100m2 diện tích mặt bằng công trình.
- Đối với các công trình xây dựng trên móng cọc, mốc được 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.
1.2.4. 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 :
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:

mS2 = mH2 j + mH2 j −1

trong đó :

m H j m H j −1

(1.2)

là sai số trung phương xác định độ cao trong mỗi chu kỳ.

Các chu kỳ quan trắc thường được thiết kế với đồ hình và độ chính xác

đo tương đương nhau, nên có thể coi

m H j = m H j −1 = m H

. Như vậy, công thức

tính sai số tổng hợp độ cao sẽ là :

mH =

mS
2

(1.3)

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:
= +

(1.4)

trong đó:
Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

16

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52

Khoa tr¾c ®Þa

mH

§å ¸n tèt nghiÖp

: Sai số trung phương tổng hợp của 2 cấp lưới trong quan trắc lún

, : là thành phần ảnh hưởng của mỗi bậc lưới đến độ chính xác xác định
độ cao trong mỗi chu kỳ.
Ta có :

=k .

(1.5)

Đối với lưới khống chế :

m

HI

=

mH

mS

=

1+ k2

2(1 + k 2 )
(1.6)

Đối với lưới quan trắc :

mH II =

k .mH
1+ k2

=

k .mS
2(1 + k 2 )
(1.7)

Dựa vào công thức (1.6) và (1.7) 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 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.
Sai số trung phương trọng số đơn vị trong mỗi cấp lưới :
- Đối với cấp lưới cơ sở: ηI =

(1.8)

- Đối với cấp lưới quan trắc: ηII =

(1.9)

Trong các công thức trên và là trọng số đảo độ cao điểm yếu nhất của
cấp lưới cơ sở và cấp lưới quan trắc, xác định được nhờ nghịch đảo ma trận
hệ số hệ phương trình chuẩn ẩn số.

Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

17

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

Sai s trung phng o cao trờn mi trm mỏy ca tng cp li tớnh
theo (1.8) v (1.9) l c s chn mỏy múc thit b v chng trỡnh o
ngm thớch hp.
1.2.5. Tiờu chun n nh ca cỏc mc cao c s trong o lỳn cụng trỡnh
Nh chỳng ta ó bit, li cao o lỳn cụng trỡnh l h thng li c
lp hai cp, trong ú cỏc im cao c s ti thi im x lý li cha hn
ó hon ton n nh: chỳng cú bn cht l li t do. Cú nhiu phng phỏp
xỏc nh mc n nh ca cỏc mc cao c s, mt trong cỏc phng phỏp
ú l xỏc lp tiờu chun n nh cỏc mc c s da trờn chớnh xỏc cn thit
quan trc lỳn cụng trỡnh. C th phng phỏp nh sau:
Gi:

mS l sai s trung phng xỏc nh lỳn cụng trỡnh.
mS I

,

mS II

l thnh phn nh hng ca cỏc bc li c s v quan trc

n chớnh xỏc xỏc nh lỳn ca cụng trỡnh.
H i

l s thay i cao ca mc cao c s th i gia 2 chu k

quan trc.
H thng li khng ch cao trong o lỳn cụng trỡnh l h thng 2 bc
li, vỡ vy ta cú th vit:

(1.10)

Mc nh hng ca mi bc li n chớnh xỏc quan trc lỳn khỏc
nhau bi h s K (l h s biu din mc nh hng n cỏc bc li).
Ngha l:

= K.

mS I =

(1.11)

mS
K 2 +1

Ta cú :

(1.12)

Do ú, tiờu chun n nh ca cỏc mc c s l s thay i cao ca
chỳng gia hai thi im so sỏnh cn tho món bt ng thc sau õy :

Sinh viờn: Lu Văn Quản

18

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp
t.m S
|

(Nhng im cú: | H i |



Hi

K 2 +1
|



t.

(1.13)

t. s l nhng im khụng n nh).

Vi t l h s chuyn i t giỏ tr trung phng sang giỏ tr gii hn.
Thụng thng chn K = 3 v t = 3.
Trong phn ln cỏc trng hp, chớnh xỏc o lỳn ly bng

m S = 1.0(mm)

.

T õy ta cú th xỏc nh nh hng ca bc li c s n chớnh

mSI =

mS
K 2 +1

= 0.32 mm

xỏc xỏc nh lỳn ca cụng trỡnh l:
Vỡ th trong phn ln cỏc trng hp, ta cn cú:

| H i |



t. = 0.95 mm

(1.14)

Vi tiờu chun n nh nh trờn hon ton phự hp, bi vỡ:
- Li cao o lỳn cụng trỡnh l h thng li c lp 2 cp, trong ú cỏc
im cao c s ti thi im x lý li cha hn ó hon ton n nh:
chỳng cú bn cht l li t do.
- Giỏ tr gii hn v s n nh ca cỏc mc c s c xỏc nh xut phỏt
t chớnh xỏc cn thit o lỳn cụng trỡnh.

Sinh viờn: Lu Văn Quản

19

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp
Chương 2

PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU
QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH
2.1. CÁC PHƯƠNG PHÁP QUAN TRẮC LÚN CÔNG TRÌNH

2.1.1. Phương pháp đo cao hình học
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, chênh cao giữa hai điểm A, B được xác
định theo công thức:
hAB = a – b

(2.1)

trong đó: a và b là số đọc chỉ giữa trên mia sau và mia trước.
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

(2.2)

trong đó: i là chiều cao đo được của máy, l là số đọc chỉ giữa trên mia.

b

a

B

A
Ds

Dt

Hình 2.1 – Trạm đo cao hình học

Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

20

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52

Hình
Hình
2.22.1
- Tuyến
- Trạmđođocao
caohình
hìnhhọc
học


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

2. Mỏy múc v dng c o
Thit b dựng trong o lỳn l cỏc loi mỏy thy chun chớnh xỏc nh:

H-05, Ni002, H1, H2, Ni004, Ni007 v cỏc loi mỏy khỏc cú chớnh xỏc
tng ng. Tựy thuc vo yờu cu chớnh xỏc cn thit i vi tng cụng
trỡnh c th chn mỏy o thớch hp.
Mia c s dng trong o lỳn l mia invar thng hoc mia invar
chuyờn dựng cú kớch thc ngn (chiu di mia t 1.5m n 2m), nu l thy
chun s thỡ dựng mia invar vi mó vch. Ngoi ra cũn cú cỏc dng c h tr
khỏc nh nhit k, cúc mia, ụ che nng. Trc v sau mi chu k o, mỏy v
mia phi c kim nghim theo ỳng qui nh trong qui phm o cao.
3. Cỏc ch tiờu k thut ch yu
Khi quan trc lỳn bng phng phỏp o cao thy chun hỡnh hc tia
ngm ngn cn phi tuõn th theo cỏc ch tiờu k thut sau :
TT
Ch tiờu k thut
1 Chiu di tia ngm (m)
2 Chiu cao tia ngm (m)
Chờnh lch khong ngm (m)
3 -Trờn 1 trm
-Trờn ton tuyn
4

Sai s khộp cho phộp (mm)

Hng I
25
0.8

Hng II
25
0.5

Hng III
40
0.3

0.4
2.0

1.0
4.0

2.0
5.0

0.3 n

0 .6 n

1.2 n

4. Cỏc ngun sai s ch yu nh hng ti kt qu o
a. Sai s do mỏy v mia
Sai s do trc ng ngm v trc ng thy di khi chiu lờn mt phng
ng khụng song song vi nhau ( gi l sai s gúc i ).
Sai s do lng kớnh iu quang chuyn dch khụng chớnh xỏc trờn trc
quang hc (sai s iu quang).
lm gim nh hng ca cỏc sai s ny ta dựng phng phỏp o

Sinh viờn: Lu Văn Quản

21

Lớp: Trắc địa D K52


Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp

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.
b. 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.
c. 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.
2.1.2. Phương pháp đo cao thủy tĩnh
1.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 2.3). Để đo chênh cao giữa 2 điểm A, B đặt bình N 1 tại A, bình
N2 tại B (đo thuận ). Hoặc ngược lại, khi đo đảo đặt bình N 1 tại B, bình N2 tại
A (đo nghịch)

Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

22

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52


Khoa tr¾c ®Þa

§å ¸n tèt nghiÖp

N1

N2
N2

s1

t1

d1

N1

s2

t2

d2
d2

A

d1
A

hAB

h AB

B

B

(a)- Vị trí đo thuận

(b)- Vị trí đo đảo

Hình 2.3- Sơ đồ máy đo cao thủy chuẩn thuỷ tĩnh
Khi đo thuận, chênh cao hAB giữa 2 điểm A, B được tính theo công thức :

h AB = (d1 − s1 ) − (d 2 − t1 )

(2.3)

trong đó:
s1, t1: số đọc trên thanh số tại các bình

N1 , N 2

tương ứng

d1, d2: khoảng cách từ vạch “ 0 ” của thanh số đến mặt phẳng đáy của bình.
Từ (2.3) ta có :

h AB = (t1 − s1 ) + (d1 − d 2 )

(2.4)

Tương tự, khi đo đảo chênh cao được tính theo công thức:

hAB = (t 2 − s 2 ) − (d1 − d 2 )

Hiệu

( d1 − d 2 )

(2.5)

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:

Sinh viên: Lu V¨n Qu¶n

23

Líp: Tr¾c ®Þa D – K52


Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

h AB =

(t1 s1 ) + (t 2 s 2 )
2

(2.6)

v sai s MO:

MO =

(t1 s1 ) (t 2 s 2 )
2

(2.7)

2. chớnh xỏc o cao thy tnh
T (2.6) s xỏc nh c sai s trung phng ca chờnh cao theo cụng thc:
=
Nu coi thỡ lỳc ú: mh = m0, cú ngha l sai s xỏc nh chờnh
cao bng mỏy thy tnh bng sai s c s b mt cht lng trong bỡnh.
Cỏc ngun sai s ch yu nh hng n chớnh xỏc o cao thy tnh
l cỏc sai s do iu kin ngoi cnh. Vỡ vy trong quỏ trỡnh o phi ỏp dng
cỏc bin phỏp sau gim nh hng ca sai s ny.
- S khỏc bit t trng cht lng trong cỏc bỡnh v nh hng ca hin
tng mao dn: ngun sai s ny s c gim thiu nu tng ng kớnh ca
bỡnh v ch thc hin o sau khi ó t mỏy khong 2 ữ 3 phỳt trỏnh dao
ng ca cht lng trong bỡnh.
- Sai s do tip xỳc u o vi b mt cht lng: khi di chuyn u o
vi tc chm thỡ sai s ny nm trong khong 1 ữ 2 àm.
- nh hng bin thiờn ca nhit , ỏp sut: õy l ngun cú nh
hng ln nht n chớnh xỏc o cao thy tnh, vỡ vy khi t chc thc
hin cụng vic ngoi nghip cn phi chn tuyn v thi im o cú nhit
, ỏp sut n nh.
Nhiu kt qu nghiờn cu cho thy chớnh xỏc ca phng phỏp o
cao thy tnh cao hn so vi phng phỏp o cao hỡnh hc, vi sai s trung

Sinh viờn: Lu Văn Quản

24

Lớp: Trắc địa D K52

Khoa trắc địa

Đồ án tốt nghiệp

phng xỏc nh chờnh cao trờn mt trm o cú th t n giỏ tr 0.02 ữ 0.03
mm. Ngoi cỏc h thng thy tnh c nh cũn cho phộp t ng húa hon
ton quỏ trỡnh o chờnh cao gia cỏc im quan trc. Vỡ vy, phng phỏp
ny c s dng quan trc lỳn nn v cỏc kt cu xõy dng, nhng ni cú
mụi trng c hi, khụng thun li cho vic tip xỳc ca con ngi.
2.1.3. Phng phỏp o cao lng giỏc
1. o cao lng giỏc
Trong nhng iu kin khụng thun li hoc kộm hiu qu i vi o
cao hỡnh hc v yờu cu chớnh xỏc o lỳn khụng cao thỡ cú th ỏp dng
phng phỏp o cao lng giỏc tia ngm ngn ( chiu di tia ngm khụng quỏ
100m). Hin nay o cao lng giỏc thng dựng cỏc loi mỏy ton c
in t chớnh xỏc cao nh TC-2002, TC-2003, Geodimeter
xỏc nh chờnh cao gia cỏc im, t mỏy kinh v (A) v ngm
im (B), cn phi o cỏc i lng l khong cỏch ngang D, gúc thiờn nh Z
(hoc gúc ng V) chiu cao mỏy (i) v chiu cao tiờu (l) ký hiu hỡnh 2.4.

z

l
v

B

i

A

D

Hỡnh2.4 - o cao lng
giỏc
Chờnh cao gia 2 im A v B c xỏc nh theo cụng thc :

h AB = D.ctgZ + i l + f

Sinh viờn: Lu Văn Quản

25

(2.8)

Lớp: Trắc địa D K52